DE102018208264A1

DE102018208264A1 - Configurable AC charging device

Info

Publication number: DE102018208264A1
Application number: DE102018208264.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Pfeilschifter; Martin Götzenberger; Manuel Brunner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Eine Konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung ist mit einer Vielzahl von steuerbaren Halbbrücken (B0 - B5) sowie mindestens einer Dioden-Halbbrücke (DH) ausgestattet. Die Halbbrücken sind mittels einer Parallelschaltung verbunden. Die Parallelschaltung ist mit einem Gleichspannungsanschluss (DC+, DC-) verbunden. Verbindungspunkte (VP) der steuerbaren Halbbrücken (B0 - B5, DH) sind über Serieninduktivitäten (II- 16) mit einer Wechselstromschnittstelle (WS) der Ladevorrichtung verbunden. Der Verbindungspunkt der Dioden-Halbbrücke (DH) ist mit der Wechselstromschnittstelle (WS) der Ladevorrichtung verbunden. In einer ersten Konfiguration ist die Dioden-Halbbrücke (DH) durch mindestens eine erste Konfigurationsverbindung (S1) mit mindestens einer der steuerbaren Halbbrücken (B5) verbunden und bildet eine erste Halbbrückengruppe. In einer zweiten Konfiguration ist die steuerbaren Halbbrücken (B0 - B5) durch zweite Konfigurationsverbindungen in mindestens einer Halbbrückengruppe getrennt von der mindestens einen Dioden-Halbbrücke (DH) gruppiert. Die Dioden-Halbbrücke (DH) bildet eine erste Halbbrückengruppe.A configurable AC charging device is equipped with a plurality of controllable half bridges (B0 - B5) and at least one diode half bridge (DH). The half bridges are connected by means of a parallel connection. The parallel connection is connected to a DC voltage connection (DC +, DC-). Connection points (VP) of the controllable half-bridges (B0-B5, DH) are connected via series inductances (II-16) to an AC interface (WS) of the charging device. The junction point of the diode half-bridge (DH) is connected to the AC interface (WS) of the charging device. In a first configuration, the diode half-bridge (DH) is connected to at least one of the controllable half-bridges (B5) by at least one first configuration connection (S1) and forms a first half-bridge group. In a second configuration, the controllable half-bridges (B0-B5) are grouped by second configuration connections in at least one half-bridge group separately from the at least one diode half-bridge (DH). The diode half-bridge (DH) forms a first half-bridge group.

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, etwa im Rahmen eines Ladevorgangs.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 into the accumulator, for example as part of a charging process.

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 unterschiedlichen Versorgungsnetzen, die sich hinsichtlich Nennspannung, Konfiguration oder Phasenanzahl unterscheiden können, unterschiedliche Spannungsniveaus. Dies erfordert bei unterschiedlichen Einsatzfeldern Anpassungen der Ladschaltung. Diese Anpassungen sind mit Aufwand und Kosten verbunden.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 with different supply networks, which may differ with regard to nominal voltage, configuration or number of phases. This requires adjustments of the charging circuit in different fields of application. These adjustments are associated with effort and costs.

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

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 konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung mit einer Vielzahl von Halbbrücken vorgeschlagen. Diese umfasst neben den steuerbaren Halbbrücken mindestens eine Dioden-Halbbrücke. Die Halbbrücken sind mittels einer Parallelschaltung verbunden. Durch Konfiguration lassen sich so verschiedene Eigenschaften und Funktionen einstellen, sodass dieselbe Ladevorrichtung durch Umkonfiguration an eine von mehreren Anwendungen angepasst werden kann. Durch die Verwendung einer Dioden-Halbbrücke können die Kosten reduziert werden, wobei gleichzeitig, bei geringen Kosten, die Stromtragfähigkeit gegenüber steuerbaren Halbbrücken deutlich erhöht werden kann. Abhängig von der Konfiguration wird die Dioden-Halbbrücke zusammen mit mindestens einer weiteren steuerbaren Halbbrücke kopiert, oder nicht, und bildet eine Halbbrückengruppe. Ist die Dioden-Halbbrücke nicht mit anderen steuerbaren Halbbrücken gruppiert, dann kann die Dioden-Halbbrücke beispielsweise einen Teil einer Vollbrücke bilden. Dadurch kann die Dioden-Halbbrücke als kostengünstig herzustellende Schaltung (im Vergleich zu steuerbaren Halbbrücken) als ein Teil einer Vollbrücke verwendet werden, oder zumindest eine Halbbrücke kostengünstig darstellen. Weiterhin ist es möglich, dass die steuerbaren Halbbrücken in Halbbrückengruppen gruppiert werden, etwa in einer Halbbrückengruppe in einer mehrphasigen Halbbrückengruppe oder in Halbbrückengruppen, die zusammen einen Vollbrückengleichrichter bilden (oder einen Teil eines Leistungsfaktorkorrekturfilters, aktiv) wobei durch die Steuerbarkeit verschiedene elektronische Anpassungen möglich sind, beispielsweise eine Oberwellenreduktion oder Leistungsfaktorkorrektur.A configurable AC charging device having a plurality of half-bridges is proposed. This includes in addition to the controllable half-bridges at least one diode half-bridge. The half bridges are connected by means of a parallel connection. Configuration can be used to set various features and functions so that the same loader can be reconfigured to fit one of several applications. By using a diode half-bridge, the cost can be reduced, while at the same time, at low cost, the current carrying capacity over controllable half-bridges can be significantly increased. Depending on the configuration, the diode half-bridge is or may not be copied together with at least one other controllable half-bridge, forming a half-bridge group. If the diode half-bridge is not grouped with other controllable half-bridges, then the diode half bridge can for example form part of a full bridge. As a result, the diode half-bridge can be used as a cost-effective circuit (as compared to controllable half-bridges) as part of a full bridge, or at least represent a half-bridge at low cost. Furthermore, it is possible for the controllable half-bridges to be grouped into half-bridge groups, for example in a half-bridge group in a multi-phase half-bridge group or in half-bridge groups, which together form a full-bridge rectifier (or a part of a power factor correction filter, active), whereby controllability allows various electronic adjustments, For example, harmonic reduction or power factor correction.

Die steuerbaren Halbbrücken bzw. deren innere Verbindungspunkte sind über Serieninduktivitäten mit einer Wechselstromschnittstelle verbunden. Mittels dieser Induktivitäten kann eine Leistungsfaktorkorrektur bzw. eine Spannungswandlung im Rahmen einer Gleichrichtung realisiert werden. Mittels Konfigurationsverbindungen (die die Halbbrücken jedenfalls über die angeschlossenen Serieninduktivitäten verbinden), können verschiedene Schaltungen realisiert werden, um so eine Anpassung zu erreichen. Die Konfigurationsverbindungen können festverdrahtet sein, beispielsweise mittels Steckverbinderbrücken (auf Kontaktstiften), oder können durch Schalter (d.h. durch ein Signal steuerbar) realisiert sein. Die erstgenannte Möglichkeit ist relativ kostengünstig, während die zweite genannte Möglichkeit eine Umschaltung ohne Änderung einer festverdrahtet Konfiguration ermöglicht.The controllable half bridges or their inner connection points are connected via series inductances with an AC interface. By means of these inductors, a power factor correction or a voltage conversion in the context of a rectification can be realized. By means of configuration connections (which in any case connect the half-bridges via the connected series inductances), different circuits can be realized in order to achieve an adaptation. The configuration connections may be hardwired, for example by means of connector bridges (on contact pins), or may be realized by switches (i.e., controllable by a signal). The former option is relatively inexpensive, while the second option allows switching without changing a hard-wired configuration.

Es wird eine konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung mit einer Vielzahl für steuerbare Halbbrücken sowie mindestens einer Dioden-Halbbrücke vorgeschlagen. Die Halbbrücken sind mittels einer Parallelschaltung verbunden. Die Parallelschaltung ist zudem mit einem Gleichspannungsanschluss verbunden. Die Verbindungspunkte der steuerbaren Halbbrücken sind über Serieninduktivitäten mit einer Wechselstromschnittstelle verbunden. Die mindestens eine Dioden-Halbbrücke ist vorzugsweise direkt mit der Wechselstromschnittstelle verbunden, kann jedoch auch über eine Serieninduktivität mit dieser verbunden sein.A configurable AC charging device having a plurality of controllable half-bridges and at least one diode half-bridge is proposed. The half bridges are connected by means of a parallel connection. The parallel circuit is also connected to a DC voltage connection. The connection points of the controllable half bridges are connected via series inductances with an AC interface. The at least one diode half-bridge is preferably connected directly to the AC interface, but may also be connected to it via a series inductance.

In einer ersten Konfiguration ist die mindestens eine Dioden-Halbbrücke mittels mindestens einer ersten Konfigurationsverbindung mit mindestens einer der steuerbaren Halbbrücken verbunden, vorzugsweise mit einem Teil der steuerbaren Halbbrücken. Dadurch wird eine erste Halbbrückengruppe gebildet.In a first configuration, the at least one diode half-bridge is connected to at least one of the controllable half-bridges by means of at least one first configuration connection, preferably with a part of the controllable half-bridges. As a result, a first half-bridge group is formed.

Es ist ferner eine zweite Konfiguration vorgesehen mit mindestens einer zweiten Konfigurationsverbindung. Vorzugsweise besteht die mindestens eine erste Konfigurationsverbindung nicht, während die mindestens eine zweite Konfigurationsverbindung besteht, und umgekehrt. In der zweiten Konfiguration sind die steuerbaren Halbbrücken mittels der mindestens einen zweiten Konfigurationsverbindung in einer Halbbrückengruppe gruppiert. Diese ist getrennt von der Dioden-Halbbrücke. Die Dioden-Halbbrücke ist somit nicht Teil dieser Halbbrückengruppe. Es wird vorzugsweise nur ein Teil der steuerbaren Halbbrücken verwendet, um diese Halbbrückengruppe darzustellen. Die Dioden-Halbbrücke bildet hierbei eine erste Halbbrückengruppe. Die verbleibenden steuerbaren Halbbrücken oder ein Teil hiervon können eine zweite Halbbrückengruppe bilden.A second configuration is also provided with at least one second configuration connection. Preferably, the at least one first configuration connection does not exist while the at least one second configuration connection exists and vice versa. In the second configuration, the controllable half-bridges are grouped by means of the at least one second configuration connection in a half-bridge group. This is separate from the diode half-bridge. The diode half-bridge is thus not part of this half-bridge group. It is preferred that only a portion of the controllable half-bridges be used to represent this half-bridge group. The diode half-bridge here forms a first half-bridge group. The remaining controllable half-bridges or a part thereof may form a second half-bridge group.

Die so gebildeten ersten Halbbrückengruppen sind vorzugsweise einer Halbbrücke eines (einphasigen) Vollwellengleichrichters, können jedoch auch Halbbrücken einer BnC-Schaltung sein, wobei n dem Doppelten einer Phasenanzahl entspricht. Unter Berücksichtigung der Serieninduktivitäten kann sich ein Leistungsfaktorkorrekturfilter ergeben, etwa ein Vienna-Gleichrichter.The first half-bridge groups thus formed are preferably a half-bridge of a (single-phase) full-wave rectifier, but may also be half-bridges of a BnC circuit, where n is twice a phase number. Considering the series inductances, a power factor correction filter may result, such as a Vienna rectifier.

Die erste und die zweite Konfiguration unterscheiden sich dahingehend, dass entweder die Dioden-Halbbrücke zusammen mit mindestens einer weiteren steuerbaren Halbbrücke eine Halbbrückengruppe bildet, oder alleine eine Halbbrückengruppe bildet. Dadurch kann die Stromtragfähigkeit angepasst werden bzw. die Steuerbarkeit der sich ergebenden Schaltung. Ist die Dioden-Halbbrücke als erste Halbbrückengruppe getrennt von den steuerbaren Halbbrücken, dann kann dadurch eine hohe Stromtragfähigkeit bei vergleichsweise geringen Kosten für die Dioden-Halbbrücke erreicht werden. Ist die Dioden-Halbbrücke mit mindestens einer steuerbaren Halbbrücke gruppiert, dann kann durch die steuerbare Halbbrücke eine elektrische Eigenschaft verbessert werden, beispielsweise kann ein Leistungsfaktor korrigiert werden und/oder es können Oberwellen durch aktive Steuerung der steuerbaren Halbbrücke (bzw. der steuerbaren Halbbrückengruppen) verringert werden.The first and second configurations differ in that either the diode half-bridge together with at least one further controllable half-bridge forms a half-bridge group or forms a half-bridge group alone. As a result, the current carrying capacity can be adapted or the controllability of the resulting circuit. If the diode half-bridge as the first half-bridge group separated from the controllable half-bridges, then a high current carrying capacity can be achieved at a comparatively low cost for the diode half-bridge. If the diode half-bridge is grouped with at least one controllable half-bridge, then an electrical property can be improved by the controllable half-bridge, for example, a power factor can be corrected and / or harmonics can be reduced by actively controlling the controllable half-bridge (or the controllable half-bridge groups) become.

Mindestens eine der steuerbaren Halbbrücken, insbesondere eine der verbleibenden steuerbaren Halbbrücken, bilden eine zweite Halbbrückengruppe. Zusammen mit der ersten Halbbrückengruppe (Dioden-Halbbrücke alleine oder Dioden-Halbbrücke mit mindestens einer weiteren steuerbaren Halbbrücke) bildet eine Vollbrücke, insbesondere einen Vollbrücken-Gleichrichter. Es kann somit vorgesehen sein, dass die erste Halbbrückengruppe gebildet wird von der Dioden-Halbbrücke und die zweite Halbbrückengruppe gebildet wird von den steuerbaren Halbbrücken. Alternativ bildet die Dioden-Halbbrücke und ein Teil der steuerbaren Halbbrücken, beispielsweise mindestens eine erste Halbbrückengruppe, während die zweite Halbbrückengruppe von den verbleibenden steuerbaren Halbbrücken gebildet wird. Die erste und die zweite Halbbrückengruppe bilden beispielsweise eine Vollbrückengruppe. Die so gruppierten Halbbrücken bilden dadurch einen Vollbrückengleichrichter, wobei die Serieninduktivitäten als Energiespeicher dienen, und die Serieninduktivitäten zusammen mit den Halbbrücken, insbesondere den steuerbaren Halbbrücken, einen Leistungsfaktorkorrekturfilter bilden können.At least one of the controllable half-bridges, in particular one of the remaining controllable half-bridges, forms a second half-bridge group. Together with the first half-bridge group (diode half-bridge alone or diode half-bridge with at least one further controllable half-bridge) forms a full bridge, in particular a full-bridge rectifier. It can thus be provided that the first half-bridge group is formed by the diode half-bridge and the second half-bridge group is formed by the controllable half-bridges. Alternatively, the diode half-bridge and a part of the controllable half bridges, for example at least one first half-bridge group, while the second half-bridge group is formed by the remaining controllable half-bridges. For example, the first and second half-bridge groups form a full-bridge group. The half-bridges grouped in this way thus form a full-bridge rectifier, the series inductances serving as energy stores, and the series inductors together with the half-bridges, in particular the controllable half-bridges, being able to form a power factor correction filter.

Die konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung umfasst insbesondere einen aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilter, der zumindest einen Teil oder alle der genannten Halbbrücken sowie die genannten zugehörigen Serieninduktivitäten umfasst. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann von den steuerbaren Halbbrücken gebildet werden, oder kann von den steuerbaren Halbbrücken zusammen mit der Dioden-Halbbrücke gebildet werden. Insbesondere wird der Leistungsfaktorkorrekturfilter gebildet von den steuerbaren Halbbrücken, zusammen mit deren Induktivitäten, oder von der Dioden-Halbbrücke zusammen mit den steuerbaren Halbbrücken und der daran angeschlossenen Serieninduktivitäten. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Die Halbbrücken bilden hierbei insbesondere eine Gleichrichterschaltung, während die Serieninduktivitäten als Energiespeicher des Leistungsfaktorkorrekturfilters dienen.In particular, the configurable AC charging device comprises an active power factor correction filter comprising at least a portion or all of said half-bridges and said associated series inductances. The power factor correction filter may be formed by the controllable half bridges, or may be formed by the controllable half bridges together with the diode half bridge. In particular, the power factor correction filter is formed by the controllable half-bridges, together with their inductances, or by the diode half-bridge together with the controllable half-bridges and the series inductances connected thereto. The power factor correction filter can be single-phase or multi-phase. In this case, the half bridges form in particular a rectifier circuit, while the series inductances serve as energy stores of the power factor correction filter.

In einer dritten Konfiguration werden nur die steuerbaren Halbbrücken verwendet. Hierbei sind die steuerbaren Halbbrücken mit der Wechselstromschnittstelle bzw. mit dem Wechselstromanschluss verbunden. Mit anderen Worten sind in der dritten Konfiguration die steuerbaren Halbbrücken durch mindestens eine Konfigurationsverbindung gruppiert, insbesondere in zwei Halbbrückengruppen, insbesondere in drei Halbbrückengruppen. In der dritten Konfiguration sind die steuerbaren Halbbrücken als BnC-Brücke gruppiert, wobei n die doppelte Phasenanzahl entspricht. In der dritten Konfiguration sind mittels der mindestens einen Konfigurationsverbindung die steuerbaren Halbbrücken als Mehrphasengleichrichter miteinander verbunden, insbesondere als Dreiphasengleichrichter. Die Halbbrücken sind mittels der Serieninduktivitäten mit der Wechselstromschnittstelle verbunden. Die Dioden-Halbbrücke ist in einer Ausführungsform mit keiner der steuerbaren Halbbrücken verbunden. Der sich ergebende Mehrphasengleichrichter ist steuerbar, da die Halbbrücken, die diesen bilden, ebenfalls steuerbar sind.In a third configuration, only the controllable half-bridges are used. In this case, the controllable half bridges are connected to the AC interface or to the AC connection. In other words, in the third configuration, the controllable half-bridges are grouped by at least one configuration connection, in particular in two half-bridge groups, in particular in three half-bridge groups. In the third configuration, the controllable half-bridges are grouped as a BnC bridge, where n is twice the number of phases. In the third configuration, by means of the at least one configuration connection, the controllable half-bridges are connected to one another as polyphase rectifiers, in particular as three-phase rectifiers. The half bridges are connected to the AC interface by means of the series inductors. The diode half-bridge is in one embodiment connected to none of the controllable half-bridges. The resulting polyphase rectifier is controllable because the half-bridges forming it are also controllable.

Die steuerbaren Halbbrücken können ferner (in einer weiteren Ausführungsform) in zwei Halbbrückengruppen gruppiert sein, wobei diese getrennt von der Dioden-Halbbrücke ist. Mit anderen Worten sind die beiden Halbbrückengruppen jeweils nur von steuerbaren Halbbrücken zusammengesetzt. Die Dioden-Halbbrücke ist hierbei mit keiner der steuerbaren Halbbrücken verbunden, insbesondere mit keiner steuerbaren Halbbrücke, die Teil einer Halbbrückengruppe ist. Die zwei Halbbrückengruppen bilden einen Vollbrückengleichrichter, wobei dies auch als Graetz-Schaltung bekannt ist. Bei zwei Halbbrückengruppen, die zusammen den Vollbrückengleichrichter bilden, ist die Wechselstromschnittstelle vorzugsweise einphasig belegt, das heißt mit zwei Phasen (unterschiedlicher Phasenlage) oder mit einer Phase, zusammen mit einem Neutralleiter.The controllable half bridges may also be grouped (in a further embodiment) into two half-bridge groups, which is separate from the diode half-bridge. In other words, the two half-bridge groups are each composed only of controllable half-bridges. The diode half-bridge is in this case connected to none of the controllable half-bridges, in particular with no controllable half-bridge, which is part of a half-bridge group. The two half-bridge groups form a full-bridge rectifier, which is also known as the Graetz circuit. At two Half-bridge groups, which together form the full-bridge rectifier, the AC interface is preferably occupied single-phase, that is with two phases (different phase) or with a phase, together with a neutral conductor.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass in der ersten Konfiguration die Dioden-Halbbrücke mit einer der steuerbaren Halbbrücken die erste Halbbrückengruppe bildet und zusammen mit einer weiteren der steuerbaren Halbbrücken (mindestens einer weiteren der steuerbaren Halbbrücken) als zweite Halbbrückengruppe eine Vollwellengruppe bildet. Die zweite Halbbrückengruppe der Vollwellengruppe wird somit gebildet von den restlichen der steuerbaren Halbbrücken (die nicht mit der Dioden-Halbbrücke gruppiert sind), oder einem Teil hiervon. Es ergibt sich eine Vollwellenbrücke, insbesondere für eine einphasige Belegung, die mit zwei zu einer Phase vernetzten Phasen oder einer Phase zusammen mit einem Neutralleiter gebildet werden kann. Eine simple Ausführungsform umfasst eine Dioden-Halbbrücke und zwei steuerbare Halbbrücken. Mit einer der steuerbaren Halbbrücken bildet die Dioden-Halbbrücke die erste Halbbrückengruppe, und die andere steuerbare Halbbrücke bildet die zweite Halbbrückengruppe. Zusammen bilden die beiden Halbbrückengruppen eine Vollwellenbrücke.It can further be provided that, in the first configuration, the diode half-bridge forms the first half-bridge group with one of the controllable half-bridges and forms a full-wave group together with a further one of the controllable half-bridges (at least one further of the controllable half-bridges) as the second half-bridge group. The second half-bridge group of the full-wave group is thus formed by the remainder of the controllable half-bridges (which are not grouped with the diode half-bridge), or a part thereof. The result is a full-wave bridge, in particular for a single-phase occupation, which can be formed with two phase-crosslinked phases or one phase together with a neutral conductor. A simple embodiment comprises a diode half bridge and two controllable half bridges. With one of the controllable half-bridges, the diode half-bridge forms the first half-bridge group, and the other controllable half-bridge forms the second half-bridge group. Together, the two half-bridge groups form a full wave bridge.

In einer zweiten Konfiguration dieser simplen Ausführungsform bildet die Dioden-Halbbrücke (alleine) die erste Halbbrückengruppe. Die (beiden) steuerbaren Halbbrücken bilden eine zweite Halbbrückengruppe. Auch hier bilden die beiden Halbbrückengruppen zusammen eine Vollwellenbrücke. In dieser Ausführungsform ist die Dioden-Halbbrücke nicht mit einer steuerbaren Halbbrücke gruppiert. Ferner bilden die steuerbaren Halbbrücken zusammen die zweite Halbbrückengruppe. Die zweite Halbbrückengruppe ist frei von der Dioden-Halbbrücke. Die erste Halbbrückengruppe ist frei vor steuerbaren Halbbrücken.In a second configuration of this simple embodiment, the diode half-bridge (alone) forms the first half-bridge group. The (two) controllable half-bridges form a second half-bridge group. Again, the two half-bridge groups together form a full-wave bridge. In this embodiment, the diode half-bridge is not grouped with a controllable half-bridge. Furthermore, the controllable half-bridges together form the second half-bridge group. The second half-bridge group is free of the diode half-bridge. The first half-bridge group is free from controllable half-bridges.

Anhand dieser simplen Ausführungsform ist ersichtlich, dass die Dioden-Halbbrücke gegenüber den steuerbaren Halbbrücken unterschiedlich gruppiert sein kann. Ferner ist ersichtlich, dass die hier beschriebene Ladevorrichtung auch mehr als die genannten steuerbaren Halbbrücken und mehr als eine Dioden-Halbbrücke umfassen kann. Insbesondere kann sich eine mehrphasige Vollwellenbrücke ergeben.It can be seen from this simple embodiment that the diode half-bridge can be grouped differently than the controllable half-bridges. It will further be appreciated that the charging device described herein may also include more than said controllable half-bridges and more than one diode half-bridge. In particular, a multi-phase full wave bridge can result.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Ladevorrichtung mindestens drei steuerbare Halbbrücken umfasst. Beispielsweise sind mindestens drei steuerbare Halbbrückenpaare vorgesehen, wobei die Halbbrücken jedes Paares miteinander gruppiert sind. In der ersten Konfiguration bildet die Dioden-Halbbrücke mit einer oder zwei der steuerbaren Halbbrücken die erste Halbbrückengruppe. Zusammen mit den restlichen steuerbaren Halbbrücken, die als zweite Halbbrückengruppe gruppiert sind, ergibt sich eine Vollwellenbrücke. Insbesondere kann in der ersten Konfiguration die Dioden-Halbbrücke mit einer oder zwei der steuerbaren Halbbrücken der ersten Halbbrückengruppe gruppiert sein, während die verbleibenden Halbbrücken (das heißt die verbleibende einzelne Halbbrücke oder die zwei verbleibenden Halbbrücken) als zweite Halbbrückengruppe gruppiert sind bzw. diese bilden. Die zweite Halbbrückengruppe bildet zusammen mit der ersten Halbbrückengruppe eine Vollbrücke.A further embodiment provides that the loading device comprises at least three controllable half-bridges. For example, at least three controllable half-bridge pairs are provided, wherein the half-bridges of each pair are grouped together. In the first configuration, the diode half-bridge with one or two of the controllable half-bridges forms the first half-bridge group. Together with the remaining controllable half-bridges, which are grouped as a second half-bridge group, a full wave bridge results. In particular, in the first configuration, the diode half-bridge may be grouped with one or two of the controllable half-bridges of the first half-bridge group, while the remaining half-bridges (ie, the remaining single half-bridge or the two remaining half-bridges) are grouped as a second half-bridge group. The second half-bridge group together with the first half-bridge group forms a full bridge.

In der zweiten Konfiguration, bei mindestens drei steuerbaren Halbbrücken, bildet die Dioden-Halbbrücke die erste Halbbrückengruppe. Die steuerbaren Halbbrücken (das heißt ein Teil oder alle der verbleibenden drei steuerbaren Halbbrücken) bilden eine zweite Halbbrückengruppe. Auch hier bilden die erste und die zweite Halbbrückengruppe zusammen eine Vollwellenbrücke. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung drei steuerbare Halbbrücken umfasst. Die drei steuerbaren Halbbrücken bilden zusammen einen Dreiphasengleichrichter. Dies betrifft eine Konfiguration, wobei eine weitere Konfiguration vorgibt, dass die Dioden-Halbbrücke alleine oder mit einem Teil der steuerbaren Halbbrücken eine erste Halbbrückengruppe bildet, während die anderen steuerbaren Halbbrücken zusammen gruppiert sind und die zweite Halbbrückengruppe bilden. In dieser Konfiguration dienen die erste und die zweite Halbbrückengruppe als Vollwellenbrücke. In einer Konfiguration, in der die steuerbaren Halbbrücken in drei (oder mehr als drei) Halbbrückengruppen gruppiert sind, bilden die Halbbrücken einen mehrphasigen Gleichrichter und bilden zusammen mit den Serieninduktivitäten einen mehrphasigen Leistungsfaktorkorrekturfilter. Jede Gruppe kann hierbei ein oder zwei oder auch mehr als zwei steuerbare Halbbrücken umfassen.In the second configuration, with at least three steerable half-bridges, the diode half-bridge forms the first half-bridge group. The controllable half-bridges (ie a part or all of the remaining three controllable half-bridges) form a second half-bridge group. Again, the first and the second half-bridge group together form a full-wave bridge. Furthermore, it can be provided that the loading device comprises three controllable half-bridges. The three controllable half-bridges together form a three-phase rectifier. This relates to a configuration wherein another configuration dictates that the diode half-bridge, alone or with part of the controllable half-bridges, form a first half-bridge group, while the other controllable half-bridges are grouped together and form the second half-bridge group. In this configuration, the first and second half-bridge groups serve as a full-wave bridge. In a configuration in which the controllable half-bridges are grouped into three (or more than three) half-bridge groups, the half-bridges form a polyphase rectifier and together with the series inductances form a polyphase power factor correction filter. Each group may comprise one or two or even more than two controllable half-bridges.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste Halbbrückengruppe mittels mindestens einer Verbindung der ersten Konfigurationsverbindung (das heißt in der ersten Konfiguration) mit einem ersten Kontakt eines Wechselstromanschlusses verbunden ist. Die zweite Halbbrückengruppe ist hierbei mittels mindestens einer weiteren Verbindung der ersten Konfigurationsverbindung mit einem zweiten Kontakt eines Wechselstromanschlusses verbunden. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt können zwei Phasenkontakte sein, etwa Phasenkontakte eines Einphasen-Dreileiternetzes, wie es in den USA als Versorgungsnetz verwendet wird, etwa gemäß der Norm NFPA 70. Alternativ kann der erste Kontakt einem Phasenkontakt entsprechen und der zweite Kontakt einem Neutralleiterkontakt entsprechen, wie es beispielsweise in Europa als Versorgungsnetz vorgesehen ist, etwa gemäß der Norm VDE 0100. Die Wechselstromschnittstelle ist mit dem Wechselstromanschluss über eine Verbindung verbunden, die Teil der betreffenden Konfigurationsverbindung ist. Die Konfigurationsverbindungen dienen somit nicht nur der Gruppierung und somit Verbindung der Halbbrücken untereinander, sondern auch der Verbindung zwischen Halbbrücken einerseits und Wechselstromanschluss andererseits.Furthermore, it can be provided that the first half-bridge group is connected by means of at least one connection of the first configuration connection (that is to say in the first configuration) to a first contact of an AC connection. In this case, the second half-bridge group is connected to a second contact of an AC connection by means of at least one further connection of the first configuration connection. The first contact and the second contact may be two phase contacts, such as phase contacts of a single-phase three-wire network as used in the US as a utility network, such as NFPA 70. Alternatively, the first contact may correspond to a phase contact and the second contact to a neutral contact as provided, for example, in Europe as a supply network, for example in accordance with the VDE 0100 standard AC interface is connected to the AC power port via a connection that is part of the configuration connection in question. The configuration connections thus serve not only the grouping and thus connection of the half bridges with each other, but also the connection between half bridges on the one hand and AC connection on the other.

Im vorangehenden Beispiel sind die Halbbrücken für den einphasigen bzw. zweiphasigen Anschluss ausgestaltet. Im Folgenden wird eine dreiphasige Möglichkeit beschrieben. Die steuerbaren Halbbrücken können dreiphasig ausgestaltet sein. In einer dritten Konfiguration sind die steuerbaren Halbbrücken mit drei Phasenkontakten des Wechselstromanschlusses verbunden, insbesondere mittels einer Verbindung der dritten Konfigurationsverbindung. Dies betrifft somit die dritte Konfiguration, die als dreiphasige Konfiguration bezeichnet werden kann. In dieser Konfiguration sind nur die steuerbaren Halbbrücken aktiv. Der Wechselstromanschluss kann als Drehstromanschluss ausgebildet sein. Die steuerbaren Halbbrücken können zusammen mit den Serieninduktivitäten einen aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilter bilden. Alternativ können die steuerbaren Halbbrücken einen bidirektionalen Stromrichter bilden. Bei einem bidirektionalen Stromrichter kann Energie vom Gleichspannungsanschluss an die Wechselstromschnittstelle übertragen werden. Hierbei können die Serieninduktivitäten zum Erhöhen der Spannung verwendet werden. Bei der genannten Energieflussrichtung werden die steuerbaren Halbbrücken als Stromrichter angesteuert, insbesondere als Wechselrichter, der ein- oder mehrphasig ausgebildet sein kann. Auch der aktive Leistungsfaktorkorrekturfilter kann ein- oder mehrphasig ausgebildet sein. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist insbesondere als Vienna-Gleichrichter ausgestaltet.In the preceding example, the half bridges are designed for the single-phase or two-phase connection. The following describes a three-phase possibility. The controllable half bridges can be designed in three phases. In a third configuration, the controllable half-bridges are connected to three phase contacts of the AC connection, in particular by means of a connection of the third configuration connection. This concerns the third configuration, which can be called a three-phase configuration. In this configuration, only the controllable half-bridges are active. The AC connection can be designed as a three-phase connection. The controllable half-bridges, together with the series inductances, can form an active power factor correction filter. Alternatively, the controllable half-bridges can form a bidirectional power converter. In a bi-directional power converter, power can be transferred from the DC to the AC interface. Here, the series inductances can be used to increase the voltage. In the aforementioned energy flow direction, the controllable half-bridges are driven as converters, in particular as inverters, which can be single-phase or multi-phase. The active power factor correction filter can also be single-phase or multi-phase. The power factor correction filter is designed in particular as a Vienna rectifier.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Wechselstrom-Ladevorrichtung eine Kondensatorserienschaltung aufweist. Diese weist mindestens zwei in Serie geschaltete Kondensatoren auf. Die Kondensatorserienschaltung ist parallel mit der Parallelschaltung verbunden, das heißt ist parallel an den Gleichspannungsanschluss angeschlossen. Ein Verbindungspunkt, über den die Kondensatoren miteinander verbunden sind, ist konfigurierbar mit dem Verbindungspunkt der Dioden-Halbbrücke verbunden. Hierbei kann eine Kondensator-Verbindung als Konfigurationsverbindung vorgesehen sein. Diese ist insbesondere vorgesehen, wenn die Halbbrücken zum Anschluss an ein Einphasen-Dreileiternetz vorgesehen sind.Furthermore, it can be provided that the AC charging device has a capacitor series circuit. This has at least two capacitors connected in series. The capacitor series circuit is connected in parallel with the parallel circuit, that is connected in parallel to the DC voltage connection. A connection point via which the capacitors are connected to each other is configurably connected to the connection point of the diode half-bridge. In this case, a capacitor connection can be provided as a configuration connection. This is particularly provided when the half-bridges are provided for connection to a single-phase three-wire network.

Die Wechselstrom-Ladevorrichtung kann ferner einen Akkumulatoranschluss aufweisen. Der Gleichspannungsanschluss kann direkt mit dem Akkumulatoranschluss verbunden sein oder diesen ausbilden. Alternativ ist der Gleichspannungsanschluss der Ladevorrichtung über einen Gleichspannungswandler, etwa über einen Tiefsetzsteller oder Hochsetzsteller, mit dem Akkumulatoranschluss verbunden. Der Akkumulatoranschluss ist zum Anschluss an einen Akkumulator ausgebildet. Mit anderen Worten kann ein Fahrzeugbordnetz vorgesehen sein, das die hier beschriebene Ladevorrichtung umfasst, und bei der der Gleichspannungsanschluss direkt oder über einen Gleichspannungswandler mit dem Akkumulator des Fahrzeugbordnetzes verbunden ist.The AC charging device may further include an accumulator port. The DC voltage connection can be connected directly to the accumulator connection or form it. Alternatively, the DC voltage connection of the charging device via a DC-DC converter, such as a buck converter or boost converter, connected to the battery terminal. The accumulator connection is designed for connection to an accumulator. In other words, a vehicle electrical system can be provided, which comprises the charging device described here, and in which the DC voltage connection is connected directly or via a DC-DC converter to the accumulator of the vehicle electrical system.

Die Konfigurationsverbindungen können wie erwähnt von fest verdrahteten Verbindungen vorgesehen sein, beispielsweise Steckbrücken oder Ähnliches, insbesondere Steckbrücken, die in dem gleichen Steckverbindungskörper vorgesehen sind, in dem auch der Wechselspannungsanschluss vorgesehen ist. Alternativ können die Konfigurationsverbindungen steuerbar sein, das heißt mittels eines externen Schaltsignals einstellbar. Hierzu umfasst die betreffende Konfigurationsverbindung vorzugsweise einen Schalter wie einen elektromechanischen Schalter oder einen Halbleiterschalter, beispielsweise einen Thyristor, einen TRIAC, einen MOSFET, einen IGBT, oder einen anderen Transistor.The configuration connections can, as mentioned, be provided by hard-wired connections, for example jumpers or the like, in particular plug-in bridges, which are provided in the same connector body in which the AC voltage connection is also provided. Alternatively, the configuration connections can be controllable, that is adjustable by means of an external switching signal. For this purpose, the relevant configuration connection preferably comprises a switch such as an electromechanical switch or a semiconductor switch, for example a thyristor, a TRIAC, a MOSFET, an IGBT, or another transistor.

Die Halbbrücken werden durch eine Serienschaltung von zwei elektronischen Schaltern gebildet, insbesondere durch eine Serienschaltung von zwei Transistoren wie MOSFETs oder IGBTs. Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die ansteuernd mit den steuerbaren Halbbrücken verbunden ist und eingerichtet ist, diese (alleine oder in Kombination) mit der Dioden-Halbbrücke als aktiver Leistungsfaktorkorrekturfilter, aktiver Gleichrichter, Wechselrichter oder Ähnliches zu betreiben.The half bridges are formed by a series circuit of two electronic switches, in particular by a series circuit of two transistors such as MOSFETs or IGBTs. A controller may be provided which is drivingly connected to the controllable half-bridges and is arranged to operate these (alone or in combination) with the diode half-bridge as an active power factor correction filter, active rectifier, inverter or the like.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass sechs steuerbare Halbbrücken vorgesehen sind, wobei jeweils zwei miteinander (über die Serieninduktivitäten) verbunden sind. Die Verbindung ist insbesondere unabhängig von der Konfiguration. Zwei miteinander verbundene steuerbare Halbbrücken bilden ein Paar. Es kann vorgesehen sein, dass abhängig von der Konfiguration ein Paar mit einem weiteren Paar verbunden ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass abhängig von der Konfiguration ein Paar mit der Dioden-Halbbrücke verbunden ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Verbindungspunkt der Dioden-Halbbrücke schalterfrei mit der Wechselstromschnittstelle und insbesondere mit dem Wechselstromanschluss verbunden ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Verbindungspunkt der Dioden-Halbbrücke einerseits und der Wechselstromschnittstelle bzw. dem Wechselstromanschluss andererseits keine Konfigurationsverbindung vorliegt, sondern unabhängig von der Konfiguration diese miteinander (fest) verbunden sind. Die Verbindung zwischen Dioden-Halbbrücke und Wechselstromanschluss ist somit konfigurationsunabhängig.In particular, it may be provided that six controllable half-bridges are provided, wherein in each case two are connected to each other (via the series inductances). In particular, the connection is independent of the configuration. Two interconnected controllable half-bridges form a pair. It can be provided that, depending on the configuration, a pair is connected to a further pair. Furthermore, it can be provided that, depending on the configuration, a pair is connected to the diode half-bridge. In particular, it is provided that the connection point of the diode half-bridge is connected switch-free with the AC interface and in particular with the AC connection. In addition, it can be provided that there is no configuration connection between the connection point of the diode half bridge on the one hand and the AC interface or the AC connection on the other hand, but they are connected to each other (fixed) independently of the configuration. The connection between diode half-bridge and AC connection is thus configuration-independent.

Die 1 dient zur beispielhaften Erläuterung der hier beschriebenen Wechselstrom-Ladevorrichtung.The 1 serves as an exemplary illustration of the AC charging device described herein.

In der 1 ist eine Wechselstrom-Ladevorrichtung dargestellt, die über einen optionalen Wandler W mit einem Akkumulator A verbunden ist. Die Wechselstrom-Ladevorrichtung umfasst eine Vielzahl steuerbarer Halbbrücken B0 bis B5 sowie eine Dioden-Halbbrücke DH. Diese Halbbrücken sind parallel miteinander verbunden, wobei ein Gleichspannungsanschluss DC+/DC- mit dieser Parallelschaltung der Halbbrücken verbunden ist.In the 1 an AC charging device is shown, which is connected via an optional converter W with an accumulator A. The AC charging device includes a plurality of controllable half-bridges B0 to B5 and a diode half-bridge DH. These half-bridges are connected in parallel to one another, with a DC voltage connection DC + / DC- being connected to this parallel connection of the half-bridges.

Jede Halbbrücke umfasst einen High-Side-Schalter und einen Lowside-Schalter. Die steuerbaren Halbbrücken umfassen die Highside-Schaltelemente 01, 11, 21, 31, 41, und umfassen ferner die LowSide-Schaltelemente mit den Bezugszeichen 02, 12, 22, 32, 42 und 52. Die Dioden-Halbbrücke umfasst die Diode D1 und D2 als Schaltelement. Im Gegensatz zu den Schaltelementen der steuerbaren Halbbrücken B0 bis B5 können die Schaltelemente, das heißt die Dioden D1 und D2, der Dioden-Halbbrücke nicht mittels eines äußeren Signals gesteuert werden. Jede Halbbrücke umfasst somit zwei Transistoren oder zwei Dioden, die über einen Verbindungspunkt VP bzw. VP1 miteinander verbunden sind.Each half-bridge includes a high-side switch and a low-side switch. The controllable half-bridges comprise the high-side switching elements 01 . 11 . 21 . 31 . 41 , and further comprising the low-side switching elements with the reference numerals 02 . 12 . 22 . 32 . 42 and 52 , The diode half-bridge comprises the diode D1 and D2 as a switching element. In contrast to the switching elements of the controllable half-bridges B0 to B5 can the switching elements, that is the diodes D1 and D2 in that the diode half-bridge is not controlled by means of an external signal. Each half-bridge thus comprises two transistors or two diodes connected via a connection point VP respectively. VP1 connected to each other.

Beispielhaft dargestellt sind sechs steuerbare Halbbrücken B0 bis B6, wobei jeweils zwei (und somit ein Paar der steuerbaren Halbbrücken) miteinander verbunden sind, insbesondere unabhängig von der Konfiguration. Die Verbindung zwischen den Halbbrücken, die dem gleichen Paar angehören, kann als Verbindung außerhalb der Konfigurationsverbindungen betrachtet werden oder kann als ein Teil der Konfigurationsverbindungen betrachtet werden, das jedoch in mehreren oder allen Konfigurationen auftritt bzw. Teil mehrerer verschiedener oder aller Konfigurationsverbindungen ist.Illustrated are six controllable half-bridges B0 to B6 , wherein each two (and thus a pair of controllable half-bridges) are interconnected, in particular independent of the configuration. The connection between the half-bridges that belong to the same pair may be considered as a connection outside of the configuration connections, or may be considered part of the configuration connections, but in multiple or all configurations, or part of several or all of the configuration connections.

Die Verbindungspunkte VP der steuerbaren Halbbrücken B0 bis B5 sind über jeweilige Serieninduktivitäten I1 bis I6 mit einer Wechselstromschnittstelle WS verbunden. An dieser Wechselstromschnittstelle WS sind die Induktivitäten I1 und I2 der Brückenbindungen B1 miteinander verbunden, sind die Induktivitäten I3 und I4 der Brücken B2 und B3 miteinander verbunden, und die Induktivitäten I5 und I6 der Brücken B4 und B5 miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird jeder Verbindungspunkt der steuerbaren Halbbrücken über eine jeweilige, individuelle Serieninduktivität I1 bis I6 zu einer Wechselstromschnittstelle herausgeführt. An dieser können wie dargestellt beispielsweise jeweils zwei steuerbare Halbbrücken miteinander verbunden sein. Durch diese Verbindung ergibt sich eine Gruppierung. Jedes Paar der steuerbaren Halbbrücken bildet so eine eigene Phase PH1 bis PH3 an der Wechselstromschnittstelle WS. An die Phasen PH1, PH2 und PH3 können beispielsweise drei Phasenanschlüsse L1, L2 und L3 angeschlossen sein. Eine vierte Phase PH4 an der Wechselstromschnittstelle WS ist mit dem Verbindungspunkt VP1 der Dioden-Halbbrücke DH verbunden.The connection points VP the controllable half bridges B0 to B5 are about respective series inductances I1 to I6 connected to an AC interface WS. At this AC interface WS are the inductors I1 and I2 the bridge bonds B1 interconnected, are the inductors I3 and I4 the bridges B2 and B3 interconnected, and the inductors I5 and I6 the bridges B4 and B5 connected with each other. In other words, each connection point of the controllable half-bridges will have a respective, individual series inductance I1 to I6 led out to an AC interface. As shown, for example, two controllable half-bridges can be connected to one another at this point. This connection results in a grouping. Each pair of controllable half-bridges thus forms a separate phase PH1 to PH3 at the AC interface WS , To the phases PH1 . PH2 and PH3 For example, three phase connections L1 . L2 and L3 be connected. A fourth phase PH4 at the AC interface WS is with the connection point VP1 the diode half-bridge DH connected.

Es ist ersichtlich, dass über die Schalter S1, S1' und S2 Halbbrücken miteinander gruppiert werden können, wobei diese Schalter zur Konfiguration dienen. Die Dioden-Halbbrücke DH umfasst einen Verbindungspunkt VP1, der (ohne Serieninduktivität) zur Wechselstromschnittstelle herausgeführt ist und mit einer Phase PH4 verbunden ist. Anstatt von (steuerbaren) Schaltern können konfigurierbare bzw. lösbare festverdrahtete Verbindungen vorgesehen sein.It can be seen that over the switches S1 . S1 ' and S2 Half bridges can be grouped together, these switches are used for configuration. The diode half-bridge DH includes a connection point VP1 , which is led out (without series inductance) to the AC interface and with a phase PH4 connected is. Instead of (controllable) switches, configurable hard-wired connections may be provided.

In einer ersten Konfiguration ist die Dioden-Halbbrücke DH bzw. deren Verbindungspunkt VP1 mit den steuerbaren Halbbrücken B4 und B5 (über deren Serieninduktivitäten I5 und 16) verbunden und somit zusammen mit diesen gruppiert. Die dazugehörige erste Konfigurationsverbindung S1, durch die sich diese Gruppierung ergibt, ist durch einen Schalter dargestellt. In dieser Konfiguration ist auch eine Konfigurationsverbindung S2 vorgesehen, die als Schalter dargestellt ist, und die die verbleibenden steuerbaren Halbbrücken B0 bis B3 (über die zugehörigen Serieninduktivitäten I1 bis I4) miteinander verbindet. Es ergibt sich ein Wechselstromanschluss WA mit (nicht dargestellten) zwei Kontakten, von denen einer mit PH1 oder PH2 verbunden ist und der andere mit PH3 oder PH4 verbunden ist. Mit anderen Worten können die Kontakte an die Stellen der dargestellten Anschlüsse L1, L2 einerseits und L3, N und N' andererseits angeschlossen werden (an die Stelle L3 nur dann, wenn S1' geschlossen ist bzw. hergestellt ist). An diese beiden Kontakte des Wechselstromanschlusses kann zum einen ein Neutralleiter und eine Phase angeschlossen werden; hierbei kann etwa an N oder N' ein Neutralleiter bzw. ein Neutralleiterkontakt angeschlossen sein und an L1 oder L2 kann eine Phase bzw. eine Phasenkontakt angeschlossen sein. Dadurch kann ein Fahrzeug geladen werden, etwa mit einem Versorgungsnetz wie es in Europa vorliegt. Andererseits kann in der gleichen Konfiguration mit einem Einphasen-Dreileiternetz geladen werden, beispielsweise mit einer ersten Phase an den Anschluss L1 und L2 und eine andere Phase an den Anschluss N oder N'. Dadurch kann auch ein Versorgungsnetz, wie es beispielsweise in den USA vorliegt, verwendet werden.In a first configuration, the diode half-bridge is DH or its connection point VP1 with the steerable half bridges B4 and B5 (about their series inductances I5 and 16 ) and thus grouped together with them. The associated first configuration connection S1 , through which this grouping results, is represented by a switch. There is also a configuration connection in this configuration S2 provided, which is shown as a switch, and the remaining controllable half-bridges B0 to B3 (via the associated series inductances I1 to I4 ) connects to each other. This results in an AC connection WA with (not shown) two contacts, one of which with PH1 or PH2 is connected and the other with PH3 or PH4 connected is. In other words, the contacts can be at the locations of the terminals shown L1 . L2 on the one hand and L3 . N and N ' on the other hand (to the place L3 only if S1 'is closed or is made). On the one hand, a neutral conductor and a phase can be connected to these two contacts of the AC connection; this can be about N or N ' be connected to a neutral conductor or a neutral contact and on L1 or L2 a phase or a phase contact can be connected. As a result, a vehicle can be charged, such as with a supply network such as exists in Europe. On the other hand, in the same configuration can be charged with a single-phase three-wire network, for example with a first phase to the terminal L1 and L2 and another phase to the connection N or N ' , As a result, it is also possible to use a supply network, as is the case in the USA, for example.

In beiden Fällen ergibt sich eine unidirektionale Ladevorrichtung, wobei nur eine der Halbbrückengruppen (nämlich die Gruppe mit den Halbbrücken B0 bis B3) steuerbar ist, während die Dioden-Halbbrücke DH zwar nicht steuerbar ist, jedoch die Halbbrücken B4 und B5 der zweiten Halbbrückengruppe (umfassend B4, B5 und DH) steuerbar sind. Es ergibt sich eine B2C-Konfiguration, wobei die Steuerbarkeit der steuerbaren Halbbrücken dazu verwendet werden kann, den Leistungsfaktor zu verbessern oder Oberschwingungen zu verringern.In both cases results in a unidirectional charging device, wherein only one of the half-bridge groups (namely, the group with the halfbridges B0 to B3 ) is controllable while the diode half-bridge DH Although not controllable, but the half bridges B4 and B5 the second half-bridge group (comprising B4 . B5 and DH ) are controllable. The result is a B2C configuration, wherein the controllability of the controllable half-bridges can be used to improve the power factor or to reduce harmonics.

In einer zweiten Konfiguration wird eine Halbbrückengruppe von der Dioden-Halbbrücke DH alleine gebildet. Hierbei ist die Konfigurationsverbindung S1 geöffnet bzw. nicht vorhanden; bei einer Ausbildung als Schalter ist dieser geöffnet. Die zweite Halbbrückengruppe wird gebildet von vorzugsweise allen steuerbaren Halbbrücken B0 bis B5, wobei die Phasen P1 bis P3 miteinander verbunden sind (und mit einem Kontakt verbunden sind), während die Phase PH4, die nur mit dem Verbindungspunkt VP1 der Dioden-Halbbrücke verbunden ist, mit einem zweiten Kontakt verbunden ist. Die beiden Kontakte sind Kontakte eines Wechselstromanschlusses WA. Dieser ist mit zwei Phasenkontakten ausgebildet, etwa für zwei Phasen eines Einphasen-Dreileiternetzes, oder ist als ein Neutralleiterkontakt und ein Phasenkontakt für ein einphasiges Wechselstromversorgungsnetzes, wie es in Europa als Versorgungsnetz in Gebäuden vorgesehen ist. Es ergibt sich eine B2H-Vollbrückenschaltung, bei der nur eine Seite der Vollbrücke gesteuert ist, nämlich diejenige, die von der Halbbrückengruppe mit den Halbbrücken B0 bis B5 gebildet wird. Die andere Seite der Vollbrücke, das heißt die zweite Halbbrückengruppe, wird gebildet von der Dioden-Halbbrücke DH. Es ergibt sich eine höhere Stromtragfähigkeit, da die Hälfte des Stroms von der Dioden-Halbbrücke DH getragen wird, während alle steuerbaren Halbbrücken zusammen im restlichen Leistungspfad die B2H-Brücke bilden. Die mangelnde Steuerbarkeit der Dioden-Halbbrücke DH kann sich negativ auf den Leistungsfaktor bzw. auf Oberwellen auswirken, jedoch ist dies zugunsten einer höheren Stromtragfähigkeit.In a second configuration, a half-bridge group is formed by the diode half-bridge DH alone. Here is the configuration connection S1 opened or not available; when trained as a switch this is open. The second half-bridge group is formed by preferably all controllable half-bridges B0 to B5 , where the phases P1 to P3 are interconnected (and connected to a contact) during the phase PH4 that only with the connection point VP1 the diode half-bridge is connected to a second contact. The two contacts are contacts of an AC power connection WA. This is formed with two phase contacts, such as two phases of a single-phase three-wire network, or is as a neutral contact and a phase contact for a single-phase AC power supply system, as provided in Europe as a supply network in buildings. The result is a B2H full bridge circuit, in which only one side of the full bridge is controlled, namely that of the half-bridge group with the half-bridges B0 to B5 is formed. The other side of the full bridge, that is the second half-bridge group, is formed by the diode half-bridge DH , The result is a higher current carrying capacity, since half of the current is carried by the diode half-bridge DH, while all controllable half-bridges together in the remaining power path form the B2H bridge. The lack of controllability of the diode half-bridge DH can have a negative effect on the power factor or on harmonics, but this is in favor of a higher current carrying capacity.

In einer dritten Konfiguration werden die Kontakte L1 bis L3 als drei Phasen eines Drehstromnetzes bzw. Drehstrom-Wechselstromanschlusses verwendet. Hierbei ist der Schalter S1 geöffnet bzw. die Konfigurationsverbindung S1 besteht nicht; vielmehr besteht eine Verbindung S1' zwischen den Halbbrücken B4 und B5 einerseits und dem Anschluss L3 andererseits. Eine Konfigurationsverbindung wie sie mit S2 dargestellt ist, besteht hierbei nicht. Es ergeben sich drei Paare von jeweils zwei Halbbrücken und somit eine erste Halbbrückengruppe B0, B1, eine zweite Halbbrückengruppe B2, B3 und eine dritte Halbbrückengruppe B4 und B5. Jede dieser Gruppen ist mit einer Phase bzw. mit einem Phasenkontakt des betreffenden Drehstromanschlusses WA verbunden. Die Dioden-Halbbrücke DH kann mit einem Neutralleiter N verbunden sein. Da die Anschlüsse L1 bis L3 ausschließlich mit steuerbaren Halbbrücken verbunden sind, kann die Ladevorrichtung auch mit einer Rückspeisefunktion vorgesehen sein, das heißt die Ladevorrichtung kann bidirektional ausgestaltet sein. Hierbei arbeiten im Rückspeisemodus die Brücken B0 bis B5 als mehrphasiger, insbesondere dreiphasiger Wechselrichter, während sie im Lademodus als dreiphasiger Gleichrichter arbeiten. Die steuerbaren Halbbrücken bilden somit eine B6C-Brücke.In a third configuration, the contacts L1 to L3 used as three phases of a three-phase network or three-phase AC connection. Here is the switch S1 opened or the configuration connection S1 does not exist; rather, there is a connection S1 'between the half bridges B4 and B5 on the one hand and the connection L3 on the other hand. A configuration connection like with S2 is shown, does not exist here. This results in three pairs of two half-bridges and thus a first half-bridge group B0 . B1 , a second half-bridge group B2 . B3 and a third half-bridge group B4 and B5 , Each of these groups is with a phase or with a phase contact of the respective three-phase connection WA connected. The diode half-bridge DH can be connected to a neutral conductor N be connected. Because the connections L1 to L3 are connected exclusively to controllable half-bridges, the charging device can also be provided with a feedback function, that is, the charging device can be designed bidirectional. The bridges operate in regenerative mode B0 to B5 as a multi-phase, especially three-phase inverter, while working in the charging mode as a three-phase rectifier. The controllable half bridges thus form a B6C bridge.

Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die die einzelnen steuerbaren Halbleiter ansteuert, um diese beiden Betriebsmodi (d.h. Laden und Rückspeisen) vorzusehen. Im Gegensatz zu der ersten und der zweiten Konfiguration, in der die Ladevorrichtung unidirektional ausgebildet ist, kann somit in der dritten Konfiguration durch die Rückspeisefähigkeit eine bidirektionale Wechselstromvorrichtung vorgesehen sein, etwa auch um den Akkumulator A zu einem Versorgungsnetz über den Wechselstromanschluss WA hin zu entladen.A controller may be provided which drives the individual controllable semiconductors to provide these two modes of operation (ie, charging and recovery). In contrast to the first and the second configuration, in which the charging device is designed unidirectionally, a bidirectional AC device can thus be provided in the third configuration by the regenerative capability, for example also around the accumulator A to a supply network via the AC connection WA to unload.

Es sei bemerkt, dass in den ersten beiden Konfigurationen der Schalter S3 bzw. die betreffende Konfigurationsverbindung geschlossen sein kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn auch die Halbbrücken B2 und B3 etwa über die zweite Konfigurationsverbindung L2 mit einem Phasenkontakt des Wechselstromanschlusses verbunden sind. Der Schalter S3 verbindet hierbei den Verbindungspunkt VP1 der Dioden-Halbbrücke DH mit einem Verbindungspunkt VP2 einer Serienschaltung von zwei Kondensatoren, K1, K2, die parallel mit der Parallelschaltung verbunden ist. Die Kondensatoren K1 und K2 bilden hierbei den Zwischenkreiskondensator. Auch bei einer Konfiguration, bei der die Dioden-Halbbrücke DH mit einem Phasenkontakt des Wechselstromanschlusses verbunden ist, während die steuerbaren Halbbrücken mit einem anderen Phasenkontakt des Wechselstromanschlusses WA verbunden sind, das heißt bei nicht bestehender ersten Konfigurationsverbindung S1, besteht die Konfigurationsverbindung S3 (zwischen der Dioden-Halbbrücke DH und der Kondensatorserienschaltung K1, K2) . Es lassen sich durch die Serienschaltung der Kondensatoren K1 und K2 Ableitströme reduzieren.It should be noted that in the first two configurations the switch S3 or the relevant configuration connection can be closed. This is especially the case, though the half-bridges B2 and B3 about the second configuration connection L2 are connected to a phase contact of the AC power connection. The desk S3 connects the connection point VP1 the diode half-bridge DH with a connection point VP2 a series circuit of two capacitors, K1 . K2 which is connected in parallel with the parallel connection. The capacitors K1 and K2 in this case form the DC link capacitor. Even with a configuration where the diode half-bridge DH is connected to a phase contact of the AC terminal, while the controllable half-bridges with a different phase contact of the AC terminal WA are connected, that is, in the absence of the first configuration connection S1 , the configuration connection exists S3 (between the diode half-bridge DH and the capacitor series circuit K1 . K2 ). It can be achieved by the series connection of the capacitors K1 and K2 Reduce leakage currents.

Umfasst der Wechselstromanschluss WA drei Phasenkontakte L1 bis L3, dann besteht eine Konfigurationsverbindung S1' zwischen dem dritten Phasenkontakt L3 und der zugehörigen Halbbrückengruppe B4, B5. Diese Konfigurationsverbindung besteht vorzugsweise nicht, wenn die erste Konfigurationsverbindung S1 besteht. Die Verbindungen S1' und S1 sind somit wechselseitig vorhanden, jedoch nicht gleichzeitig.Includes the AC power connection WA three phase contacts L1 to L3 , then there is a configuration connection S1 between the third phase contact L3 and the associated half-bridge group B4 . B5 , This configuration connection preferably does not exist when the first configuration connection S1 consists. The connections S1 ' and S1 are thus mutually present, but not simultaneously.

Claims

Configurable AC charging device having a plurality of controllable half-bridges (B0 - B5) and at least one diode half-bridge (DH) connected by means of a parallel circuit connected to a DC voltage connection (DC +, DC-), wherein connection points (VP) the controllable half-bridges (B0-B5, DH) are connected to an AC interface (WS) of the charging device via series inductances (II-16) and the junction point of the diode half-bridge (DH) is connected to the AC interface (WS) of the charging device, - In a first configuration, the diode half-bridge (DH) is connected by at least one first configuration connection (S1) with at least one of the controllable half-bridges (B5) and forms a first half-bridge group and - In a second configuration, the controllable half-bridges (B0 - B5) are grouped by second configuration connections in at least one half-bridge group separately from the at least one diode half-bridge (DH) and the diode half-bridge (DH) forms a first half-bridge group.

Configurable AC charging device according to Claim 1 wherein, in the first and second configurations, at least one of the controllable half bridges forms a second half-bridge group that forms a full bridge together with the first half-bridge group.

Configurable AC charging device according to Claim 1 or 2 in which an active power factor correction filter is formed: from the controllable half-bridges (B0-B5) or from the diode half-bridge (DH) together with the controllable half-bridges (B0-B5).

Configurable AC charging device according to Claim 1 or 2 In a third configuration, the controllable half-bridges (B0-B5) are grouped by at least one configuration connection into two half-bridge groups, separate from the diode half-bridge (DH).

A configurable AC charging device according to any one of the preceding claims, wherein in the first configuration, the diode half-bridge (DH) forms the first half-bridge group with one of the controllable half-bridges and, together with another of the controllable half-bridges, forms a full-wave bridge as a second half-bridge group, - In the second configuration, the diode half-bridge (DH) forms the first half-bridge group and the controllable half-bridges (B0-B5) form a second half-bridge group, wherein the two half-bridge groups together form a full-wave bridge.

Configurable AC charging device after one Claims 1 - 4 comprising at least three controllable half bridges (B0 - B5), wherein - in the first configuration, the diode half-bridge (DH) with one or two of the controllable half bridges forms the first half-bridge group and forms a full-wave bridge together with the remaining controllable half-bridges as the second half-bridge group in the second configuration, the diode half-bridge (DH) forms the first half-bridge group and the controllable half-bridges (B0-B5) form a second half-bridge group, the half-bridge groups together forming a full-wave bridge.

A configurable AC charging device according to any one of the preceding claims, wherein - The first half-bridge group is connected by means of at least one connection of the first configuration connection with a first contact of an AC connection and the second half-bridge group is connected by means of at least one further connection of the first configuration connection with a second contact of an AC connection, wherein the first contact and the second contact two phase contacts or correspond to a phase contact and a neutral contact.

A configurable AC charging device according to any one of the preceding claims, wherein - The controllable half-bridges are designed three-phase and are connected in a third configuration by means of at least one connection of a third configuration connection with three phase contacts (L1, L2, L3) of the AC power connection, wherein the AC power connection is designed as a three-phase connection.

A configurable AC charging device according to any preceding claim, wherein the controllable half bridges together with the series inductances (II-16) form an active power factor correction filter or a bidirectional power converter.

A configurable AC charging device according to any one of the preceding claims, further comprising a capacitor series circuit having at least two series-connected capacitors (K1, K2), the capacitor series circuit being connected in parallel with the parallel circuit and a connection point (VP2) via which the capacitors are connected together are configurably connected to the connection point (VP1) of the diode half-bridge (D1, D2).

Configurable AC charging device according to one of the preceding claims, wherein the DC voltage connection (DC +, DC-) a Akkumulatoranschluss for connection to a Accumulator (A) forms or the DC voltage connection (DC +, DC-) via a DC-DC converter (W) is connected to a battery terminal, which is designed for connection to an accumulator (A).