DE102019007960A1 - Bordlader und Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elekrtrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs - Google Patents

Bordlader und Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elekrtrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bordlader zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, mit
- einem Spannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung, wobei
- in einem ersten Betriebsmodus eines Umschaltnetzwerks eine Sekundärseite eines ersten Gleichspannungswandlers und eine Sekundärseite eines zweiten Gleichspannungswandlers und/oder eine Primärseite eines dritten Gleichspannungswandlers und eine Primärseite eines vierten Gleichspannungswandlers parallel zueinander geschaltet sind, und
- in einem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks die Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers und die Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers in Reihe geschaltet sind und/oder die Primärseite des dritten Gleichspannungswandlers und die Primärseite des vierten Gleichspannungswandlers in Reihe zueinander geschaltet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei der erste elektrische Energiespeicher und/oder der zweite elektrische Energiespeicher mit einem Bordlader geladen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bordlader zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei der Bordlader einen Spannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei der erste elektrische Energiespeicher und/oder der zweite elektrische Energiespeicher mit einem Bordlader geladen wird.
  • Zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs werden heutzutage Kombinationsgeräte aus OBC (On-Board-Charger), LV-DCDC und gegebenenfalls weiteren Schützen, Sicherungen und zusätzlichen HV-Ein- und Ausgängen verwendet. Der OBC verfügt durch eine Anforderung des galvanisch getrennten Ladens über einen Transformator. Damit ist das Verhältnis zwischen seiner Eingangsspannung und seiner Ausgangsspannung festgelegt. Abweichungen bei diesen Übersetzungsverhältnissen können über eine Ansteuerung des isolierenden DCDC-Wandlers im OBC und durch Variation der PFC-Ausgangsspannung in kleinerem Maße erfolgen. Dies deckt den Spannungsbereich einer 400 Volt-Fahrzeug-Batterie und einer vollgeladenen 400 Volt-Fahrzeug-Batterie ab. Eine Erweiterung des Spannungsbereiches darüber hinaus erfordert in der Regel eine Anpassung des Transformator-Wicklungsverhältnisses und somit eine Variante des OBCs. Der LV-DCDC verfügt wie der OBC ebenfalls über eine Galvanische Trennung, was ebenfalls mit einem Transformator realisiert werden kann. Die Auslegung und der Betrieb dieses galvanisch isolierenden DCDC-Wandlersystems ist den gleichen Rahmenbedingungen unterworfen wie der OBC. Eine Variation der HV-Batterie erfordert daher wie beim OBC eine Anpassung des Transformator-Wicklungsverhältnisses und somit eine neue Variante.
  • Die DE 10 2019 001 138 A1 offenbart ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Bordnetzes, wobei eine dreiphasige Wechselspannung bereitgestellt wird, und die dreiphasige Wechselspannung mittels eines Gleichrichters in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Die Gleichspannung wird mittels eines ersten Gleichspannungsenergiewandlers und eines zweiten Gleichspannungsenergiewandlers für die Batterie bereitgestellt, wobei der erste Gleichspannungsenergiewandler mit der ersten Brückenschaltung mit der Gleichspannung und der zweite Gleichspannungsenergiewandler mit der zweiten Brückenschaltung mit der Gleichspannung versorgt wird. Der erste Gleichspannungsenergiewandler und der zweite Gleichspannungsenergiewandler stellen ohne eine Funktionalität eines Leistungsfaktorkorrekturfilters dem Bordnetz die Gleichspannung bereit.
  • Die US 9,352,664 B2 offenbart ein Ladesteuerungsverfahren und ein Ladesteuerungssystem für ein umweltfreundliches Fahrzeug. Mit dem Ladesteuerungsverfahren und Ladesteuerungssystem kann eine Verbesserung einer Ladeeffizienz bereitgestellt werden, indem ein Leistungssteuerungsverfahren eines Leistungsfaktorkorrektur-Wandlers verbessert wird, während eine Batterie über ein Bordladegerät geladen wird. Das Ladesteuerungsverfahren erfasst durch einen Spannungsdetektor eine Batteriespannung während des Ladens und berechnet durch eine Steuerung einen Sollwert, um eine Ausgangsspannung des PFC-Wandlers aufrechtzuerhalten. Der Sollwert wird aus der erfassten Batteriespannung und dem maximal verfügbaren Tastverhältnis des DC-DC-Wandlers berechnet. Die Ausgangsspannung des PFC-Wandlers wird basierend auf dem berechneten Sollwert beibehalten.
  • Bisherige Kombinationsgeräte zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs können nicht ohne erhöhten Aufwand und Kosten ein 400 Volt Fahrzeug und ein 800 Volt Fahrzeug laden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bordlader und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein Bordlader bereitgestellt werden kann, mit welchem eine umfangreiche Variantenvielfalt zum Laden verschiedener Spannungslagen von z.B. 400 Volt und 800 Volt erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Bordlader und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnführende Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Bordlader zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Der Bordlader weist einen Spannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung auf. Eine Primärseite eines ersten Gleichspannungswandlers und eine Primärseite eines zweiten Gleichspannungswandlers sind mit dem Spannungsanschluss elektrisch verbunden, und eine Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers und eine Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers sind mit einem Umschaltnetzwerk und mit dem ersten elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. Eine Primärseite eines dritten Gleichspannungswandlers und eine Primärseite eines vierten Gleichspannungswandlers sind mit dem Umschaltnetzwerk elektrisch verbunden, und eine Sekundärseite des dritten Gleichspannungswandlers und eine Sekundärseite des vierten Gleichspannungswandlers sind mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. In einem ersten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks sind die Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers und die Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers und/oder die Primärseite des dritten Gleichspannungswandlers und/oder die Primärseite des vierten Gleichspannungswandlers parallel zueinander geschaltet. In einem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks sind die Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers und die Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers in Reihe geschaltet und/oder die Primärseite des dritten Gleichspannungswandlers und die Primärseite des vierten Gleichspannungswandlers sind zueinander in Reihe geschaltet.
  • Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bordlader wird insbesondere ein Bordlader bereitgestellt, mit welchem sowohl ein 400 Volt-System als auch ein 800 Volt-System eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs oder eines Plug-in-Fahrzeugs oder eines Hybrid-Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Insbesondere kann mit dem vorgeschlagenen Bordlader eine Variantenvielfalt hinsichtlich verschiedener Spannungslagen beim Laden des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betriebenen Fahrzeugs bereitgestellt werden. Insbesondere kann mit dem vorgeschlagenen Bordlader ein Mehraufwand begrenzt, insbesondere reduziert werden. Insbesondere kann mit dem vorgeschlagenen Bordlader eine umfangreichere und effizientere Lademöglichkeit des elektrischen Energiespeichers des elektrisch betriebenen Fahrzeugs bereitgestellt werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei der erste elektrische Energiespeicher und/oder der zweite elektrische Energiespeicher mit einem Bordlader geladen wird. In einem ersten Betriebsmodus eines Umschaltnetzwerks des Bordladers werden eine Sekundärseite eines ersten Gleichspannungswandlers und eine Sekundärseite eines zweiten Gleichspannungswandlers und/oder eine Primärseite eines dritten Gleichspannungswandlers und eine Primärseite eines vierten Gleichspannungswandlers parallel zueinander geschaltet. In einem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks des Bordladers werden die Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers und die Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers in Reihe geschaltet und/oder die Primärseite des dritten Gleichspannungswandlers und Primärseite des vierten Gleichspannungswandlers in Reihe zueinander geschaltet. Insbesondere wird das vorgeschlagene Verfahren mit einem Bordlader nach dem vorherigen aufgezeigten Aspekt durchgeführt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Bordladers, wobei ein Umschaltnetzwerk des Bordladers in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird; und
    • 2 eine weitere schematische Darstellung des Bordladers aus 1, wobei das Umschaltnetzwerk des Bordladers in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
  • In den Figuren (Fig.) sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt einen beispielhaften Bordlader 1 zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers 2 und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers 3 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Der Bordlader 1 weist einen Spannungsanschluss 4 auf. Mit dem Spannungsanschluss 4 kann insbesondere eine Wechselspannung UAC bereitgestellt werden. Bei dem Spannungsanschluss 4 kann es sich beispielsweise um einen AC-Anschluss oder um eine AC-Ladesäule handeln. Bei dem Bordlader kann es sich insbesondere um einen On-Board-Lader eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Bordlader um eine „One-Box“ handeln.
  • Beispielsweise kann mit einem Leistungsfaktorkorrekturfilter 5 die Wechselspannung UAC des Spannungsanschlusses 4 gleichgerichtet und insbesondere stabilisiert werden.
  • Der Bordlader 1 weist einen ersten Gleichspannungswandler 6, einen zweiten Gleichspannungswandler 7, einen dritten Gleichspannungswandler 8 und einen vierten Gleichspannungswandler 9 auf. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten und zweiten Gleichspannungswandler 6, 7 um isolierende DCDC-Wandler eines On-Board-Chargers handeln. Bei dem dritten und vierten Gleichspannungswandler 8, 9 kann es sich beispielsweise um jeweils einen isolierenden Niedervolt-DCDC-Wandler eines Niedervolt-Bordnetzes des elektrisch betriebenen Fahrzeugs handeln.
  • Bei dem ersten elektrischen Energiespeicher 2 kann es sich insbesondere um eine 400 Volt- oder 800 Volt-Fahrzeug-Batterie handeln. Bei dem zweiten elektrischen Energiespeicher 3 handelt es sich insbesondere um eine Niedervolt-Batterie eines Niedervolt-Bordnetzes des elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
  • Insbesondere kann eine Primärseite 10 des ersten Gleichspannungswandlers 6 und eine Primärseite 11 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 mit dem Spannungsanschluss 4 und/oder mit dem Leistungsfaktorkorrekturfilter 4 elektrisch verbunden werden. Die eine Sekundärseite 12 des ersten Gleichspannungswandlers 6 und eine Sekundärseite 13 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 können mit einem Umschaltnetzwerk 14 und/oder mit dem ersten elektrischen Energiespeicher 2 elektrisch verbunden werden. Des Weiteren kann eine Primärseite 15 des dritten Gleichspannungswandlers 8 und eine Primärseite 16 des vierten Gleichspannungswandlers 9 ebenfalls mit dem Umschaltnetzwerk 14 elektrisch verbunden werden. Eine Sekundärseite 17 des dritten Gleichspannungswandlers 8 und eine Sekundärseite 18 des vierten Gleichspannungswandlers 9 können mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher 3 elektrisch verbunden werden.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem Umschaltnetzwerk 14 um eine Umschaltvorrichtung zum Wechseln einer Serienverschaltung zu einer Parallelverschaltung und umgekehrt. Dabei kann beispielsweise das Umschaltnetzwerk 14 mit drei Schaltelementen 19, 20, 21 ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Schaltelement 19 ein Schalter sein, der in beiden Stromrichtungen sperrfähig ist. Dies kann beispielsweise ein Relais oder eine Reihenschaltung von zwei Metall-Oxid-Feldeffekttransistoren sein, wobei deren Body-Dioden gegeneinander gerichtet sind. Die Schaltelemente 20 und 21 können beispielsweise ebenfalls zwei Relais sein, wobei im einfachsten Falle diese als Metall-Oxid-Feldeffekttransistoren MOSFET ausgebildet sein können, dabei erfolgt die Ausrichtung der jeweiligen Body-Diode situationsabhängig.
  • Das Umschaltnetzwerk 14 kann insbesondere in einem ersten Betriebsmodus und in einem zweiten Betriebsmodus geschaltet werden. Beispielsweise kann in dem ersten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 der erste elektrische Energiespeicher 2 mit einem ersten Spannungswert einer Gleichspannung und/oder der zweite elektrische Energiespeicher 3 mit einem zweiten Spannungswert der Gleichspannung versorgt werden. Dabei kann beispielsweise der erste elektrische Energiespeicher 2 mit der Gleichspannung mit einem ersten Spannungswert von 400 Volt DC geladen werden. Der zweite elektrische Energiespeicher 3 kann mit der Gleichspannung mit dem zweiten Spannungswert von beispielsweise 12 Volt oder 48 Volt DC versorgt werden. In dem Zweitbetriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 kann der erste elektrische Energiespeicher 2 mit einem dritten Spannungswert von 800 Volt DC mit der Gleichspannung geladen werden und/oder der zweite elektrische Energiespeicher 3 mit dem zweiten Spannungswert von 12 Volt oder 48 Volt beispielsweise mit der Gleichspannung versorgt werden.
  • Beispielsweise wird in der 1 der erste Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 schematisch dargestellt.
  • Dabei ist das Schaltelement 19 geöffnet und die Schaltelemente 20 und 21 sind geschlossen. Insbesondere wird mit dem ersten Betriebsmodus ein AC-Laden mithilfe des Spannungsanschlusses 14 bereitgestellt. Dabei werden die Sekundärseiten 10, 11 des ersten und zweiten Gleichspannungswandlers 6, 7 jeweils mit einer Wechselspannung UAC von 400 Volt beaufschlagt. Insbesondere ist beim AC-Laden der On-Board-Lader aktiv und in dem ersten Betriebsmodus sind die beiden Sekundärseiten 12, 13 des ersten und zweiten Gleichspannungswandlers 6, 7 mithilfe des Umschaltnetzwerks 14 parallel geschalten. Somit kann insbesondere der erste elektrische Energiespeicher 2, welcher in diesem Fall eine 400 Volt-Fahrzeug-Batterie ist, geladen werden.
  • Des Weiteren können in dem ersten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 die beiden Primärseiten 15, 16 des dritten Gleichspannungswandlers 8 und des vierten Gleichspannungswandlers 9 ebenfalls parallelgeschaltet werden. Somit kann der zweite elektrische Energiespeicher 3, welcher in diesem Beispiel als LV-Bordnetzbatterie ausgebildet ist, geladen werden. Insbesondere sind in dem ersten Betriebsmodus die beiden Primärseiten 15, 16 des dritten und vierten Gleichspannungswandlers 8, 9 als Wandlerphase ausgelegt, welche bis zu einer Betriebsspannung von 400 Volt ausgelegt werden können. Damit kann der zweite elektrische Energiespeicher 3 versorgt beziehungsweise geladen werden. Die 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Bordladers 1, wobei das Umschaltnetzwerk 14 in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
  • Im zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 ist das Schaltelement 19 geschlossen und die beiden Schaltelemente 20 und 21 sind geöffnet. Insbesondere wird der zweite Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 dann angewendet, wenn es sich bei dem ersten elektrischen Energiespeicher 2 um eine 800 Volt-Fahrzeug-Batterie handelt. Insbesondere kann in dem zweiten Betriebsmodus eine 800 Volt-Architektur des elektrisch betriebenen Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • In dem zweiten Betriebsmodus ist der On-Board-Lader für den AC-Ladevorgang verwendbar. Die beiden Sekundärseiten 12, 13 des ersten und zweiten Gleichspannungswandlers 6, 7 werden jeweils über eine Ausgangsspannung von 400 Volt versorgt. Insbesondere ist beim AC-Laden der On-Board-Lader aktiv und die beiden Sekundärseiten 12, 13 des ersten und zweiten Gleichspannungswandlers 6, 7 sind mithilfe des Umschaltnetzwerks 14 in Reihe zueinander geschaltet. Somit kann der erste elektrische Energiespeicher 2, welcher als 800 Volt-Fahrzeug-Batterie beispielsweise ausgebildet ist, mit der Gleichspannung mit einer Spannungslage von 800 Volt geladen werden. Ebenso kann in dem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks 14 der zweite elektrische Energiespeicher 3 versorgt werden. Dabei sind die beiden Primärseiten 15, 16 des dritten und vierten Gleichspannungswandlers 8, 9 mithilfe des Umschaltnetzwerks in Reihe zueinander geschaltet. Somit kann auch bei einer 800 Volt-Architektur des elektrisch betriebenen Fahrzeugs das LV-Bordnetz und insbesondere die LV-Bordnetzbatterie mit beispielsweise einer Gleichspannung mit einer Spannungslage von 12 Volt oder 48 Volt beaufschlagt werden. Insbesondere werden die beiden Primärseiten 15, 16 des dritten und vierten Gleichspannungswandlers 8, 9 als Wandlerphasen verwendet. Insbesondere werden diese beiden Primärseiten 15, 16 mit einer Betriebsspannung von 800 Volt ausgelegt.
  • Beispielsweise sind die Primärseiten 10, 11, 15, 16 als Brückengleichrichter und die Sekundärseiten 12, 13, 17, 18 jeweils als Diodengleichrichter ausgebildet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bordlader
    2
    Erster elektrischer Energiespeicher
    3
    Zweiter elektrischer Energiespeicher
    4
    Spannungsanschluss
    5
    Leistungsfaktorkorrekturfilter
    6
    Erster Gleichspannungswandler
    7
    Zweiter Gleichspannungswandler
    8
    Dritter Gleichspannungswandler
    9
    Vierter Gleichspannungswandler
    10
    Primärseite des ersten Gleichspannungswandlers
    11
    Primärseite des zweiten Gleichspannungswandlers
    12
    Sekundärseite des ersten Gleichspannungswandlers
    13
    Sekundärseite des zweiten Gleichspannungswandlers
    14
    Umschaltnetzwerk
    15
    Primärseite des dritten Gleichspannungswandlers
    16
    Primärseite des vierten Gleichspannungswandlers
    17
    Sekundärseite des dritten Gleichspannungswandlers
    18
    Sekundärseite des vierten Gleichspannungswandlers
    19
    Schaltelement
    20
    Schaltelement
    21
    Schaltelement
    UAC
    Wechselspannung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019001138 A1 [0003]
    • US 9352664 B2 [0004]

Claims (5)

  1. Bordlader (1) zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers (2) und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers (3) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, mit - einem Spannungsanschluss (4) zum Bereitstellen einer Wechselspannung (UAC), dadurch gekennzeichnet, dass - eine Primärseite (10) eines ersten Gleichspannungswandler (6) und eine Primärseite (11) eines zweiten Gleichspannungswandlers (7) mit dem Spannungsanschluss (4) elektrisch verbunden sind, und - eine Sekundärseite (12) des ersten Gleichspannungswandler (6) und eine Sekundärseite (13) des zweiten Gleichspannungswandlers (7) mit einem Umschaltnetzwerk (14) und/oder mit dem ersten elektrischen Energiespeicher (2) elektrisch verbunden sind, und - eine Primärseite (15) eines dritten Gleichspannungswandlers (8) und eine Primärseite (16) eines vierten Gleichspannungswandlers (9) mit dem Umschaltnetzwerk (14) elektrisch verbunden sind, und - eine Sekundärseite (17) des dritten Gleichspannungswandlers (8) und eine Sekundärseite (18) des vierten Gleichspannungswandlers (9) mit dem zweiten elektrischen Energiespeicher (3) elektrisch verbunden sind, wobei - in einem ersten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks (14) die Sekundärseite (12) des ersten Gleichspannungswandlers (6) und die Sekundärseite (13) des zweiten Gleichspannungswandlers (7) und/oder die Primärseite (15) des dritten Gleichspannungswandlers (8) und die Primärseite (16) des vierten Gleichspannungswandlers (9) parallel zueinander geschaltet sind, und - in einem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks (14) die Sekundärseite (12) des ersten Gleichspannungswandlers (6) und die Sekundärseite (13) des zweiten Gleichspannungswandlers (7) in Reihe geschaltet sind und/oder die Primärseite (15) des dritten Gleichspannungswandlers (8) und die Primärseite (16) des vierten Gleichspannungswandlers (9) in Reihe zueinander geschaltet sind.
  2. Bordlader (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks (14) der erste elektrische Energiespeicher (2) mit einem ersten Spannungswert einer Gleichspannung und/oder der zweite elektrische Energiespeicher (3) mit einem zweiten Spannungswert der Gleichspannung versorgbar ist.
  3. Bordlader (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks (14) der erste elektrische Energiespeicher (2) mit einem dritten Spannungswert der Gleichspannung und/oder der zweite elektrische Energiespeicher (3) mit dem zweiten Spannungswert der Gleichspannung versorgbar ist.
  4. Bordlader (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltnetzwerk (14) mit drei Schaltelementen (19, 20, 21) ausgebildet ist.
  5. Verfahren zum Laden eines ersten elektrischen Energiespeichers (2) und/oder eines zweiten elektrischen Energiespeichers (3) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei - der erste elektrische Energiespeicher (2) und/oder der zweite elektrische Energiespeicher (3) mit einem Bordlader (1) geladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem ersten Betriebsmodus eines Umschaltnetzwerks (14) des Bordladers (1) eine Sekundärseite (12) eines ersten Gleichspannungswandlers (6) und eine Sekundärseite (13) eines zweiten Gleichspannungswandlers (7) und/oder eine Primärseite (15) eines dritten Gleichspannungswandlers (8) und eine Primärseite (16) eines vierten Gleichspannungswandlers (9) parallel zueinander geschaltet werden, und - in einem zweiten Betriebsmodus des Umschaltnetzwerks (14) des Bordladers (1) die Sekundärseite (12) des ersten Gleichspannungswandlers (6) und die Sekundärseite (13) des zweiten Gleichspannungswandlers (7) in Reihe geschaltet werden und/oder die Primärseite (15) des dritten Gleichspannungswandlers (8) und die Primärseite (16) des vierten Gleichspannungswandlers (9) in Reihe zueinander geschaltet werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3139053A1 (fr) * 2022-08-29 2024-03-01 Psa Automobiles Sa Ensemble de recharge d’une batterie electrique de traction

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9352664B2 (en) 2013-08-26 2016-05-31 Hyundai Motor Company Charging control method and system for environmentally friendly vehicle
DE102019001138A1 (de) 2019-02-15 2019-08-22 Daimler Ag Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Bordnetzes und Bordlader hierzu

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9352664B2 (en) 2013-08-26 2016-05-31 Hyundai Motor Company Charging control method and system for environmentally friendly vehicle
DE102019001138A1 (de) 2019-02-15 2019-08-22 Daimler Ag Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Bordnetzes und Bordlader hierzu

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3139053A1 (fr) * 2022-08-29 2024-03-01 Psa Automobiles Sa Ensemble de recharge d’une batterie electrique de traction
WO2024047293A1 (fr) * 2022-08-29 2024-03-07 Stellantis Auto Sas Véhicule automobile comprenan un ensemble de recharge d'une batterie electrique de traction

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