DE102019102030A1 - Stationary charging device with integrated battery storage for providing electrical energy either from a power supply system or from the battery storage at a charging connection for an electrically drivable motor vehicle and corresponding operating method for the charging device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine stationäre Ladevorrichtung (10) zum Bereitstellen von elektrischer Energie aus einem Stromnetz (11) an einem Ladeanschluss (14) für ein elektrisch antreibbar ausgestaltetes Kraftfahrzeug (12), wobei ein stationärer elektrischer Energiespeicher (17) zum Zwischenspeichern zumindest eines Teils der Energie vorgesehen ist und ein AC-DC-Wandler (19) zum Übertragen der Energie aus dem Stromnetz (11) in einen DC-Zwischenkreis (20) und ein DC-DC-Wandler (21) zum gesteuerten Übertragen des Teils der Energie aus dem DC-Zwischenkreis (20) in einen Speicher-Zwischenkreis (22) des Energiespeichers (17) vorgesehen ist und der Ladeanschluss (14) einen eigenen DC-Ladewandler (23) für eine gesteuerte Energieabgabe an das Kraftfahrzeug (12) aufweist. Die Erfindung sieht vor, dass eine Schalteranordnung (28) vorgesehen ist, durch welche der DC-Ladewandler (23) des Ladeanschlusses (14) über eine erste Schaltereinheit (S1) mit dem DC-Zwischenkreis (20) und über eine zweite Schaltereinheit (S2) mit dem Speicher-Zwischenkreis (22) verbunden ist.The invention relates to a stationary charging device (10) for providing electrical energy from a power network (11) at a charging connection (14) for an electrically drivable motor vehicle (12), a stationary electrical energy store (17) for temporarily storing at least a portion of the Energy is provided and an AC-DC converter (19) for transferring the energy from the power grid (11) into a DC intermediate circuit (20) and a DC-DC converter (21) for the controlled transfer of the part of the energy from the DC intermediate circuit (20) is provided in a memory intermediate circuit (22) of the energy store (17) and the charging connection (14) has its own DC charging converter (23) for controlled energy delivery to the motor vehicle (12). The invention provides that a switch arrangement (28) is provided, by means of which the DC charging converter (23) of the charging connection (14) is connected to the DC intermediate circuit (20) via a first switch unit (S1) and via a second switch unit (S2 ) is connected to the memory intermediate circuit (22).
Description
Die Erfindung betrifft eine stationäre Ladevorrichtung mit integriertem Batteriespeicher, mittels welcher elektrische Energie entweder direkt aus einem Stromnetz und/oder aus zumindest einer Batterie des Batteriespeichers für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (z.B. Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug) bereitgestellt werden kann. Die Ladevorrichtung weist einen Ladeanschluss auf, der mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden kann, um die elektrische Energie in das Kraftfahrzeug zu übertragen. Die Energie wird mittels Gleichspannung übertragen. Die Ladevorrichtung weist zudem einen elektrischen Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Energie auf, damit während eines Ladevorgangs nicht die gesamte Energie unmittelbar aus dem Stromnetz entnommen werden muss oder je nach weiterer Anwendungssituation (gesetzlicher Regulatorik) Strom nur aus dem Stromnetz oder nur aus der Batterie entnommen werden kann. Erstere Anwendungssituation kann z.B. für ein so genanntes Boost-Laden vorgesehen sein, wenn der Netzanschluss leistungs- und stromseitig kleiner oder leistungsschwächer ausgeführt ist als der Ladeanschluss. Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben der Ladevorrichtung.The invention relates to a stationary charging device with integrated battery storage, by means of which electrical energy can be provided either directly from a power supply and / or from at least one battery in the battery storage for an electrically drivable motor vehicle (e.g. electric vehicle or hybrid vehicle). The charging device has a charging connection which can be connected to the motor vehicle in order to transmit the electrical energy into the motor vehicle. The energy is transmitted by means of DC voltage. The charging device also has an electrical energy store for temporarily storing energy, so that the entire energy does not have to be drawn directly from the power supply during a charging process or, depending on the further application situation (legal regulations), electricity can only be drawn from the power supply or only from the battery . The former application situation can e.g. be provided for a so-called boost charging if the power supply connection is made smaller or less powerful than the charging connection on the power and current side. The invention also includes a method for operating the loading device.
Eine Ladevorrichtung der besagten Art mit eigenem elektrischem Energiespeicher zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie kann eine Konstruktion aufweisen, wie sie im Folgenden anhand von
Um elektrische Energie aus dem Stromnetz
Dabei muss die Energie bei jedem Energieaustausch mit dem Stromnetz
Aus der
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung mit elektrischem Energiespeicher für die Zwischenspeicherung von Energie effizient betreiben zu können.The invention has for its object to be able to operate a charging device with electrical energy storage for the temporary storage of energy efficiently.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are described by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist eine stationäre Ladevorrichtung bereitgestellt, mittels welcher elektrische Energie aus einem Stromnetz an einem Ladeanschluss für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann. Am Ladeanschluss wird die elektrische Energie mittels Gleichspannung bereitgestellt. Aus dem Stromnetz wird dagegen eine Wechselspannung bezogen oder empfangen. In der beschriebenen Weise weist die Ladevorrichtung einen stationären Energiespeicher zum Zwischenspeichern zumindest eines Teils der Energie auf. Die Ladevorrichtung weist ein Ladesystem auf, das in folgender Weise ausgestaltet ist. Ein AC-DC-Wandler ist zum Übertragen von Energie aus dem Stromnetz in einen DC-Zwischenkreis vorgesehen. Ein DC-DC-Wandler ist zum Übertragen zumindest eines Teils der Energie aus dem DC-Zwischenkreis in einen Speicher-Zwischenkreis des Energiespeichers vorgesehen. Der jeweilige Zwischenkreis (also DC-Zwischenkreis und Speicher-Zwischenkreis) kann jeweils beispielsweise auf der Grundlage von Kabeln und/oder Stromschienen realisiert sein. Es handelt sich jeweils um eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten, welche der jeweilige Zwischenkreis verbindet. Der besagte Ladeanschluss zum Anschließen an das Kraftfahrzeug weist einen eigenen DC-Ladewandler für eine gesteuerte Energieabgabe an das Kraftfahrzeug auf. Der DC-Ladewandler ist in der beschriebenen Weise ein DC-DC-Wandler.The invention provides a stationary charging device, by means of which electrical energy can be provided from a power network at a charging connection for an electrically drivable motor vehicle. At the charging connection, the electrical energy is made available by means of DC voltage. In contrast, an AC voltage is drawn or received from the power grid. In the manner described, the charging device has a stationary energy store for temporarily storing at least part of the energy. The charging device has a charging system that is configured in the following manner. An AC-DC converter is provided to transfer energy from the power grid to a DC link. A DC-DC converter is provided for transferring at least part of the energy from the DC intermediate circuit into a memory intermediate circuit of the energy store. The respective intermediate circuit (that is, DC intermediate circuit and memory intermediate circuit) can each be implemented, for example, on the basis of cables and / or busbars. Each is an electrical connection between the components that the respective intermediate circuit connects. Said charging connection for connection to the motor vehicle has its own DC charging converter for controlled energy delivery to the motor vehicle. The DC charging converter is a DC-DC converter in the manner described.
Das beschriebene Ladesystem entspricht also bis auf die Verschaltung des DC-Ladewandlers mit dem Speicher-Zwischenkreis dem Ladesystem der eingangs beschriebenen Ladevorrichtung.The charging system described thus corresponds to the charging system of the charging device described at the outset, with the exception of the connection of the DC charging converter to the intermediate storage circuit.
Um nun einen effizienten Betrieb zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß eine Schalteranordnung vorgesehen, durch welche der DC-Ladewandler des Ladeanschlusses über eine erste Schaltereinheit mit dem DC-Zwischenkreis und über eine zweite Schaltereinheit mit dem Speicher-Zwischenkreis verbunden ist. Mit anderen Worten lässt sich also der DC-Ladewandler abwechselnd entweder mit dem DC-Zwischenkreis und dem Speicher -Zwischenkreis elektrisch verbinden, indem die jeweilige Schaltereinheit geschlossen, d.h. elektrisch leitend geschaltet wird. Eine Schaltereinheit kann beispielsweise auf der Grundlage zumindest eines Schaltschützes und/oder auf der Grundlage zumindest eines Halbleiter-Leistungsschalters realisiert werden.In order to enable efficient operation, a switch arrangement is provided according to the invention, by means of which the DC charging converter of the charging connection is connected to the DC link via a first switch unit and to the storage link via a second switch unit. In other words, the DC charge converter can alternately be electrically connected to either the DC link and the memory link by closing the respective switch unit, i.e. is switched electrically conductive. A switch unit can be implemented, for example, on the basis of at least one contactor and / or on the basis of at least one semiconductor circuit breaker.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Übertragung von elektrischer Energie aus dem Stromnetz hin zum DC-Ladewandler des Ladeanschlusses unter Umgehung des DC-DC-Wandlers erfolgen kann, der aus Sicht des AC-DC-Wandlers zum Energiespeicher führt. Genauso kann eine Übertragung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher hin zum DC-Ladewandler des Ladeanschlusses unter Umgehung des DC-DC-Wandlers erfolgen, der aus Sicht des Energiespeichers zum AC-DC-Wandler führt. Somit ist für die Übertragung von Energie sowohl aus dem Stromnetz zum Ladeanschluss als auch aus dem Energiespeicher zum Ladeanschluss jeweils nur eine Wandlungsstufe durch einen DC-DC-Wandler vorhanden, nämlich der DC-Ladewandler. Hierdurch entfällt also in vorteilhafter Weise eine Verlustleistung, die bei einer zweiten Wandlungsstufe anfallen würde.The advantage of the invention is that electrical energy can be transferred from the power grid to the DC charging converter of the charging connection, bypassing the DC-DC converter, which from the point of view of the AC-DC converter leads to the energy store. In the same way, electrical energy can be transferred from the energy store to the DC charging converter of the charging connection, bypassing the DC-DC converter, which leads to the AC-DC converter from the point of view of the energy store. Thus, there is only one conversion stage by a DC-DC converter for the transmission of energy both from the power supply network to the charging connection and from the energy storage device to the charging connection, namely the DC charging converter. This advantageously eliminates a power loss that would arise in a second conversion stage.
Um die beschriebene Ladevorrichtung bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass eine Ladesäule mit integriertem Batteriespeicher (Stationärspeicher) oder alternativ dazu ein Batteriespeicher (Stationärspeicher) mit integrierter Ladesäule zugrundegelegt wird.In order to provide the charging device described, it can be provided that a charging station with integrated battery storage (stationary storage) or alternatively a battery storage (stationary storage) with integrated charging station is used as a basis.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.
In einer Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung der Schalteranordnung dazu eingerichtet, für einen ersten Ladebetrieb, bei welchem eine Übertragung der Energie aus dem Stromnetz unter Umgehung des Energiespeichers hin zu dem Ladeanschluss vorgesehen ist, die erste Schaltereinheit geschlossen und die zweite Schaltereinheit geöffnet zu halten. Somit wird also bei der Übertragung der Energie der DC-DC-Wandler umgangen. Die Energie kann direkt aus dem AC-DC-Wandler über die erste Schaltereinheit hin zu dem DC-Ladewandler übertragen werden. Die geöffnete zweite Schaltereinheit entkoppelt hierbei den Energiespeicher von dem DC-Ladewandler. Mit einer „geschlossenen“ Schaltereinheit ist hierbei in der besagten Weise eine elektrisch leitend geschaltete Schaltereinheit und mit einer „geöffneten“ Schaltereinheit ist allgemein eine elektrisch sperrend geschaltete Schaltereinheit gemeint. Der DC-DC-Wandler ist hierbei natürlich jeweils deaktiviert oder sperrend geschaltet.In one embodiment, a control device of the switch arrangement is set up to keep the first switch unit closed and the second switch unit open for a first charging operation, in which a transfer of the energy from the mains supply to the charging connection is bypassed, bypassing the energy store. Thus, the DC-DC converter is bypassed when the energy is transmitted. The energy can be transferred directly from the AC-DC converter to the DC charging converter via the first switch unit. The opened second switch unit decouples the energy storage device from the DC charging converter. With a “closed” switch unit, one is electrical in the manner mentioned Conductively switched switch unit and an “open” switch unit generally means an electrically blocked switch unit. The DC-DC converter is of course deactivated or switched in each case.
In einer Ausführungsform ist die besagte Steuereinrichtung dazu eingerichtet, für einen zweiten Ladebetrieb, bei welchem eine Übertragung der Energie aus dem Energiespeicher zu dem Ladeanschluss vorgesehen ist, die erste Schaltereinheit geöffnet und die zweite Schaltereinheit geschlossen zu halten. Hierdurch kann die Energie direkt aus dem Speicher-Zwischenkreis über die zweite Schaltereinheit hin zu dem DC-Ladewandler übertragen werden, ohne dass die Energie durch den DC-DC-Wandler in den DC-Zwischenkreis übertragen werden muss. Somit wird auch im zweiten Ladebetrieb genauso wie beim ersten Ladebetrieb der DC-DC-Wandler bei der Übertragung der Energie umgangen, das heißt dessen Wandlungsstufe vermieden. Der DC-DC-Wandler ist hierbei natürlich jeweils deaktiviert oder sperrend geschaltet.In one embodiment, said control device is set up to keep the first switch unit open and the second switch unit closed for a second charging operation in which a transfer of energy from the energy store to the charging connection is provided. As a result, the energy can be transmitted directly from the intermediate storage circuit via the second switch unit to the DC charging converter, without the energy having to be transmitted to the intermediate DC circuit by the DC-DC converter. Thus, in the second charging mode as well as in the first charging mode, the DC-DC converter is bypassed during the transmission of the energy, that is to say its conversion stage is avoided. The DC-DC converter is of course deactivated or switched in each case.
Bisher wurde nur der Ladebetrieb, das heißt eine Übertragung der Energie in das Kraftfahrzeug beschrieben. In einer Ausführungsform ist die besagte Steuereinrichtung für die Schalteranordnung dazu eingerichtet, bei einer Rückspeisung von Energie aus dem Kraftfahrzeug in die Ladevorrichtung für einen ersten Rückspeisebetrieb, bei welchem die Rückspeisung in das Stromnetz erfolgt, die erste Schaltereinheit geschlossen und die zweite Schaltereinheit geöffnet zu halten. Somit kann auch die rückgespeiste Energie an dem DC-DC-Wandler vorbeigeleitet werden. Für einen zweiten Rückspeisebetrieb, bei welchem die Rückspeisung in den Energiespeicher erfolgt, ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die erste Schaltereinheit geöffnet und die zweite Schaltereinheit geschlossen hält. Hierdurch wird die rückgespeiste Energie direkt aus dem DC-Ladewandler über die zweite Schaltereinheit hin zum Speicher-Zwischenkreis und von dort in den Energiespeicher übertragen. Somit wird auch hier der DC-DC-Wandler umgangen ober überbrückt. Der DC-DC-Wandler ist hierbei natürlich jeweils deaktiviert oder sperrend geschaltet.So far, only the charging operation, that is to say a transfer of energy into the motor vehicle, has been described. In one embodiment, said control device for the switch arrangement is set up to keep the first switch unit closed and the second switch unit open when energy is fed back from the motor vehicle into the charging device for a first regenerative operation, in which the energy is fed back into the power grid. This means that the regenerated energy can also be conducted past the DC-DC converter. For a second regenerative operation, in which the energy is fed back into the energy store, it is provided that the control device keeps the first switch unit open and the second switch unit closed. As a result, the regenerated energy is transferred directly from the DC charging converter via the second switch unit to the intermediate storage circuit and from there to the energy store. Thus the DC-DC converter is bypassed or bypassed here too. The DC-DC converter is of course deactivated or switched in each case.
Die Ladevorrichtung kann auch modular ausgestaltet sein, um mehrere Kraftfahrzeuge versorgen zu können. In einer Ausführungsform ist hierzu zusätzlich zu dem beschriebenen Ladesystem aus dem AC-DC-Wandler, dem DC-Zwischenkreis, dem DC-DC-Wandler, dem Speicher-Zwischenkreis, dem Energiespeicher, der Schalteranordnung und dem Ladeanschluss mit DC-Ladewandler zumindest ein weiteres solches Ladesystem bereitgestellt. Diese beiden oder auch mehr als zwei Ladesysteme sind dann aber nicht unabhängig voneinander bereitgestellt, sondern die Ladesysteme sind paarweise untereinander jeweils über eine Verbindungsschalteranordnung verbunden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Komponenten oder Teile eines der Ladesysteme auch von einem anderen der Ladesysteme genutzt werden können, indem in der Verbindungsschalteranordnung eine entsprechende elektrische Verbindung geschaltet wird.The charging device can also be of modular design in order to be able to supply several motor vehicles. In one embodiment, in addition to the described charging system, the AC-DC converter, the DC intermediate circuit, the DC-DC converter, the memory intermediate circuit, the energy store, the switch arrangement and the charging connection with DC charging converter are at least one more provided such charging system. However, these two or more than two charging systems are then not provided independently of one another, but the charging systems are connected to one another in pairs by a connection switch arrangement. This has the advantage that components or parts of one of the charging systems can also be used by another of the charging systems by switching an appropriate electrical connection in the connection switch arrangement.
So ist in einer Ausführungsform eine Schaltersteuerung der jeweiligen Verbindungsschalteranordnung (durch welche zwei der Ladesysteme miteinander verbunden sind) dazu eingerichtet, für einen Schnellladebetrieb (Boost-Laden) eines Kraftfahrzeugs an dem Ladeanschluss eines der Ladesysteme zusätzliche Energie durch Schließen einer Verbindungsschaltereinheit der Verbindungsschalteranordnung aus einem anderen der Ladesysteme zu entnehmen. Mit anderen Worten kann also an einem Ladeanschluss insgesamt Energie bereitgestellt werden, die nicht nur ausschließlich aus dem eigenen Ladesystem, also über dessen AC-DC-Wandler oder aus dessen Energiespeicher entnommen ist, sondern ein zusätzlicher Anteil an Energie kann aus einem anderen Ladesystem, also über dessen AC-DC-Wandler oder aus dessen Energiespeicher bezogen werden.Thus, in one embodiment, a switch control of the respective connection switch arrangement (by means of which two of the charging systems are connected to one another) is set up to provide additional energy for the rapid charging operation (boost charging) of a motor vehicle at the charging connection of one of the charging systems by closing a connection switch unit of the connection switch arrangement from another the charging systems. In other words, energy can be provided at a charging connection, which is not only drawn exclusively from the own charging system, i.e. via its AC-DC converter or from its energy store, but an additional portion of energy can be obtained from another charging system, i.e. can be obtained from its AC-DC converter or from its energy storage.
In einer Ausführungsform ist hierzu durch die jeweilige Verbindungsschalteranordnung zwischen zwei Ladesystemen vorgesehen, dass die DC-Zwischenkreise der beiden Ladesysteme untereinander über eine jeweilige Verbindungsschaltereinheit verbunden sind und die Schaltersteuerung dieser Verbindungsschalteranordnung dazu eingerichtet ist, für einen Ladebetrieb aus dem Stromnetz die DC-Zwischenkreise mittels der Verbindungsschaltereinheit, welche die beiden DC-Zwischenkreise verbindet, elektrisch zu verbinden. Die Verbindungsschaltereinheit wird hierzu also geschlossen oder elektrisch leitend geschaltet. Durch diese Verschaltung sind dann die DC-DC-Wandler beider Ladesysteme nicht mehr am Ladevorgang beteiligt, das heißt sie sind überbrückt. Eine Verbindungsschaltereinheit kann auf der Grundlage zumindest eines Schaltschützes und/oder zumindest eines Leistungs-Halbleiters gebildet sein.In one embodiment, the respective connection switch arrangement between two charging systems provides for the DC intermediate circuits of the two charging systems to be connected to one another via a respective connection switch unit and for the switch control of this connection switch arrangement to be set up for charging operation from the power supply system by means of the Connection switch unit, which connects the two DC intermediate circuits, to connect electrically. For this purpose, the connection switch unit is closed or switched to be electrically conductive. This connection means that the DC-DC converters of both charging systems are no longer involved in the charging process, i.e. they are bridged. A connection switch unit can be formed on the basis of at least one contactor and / or at least one power semiconductor.
In einer Ausführungsform sind durch die jeweilige Verbindungsschalteranordnung zweier Ladesysteme die fahrzeugseitigen Ausgänge der DC-Ladewandler untereinander über eine jeweilige Verbindungsschaltereinheit miteinander verbunden. Mit anderen Worten kann also durch Schließen dieser Verbindungsschaltereinheit eine direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden Ladeanschlüssen bereitgestellt werden. Die Schaltersteuerung der Verbindungsschalteranordnung ist dazu eingerichtet, für einen Ladebetrieb aus den Energiespeichern der beiden Ladesysteme die fahrzeugseitigen Ausgänge mittels der Verbindungsschaltereinheit dieser Ausgänge elektrisch zu verbinden. Mit anderen Worten kann also aus dem Energiespeicher jedes der beiden Ladesysteme über dessen eigenen DC-Ladewandler elektrische Energie an dem Ladeanschluss eines der Ladesysteme bereitgestellt werden, indem ein Teil der Energie über die geschlossene Verbindungsschaltereinheit der Ladeanschlüsse geführt ist. Somit kann also auch Energie aus den Energiespeichern der Ladesysteme entnommen werden und hierbei können die DC-DC-Wandler der beiden verbundenen Ladesysteme überbrückt oder umgangen werden.In one embodiment, the respective connection switch arrangement of two charging systems connects the vehicle-side outputs of the DC charging converters to one another via a respective connection switch unit. In other words, a direct electrical connection between the two charging connections can be provided by closing this connection switch unit. The switch control of the connection switch arrangement is set up for charging operations from the energy stores of the two charging systems to the vehicle-side outputs by means of the connection switch unit thereof To connect outputs electrically. In other words, electrical energy can be provided from the energy store of each of the two charging systems via its own DC charging converter at the charging port of one of the charging systems, in that part of the energy is conducted via the closed connection switch unit of the charging ports. Thus, energy can also be drawn from the energy stores of the charging systems and the DC-DC converters of the two connected charging systems can be bypassed or bypassed.
Die beschriebene Steuereinrichtung für die Schalteranordnung jedes Ladesystems und die beschriebene Schaltersteuerung für die Verbindungsschalteranordnung zwischen zwei Ladesystemen kann jeweils auf der Grundlage eines Mikrokontrollers und/oder eines Mikroprozessors und/oder einer Logikschaltung realisiert sein. Die Schaltvorgänge können auf der Grundlage eines Programmmoduls oder einer Software realisiert sein, deren Programminstruktionen in einem Datenspeicher der Steuereinrichtung oder der Schaltersteuerung gespeichert sein können. Durch die Programminstruktionen kann insbesondere das folgende, ebenfalls zur Erfindung gehörige Verfahren realisiert sein.The control device described for the switch arrangement of each charging system and the switch control described for the connection switch arrangement between two charging systems can each be implemented on the basis of a microcontroller and / or a microprocessor and / or a logic circuit. The switching operations can be implemented on the basis of a program module or software, the program instructions of which can be stored in a data memory of the control device or the switch control. The following instructions, which also belong to the invention, can be implemented in particular by the program instructions.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, eine Ladevorrichtung mit den beschriebenen Komponenten zu betreiben. Hierbei wird durch die Steuereinrichtung der Schalteranordnung während eines Ladebetriebes eines Kraftfahrzeugs an dem Ladeanschluss der DC-DC-Wandler mittels der Schalteranordnung elektrisch überbrückt oder umgangen. Somit ist die Wandlungsstufe des DC-DC-Wandlers im Ladebetrieb vermieden. Genauso kann die Wandlungsstufe auch bei einer Rückspeisung in der beschriebenen Weise vermieden werden. Der DC-DC-Wandler ist lediglich dazu notwendig oder vorgesehen, den Energiespeicher mit Energie aus dem Stromnetz zu versorgen oder aufzuladen und/oder Energie aus dem Energiespeicher zurück in das Stromnetz zu speisen.The method according to the invention provides for operating a charging device with the components described. In this case, the control device of the switch arrangement electrically bridges or bypasses the DC-DC converter by means of the switch arrangement during charging operation of a motor vehicle at the charging connection. This avoids the conversion stage of the DC-DC converter during charging. In the same way, the conversion stage can also be avoided in the manner described in the case of energy recovery. The DC-DC converter is only necessary or provided to supply or charge the energy store with energy from the power grid and / or to feed energy from the energy store back into the power grid.
Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Merkmalen, die bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention with features that have already been described in connection with the developments of the charging device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Mittels der Ladevorrichtung kann in der beschriebenen Weise ein Nachladevorgang und/oder eine elektrische Rückspeisung für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug realisiert werden. Unter einem Kraftfahrzeug ist hierbei im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Kraftwagen (z.B. Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen) und/oder eine Personenbus und/oder ein Flurförderzeug und/oder ein Flugzeug und/oder ein Hubschrauber und/oder eine Drohne und/oder ein Schiff zu verstehen.A recharging process and / or an electrical feedback for an electrically drivable motor vehicle can be implemented in the manner described by means of the charging device. Within the scope of the invention, a motor vehicle in particular includes a motor vehicle (for example a passenger car and / or truck) and / or a passenger bus and / or an industrial truck and / or an aircraft and / or a helicopter and / or a drone and / or a ship to understand.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Ladevorrichtung gemäß dem Stand der Technik; und -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a loading device according to the prior art; and -
2nd is a schematic representation of an embodiment of the loading device according to the invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente. In the figures, the same reference numerals designate elements that have the same function.
Das Ladesystem
Zum Einstellen oder Steuern einer Energieabgabe des Ladeanschlusses
Für eine Energieübertragung zwischen dem Stromnetz
Der beschriebene Transformator
Zum Schalten der Verbindungsschaltereinheiten
Somit ist auch bei dem gekoppelten Betrieb zweier Ladesysteme
Auch bei der stationären Ladevorrichtung
Nachteile bei dem Aufbau gemäß
In
Die Ladevorrichtung
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine HV-Überbrückungsschaltung in einem elektrischen Stationärspeicher zur Effizienzoptimierung eines DC-gekoppelten Ladebetriebs realisiert werden kann.Overall, the examples show how the invention can be used to implement an HV bypass circuit in an electrical stationary memory in order to optimize the efficiency of a DC-coupled charging operation.
BezugszeichenlisteReference list
- 10, 10'10, 10 '
- LadevorrichtungLoading device
- 1111
- Stromnetzpower grid
- 1212th
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 1313
- LadebuchseCharging socket
- 1414
- LadeanschlussCharging port
- 15, 15'15, 15 '
- StationärspeicherStationary storage
- 16, 16'16, 16 '
- LadesäuleCharging station
- 17, 17`17, 17`
- EnergiespeicherEnergy storage
- 18, 18'18, 18 '
- Transformatortransformer
- 19, 19'19, 19 '
- AC-DC-WandlerAC-DC converter
- 20, 20'20, 20 '
- DC-ZwischenkreisDC link
- 21, 21'21, 21 '
- DC-DC-WandlerDC-DC converter
- 22, 22`22, 22`
- Speicher-ZwischenkreisDC link memory
- 23, 23'23, 23 '
- DC-LadewandlerDC charging converter
- 2424th
- LadestrompfadCharging current path
- 2525th
- RückspeisestrompfadRegenerative current path
- 26, 26'26, 26 '
- LadesystemCharging system
- 2727
- Ausgangoutput
- 2828
- SchalteranordnungSwitch arrangement
- 2929
- SteuereinrichtungControl device
- 3030th
- Transformatortransformer
- 3131
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 3232
- VerbindungsschalteranordnungConnection switch arrangement
- 3333
- DC-ZwischenkreisDC link
- 3434
- Ausgangoutput
- 3535
- DC-LadewandlersDC charging converter
- 36 36
- AuslassungspunkteEllipsis
- 3737
- SchaltersteuerungSwitch control
- 3838
- EnergiespeicherEnergy storage
- 3939
- DC-DC-WandlerDC-DC converter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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