DE102019204805A1 - DC power supply device and method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle - Google Patents

DC power supply device and method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges. Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung ist ausgestattet mit einer ersten Potenzialerzeugungseinrichtung (a), welche primärseitig an ein Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines ersten Potentials (V1) an eine erste Versorgungsleitung (La) ausgestaltet ist; einer zweiten Potenzialerzeugungseinrichtung (b), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines zweiten Potentials (V2) an eine zweite Versorgungsleitung (Lb) ausgestaltet ist; einer dritten Potenzialerzeugungseinrichtung (c), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines dritten Potentials (V3) an eine dritte Versorgungsleitung (Lc) ausgestaltet ist; einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) zum Laden einer daran elektrisch angeschlossenen Batterie (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`); wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine erste Gruppe (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S1, S4, S5; S1, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der zweiten Versorgungsleitung (Lb) zum Ausgeben einer ersten Ladespannung (U1) verbindbar ist; wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine zweite Gruppe (V2, V4, V5; V2, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S2, S4, S5; S2, S4, S5, S4', S5`) mit der zweiten Versorgungsleitung (Lb) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer zweiten Ladespannung (U2) verbindbar ist; und wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine dritte Gruppe (V3, V4, V5; V3, V4, V4, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S3, S4, S5; S3, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer dritten Ladespannung (U3) verbindbar ist.

Figure DE102019204805A1_0000
The present invention provides a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle. The DC voltage network device is equipped with a first potential generating device (a) which is connectable on the primary side to a supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a first potential (V1) to a first supply line (La); a second potential generating device (b), which on the primary side of the supply network (V) can be connected and which on the secondary side for outputting a second potential (V2) to a second supply line (Lb) is configured; a third potential generating device (c), which is connectable on the primary side to the supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a third potential (V3) to a third supply line (Lc); a plurality of charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5`) for charging a battery (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) electrically connected thereto; the charging connections (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') having a first group (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S1, S4, S5, S1, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the first supply line (La) and the second supply line (Lb) for outputting a first charging voltage (U1); the charging connections (V1-V5, V1-V5, V4 ', V5') having a second group (V2, V4, V5, V2, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S2, S4, S5, S2, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the second supply line (Lb) and the third supply line (Lc) for outputting a second charging voltage (U2); and wherein the charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') have a third group (V3, V4, V5; V3, V4, V4, V4 ', V5') connected via a respective switching device (S3 , S4, S5, S3, S4, S5, S4 ', S5') to the first supply line (La) and the third supply line (Lc) for outputting a third charging voltage (U3) is connectable.
Figure DE102019204805A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges.The present invention relates to a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Obwohl auf beliebige Batterien anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges erläutert.Although applicable to any batteries, the present invention and its underlying problem will be explained with reference to a battery of an electric motor vehicle.

Damit sich Elektrokraftfahrzeuge vom reinen Stadtfahrzeug hin zum Fahrzeug für alle Strecken entwickeln und damit auch vom Zweitfahrzeug zum Erstfahrzeug entwickeln können, ist eine verlässliche und moderne Lade-Infrastruktur erforderlich. Je mehr Elektrokraftfahrzeuge im Verkehr sind, desto mehr Strom wird benötigt, um die Batterien aller dieser Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Ein rentabler Betrieb von Ladesäulen kann in den nächsten Jahren nur im städtischen Bereich erfolgen. In ländlichen Regionen werden sowohl der Netzausbau noch nicht so schnell erfolgen als auch die Auslastung der Ladestationen nicht so hoch sein.In order for electric motor vehicles to develop from the pure city vehicle to the vehicle for all routes and thus to develop from the second vehicle to the first vehicle, a reliable and modern charging infrastructure is required. The more electric vehicles are on the road, the more power is needed to charge the batteries of all these electric vehicles. A profitable operation of charging stations in the next few years can only be done in the urban area. In rural areas, grid expansion will not be as fast as charging stations will be.

Nur mit hohen Investitionen und intelligenter Technik können die Stromnetze derart verstärkt werden, dass die benötigte Leistung zur Verfügung steht, um an den öffentlichen Ladesäulen die Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Wenn viele Elektrokraftfahrzeuge gleichzeitig geladen werden oder an den Schnellladestationen ihre Batterien aufladen, entstehen an diesen lokalen Standorten hohe Spitzenbelastungen. Zudem ist die über den Tag verteilte Netzauslastung unterschiedlich. Diesbezüglich ist das öffentliche Stromnetz heute bei Weitem noch nicht optimal ausgelegt. Deshalb befassen sich die Energieversorgungsunternehmen verstärkt mit den Themen Stromproduktion, Stromverbrauch und Energiespeicherung und streben eine zeitliche Entkopplung an, sodass sich beispielsweise Solarstrom auch nachts nutzen lässt.Only with high investments and intelligent technology can the power grids be strengthened in such a way that the required power is available to charge the electric charging vehicles at the public charging stations. If many electric vehicles are charged at the same time or charge their batteries at the fast charging stations, high peak loads occur at these local locations. In addition, the network load spread over the day varies. In this regard, the public power grid is far from optimally designed today. This is why energy utilities are increasingly focusing on electricity generation, electricity consumption and energy storage, and are aiming for decoupling over time so that, for example, solar power can also be used at night.

Heutige Schnellladestationen bedienen sich typischerweise Wechselspannungs-/ Gleichspannungswandlern, wie beispielsweise aus der WO 2012/038222 A2 bekannt.Today's fast charging stations typically use AC / DC converters, such as from the WO 2012/038222 A2 known.

Die Batterien von Elektrokraftfahrzeugen unterscheiden sich technisch in vielen Punkten, insbesondere hinsichtlich Zellentypen, Spannungsniveaus und Spannungsbereichen. Die Batterien müssen ständig wieder aufgeladen werden, wofür Ladestationen und in das Elektrokraftfahrzeug integrierte Ladegeräte benötigt werden. Die elektrische Energieübertragung vom Kraftwerk bis zum Verbraucher erfolgt üblicherweise über ein Wechselspannungsnetz. Um einen Gleichspannungsspeicher in Form einer Batterie vom Wechselspannungsnetz aufladen zu können, muss die Spannungsform umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt durch einen Wechselstrom-Wandler (AC/DC-Wandler). Die minimale und maximale Ausgangsleistung des Wechselstrom-Wandlers ist von der Amplitude der Wechselspannung und vom Typ des Wandlers abhängig. Liegt beispielsweise die minimale Spannung eines derartigen Wandlers bei 650 V, wird zum Laden einer Batterie mit 400 V Batteriespannung noch ein zusätzlicher Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) benötigt. Liegt die Spannung des Wandlers beispielsweise bei 400 V, bedarf es ebenfalls eines teuren Gleichstrom-Wandlers (DC/DC-Wandler), um eine Batterie mit 800 V Batteriespannung zu laden. Um die Effizienz zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren, wird bevorzugt, dass ein Wandler vom Typ Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller eingesetzt wird.The batteries of electric vehicles differ technically in many respects, especially with regard to cell types, voltage levels and voltage ranges. The batteries need to be constantly recharged, which requires charging stations and chargers integrated into the electric vehicle. The electrical energy transmission from the power plant to the consumer usually takes place via an AC voltage network. In order to charge a DC storage in the form of a battery from the AC mains, the voltage form must be converted. This conversion is done by an AC converter (AC / DC converter). The minimum and maximum output power of the AC converter depends on the amplitude of the AC voltage and the type of converter. If, for example, the minimum voltage of such a converter is 650 V, an additional DC converter (DC / DC converter) is required to charge a battery with 400 V battery voltage. For example, if the voltage of the converter is 400 V, an expensive DC converter (DC / DC converter) is also required to charge a battery with 800 V battery voltage. In order to increase the efficiency and reduce the cost, it is preferred that a converter of the type boost converter or step-down converter is used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 12.The present invention provides a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle according to independent claims 1 and 12, respectively.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, Einschränkungen hinsichtlich gewünschter Ladeleistung und Netzstabilität zu reduzieren bzw. zu eliminieren und die Ladestation mit Ladesäule so flexibel wie möglich aufzubauen.The DC power supply device and the method according to the present invention make it possible to reduce or eliminate restrictions with regard to desired charging power and network stability and to construct the charging station with a charging station as flexibly as possible.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein gleichzeitiges Laden einer Mehrzahl von Batterien mit unterschiedlichen Ladespannungen zu ermöglichen, welche von einem mindestens dreiphasigen Gleichstromnetz abgreifbar sind.The idea underlying the present invention is to allow a simultaneous charging of a plurality of batteries with different charging voltages, which can be tapped off by an at least three-phase DC network.

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

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Ladeanschlüsse eine vierte Gruppe auf, die über eine jeweilige Schalteinrichtung alternativ wahlweise mit der ersten Versorgungsleitung und der zweiten Versorgungsleitung zum Ausgeben der ersten Ladespannung oder mit der zweiten Versorgungsleitung und der dritten Versorgungsleitung zum Ausgeben der zweiten Ladespannung oder mit der ersten Versorgungsleitung und der dritten Versorgungsleitung zum Ausgeben der dritten Ladespannung verbindbar ist. Dies ermöglicht, dass an einem Ladeanschluss verschiedene Ladespannungen umschaltbar bereitgestellt werden.According to a preferred embodiment, the charging terminals have a fourth group, which via a respective switching device alternatively with either the first supply line and the second supply line for outputting the first charging voltage or with the second supply line and the third supply line for outputting the second charging voltage or with the first Supply line and the third supply line for outputting the third charging voltage is connectable. This allows various charging voltages to be switchably provided at a charging port.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen zumindest einen Ladeanschluss und die zugehörige Schalteinrichtung eine Gleichspannungs-Wandlereinrichtung zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung in eine Ladegleichspannung der Batterie geschaltet. Dies erhöht die Flexibilität. According to a further preferred embodiment, a DC voltage converter device for converting the corresponding charging voltage into a DC charging voltage of the battery is connected between at least one charging connection and the associated switching device. This increases the flexibility.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen zumindest einen Ladeanschluss und die zugehörige Schalteinrichtung eine Wechselspannungs-Wandlereinrichtung zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung in eine Ladewechselspannung der Batterie geschaltet. Dies ermöglicht den Anschluss induktiv aufladbarer Batterien.According to a further preferred embodiment, an alternating voltage converter device for converting the corresponding charging voltage into a charging AC voltage of the battery is connected between at least one charging connection and the associated switching device. This allows the connection of inductively rechargeable batteries.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Speicherkondensator zwischen eine der ersten bis dritten Versorgungsleitung und eine weitere der ersten bis dritten Versorgungsleitung geschaltet. Dies ermöglicht es, Spannungschwankungen entgegenzuwirken.According to a further preferred embodiment, at least one storage capacitor is connected between one of the first to third supply lines and a further one of the first to third supply lines. This makes it possible to counteract voltage fluctuations.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Netzdämpfereinrichtung zum Stabilisieren und/oder Schwingungsdämpfen und/oder Dämpfen des Netzes vorgesehen. Dies erhöht die Netzstabilität.According to a further preferred embodiment, at least one net damper device is provided for stabilizing and / or vibration damping and / or damping the net. This increases the network stability.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das erste, zweite und dritte Potenzial voneinander verschieden. Dies erhöht die Anzahl der verfügbaren Ladespannungen.According to another preferred embodiment, the first, second and third potentials are different from each other. This increases the number of available charging voltages.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist erstes Schaltelement zwischen einer ersten Versorgungsleitung und einem Knotenpunkt angeordnet. Bei dem ersten Schaltelemente kann es sich um Ein-/Ausschaltelement handeln. Ein zweites Schaltelement kann einen ersten Anschluss einer Ladestation entweder mit der zweiten Versorgungsleitung oder dem Knotenpunkt elektrisch koppeln. Ein drittes Schaltelement kann einen zweiten Anschluss der Ladestation entweder mit der dritten Versorgungsleitung oder dem Knotenpunkt koppeln. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Anschluss der Ladestation und dem zweiten Schaltelement und/oder zwischen dem zweiten Anschluss der Ladestation und dem dritten Schaltelemente eine Diode angeordnet.According to a further preferred embodiment, the first switching element is arranged between a first supply line and a node. The first switching element may be an on / off element. A second switching element may electrically couple a first terminal of a charging station to either the second supply line or the node. A third switching element may couple a second terminal of the charging station to either the third supply line or the node. According to a further preferred embodiment, a diode is arranged between the first terminal of the charging station and the second switching element and / or between the second terminal of the charging station and the third switching element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist sind die Ladeanschlüssen zweipolig oder dreipolig sind.According to a further preferred embodiment, the charging connections are two-pole or three-pole.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Energiemanagementeinrichtung vorgesehen, durch die die vierte Schalteinrichtung steuerbar ist, wobei die Energiemanagementeinrichtung zum Erfassen eines Ladezustands der Batterie und zum Steuern der Schalteinrichtung der vierten Gruppe in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie ausgestaltet ist. Dies ermöglicht ein effizientes Energiemanagement basierend auf vorgegebenen bzw. vorgebbaren Kriterien.According to a further preferred embodiment, an energy management device is provided, by means of which the fourth switching device can be controlled, wherein the energy management device is designed to detect a state of charge of the battery and to control the switching device of the fourth group as a function of the detected state of charge of the battery. This enables efficient energy management based on predefined or predefinable criteria.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energiemanagementeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie von einer niedrigeren auf eine höhere Ladespannung umgeschaltet wird. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht eine Anpassung bei vorhandenen Tiefsetzstellern bzw. Hochsetzstellern.According to a further preferred embodiment, the energy management device is designed such that the control of the fourth switching device in dependence on the detected state of charge of the battery is such that is switched with increasing state of charge of the battery from a lower to a higher charging voltage. This increases the flexibility and allows adaptation to existing buck-boosters or boosters.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energiemanagementeinrichtung derart ausgestaltet, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie von einer höheren auf eine niedrigere Ladespannung umgeschaltet wird. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht eine Anpassung bei vorhandenen Tiefsetzstellern bzw. Hochsetzstellern.According to a further preferred embodiment, the energy management device is designed such that the control of the fourth switching device in response to the detected state of charge of the battery is such that is switched with increasing state of charge of the battery from a higher to a lower charging voltage. This increases the flexibility and allows adaptation to existing buck-boosters or boosters.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
  • 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform; und
  • 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform.
Show it:
  • 1 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a first embodiment of the present invention;
  • 2 a schematic representation for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a second embodiment of the present invention;
  • 3 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a third embodiment of the present invention;
  • 4 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fourth embodiment of the present invention;
  • 5 a schematic representation for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fifth embodiment of the present invention;
  • 6 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a sixth embodiment of the present invention;
  • 7 a schematic illustration for explaining a switching device for a DC power supply device according to an embodiment;
  • 8th a schematic illustration for explaining a switching device for a DC power supply device according to an alternative embodiment; and
  • 9 a schematic representation for explaining a switching device for a DC power supply device according to another alternative embodiment.

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

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a DC power supply apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a first embodiment of the present invention. FIG.

Die dreiphasige Gleichspannungs-Netzvorrichtung N1 zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges ist ausgestattet mit einer ersten Potenzialerzeugungseinrichtung a, welche primärseitig an ein Versorgungsnetz V anschließbar bzw. angeschlossen ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines ersten Potentials V1 an eine erste Versorgungsleitung La ausgestaltet ist.The three-phase DC power supply N1 for charging a battery of an electric motor vehicle is equipped with a first potential generating means a , which primary side to a supply network V can be connected or connected and which secondary side for outputting a first potential V1 to a first supply line La is configured.

Weiterhin vorgesehen ist eine zweite Potenzialerzeugungseinrichtung b, welche primärseitig an das Versorgungsnetz V anschließbar bzw. angeschlossen ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines zweiten Potentials V2 an eine zweite Versorgungsleitung Lb ausgestaltet ist.Furthermore, a second potential generating device is provided b , which are connected to the supply network on the primary side V can be connected or connected and which secondary side for outputting a second potential V2 to a second supply line lb is designed.

Schließlich ist eine dritte Potenzialerzeugungseinrichtung c vorgesehen, welche primärseitig an das Versorgungsnetz V anschließbar bzw. angeschlossen ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines dritten Potentials V3 an eine dritte Versorgungsleitung Lc ausgestaltet ist.Finally, a third potential generating device c provided, which primary side to the supply network V can be connected or connected and which secondary side for outputting a third potential V3 to a third supply line Lc is designed.

Eine Mehrzahl von einem ersten bis einem fünften Ladeanschluss V1-V5 dient zum Laden einer daran elektrisch angeschlossenen jeweiligen ersten bis fünften Batterie B1-B5 eines (nicht näher dargestellten) Elektrokraftfahrzeuges.A plurality of first to fifth charging ports V1 - V5 is used to charge a respective first to fifth battery electrically connected thereto B1 - B5 a (not shown) electric motor vehicle.

Die Ladeanschlüsse weisen eine erste Gruppe von Ladeanschlüssen V1, V4, V5 auf, die jeweils über eine erste, vierte und fünfte Schalteinrichtung S1, S4, S5 mit der ersten Versorgungsleitung La und der zweiten Versorgungsleitung Lb zum Ausgeben einer ersten Ladespannung U1 verbindbar ist.The charging ports have a first group of charging ports V1 . V4 . V5 on, each of a first, fourth and fifth switching device S1 . S4 . S5 with the first supply line La and the second supply line Lb for outputting a first charging voltage U1 is connectable.

Die Ladeanschlüsse weisen eine zweite Gruppe von Ladeanschlüssen V2, V4, V5 auf, die jeweils über eine zweite, die vierte und die fünfte Schalteinrichtung S2, S4, S5 mit der zweiten Versorgungsleitung Lb und der dritten Versorgungsleitung Lc zum Ausgeben einer zweiten Ladespannung U2 verbindbar ist.The charging ports have a second group of charging ports V2 . V4 . V5 on, each of a second, the fourth and the fifth switching device S2 . S4 . S5 with the second supply line lb and the third supply line Lc for outputting a second charging voltage U2 is connectable.

Die Ladeanschlüsse weisen eine dritte Gruppe von Ladeanschlüssen V3, V4, V5, die jeweils über eine dritte, die vierte und die fünfte Schalteinrichtung S3, S4, S5 mit der ersten Versorgungsleitung La und der dritten Versorgungsleitung Lc zum Ausgeben einer dritten Ladespannung U3 verbindbar ist.The charging ports have a third group of charging ports V3 . V4 . V5 , each with a third, the fourth and the fifth switching device S3 . S4 . S5 with the first supply line La and the third supply line Lc for outputting a third charging voltage U3 is connectable.

Dadurch dass die vierte und fünfte Schalteinrichtung eine Mehrfachschaltfunktion aufweisen, überlappen die erste bis dritte Gruppe der Ladeanschlüsse V1-V5. Mit anderen Worten weisen die Ladeanschlüsse eine vierte Gruppe von Ladeanschlüssen V4, V5 auf, welche auch zur ersten und zweiten Gruppe gehören.Characterized in that the fourth and fifth switching means have a multiple switching function, overlap the first to third group of the charging terminals V1 - V5 , In other words, the charging terminals have a fourth group of charging terminals V4 . V5 on, which also belong to the first and second group.

Die vierte und fünfte Schalteinrichtung S4, S5 ermöglichen, dass der vierte bzw. fünfte Ladeanschluss V5 bzw. V5 alternativ wahlweise mit der ersten Versorgungsleitung La und der zweiten Versorgungsleitung Lb zum Ausgeben der ersten Ladespannung U1 oder mit der zweiten Versorgungsleitung Lb und der dritten Versorgungsleitung Lc zum Ausgeben der zweiten Ladespannung U2 oder mit der ersten Versorgungsleitung La und der dritten Versorgungsleitung Lc zum Ausgeben der dritten Ladespannung U3 verbindbar ist.The fourth and fifth switching device S4 . S5 allow the fourth or fifth charging port V5 respectively. V5 alternatively alternatively with the first supply line La and the second supply line lb for outputting the first charging voltage U1 or with the second supply line lb and the third supply line Lc for outputting the second charging voltage U2 or with the first supply line La and the third supply line Lc for outputting the third charging voltage U3 is connectable.

Bei der ersten Ausführungsform ist beispielsweise die erste Ladespannung U1 = 300 V, die zweite Ladespannung U2 = 400 V und die dritte Ladespannung U3 = 700 V, wobei der erste bis dritte Ladeanschluss V1-V3 zweipolig und der vierte und fünfte Ladeanschluss V4, V5 dreipolig umschaltbar sind.In the first embodiment, for example, the first charging voltage U1 = 300 V , the second charging voltage U2 = 400 V and the third charging voltage U3 = 700 V, wherein the first to third charging port V1 - V3 bipolar and the fourth and fifth charging ports V4 . V5 can be switched three poles.

Kommt also ein Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 350 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur hochsetzen kann, ist es zwangsweise an der ersten Ladestation V1 oder der vierten Ladestation V4 oder der fünften Ladestation V5 zu laden.So if an electric motor vehicle with a battery voltage of 350 V with a DC-DC converter, which can only increase the charging voltage of the charging port, it is forcibly at the first charging station V1 or the fourth charging station V4 or the fifth charging station V5 to load.

Kommt ein anderes Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 350 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur tiefsetzen kann, ist es an der zweiten Ladestation V2 oder der dritten Ladestation V3 (soweit die Spannungsfestigkeit größer als die dritte Ladespannung U3 ist) oder der vierten Ladestation V4 oder der fünften Ladestation V5 zu laden.If another electric motor vehicle with a battery voltage of 350 V with a DC-DC converter, which can only lower the charging voltage of the charging port, it is at the second charging station V2 or the third charging station V3 (as far as the dielectric strength is greater than the third charging voltage U3 is) or the fourth charging station V4 or the fifth charging station V5 to load.

Kommt noch ein anderes Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 800 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur hochsetzen kann, kann es an sämtlichen Ladestationen V1-V5 geladen werden.If there is another electric vehicle with a battery voltage of 800 V with a DC-DC converter, which can only increase the charging voltage of the charging port, it can be used at all charging stations V1 - V5 getting charged.

Ein Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 400 V, wobei der Batteriespannungsbereich zwischen 330 V bei einem Ladezustand von 1 % und bei 450 V bei einem Ladezustand von 100 % liegt, mit einem Hochsetzsteller sei an der vierten Ladestation V4 angeschlossen.An electric motor vehicle with a battery voltage of 400 V, wherein the battery voltage range is between 330 V at a charge state of 1% and 450 V at a charge state of 100%, with a boost converter is at the fourth charging station V4 connected.

Wenn das Elektrokraftfahrzeug bei Ankunft einen Ladezustand von 1 % (Batteriespannung 330 V) aufweist, kann es zunächst mit der ersten Ladespannung U1 = 300 V geladen werden, bis die Batteriespannung über 400 V steigt. Ab diesem Moment, bis die Fahrzeugbatterie vollständig vollgeladen wird, kann es entweder mit der ersten Ladespannung U1 =300 V oder zweiten Ladespannung U2 = 400 V geladen werden.If the electric vehicle has a charge state of 1% (battery voltage 330 V) on arrival, it can first with the first charging voltage U1 = 300V are charged until the battery voltage rises above 400V. From this moment until the vehicle battery is fully charged, it can be charged either with the first charging voltage U1 = 300 V or second charging voltage U2 = 400 V.

Welche der beiden letzteren Optionen gewählt wird, kann aufgrund von vorgegebenen Energiemanagementkriterien und möglichen weiteren Kriterien automatisch von einem Energiemanagementsystem (vgl. 6) entschieden werden.Which of the latter two options is selected can be automatically determined by an energy management system (cf. 6 ).

Ein weiteres Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 800 V, wobei der Batteriespannungsbereich zwischen 650 V bei einem Ladezustand von 1 % und bei 850 V bei einem Ladezustand von 100 % liegt, mit einem Hochsetzsteller sei nun an der vierten Ladestation V4 angeschlossen.Another electric motor vehicle with a battery voltage of 800 V, wherein the battery voltage range between 650 V in a state of charge of 1% and 850 V at a state of charge of 100%, with a boost converter is now at the fourth charging station V4 connected.

Wenn das weitere Elektrokraftfahrzeug bei Ankunft einen Ladezustand von 1 % (Batteriespannung 650 V) aufweist, kann es zunächst mit der ersten Ladespannung U1 = 300 V oder der zweiten Ladespannung U2 = 400 V geladen werden, bis die Batteriespannung über 700 V steigt. Ab diesem Moment, bis die Fahrzeugbatterie vollständig vollgeladen wird, kann es entweder mit der ersten Ladespannung U1 =300 V oder zweiten Ladespannung U2 = 400 V oder der dritten Ladespannung U3 =700 V geladen werden.If the other electric vehicle on arrival has a state of charge of 1% (battery voltage 650 V), it can first be charged with the first charging voltage U1 = 300 V or the second charging voltage U2 = 400 V until the battery voltage rises above 700 V. From this moment until the vehicle battery is fully charged, it can be charged either with the first charging voltage U1 = 300 V or second charging voltage U2 = 400 V or the third charging voltage U3 = 700 V.

Wie im vorherigen Fall kann das aufgrund von vorgegebenen Energiemanagementkriterien und möglichen weiteren Kriterien automatisch von einem Energiemanagementsystem (vgl. 6) entschieden werden.As in the previous case, due to predetermined energy management criteria and possible further criteria, this can be done automatically by an energy management system (cf. 6 ).

2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a DC power supply apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a second embodiment of the present invention. FIG.

Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung N2 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass zwischen den ersten bis fünften Ladeanschluss V1-V5 und die zugehörige erste bis fünfte Schalteinrichtung S1-S5 eine jeweilige erste bis fünfte Gleichspannungs-Wandlereinrichtung W1-W5 zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung U1, U2, U3 in eine Ladegleichspannung der jeweiligen ersten bis fünften Batterie B1-B5 geschaltet ist.The DC power supply device N2 according to the second embodiment differs from the first embodiment described above in that between the first to fifth charging port V1 - V5 and the associated first to fifth switching device S1 - S5 a respective first to fifth DC voltage converter means W1 - W5 for converting the corresponding charging voltage U1 . U2 . U3 in a DC charging voltage of the respective first to fifth battery B1 - B5 is switched.

3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a DC power supply apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a third embodiment of the present invention. FIG.

Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung N3 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass ein erster Speicherkondensator CA zwischen die erste Versorgungsleitung La und die zweite Versorgungsleitung Lb geschaltet ist und ein zweiter Speicherkondensator CB zwischen die zweite Versorgungsleitung Lb und die dritte Versorgungsleitung Lb geschaltet ist.The DC power supply device N3 according to the third embodiment differs from the first embodiment described above in that a first storage capacitor CA between the first supply line La and the second supply line lb is switched and a second storage capacitor CB between the second supply line lb and the third supply line lb is switched.

Ein dritter Speicherkondensator C1 ist parallel zur ersten Schalteinrichtung S1 am Ladeanschluss V1 geschaltet. Ein vierter Speicherkondensator C4a ist am vierten Ladeanschluss V4 zwischen die Verbindungen der vierten Schalteinrichtung S4 mit der ersten und zweiten Versorgungsleitung La, Lb geschaltet. Ein fünfter Speicherkondensator C4b ist am vierten Ladeanschluss V4 zwischen die Verbindungen der vierten Schalteinrichtung S4 mit der zweiten und dritten Versorgungsleitung Lb, Lc geschaltet.A third storage capacitor C1 is parallel to the first switching device S1 at the charging port V1 connected. A fourth storage capacitor C4a is at the fourth charging port V4 between the connections of the fourth switching device S4 with the first and second supply lines La . lb connected. A fifth storage capacitor c4b is at the fourth charging port V4 between the connections of the fourth switching device S4 with the second and third supply line lb . Lc connected.

Derartige Speicherkondensatoren CA, CB, C1, C4a, C4b dienen zum Abpuffern von Spannungsschwankungen des Gleichspannungsnetzes, welche beispielsweise beim Anschließen von zusätzlichen Fahrzeugen oder durch Spannungsschwankungen des Versorgungsnetzes V entstehen können. Die Anordnung und Verschaltung derartiger Speicherkondensatoren CA, CB, C1, C4a, C4b und möglicher weiterer Speicherkondensatoren ist prinzipiell beliebig und hier nur als Beispiel anzusehen.Such storage capacitors CA . CB . C1 . C4a . c4b are used for buffering voltage fluctuations of the DC voltage network, which, for example, when connecting additional vehicles or by voltage fluctuations of the supply network V can arise. The arrangement and interconnection of such storage capacitors CA . CB . C1 . C4a . c4b and possible further storage capacitors is in principle arbitrary and here only as an example.

4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 is a schematic diagram for explaining a DC power supply device for charging a battery of a Electric motor vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.

Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung N4 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Netzdämpfereinrichtung ND vorgesehen ist, welche mit der ersten, zweiten und dritten Versorgungsleitung La, Lb, Lc verbunden ist und zum Stabilisieren und/oder Schwingungsdämpfen und/oder Dämpfen des Netzes vorgesehen ist.The DC power supply device N4 according to the fourth embodiment differs from the first embodiment described above in that a net damper device ND is provided, which with the first, second and third supply line La . lb . Lc is connected and is provided for stabilizing and / or vibration damping and / or damping of the network.

5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a DC power supply apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.

Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung N5 gemäß der fünften Ausführungsform ist eine Kombination der ersten und zweiten Ausführungsform.The DC power supply device N5 According to the fifth embodiment, a combination of the first and second embodiments.

Es sind sieben Ladestationen V1-V5 und V4', V5` vorgesehen. An der ersten und zweiten Ladestation V1, V2 sind Gleichspannungs-Wandler W1, W2 vorgesehen. Ebenso sind an der vierten Ladestation V4 und der fünften Ladestation V5 Gleichspannungs-Wandler W4 bzw. W5 vorgesehen. Die dritte, sechste und siebente Ladestation V3, V4` und V5` weisen keine Gleichspannungs-Wandler auf.There are seven charging stations V1 - V5 and V4 ' . V5` intended. At the first and second charging station V1 . V2 are DC-DC converters W1 . W2 intended. Likewise, at the fourth charging station V4 and the fifth charging station V5 DC voltage converter W4 respectively. W5 intended. The third, sixth and seventh charging station V3 . V4` and V5` have no DC-DC converter.

6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a DC power supply apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a sixth embodiment of the present invention. FIG.

Bei der N6 gemäß der sechsten Ausführungsform ist im Unterschied zur fünften Ausführungsform eine Energiemanagementeinrichtung EM vorgesehen, durch die die vierte, fünfte, sechste und siebente Schalteinrichtung S4, S5, S4', S5` automatisch schaltbar sind.In the N6 according to the sixth embodiment, unlike the fifth embodiment, an energy management device EM provided by the fourth, fifth, sixth and seventh switching device S4 . S5 . S4 ' . S5` are automatically switchable.

Zum Schalten erfolgt ein Erfassen eines Ladezustands der jeweiligen angeschlossenen Batterie B4, B5, B4', B5` durch die Energiemanagementeinrichtung EM. Das Steuern der Schalteinrichtungen S4, S5, S4', S5` erfolgt dann in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der jeweiligen Batterie B4, B5, B4', B5'.For switching, a state of charge of the respective connected battery is detected B4 . B5 . B4 ' . B5` through the energy management device EM , Controlling the switching devices S4 . S5 . S4 ' . S5` then takes place as a function of the detected state of charge of the respective battery B4 . B5 . B4 ' . B5 ' ,

Beispielsweise könnte das Steuern derart erfolgen, dass mit zunehmendem Ladezustand der jeweiligen Batterie B4, B5, B4', B5' von einer niedrigen auf eine höhere Ladespannung umgeschaltet wird. Dies ist jedoch im Einzelfall davon abhängig, ob im Fahrzeug ein Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller oder kein Steller vorhanden ist.For example, the control could be such that with increasing state of charge of the respective battery B4 . B5 . B4 ' . B5 ' is switched from a low to a higher charging voltage. However, in individual cases, this depends on whether a boost converter or buck converter or no actuator is present in the vehicle.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways.

Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich der elektrischen Verschaltung des Gleichspannungsnetztes mit den Ladestationen, Schalteinrichtungen und den Wandlereinrichtungen beliebig miteinander kombinierbar. An das Gleichspannungsnetz können beliebige Ladeanschlüsse der erwähnten unterschiedlichen Ladevarianten gemischt angeschlossen werden.In particular, the various embodiments with respect to the electrical interconnection of the DC voltage with the charging stations, switching devices and the converter devices can be combined with each other. Any charging connections of the mentioned different charging variants can be connected mixed to the DC voltage network.

Nicht-dargestellte Schütze und Trennschalter können vollständig und/oder teilweise in die Energieversorgungseinrichtung oder in die Ladesäule integriert werden. Auch ist die Anzahl der Ladeanschlüsse beliebig wählbar.Non-illustrated contactors and disconnectors can be completely and / or partially integrated into the power supply or in the charging station. Also, the number of charging ports is arbitrary.

Obwohl bei den oben erläuterten Ausführungsformen ein Gleichstromladen der Batterien erfolgt, ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Wechselstromladen anwendbar, wobei zwischen die Ladeanschlüsse und die zugehörige Schalteinrichtung eine Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (DC/AC-Wandler) zum Wandeln der Ladespannung in eine Ladewechselspannung der Batterie einzufügen ist, also insbesondere für induktives Laden.Although DC charging of the batteries is performed in the above-described embodiments, the present invention is also applicable to AC charging, wherein between the charging terminals and the associated switching means, an AC / DC converter for converting the charging voltage into a charging AC voltage of the battery is to be inserted, ie in particular for inductive charging.

Optional können zusätzliche Schalteinrichtungen zwischen die Wechselspannungs-Wandler bzw. Gleichspannungs-Wandler eingefügt werden. Ebenso können die Spannungslagen zusätzlich vorgesehener Wandler beliebig gewählt werden.Optionally, additional switching devices may be inserted between the AC to DC converters. Likewise, the voltage levels additionally provided converter can be chosen arbitrarily.

Nicht dargestellte Strom-Spannungsmesssensoren und/oder Sicherungen können an beliebigen Stellen unabhängig voneinander verschaltet werden.Current voltage measuring sensors and / or fuses, not shown, can be interconnected independently of one another at any point.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines dreiphasigen Gleichspannungsnetzes erläutert wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern für jegliche drei- und mehrphasigen Gleichstromnetze anwendbar.Although the present invention has been explained with reference to a three-phase DC network, it is not limited thereto, but applicable to any three-phase and multi-phase DC networks.

Auch die Potenziallage der Versorgungsleitungen ist bei den oben erwähnten Ausführungsformen beispielhaft gewählt und kann generell beliebig ausgestaltet werden.Also, the potential position of the supply lines is selected by way of example in the above-mentioned embodiments and can generally be configured as desired.

Die Wandlereinrichtung W5 kann statt umschaltbar auch alternativ gleichzeitig mit allen Versorgungsleitungen La, Lb, Lc verbunden werden, wenn eine entsprechende mehrpolige Wandlereinrichtung verwendet wird.The converter device W5 can instead of switchable, alternatively, simultaneously with all supply lines La . lb, Lc be connected when a corresponding multi-pole converter device is used.

7 zeigt eine schematische Darstellung der vierten Schalteinrichtung S4, wie sie beispielsweis in einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung N1-N6 der oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsform eingesetzt werden kann. Die vierte Schalteinrichtung S4 umfasst in diesem Beispiel vier Schaltelemente S4a, S4b, S4c und S4d. Das erste Schaltelement S4a ist zwischen der ersten Versorgungsleitung La und einem ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 angeordnet. Das zweite Schaltelement S4b ist zwischen der zweiten Versorgungsleitung Lb und dem ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 angeordnet. Das dritte Schaltelement S4c ist zwischen der zweiten Versorgungsleitung Lb und einem zweiten Anschluss der vierten Ladestation V4 angeordnet. Das vierte Schaltelement S4d ist zwischen der dritten Versorgungsleitung Lc und dem zweiten Anschluss der vierten Ladestation V4 angeordnet. Auf diese Weise ist eine flexible Verschaltung der beiden Ladeanschlüssen der vierten Ladestation V4 mit den drei Versorgungsleitungen La, Lb und Lc möglich. 7 shows a schematic representation of the fourth switching device S4 as shown, for example, in a DC power supply device N1 - N6 the above-described first to sixth embodiments can be used. The fourth switching device S4 includes four switching elements in this example S4a . S 4 b . S4c and s4d , The first switching element S4a is between the first supply line La and a first terminal of the fourth charging station V4 arranged. The second switching element S 4 b is between the second supply line lb and the first terminal of the fourth charging station V4 arranged. The third switching element S4c is between the second supply line lb and a second terminal of the fourth charging station V4 arranged. The fourth switching element s4d is between the third supply line Lc and the second terminal of the fourth charging station V4 arranged. In this way, a flexible interconnection of the two charging terminals of the fourth charging station V4 with the three supply lines La . lb and Lc possible.

Sind beispielsweise das erste Schaltelement S4a und das dritte Schaltelement S4c geschlossen und das zweite Schaltelement S4b und das vierte Schaltelement S4d geöffnet, so liegt an der vierten Ladestation V4 die erste Ladespannung U1 an. Sind das zweite Schaltelement S4b und das vierte Schaltelement S4d geschlossen, und das erste Schaltelement S4a und das dritte Schaltelement S4c geöffnet, so liegt an der vierten Ladestation V4 die zweite Ladespannung U2 an. Sind das erste Schaltelement S4a und das vierte Schaltelement S4d geschlossen und das zweite Schaltelement S4b und das dritte Schaltelement S4c geöffnet, so liegt an der vierten Ladestation V4 die dritte Ladespannung U3 an. Sind alle vier Schaltelemente S4a bis S4d geöffnet, so ist die vierte Ladestation V4 vollständig von den Versorgungsleitungen La bis Lc getrennt.For example, are the first switching element S4a and the third switching element S4c closed and the second switching element S 4 b and the fourth switching element s4d open, so is the fourth charging station V4 the first charging voltage U1 at. Are the second switching element S 4 b and the fourth switching element s4d closed, and the first switching element S4a and the third switching element S4c open, so is the fourth charging station V4 the second charging voltage U2 at. Are the first switching element S4a and the fourth switching element s4d closed and the second switching element S 4 b and the third switching element S4c open, so is the fourth charging station V4 the third charging voltage U3 at. Are all four switching elements S4a to s4d open, so is the fourth charging station V4 completely from the supply lines La to Lc separated.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Schalteinrichtung S4 gemäß einer alternativen Ausführungsform. Die vierte Schalteinrichtung S4 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen vierten Schalteinrichtung S4 dadurch, dass anstelle von vier Schaltelementen S4a bis S4d lediglich drei Schaltelement S4e bis S4g vorgesehen sind. Bei dem ersten Schaltelement S4e und dem dritten Schaltelement S4g gemäß 8 handelt es sich dabei um Wechselschalter. Bei dem zweiten Schaltelement S4f gemäß 8 handelt es sich um ein Ein-/Ausschaltelement. 8th shows a schematic representation of a fourth switching device S4 according to an alternative embodiment. The fourth switching device S4 This embodiment differs from the fourth switching device described above S4 in that instead of four switching elements S4a to s4d only three switching element S4e to s4g are provided. In the first switching element S4e and the third switching element s4g according to 8th these are changeover switches. In the second switching element S4f according to 8th it is an on / off element.

Das zweite Schaltelement S4f gemäß 8 ist zwischen der zweiten Versorgungsleitung Lb und einem Knotenpunkt K angeordnet. Das erste Schaltelement S4e gemäß 8 ist mit einem Anschluss an dem ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 verbunden. Weiterhin kann das erste Schaltelement S4e gemäß 8 zwischen einer elektrischen Verbindung mit der ersten Versorgungsleitung La und einer elektrischen Verbindung mit dem Knotenpunkt K hin und her schalten. Analog ist das dritte Schaltelement gemäß 3 ist mit einem Anschluss an dem zweiten Anschluss der vierten Ladestation V4 verbunden. Weiterhin kann das dritte Schaltelement S4g gemäß 8 zwischen einer elektrischen Verbindung mit der dritten Versorgungsleitung Lc und einer elektrischen Verbindung mit dem Knotenpunkt K hin und her schalten.The second switching element S4f according to 8th is between the second supply line lb and a node K arranged. The first switching element S4e according to 8th is with a connection to the first terminal of the fourth charging station V4 connected. Furthermore, the first switching element S4e according to 8th between an electrical connection to the first supply line La and an electrical connection to the node K switch back and forth. Analogously, the third switching element according to 3 is with a connection to the second terminal of the fourth charging station V4 connected. Furthermore, the third switching element s4g according to 8th between an electrical connection to the third supply line Lc and an electrical connection to the node K switch back and forth.

Entsprechend können durch die Konfiguration gemäß 8 folgende Schaltzustände eingestellt werden: Verbindet das erste Schaltelement S4e den ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 mit der ersten Versorgungsleitung La und verbindet das dritte Schaltelement S4g den zweiten Anschluss des vierten Ladestation V4 mit dem Knotenpunkt K und ist weiterhin das zweite Schaltelement S4f geschlossen, so liegt an der vierten Ladestation V4 die erste Ladespannung U1 an. Verbindet das erste Schaltelement S4e den ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 mit dem Knotenpunkt K und verbindet das dritte Schaltelement S4g den zweiten Anschluss des vierten Ladestation V4 mit der dritten Versorgungsleitung Lc und ist weiterhin das zweite Schaltelement S4f geschlossen, so liegt an der vierten Ladestation V4 die zweite Ladespannung U2 an. Verbindet das erste Schaltelement S4e den ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 mit der ersten Versorgungsleitung La und verbindet das dritte Schaltelement S4g den zweiten Anschluss des vierten Ladestation V4 mit der dritten Versorgungsleitung Lc , so liegt an der vierten Ladestation V4 die dritte Ladespannung U3 an. In dem zuletzt genannten Fall ist weiterhin das zweite Schaltelement S4f vorzugsweise geöffnet.Accordingly, by the configuration according to 8th the following switching states are set: Connects the first switching element S4e the first connection of the fourth charging station V4 with the first supply line La and connects the third switching element s4g the second port of the fourth charging station V4 with the node K and is still the second switching element S4f closed, so is the fourth charging station V4 the first charging voltage U1 at. Connects the first switching element S4e the first connection of the fourth charging station V4 with the node K and connects the third switching element s4g the second port of the fourth charging station V4 with the third supply line Lc and is still the second switching element S4f closed, so is the fourth charging station V4 the second charging voltage U2 at. Connects the first switching element S4e the first connection of the fourth charging station V4 with the first supply line La and connects the third switching element s4g the second port of the fourth charging station V4 with the third supply line Lc , so is the fourth charging station V4 the third charging voltage U3 at. In the latter case is still the second switching element S4f preferably opened.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Schalteinrichtung S4 gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform. Die vierte Schalteinrichtung S4 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen vierten Schalteinrichtung S4 gemäß 8 dadurch, dass zusätzlich zwischen dem Knotenpunkt K und einem Anschluss der vierten Ladestation V4 eine Diode D vorgesehen ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der elektrische Strom nur in die beabsichtigte Richtung, d. h. von den Versorgungsleitungen La, Lb und Lc in Richtung der vierten Ladestation V4 fließt. Insbesondere wenn an der vierten Ladestation V4 beispielsweise eine Batterie B4 angeschlossen ist und gegebenenfalls sowohl das erste Schaltelement S4e als auch das dritte Schaltelement S4g gemäß 9 mit dem Knotenpunkt K verbunden sind, kann ein Kurzschluss an der vierten Ladestation V4 und insbesondere einer an die vierte Laststation V4 angeschlossenen Batterie B4 verhindert werden. Die Diode D kann hierbei, wie in 9 dargestellt, zwischen dem ersten Schaltelement S4e und dem ersten Anschluss der vierten Ladestation V4 vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, die Diode D zwischen dem dritten Schaltelement S4g und dem zweiten Anschluss der vierten Ladestation V4 anzuordnen. 9 shows a schematic representation of a fourth switching device S4 according to a further alternative embodiment. The fourth switching device S4 This embodiment differs from the fourth switching device described above S4 according to 8th in that in addition between the node K and a terminal of the fourth charging station V4 a diode D is provided. In this way it can be ensured that the electric current only in the intended direction, ie from the supply lines La . lb and Lc in the direction of the fourth charging station V4 flows. Especially if at the fourth charging station V4 for example, a battery B4 is connected and optionally both the first switching element S4e as well as the third switching element s4g according to 9 with the node K may be a short circuit at the fourth charging station V4 and in particular one to the fourth load station V4 connected battery B4 be prevented. The diode D can do this, as in 9 shown, between the first switching element S4e and the first Connection of the fourth charging station V4 be provided. Alternatively, it is also possible to use the diode D between the third switching element s4g and the second terminal of the fourth charging station V4 to arrange.

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Claims (15)

Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges, mit: einer ersten Potenzialerzeugungseinrichtung (a), welche primärseitig an ein Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines ersten Potentials (V1) an eine erste Versorgungsleitung (La) ausgestaltet ist; einer zweiten Potenzialerzeugungseinrichtung (b), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines zweiten Potentials (V2) an eine zweite Versorgungsleitung (Lb) ausgestaltet ist; einer dritten Potenzialerzeugungseinrichtung (c), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines dritten Potentials (V3) an eine dritte Versorgungsleitung (Lc) ausgestaltet ist; einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) zum Laden einer daran elektrisch angeschlossenen Batterie (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`); wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine erste Gruppe (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S1, S4, S5; S1, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der zweiten Versorgungsleitung (Lb) zum Ausgeben einer ersten Ladespannung (U1) verbindbar ist; wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine zweite Gruppe (V2, V4, V5; V2, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S2, S4, S5; S2, S4, S5, S4', S5`) mit der zweiten Versorgungsleitung (Lb) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer zweiten Ladespannung (U2) verbindbar ist; und wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine dritte Gruppe (V3, V4, V5; V3, V4, V4, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S3, S4, S5; S3, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer dritten Ladespannung (U3) verbindbar ist.DC power supply device for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle, comprising: a first potential generating device (a) which can be connected on the primary side to a supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a first potential (V1) to a first supply line (La); a second potential generating device (b), which on the primary side of the supply network (V) can be connected and which on the secondary side for outputting a second potential (V2) to a second supply line (Lb) is configured; a third potential generating device (c), which is connectable on the primary side to the supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a third potential (V3) to a third supply line (Lc); a plurality of charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5`) for charging a battery (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) electrically connected thereto; the charging connections (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') having a first group (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S1, S4, S5, S1, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the first supply line (La) and the second supply line (Lb) for outputting a first charging voltage (U1); the charging connections (V1-V5, V1-V5, V4 ', V5') having a second group (V2, V4, V5, V2, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S2, S4, S5, S2, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the second supply line (Lb) and the third supply line (Lc) for outputting a second charging voltage (U2); and the charging connections (V1-V5, V1-V5, V4 ', V5') have a third group (V3, V4, V5, V3, V4, V4, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S3, S4, S5, S3, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the first supply line (La) and the third supply line (Lc) for outputting a third charging voltage (U3). Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine vierte Gruppe (V4, V5; V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) alternativ wahlweise mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der zweiten Versorgungsleitung (Lb) zum Ausgeben der ersten Ladespannung (U1) oder mit der zweiten Versorgungsleitung (Lb) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben der zweiten Ladespannung (U2) oder mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben der dritten Ladespannung (U3) verbindbar ist.DC power supply device according to Claim 1 , wherein the charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') have a fourth group (V4, V5; V4 ', V5'), which via a respective switching device (S4, S5, S4 ', S5` Alternatively alternatively with the first supply line (La) and the second supply line (Lb) for outputting the first charging voltage (U1) or the second supply line (Lb) and the third supply line (Lc) for outputting the second charging voltage (U2) or the first supply line (La) and the third supply line (Lc) for outputting the third charging voltage (U3) is connectable. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen zumindest einen Ladeanschluss (V1-V5; V1, V2, V4, V5) und die zugehörige Schalteinrichtung (S1-S5; S1, S2, S4, S5) eine Gleichspannungs-Wandlereinrichtung (W1-W5; W1, W2, W4, W5) zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung (U1; U2; U3) in eine Ladegleichspannung der Batterie (B1-B5; B1, B2, B4, B5) geschaltet ist.DC power supply device according to Claim 1 or 2 , wherein between at least one charging connection (V1-V5; V1, V2, V4, V5) and the associated switching device (S1-S5; S1, S2, S4, S5) a DC-voltage converter means (W1-W5; W1, W2, W4 , W5) for converting the corresponding charging voltage (U1; U2; U3) into a DC charging voltage of the battery (B1-B5; B1, B2, B4, B5) is connected. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen zumindest einen Ladeanschluss (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) und die zugehörige Schalteinrichtung (S1-S5; S1-S5, S4', S5`) eine Wechselspannungs-Wandlereinrichtung zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung (U1; U2; U3) in eine Ladewechselspannung der Batterie (B1-B5; B1-B5, B4', B5`) geschaltet ist.DC power supply device according to Claim 1 or 2 , wherein between at least one charging connection (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') and the associated switching device (S1-S5; S1-S5, S4 ', S5`) an AC converter device for converting the corresponding charging voltage ( U1; U2; U3) is connected to a charging AC voltage of the battery (B1-B5; B1-B5, B4 ', B5`). Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Speicherkondensator (CA, CB, C1, C4a, C4b) zwischen eine der ersten bis dritten Versorgungsleitung (La, Lb, Lc) und eine weitere der ersten bis dritten Versorgungsleitung (La, Lb, Lc) geschaltet ist.A DC power supply according to any one of the preceding claims, wherein at least one storage capacitor (CA, CB, C1, C4a, C4b) is connected between one of the first to third supply lines (La, Lb, Lc) and another one of the first to third supply lines (La, Lb , Lc) is switched. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Netzdämpfereinrichtung (ND) zum Stabilisieren und/oder Schwingungsdämpfen und/oder Dämpfen des Netzes vorgesehen ist.DC power supply device according to one of the preceding claims, wherein at least one mains damper device (ND) for stabilizing and / or vibration damping and / or damping of the network is provided. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, zweite und dritte Potenzial (V1, V2, V3) voneinander verschieden sind.A DC power supply apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the first, second and third potentials (V1, V2, V3) are different from each other. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) zweipolig oder dreipolig sind.A DC power supply according to any one of the preceding claims, wherein the charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5`) are two-pole or three-pole. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Energiemanagementeinrichtung (EM) vorgesehen ist, durch die die vierte Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) steuerbar ist, wobei die Energiemanagementeinrichtung (EM) zum Erfassen eines Ladezustands der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) und zum Steuern der Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) der vierten Gruppe in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4', B5`) ausgestaltet ist.DC power supply device according to Claim 2 in which an energy management device (EM) is provided, by means of which the fourth switching device (S4, S5, S4 ', S5') is controllable, wherein the energy management device (EM) detects the state of charge of the battery (B4, B5; B4 ', B5 `) and for controlling the switching means (S4, S5, S4 ', S5`) of the fourth group in dependence on the detected state of charge of the battery (B4, B5; B4', B5`) is configured. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Energiemanagementeinrichtung (EM) derart ausgestaltet ist, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4', B5`) so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) von einer niedrigeren auf eine höhere Ladespannung (U1, U2, U3) umgeschaltet wird.DC power supply device according to Claim 9 wherein the energy management device (EM) is designed such that the control of the fourth switching device (S4, S5, S4 ', S5') in dependence on the detected state of charge of the battery (B4, B5, B4 ', B5') is such that with increasing state of charge of the battery (B4, B5; B4`, B5`) of one lower to a higher charging voltage (U1, U2, U3) is switched. Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Energiemanagementeinrichtung (EM) derart ausgestaltet ist, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4', B5`) so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) von einer höheren auf eine niedrigere Ladespannung (U1, U2, U3) umgeschaltet wird.DC power supply device according to Claim 9 wherein the energy management device (EM) is designed such that the control of the fourth switching device (S4, S5, S4 ', S5') in dependence on the detected state of charge of the battery (B4, B5, B4 ', B5') is such that is switched from a higher to a lower charging voltage (U1, U2, U3) with increasing state of charge of the battery (B4, B5, B4`, B5`). Verfahren zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges mit den Schritten: Bereitstellen einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung nach Anspruch 2; Anschließen einer jeweiligen Batterie (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) an die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) der ersten bis vierten Gruppe; Einschalten der zugehörigen Schalteinrichtungen (S1-S5; S1-S5, S4', S5`); gleichzeitiges Laden der Batterien (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) mit einer jeweiligen ersten, zweiten oder dritten Ladespannung (U1, U2, U3).A method of charging a battery of an electric motor vehicle, comprising the steps of: providing a DC power supply device Claim 2 ; Connecting a respective battery (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) to the charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5`) of the first to fourth groups; Switching on the associated switching devices (S1-S5, S1-S5, S4 ', S5`); simultaneous charging of the batteries (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) with a respective first, second or third charging voltage (U1, U2, U3). Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein Erfassen eines Ladezustands einer Batterie (B4, B5; B4`, B5'), welche an einem Ladeanschluss der vierten Gruppe (V4, V5; V4', V5`) angeschlossen ist und ein Steuern der zugehörigen Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) der vierten Gruppe in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) erfolgt.Method according to Claim 12 wherein detecting a state of charge of a battery (B4, B5, B4 ', B5') connected to a charging terminal of the fourth group (V4, V5; V4 ', V5`) and controlling the associated switching means (S4, S5 S4 ', S5') of the fourth group in response to the detected state of charge of the battery (B4, B5; B4`, B5`) takes place. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuern der zugehörigen vierten Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4', B5`) so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) von einer niedrigeren auf eine höhere Ladespannung (U1, U2, U3) umgeschaltet wird.Method according to Claim 13 in that the control of the associated fourth switching device (S4, S5, S4 ', S5') in dependence on the detected state of charge of the battery (B4, B5, B4 ', B5') is such that with increasing state of charge of the battery (B4, B5 B4`, B5`) is switched from a lower to a higher charging voltage (U1, U2, U3). Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Steuern der zugehörigen vierten Schalteinrichtung (S4, S5; S4', S5`) in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4', B5`) so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie (B4, B5; B4`, B5`) von einer höheren auf eine niedrigere Ladespannung (U1, U2, U3) umgeschaltet wird.Method according to Claim 13 in that the control of the associated fourth switching device (S4, S5, S4 ', S5') in dependence on the detected state of charge of the battery (B4, B5, B4 ', B5') is such that with increasing state of charge of the battery (B4, B5 B4`, B5`) is switched from a higher to a lower charging voltage (U1, U2, U3).
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