DE102020007837A1 - Spannungswandler zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, sowie Fahrzeug und Verfahren - Google Patents

Spannungswandler zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, sowie Fahrzeug und Verfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler (4) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2), mit- einer Eingangsseite (5) zum Koppeln mit einer Gleichspannungsladequelle,- einer Ausgangsseite (6) zum Koppeln mit dem elektrischen Energiespeicher (2),- einer Schaltanordnung (7), welche zwischen der Eingangsseite (5) und Ausgangsseite (6) verschaltet ist, und- einer Reihenschaltung eines ersten und eines zweiten Kondensators (C1, C2) des Spannungswandlers (4) zum Bereitstellen einer Ausgangspannung (UA), wobei- die Schaltanordnung (7) ausgebildet ist, einen ersten Betriebsmodus einzunehmen, um als Ausgangsspannung (UA) die Summe einer ersten Spannung (U1) des ersten Kondensators (C1) und einer zweiten Spannung (U2) des zweiten Kondensators (C2) bereitzustellen, und- die Schaltanordnung (7) ausgebildet ist, einen zweiten Betriebsmodus einzunehmen, in welchem ein Entladen des elektrischen Energiespeichers (2) durchführbar ist, wobei eine entnommene Leistung des elektrischen Energiespeichers (2) an die Gleichspannungsladequelle (3) übertragbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (1) und ein Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Eingangsseite des Spannungswandlers zum Koppeln mit einer vorgegebenen Gleichspannungsladequelle. Der Spannungswandler weist eine Ausgangsseite zum Koppeln mit dem elektrischen Energiespeicher auf und mit einer Schaltanordnung des Spannungswandlers, welche zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite verschaltet ist. Der Spannungswandler weist eine Reihenschaltung eines ersten und eines zweiten Kondensators auf, welcher an der Ausgangsseite des Spannungswandlers gekoppelt ist zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung an dem elektrischen Energiespeicher.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Spannungswandler. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Spannungswandler, wobei mit einer Reihenschaltung eines ersten und zweiten Kondensators des Spannungswandlers eine Ausgangsspannung an dem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird.
  • Elektrofahrzeuge weisen beispielsweise eine Spannungslage von circa 800 V auf, die es notwendig macht, eine Lademöglichkeit dafür bereitzustellen. Speziell beim Gleichspannungsladen besteht heutzutage noch kein flächendeckendes Gleichspannungsschnellladestationsnetz. Beispielsweise weisen die Elektrofahrzeuge einen elektrischen Energiespeicher (Fahrzeugbatterie) mit einer Spannungslage von 800 V auf. Diese hohen Spannungslagen dienen primär zum Antreiben des Elektrofahrzeugs. Derzeit sind in der Ladeinfrastruktur zum Laden von Elektrofahrzeugen Gleichspannungsladequellen vorgesehen, welche beispielsweise 400 V als Ladespannung zur Verfügung stellen können.
  • Beispielsweise können invertierende Boost-Wandler zur Hochtransformation der geringeren Ladespannung verwendet werden. Dabei ergibt sich aber der Nachteil, dass die volle Ladeleistung über die leistungselektrischen Bauteile übertragen werden muss. Zudem verursacht die Invertierung eine Überlastung beziehungsweise Probleme an der Isolation der Ladesäule. Der Energieinhalt in der Ladesäule und in dem Fahrzeug in den y-Kapazitäten erhöht sich, was negative Auswirkungen mit sich bringt.
  • In der DE 10 2016 217 040 A1 wird eine uni- oder bidirektionale Hochleistungs-Ladepumpe mit induktiven Elementen für Hochleistungs-DC-DC-Wandler angewendet. Dabei muss der Wandler nur auf die Hälfte der zu übertragenden Leistung dimensioniert werden. Jedoch ergibt sich ein Nachteil, dass das Spannungsverhältnis zwischen der Spannung der DC-Ladesäule und der Fahrzeugbatterie annähernd den Faktor 1 zu 2 betragen muss. Dies führt bei einer niedrigen Fahrzeugbatteriespannung (insbesondere bei einer leeren Batterie) zu einer geringeren Ladeleistung.
  • Ebenfalls können isolierte Spannungswandler mit kapazitiven Kondensator-Reihenschaltungen auf der Sekundärseite verwendet werden. Diese weisen aber den Nachteil auf, dass diese für sehr hohe Ladeströme nicht ausreichend ausgelegt sind. Ebenso sind diese isolierenden Spannungswandler überdimensioniert, teuer und benötigen viel Bauraum.
  • Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Spannungswandler bereitzustellen, welcher flexibel einsetzbar ist, ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Spannungswandler, ein Fahrzeug und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Spannungswandler zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit
    • - einer Eingangsseite des Spannungswandlers zum Koppeln mit einer vorgegebenen Gleichspannungsladequelle,
    • - einer Ausgangsseite des Spannungswandlers zum Koppeln mit dem elektrischen Energiespeicher,
    • - einer Schaltanordnung des Spannungswandlers, welche zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite verschaltet ist, wobei
    • - einer Reihenschaltung eines ersten und eines zweiten Kondensators des Spannungswandlers, welche an der Ausgangsseite des Spannungswandlers gekoppelt ist, zum Bereitstellen einer Ausgangspannung an den elektrischen Energiespeicher, wobei
    • - die Schaltanordnung ausgebildet ist, einen ersten Betriebsmodus einzunehmen, um als Ausgangsspannung die Summe einer ersten Spannung des ersten Kondensators und einer zweiten Spannung des zweiten Kondensators zum Laden des elektrischen Energiespeichers bereitzustellen, und
    • - die Schaltanordnung ausgebildet ist, einen zweiten Betriebsmodus einzunehmen, in welchem ein Entladen des elektrischen Energiespeichers durchführbar ist, wobei eine entnommene Leistung des elektrischen Energiespeichers an die Gleichspannungsladequelle übertragbar ist.
  • Mit Hilfe des vorgeschlagenen Spannungswandlers kann eine Spannungserhöhung während eines Gleichspannungsladevorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durchgeführt werden. Dabei können beispielsweise 400 V oder 500 V der Ladesäule auf die benötigte Spannung von 800 V zum Laden des elektrischen Energiespeichers des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs hochtransformiert beziehungsweise gewandelt werden. Die angegebenen Spannungswerte sind als Soll-Spannungen zu verstehen und entsprechen im Wesentlichen den angegebenen Spannungswerten. Dabei sind Toleranzen und/oder Messtoleranzen von 5%, insbesondere von 10%, zu berücksichtigen.
  • Insbesondere ermöglicht der erfindungsgemäße Spannungswandler eine Erniedrigung eines negativen Potenzials beziehungsweise eines negativen HV-Minus Potentials, so dass der elektrische Energiespeicher des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer höheren Spannung, als die Ladesäule liefert, geladen werden kann.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Spannungswandler um einen invertierenden Buck-Boost-Wandler (Inverswandler) oder um einen invertierenden Boost-Wandler (Aufwärtswandler) handeln.
  • Durch die Reihenschaltung der beiden Kondensatoren kann erreicht werden, dass der Spannungswandler beziehungsweise die Schaltanordnung des Spannungswandlers nur einen Teil der Ladeleistung der Ladesäule übertragen muss. Der andere Teil der Ladeleistung erfolgt über den jeweils anderen Kondensator. Insbesondere erhöht sich dadurch der Wirkungsgrad des Ladevorgangs, weil nur ein Teil der Leistungsübertragung durch den Wirkungsgrad des Spannungswandlers reduziert wird. Der weitere Teil, welcher direkt mit Hilfe des weiteren Kondensators, insbesondere des ersten Kondensators, übertragen wird, wird im Wesentlichen verlustfrei übertragen.
  • Beispielsweise kann eine kleinere Auslegung der Filter auf der Primär- und Sekundärseite des Spannungswandlers erreicht werden, da der Stromrippel durch den konstanten Gleichstromanteil zum ersten Kondensator klein gehalten werden kann. Somit ergibt sich ein batterieschonender Gleichstromladevorgang, da der geringere Wechselstrom-Anteil im Ladestrom zu einer geringeren Eigenerwärmung am Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers führt. Insbesondere kann mit dem vorgeschlagenen Spannungswandler eine erhebliche Einsparung von Kosten, Volumen und Gewicht erreicht werden. Beispielsweise kann im Vergleich zu den Ladungspumpen im Stand der Technik das Spannungsverhältnis zwischen der Eingangsspannung der Ladesäule und des elektrischen Energiespeichers vom Verhältnis 1:2 abweichen. Der Spannungswandler ist somit flexibler einsetzbar als die Ladungspumpen im Stand der Technik.
  • Durch die beiden Betriebsmodi der Schaltanordnung kann der vorgeschlagene Spannungswandler eine Doppelfunktion beziehungsweise eine Doppelfunktionalität aufweisen. Somit kann der Spannungswandler zum einen dazu verwendet werden, dass der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs geladen werden kann, und andererseits kann eine Leistungsübertragung von dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zu der Gleichspannungsladequelle erfolgen. Somit kann der vorgeschlagene Spannungswandler bidirektional verwendet werden. Insbesondere kann der Spannungswandler unidirektional (entweder als Buck-Wandler oder Bust-Wandler) oder bidirektional (als Buck-Boost-Wandler) ausgeführt werden.
  • Ebenfalls ermöglicht der vorgeschlagene Spannungswandler eine Spannungserhöhung oder eine Spannungsreduzierung im positiven oder im negativen HV-Potential.
  • Beispielsweise kann der erste Kondensator durch Ausgangskapazitäten der Gleichspannungsladequelle oder durch Filter-Eingangskapazitäten des Spannungswandlers dargestellt werden. Somit kann der erste Kondensator im Hardware-Aufbau des Spannungswandlers entfallen. Somit können eine weitere Gewichtseinsparung und insbesondere Bauraumeinsparung erfolgen.
  • Beispielsweise handelt es sich bei dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug oder ein Plug-in-Fahrzeug. Der elektrische Energiespeicher ist somit als Batterieanordnung oder Traktionsbatterie oder Fahrzeugbatterie oder als Hochvolt-Batterie oder als Hochvolt-Energiespeicher ausgebildet. Insbesondere weist der elektrische Energiespeicher eine Spannungslage von 800 V auf.
  • Insbesondere kann mit Hilfe des elektrischen Energiespeichers eine Antriebseinheit oder ein Antriebsaggregat oder ein elektrischer Antriebsmotor des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs für einen Fortbewegungsvorgang des Fahrzeugs mit Energie versorgt werden
  • Bei der Gleichspannungsladequelle kann es sich beispielsweise um eine Hochvolt-Ladequelle oder um eine DC-Ladesäule oder um eine Gleichstrominfrastruktur oder um ein Ladesystem handeln. Insbesondere wird mit der Gleichspannungsladequelle eine Ladespannung von 400 V oder 500 V DC bereitgestellt.
  • Somit erfolgt mit Hilfe des vorgeschlagenen Spannungswandlers ein effizienteres und einfacheres Hochtransformieren der 400 V oder der 500 V der Gleichspannungsladequelle in eine 800 V Ladespannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
  • Insbesondere kann es sich bei der Eingangsseite des Spannungswandlers um eine Primärseite und bei der Ausgangsseite des Spannungswandlers um eine Sekundärseite handeln. Somit ist zwischen der Primärseite und der Sekundärseite der Schaltanordnung des Spannungswandlers verschaltet. Insbesondere ist der erste Kondensator direkt über die Eingangsseite mit der Gleichspannungsladequelle gekoppelt. Somit wird der erste Kondensator mit der bereitgestellten Spannung der Gleichspannungsladequelle versorgt. Beispielsweise wird der erste Kondensator mit 400 V oder 500 V der Ladesäule geladen. Der zweite Kondensator ist mit der Schaltanordnung gekoppelt beziehungsweise verbunden. Somit wird der zweite Kondensator mit Hilfe der umgewandelten Spannung der Schaltanordnung geladen.
  • Insbesondere ermöglicht der vorgeschlagene Spannungswandler, dass die Leistungsübertragung zwischen der Gleichspannungsladequelle und dem elektrischen Energiespeicher in zwei Bestandteile beziehungsweise auf zwei Teile aufgeteilt wird. Ein erster Anteil der Ladeleistung wird direkt über die Gleichspannungsladequelle zum ersten Kondensator übertragen, und der zweite Anteil der Ladeleistung wird über die Schaltanordnung zum zweiten Kondensator übertragen. Somit ergibt sich als Ladeleistung für den elektrischen Energiespeicher die Summe beider Teilleistungen des ersten und zweiten Kondensators. Hierbei können Wirkungsgradverluste berücksichtigt werden.
  • Insbesondere ist der Spannungswandler derart ausgebildet, dass der erste Kondensator und der zweite Kondensator jeweils mit der identischen beziehungsweise gleichen Stromstärke geladen werden. Dadurch sind die Spannungen über den Kondensatoren zeitlich nicht verändert. Die identische Stromstärke, mit welcher die beiden Kondensatoren geladen werden, entspricht ebenfalls dem Ladestrom des elektrischen Energiespeichers. Die an dem ersten Kondensator übertragene elektrische Leistung entspricht der Stromstärke multipliziert mit der über dem ersten Kondensator anliegenden Spannung. Somit kann eine Leistung direkt ohne Wirkungsgradverluste von der Gleichspannungsladequelle bereitgestellt werden. Die Leistung der Schaltanordnung des Spannungswandlers entspricht der über den zweiten Kondensator anliegenden Spannung multipliziert mit der Stromstärke. Auf diesen Leistungswert ist insbesondere der Spannungswandler beziehungsweise die Schaltanordnung dimensioniert. Jedoch ergibt sich dadurch der Vorteil, dass der Spannungswandler nur einen Teil der übertragenen Leistung dem elektrischen Energiespeicher bereitstellt.
  • Insbesondere erfolgen die soeben geschilderten Abläufe in dem ersten Betriebsmodus der Schaltanordnung.
  • Wenn nun die Schaltanordnung in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wird Ladestrom eingestellt, so dass der elektrische Energiespeicher entladen werden kann. Durch den Entladestrom des elektrischen Energiespeichers erhöhen sich die Summenspannungen des ersten und zweiten Kondensators. In einem nachfolgenden Taktschritt der Schaltanordnung werden die beiden Kondensatoren entladen, und es ergibt sich eine taktende Leistungsübertragung von dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs zu der Gleichspannungsladequelle.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kondensator mit der vorgegebenen Gleichspannungsladequelle verschaltet ist, wodurch der erste Kondensator mit der Eingangsspannung der vorgegebenen Gleichspannungsladequelle aufladbar ist. Insbesondere ist der erste Kondensator direkt mit der Gleichspannungsladequelle verschaltet. Somit kann der erste Kondensator über einen Ladestrom der Gleichspannungsladequelle geladen werden. Somit kann der erste Kondensator bei einer Gleichspannungsladequelle mit 500 V oder 400 V direkt auf 400 V oder 500 V aufgeladen werden. Durch das direkte Aufladen des ersten Kondensators über die Gleichspannungsladequelle kann die Ladeleistung zwischen dem elektrischen Energiespeicher und der Gleichspannungsladequelle auf zwei Zweige aufgeteilt werden. Somit ergibt sich eine geringere Anforderung an den Spannungswandler hinsichtlich Spannungsfestigkeit und Isolationsfestigkeit.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kondensator mit der Schaltanordnung verschaltet ist, wodurch der zweite Kondensator mit einer Gleichspannung, welcher aus der Eingangsspannung der Gleichspannungsladequelle umgewandelt ist, aufladbar ist. Somit erfolgt die Aufteilung der gesamten Ladeleistung einmal auf den ersten Kondensator und auf den zweiten Kondensator. Mit Hilfe der Schaltanordnung kann der zweite Kondensator mit Hilfe eines Stroms der Schaltanordnung aufgeladen werden. Somit können insbesondere die beiden Kondensator unabhängig voneinander einmal direkt mit der Gleichspannungsladequelle und einmal indirekt über die Schaltanordnung aufgeladen werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltanordnung eine Drossel, ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement aufweist, wobei die Drossel und das erste Schaltelement in Reihe verschaltet sind. Mit Hilfe der beiden Schaltelemente kann die Schaltanordnung entweder in den ersten Betriebsmodus oder in den zweiten Betriebsmodus geschaltet werden. Insbesondere ermöglicht die Reihenschaltung der Drossel und des ersten Schaltelements ein Aufladen der Drossel mit einem Ladestrom der Gleichspannungsladequelle. Somit kann mit Hilfe des ersten Schaltelements ein Drosselstrom-Aufbau in der Drossel durchgeführt werden. Anschließend kann mit Hilfe des zweiten Schaltelements die gespeicherte Energie in der Drossel in einem Drosselstrom-Freilauf an den zweiten Kondensator übertragen werden. Somit erfolgt ein effizienteres Aufladen des zweiten Kondensators.
  • Beispielsweise kann es sich bei der Drossel um eine Induktivität handeln. Bei dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement kann es sich beispielsweise um eine Diode oder um einen Halbleiterschalter oder um ein Halbleiterelement handeln. Insbesondere können die Schaltelemente Inverter, IGBTs, MOSFETs oder andere Halbleiterbauelemente aufweisen. Mit Hilfe der beiden Schaltelemente kann ein getakteter Betrieb der Schaltanordnung ermöglicht werden. Insbesondere ermöglichen die beiden Schaltelemente je nach Ausgestaltung einen Betrieb eines Buck-Wandlers oder eines Boost-Wandlers oder eines Buck-Boost-Wandlers. Somit ergibt sich eine vielfältigere Einsatzmöglichkeit und Flexibilität des Spannungswandlers. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Drossel und dem ersten Schaltelement ein Mittelabgriff ausgebildet ist, wobei an dem Mittelabgriff das zweite Schaltelement verschaltet ist. Wenn das erste Schaltelement geschlossen ist und das zweite Schaltelement geöffnet, so kann die Drossel mit dem Ladestrom der Gleichspannungsladequelle versorgt werden, so dass sich ein Drosselstrom in der Drossel einstellt. Mit Hilfe des Mittelabgriffs und dem zweiten Schaltelement erfolgt die Übertragung der gespeicherten Energie in der Drossel an den zweiten Kondensator. Insbesondere ist die Schaltanordnung über den Mittelabgriff mit dem zweiten Kondensator verschaltet. Somit kann mit Hilfe des Mittelabgriffs der zweite Kondensator geladen werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltanordnung als Abwärtswandler arbeitet, indem das erste Schaltelement als Diode ausgestaltet ist oder die Schaltanordnung als Auswärtswandler arbeitet, indem das zweite Schaltelement als Diode ausgestaltet ist. Somit können die Schaltanordnung und insbesondere der Spannungswandler flexibel eingesetzt werden je nach Situation und/oder Anforderung. Wenn das erste Schaltelement als die Diode ausgestaltet ist, kann die Schaltanordnung als Buck-Wandler betrieben werden. In diesem Buck-Wandler-Betrieb erfolgt der zweite Betriebsmodus, bei dem eine Leistungsübertragung von dem elektrischen Energiespeicher an die Gleichspannungsladequelle durchgeführt werden kann. Sollte nun der zweite Betriebsmodus benötigt beziehungsweise gewünscht werden, so wird das zweite Schaltelement als Diode ausgestaltet. Somit arbeitet die Schaltanordnung als Boost-Wandler, und somit kann der elektrische Energiespeicher mit einer deutlich höheren Spannung als wie sie die Gleichspannungsladequelle liefert, geladen werden.
  • Somit kann je nach Ausgestaltung der Schaltelemente ein unidirektionales Laden oder ein bidirektionales Laden durchgeführt werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kondensator mit einem Plus-Pol des ersten Kondensators oder mit einem Minus-Pol des zweiten Kondensators in Reihe verschaltet ist. Insbesondere kann der zweite Kondensator wahlweise entweder an den Plus-Pol des ersten Kondensators oder an den Minus-Pol des ersten Kondensators angeschlossen beziehungsweise gekoppelt beziehungsweise verschaltet werden. Insbesondere kann dann, wenn der zweite Kondensator mit dem Plus-Pol des ersten Kondensators verschaltet ist, ein HV-Plus-Potential beziehungsweise ein positives Potential des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und/oder der Gleichspannungsladequelle angehoben werden.
  • Insbesondere kann dann, wenn der zweite Kondensator mit dem Minus-Pol des ersten Kondensators in Reihe verschaltet ist, ein negatives Potential beziehungsweise ein HV-Minus-Potential des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und/oder der Gleichspannungsladequelle abgesenkt werden.
  • Somit kann je nachdem, wie die Kondensatoren zueinander verschaltet sind, eine Potentialanpassung eines positiven oder eines negativen Potentials durchgeführt werden.
  • Insbesondere sind die oben angegebenen Spannungswerte als Soll-Spannungswerte zu verstehen und können aufgrund von Messtoleranzen eine Abweichung von 5%, insbesondere 10%, aufweisen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Spannungsquelle nach dem vorherigen Aspekt oder einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel daraus. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Mit Hilfe des Spannungswandlers kann ein elektrischer Energiespeicher des Fahrzeugs mit einer deutlich höheren Spannung geladen werden, welche eine mit dem Fahrzeug verbundene Ladestation liefert. Beispielsweise kann der Spannungswandler in dem Fahrzeug fest integriert sein. Dabei kann der Spannungswandler Teil des Bordladers oder Teil eines Bordnetzes des Fahrzeugs sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Spannungswandler, wobei
    • - mit einer Reihenschaltung eines ersten und zweiten Kondensators des Spannungswandlers eine Ausgangspannung an den elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird, wobei
    • - in einem ersten Betriebsmodus einer Schaltanordnung des Spannungswandlers als Ausgangsspannung die Summe einer ersten Spannung des ersten Kondensators und einer zweiten Spannung des zweiten Kondensators zum Laden des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt wird,
    • - in einem zweiten Betriebsmodus der Schaltanordnung des Spannungswandlers der elektrische Energiespeicher entladen wird, und
    • - eine entnommene Leistung des elektrischen Energiespeichers an eine Gleichspannungsladequelle, welche mit dem Spannungswandler gekoppelt ist, übertragen wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein bidirektionaler Ladevorgang zwischen einer Gleichspannungsladequelle und einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug durchgeführt werden. Insbesondere kann mit Hilfe des Verfahrens trotz einer geringeren Eingangsspannung der Ladesäule eine höhere Ladespannung für den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Kondensator mit der Gleichspannungsladequelle und der zweite Kondensator mit dem Spannungswandler in Abhängigkeit von einem Ladestrom des elektrischen Energiespeichere geladen werden. Insbesondere werden dadurch die beiden Kondensatoren unabhängig voneinander geladen, da der erste Kondensator direkt mit der von der Gleichspannungsladequelle bereitgestellten Spannung geladen wird und der zweite Kondensator über die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers geladen wird. Insbesondere werden die beiden Kondensatoren derart geladen, dass sie stets mit ein und derselben Stromstärke des Ladestroms geladen werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Spannungswandlers sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Fahrzeugs sowie des Verfahrens anzusehen. Der Spannungswandler sowie das Fahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrzeugs;
    • 2 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Spannungswandlers;
    • 3 einen schematischen Simulationsaufbau des Spannungswandlers aus 2.;
    • 4 beispielhafte Spannungs- und Stromverläufe der Simulation aus 3;
    • 5 ein schematisches Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spannungswandlers aus 2.;
    • 6 einen schematischen Simulationsaufbau des Spannungswandlers aus 5.;
    • 7 ein schematisches Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spannungswandlers aus 2.;
    • 8 ein schematisches Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Spannungswandlers aus 2.; und
    • 9 einen schematischen Simulationsaufbau des Spannungswandlers aus 7 und 8.;
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1. Bei dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 kann es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug oder um ein rein elektrisch beziehungsweise vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug handeln. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 weist einen elektrischen Energiespeicher 2 auf. Bei dem elektrischen Energiespeicher 2 kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder eine Batterieanordnung oder um eine Batterieschaltung oder um eine Traktionsbatterie handeln. Mit Hilfe des elektrischen Energiespeichers kann eine Spannung von bis zu 800 V DC für das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 bereitgestellt werden.
  • Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher 2 für einen Ladevorgang mit einer Gleichspannungsladequelle 3 elektrisch gekoppelt beziehungsweise verbunden werden. Bei der Gleichspannungsladequelle 3 kann es sich beispielsweise um eine fahrzeugexterne Ladestation oder um eine Ladeinfrastruktur oder um eine Hochspannungsladevorrichtung handeln. Mit Hilfe der Gleichspannungsladequelle 3 kann eine Ladespannung von bis zu 500 V dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 bereitgestellt werden.
  • Die 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Spannungswandlers 4 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 2 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1. Beispielsweise kann der Spannungswandler 4 voll im elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 integriert werden. Insbesondere kann der Spannungswandler 4 Teil des elektrischen Bordnetzes oder des fahrzeuginternen Bordladers sein. Der Spannungswandler 4 weist eine Eingangsseite 5 beziehungsweise eine Primärseite auf, so dass der Spannungswandler 4 über die Eingangsseite 5 mit der Gleichspannungsladequelle 3 verbunden beziehungsweise elektrisch gekoppelt werden kann. Ebenfalls weist der Spannungswandler 4 eine Ausgangsseite 6 auf. Bei der Ausgangsseite 6 kann es sich beispielsweise um eine Sekundärseite des Spannungswandlers 4 handeln. Mit Hilfe der Ausgangsseite 6 kann der Spannungswandler 4 elektrisch mit dem elektrischen Energiespeicher 2 verbunden beziehungsweise verschaltet beziehungsweise gekoppelt werden.
  • Insbesondere weist der Spannungswandler 4 eine Schaltanordnung 7 auf. Die Schaltanordnung 7 ist insbesondere zwischen der Eingangsseite 5 und der Ausgangsseite 6 verschaltet. Die Schaltanordnung 7 kann schaltungstechnisch verschiedene Formen einnehmen. Beispielsweise kann die Schaltanordnung 7 als Boost-Wandler, Buck-Wandler oder Buck-Boost-Wandler eingesetzt werden. Insbesondere weist die Schaltanordnung 7 an der Ausgangsseite 6 eine Reihenschaltung aus einem ersten Kondensator C1 und einem zweiten Kondensator C2 auf. Dabei kann der zweite Kondensator C2 entweder mit einem Plus-Pol des ersten Kondensators C1 oder mit einem Minus-Pol des ersten Kondensators C1 verschaltet beziehungsweise gekoppelt werden. In der dargestellten 2 ist zunächst der Fall dargestellt, bei welchem der zweite Kondensator C2 am Minus-Pol des ersten Kondensators C1 angeschlossen ist.
  • Insbesondere weist die Schaltanordnung 7 eine Drossel L1 und ein erstes Schaltelement S1 auf. Bei der Drossel L1 handelt es sich insbesondere um ein induktives Bauelement beziehungsweise um eine Induktivität. Die beiden Schaltelemente können je nach Anwendungsfall und den Betriebsmodi der Schaltanordnung 7 variiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement S1 beispielsweise als MOSFET oder IGBT ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Schaltelement S1 um einen Halbleiterschalter. Das zweite Schaltelement ist hier als Diode D1 ausgebildet. Insbesondere ist das erste Schaltelement S1 an einem positiven Potential der Gleichspannungsladequelle 3 angeschlossen und die Drossel L1 in ihre Stromrichtung bezogen mit dem negativen Potential der Gleichspannungsladequelle 3. Somit sind das erste Schaltelement S1 und die Drossel L1 in Reihe verschaltet und bilden einen Strang zwischen dem positiven Potential und dem negativen Potential. Zwischen der Drossel L1 und dem ersten Schaltelement S1 ist ein Mittelabgriff 8 ausgebildet. An dem Mittelabgriff 8 ist wiederum das Schaltelement beziehungsweise in diesem Fall die Diode D1 angeschlossen. Dabei ist die Diode D1 so verschaltet, dass sie einen Stromfluss nur in dem Mittelabgriff 8 hinein erlaubt. In die andere Richtung sperrt die Diode D1. An dem anderen Ende der Diode D1 ist diese mit dem negativen Potential des zweiten Kondensators C2 verschaltet. Zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem zweiten Kondensator C2 ist ebenfalls ein weiterer Mittelabgriff 9 vorgesehen. Somit ist der erste Kondensator C1 zwischen dem positiven und negativen Potential der Gleichspannungsladequelle 3 verschaltet, und der zweite Kondensator C2 ist zwischen dem Mittelabgriff 9 und der Diode D1 verschaltet. Insbesondere weisen die Kondensatoren C1, C2 jeweils eine erste Spannung U1 und eine zweite Spannung U2 auf.
  • Durch die direkte Kontaktierung beziehungsweise Verschaltung des ersten Kondensators C1 mit der Gleichspannungsladequelle 3 wird der erste Kondensator C1 mit einer Eingangsspannung UE der Gleichspannungsladequelle 3 geladen. Bei der Eingangsspannung UE handelt es sich insbesondere um eine Spannung von maximal 500 V. Somit entspricht die Spannung U1 ebenfalls maximal 500 V. Der zweite Kondensator C2 wird über die Schaltanordnung 7, insbesondere über den Drosselstrom in der Drossel L1, geladen. Insbesondere ist die Schaltanordnung 7 derart ausgebildet, dass als Ausgangsspannung UA die Summe aus der ersten Spannung U1 des ersten Kondensators C1 und der zweiten Spannung U2 des zweiten Kondensators C2 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 2 bereitgestellt werden kann. Somit kann die zur Ausgangsspannung UA niedrige Eingangsspannung UE hochtransformiert werden. Somit kann ein 800 V Fahrzeug an einer 400 beziehungsweise 500 V Ladestation geladen werden.
  • Im Nachfolgenden wird nun der Spannungswandler 4 in der 2 während dessen Betrieb erläutert. Dabei wird nun die Funktion als invertierender Boost-Wandler der Schaltanordnung 7 zur Spannungserhöhung einer Ladespannung während eines DC Ladevorgangs an der Gleichspannungsladequelle 3 beschrieben. Durch die Verwendung der Boost-Wandler-Funktion der Schaltanordnung 7 kann ein negatives Potential abgesenkt werden.
  • Insbesondere versorgt die Gleichspannungsladequelle 3 sowohl die Eingangsseite 5 als auch den ersten Kondensator C1 mit der Eingangsspannung UE. Über die Gleichspannungsladequelle 3 wird ein konstanter Gleichstrom bereitgestellt. Dieser Gleichstrom fließt direkt in den Kondensator C1. Dies ist in der 2 mit der Stromflussrichtung 10 dargestellt. Für den Stromfluss der Schaltanordnung 7 gibt es zwei Phasen. In der ersten Phase ist das Schaltelement S1 geschlossen, so dass ein Ladestrom durch das Schaltelement S1 und der Drossel L1 fließt. Somit erfolgt ein Aufbau eines Drosselstroms in der Drossel L1. Dies ist in der 2 mit der Stromflussrichtung 11 visualisiert. Wenn nun das Schaltelement S1 geöffnet wird, so fließt der in der Drossel 1 eingeprägte Drosselstrom von der Drossel L1 über den zweiten Kondensator C1 und die Diode D1. Somit wird mit Hilfe des Drosselstroms der zweite Kondensator C2 geladen. Dies ist mit der Stromflussrichtung 12 dargestellt. Während des Aufladens des Kondensators C2 schwächt sich der Drosselstrom kontinuierlich ab. Der entnommene Ladestrom der Gleichspannungsladequelle 3 entspricht somit den Strömen zum ersten Kondensator C1 und zu der Schaltanordnung 7. Im Mittel sind die Ströme zum ersten Kondensator C1 und zu der Schaltanordnung 7, welche in diesem Fall einen invertierenden Boost-Wandler darstellt, gleich groß, sofern die Spannungen U1 und U2 von C1 und C2 im Mittel bei konstanten Werten gehalten werden. Durch die Reihenschaltung der beiden Kondensatoren C1 und C2 ist in Summe eine höhere Spannung als die Eingangsspannung UE der Gleichspannungsladequelle 3 bereitgestellt. Infolgedessen ergibt sich ein Ladestrom zum elektrischen Energiespeicher 2. Die Summenspannung der beiden Kondensatoren C1, C2 reduziert sich dadurch. In einem nachfolgenden Taktungsschritt der Schaltanordnung 7 werden die beiden Kondensatoren C1, C2 erneut geladen, und es stellt sich somit eine taktende Leistungsübertragung zwischen der Gleichspannungsladequelle 3 und dem elektrischen Energiespeicher 2 ein.
  • Der Ladestrom des elektrischen Energiespeichers 2 ist mit der Stromflussrichtung 13 dargestellt.
  • Die 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Spannungswandlers 4, wobei vorliegend insbesondere der Aufbau für eine Simulation des Spannungswandlers 4 dargestellt ist. Mit anderen Worten ist ein Simulationsaufbau dargestellt. Dieser Simulationsaufbau kann dazu genutzt werden, um die Funktion darzustellen. Insbesondere ist hier mit dem Simulationsaufbau der Fall des Spannungswandlers 4 dargestellt, wo die Schaltanordnung 7 als invertierender Boost-Wandler fungiert und somit neben der Spannungserhöhung der Eingangsspannung UE auch eine Absenkung des negativen Potentials ermöglicht wird. Insbesondere wurde zur Überprüfung, wie sich die Leistungen der Gleichspannungsladequelle 3 über den ersten Kondensator C1 und der Leistung der Schaltanordnung 7 verteilen, wurde der jeweilige Strom mit der anliegenden Spannung multipliziert und anschließend über die Zeit integriert.
  • Die 4 zeigt insbesondere ein mögliches Ergebnis der Simulation des Simulationsaufbaus der 3. Insbesondere ist hierbei mit IDC der Strom in der Gleichspannungsladequelle 3 aufgezeigt. Mit US1 ist die Spannung am Schaltelement S1 und mit IS1 ist der Strom des Schaltelements S1 dargestellt. Mit dem Spannungsverlauf UGate ist der Spannungsverlauf am Gate des Schaltelements S1 visualisiert. Mit dem Stromverlauf IL1 ist der Strom der Drossel L1 dargestellt. Ebenfalls ist jeweils die Spannung und der Strom des ersten und zweiten Kondensators C1 und C2 dargestellt. Dies ist in den jeweiligen Verläufen UC1, IC1, UC2 und IC2 dargestellt. Als letzter Spannungsstromverlauf ist der Strom des elektrischen Energiespeichers 3 dargestellt (I Batt).
  • Insbesondere ist in den dargestellten Verläufen zu erkennen, dass der Strom der Gleichspannungsladequelle 3 ein sogenannter nicht-lückender Betrieb ist. Dies bedeutet, dass der Strom zu keinem Zeitpunkt auf 0 A absinkt. Dies ist insbesondere vorteilhaft für die Auslegung der EMV-Filter am Anschluss zur Gleichspannungsladequelle 3. Somit ist ein Peak-Strom geringer, was die Bauteildimensionierung des Spannungswandlers 4 kleiner gestaltet. Die Spannungen über den Kondensatoren C1, C2 bleiben fast konstant, das heißt, die Spannungswelligkeit ist gering. Der Ladestrom des elektrischen Energiespeichers 2 ist ebenfalls ein nicht-lückender Strom, was ebenfalls für die Filterung auf der Ausgangsseite 6 des Spannungswandlers 4 ist und zudem positiv für die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers 2 (weniger Eigenerwärmung durch geringeren AC-Anteil) ist.
  • Ebenso können mit dem Simulationsaufbau aus der 3 die gelieferten Energien der Gleichspannungsladequelle 3 über die Zeit simuliert werden. Dabei ist festzustellen, dass sich bei den Spannungsverhältnissen, wie im Simulationsaufbau aus 3 dargestellt, die Ladeleistung (Energie durch Zeit) nahezu identisch zwischen dem invertierenden Boost-Wandler (Schaltungsanordnung 7) und der direkten Verbindung zum ersten Kondensator C1 aufteilt. Bei einer Variation der Rahmenbedingungen des Simulationsaufbaus würden sich diese Leistungsaufteilungen verändern. Wäre bei gleichbleibender Spannung an der Gleichspannungsladequelle 3 die Spannung an dem elektrischen Energiespeicher 2 (Fahrzeugbatterie) geringer, so wäre nur der Betrag der Schaltanordnung 7 (Boost-Wandler) reduziert. Umgekehrt wäre der Anteil umso höher, je weiter die Spannung des elektrischen Energiespeichers 2 ansteigen würde.
  • Die 5 zeigt insbesondere ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spannungswandlers 4. In diesem Ausführungsbeispiel 4 arbeitet die Schaltanordnung 7 wieder als invertierender Boost-Wandler zur Spannungserhöhung während des Gleichspannungsladens an der Gleichspannungsladequelle 3, und ebenfalls wird hierbei wiederum das negative Potential abgesenkt, jedoch kann hier zusätzlich ein bidirektionaler Buck-Boost-Wandler mit der Schaltanordnung 7 dargestellt werden. Dazu kann das zweite Schaltelement S2 anstelle der Diode D1 verwendet werden Somit kann mit Hilfe des zweiten Schaltelements S2 eine Buck-Funktionalität ermöglicht werden. Die grundsätzlichen Schaltanordnungen entsprechen denen des Spannungswandlers 4 aus 2. Die Richtung der Freilauf- oder Body-Diode des Schaltelements S2 ist identisch mit der Diodenrichtung der Diode D1 aus 2. Ebenfalls ist die Funktionsweise des Boost-Betriebs identisch zu der Schaltanordnung aus 2. Insbesondere ist hier in der 5 der Betriebsmodus der Schaltanordnung 7 dargestellt, bei welcher ein Entladen des elektrischen Energiespeichers 2 durchführbar ist. Mit der Stromflussrichtung 14 ist hier der Entladestrom des ersten Kondensators C1 dargestellt. Dabei ist dieser Entladestrom von C1 konstant. Wenn das zweite Schaltelement S2 geschlossen ist, dann fließt ein Entladestrom von dem zweiten Kondensator C2 über das zweite Schaltelement S2 durch die Drossel L1. Somit wird der zweite Kondensator C2 entladen. In diesem Fall wird hingegen zu dem Ausführungsbeispiel aus 2 die Drossel L1 nicht mit der Eingangsspannung UE, sondern nun mittels der zweiten Spannung U2 des zweiten Kondensators C2 versorgt, so dass hier ein entsprechender Strom eingeprägt wird. Dies ist mit der Stromflussrichtung 15 dargestellt.
  • Wenn nun das zweite Schaltelement S2 geöffnet wird, fließt der eingeprägte Drosselstrom der Drossel L1 über den Freilaufpfad über die Body-Diode des ersten Schaltelements S1 zu der Gleichspannungsladequelle 3 (siehe Stromflussrichtung 16). Dabei schwächt sich der Drosselstrom in der Drossel L1 ab. Der Strom zur Gleichspannungsladequelle 3 hin entspricht der Summe der Ströme vom ersten Kondensator C1 und dem Strom der Drossel L1. Im Mittel sind die Ströme gleich groß, sofern die Spannungen U1, U2 von C1, C2 im Mittel konstant gehalten werden. Auf der Ausgangsseite 6 besteht durch die Reihenschaltung des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 in Summe eine etwas niedrigere Spannung als die Spannung des elektrischen Energiespeichers 2. Infolgedessen ergibt sich ein Entladestrom des elektrischen Energiespeichers 2. Die Summenspannung der Kondensatoren C1, C2 erhöht sich dadurch, und im nachfolgenden Taktungsschritt werden die Kondensatoren C1, C2 erneut entladen, und es stellt sich somit ein Takten der Leistungsübertragung von dem elektrischen Energiespeicher 2 zur Gleichspannungsladequelle 3 ein. Der Entladestrom des elektrischen Energiespeichers 2 ist mit der Stromflussrichtung 17 dargestellt.
  • In der 6 ist ebenfalls zu dem bidirektionalen Betrieb des Spannungswandlers 4 eine schematische Darstellung eines Simulationsaufbaus dargestellt. Insbesondere zeigt der Simulationsaufbau den Buck-Betrieb (also den zweiten Betriebsmodus der Schaltanordnung 7). Als beispielhaftes Ergebnis des Simulationsaufbaus erhält man das Ergebnis, dass der Strom der Gleichspannungsladequelle 3 ebenfalls hier einen sogenannten nicht-lückenden Betrieb aufweist. Dies ist ebenfalls vorteilhaft für die Auslegung der EMV-Filter an der Eingangsseite 5. Ebenfalls bleiben hier die Spannungen U1, U2 über den Kondensatoren C1, C2 konstant, das heißt, eine Spannungswelligkeit ist gering. Der Entladestrom des elektrischen Energiespeichers 2 ist ebenfalls ein nicht-lückender Strom, was ebenfalls positiv für die Befilterung auf dieser Anschlussseite (Ausgangsseite 6) des Spannungswandlers 4 und zudem positiv für die Lebendauer des elektrischen Energiespeichers 2 ist.
  • Ebenfalls kann mit dem Simulationsaufbau die übertragene Energie über die Zeit dargestellt werden. Ebenfalls ist bei den Spannungsverhältnissen zu sehen, dass sich dabei die Entladeleistung nahezu halbiert und zwischen dem invertierenden Boost-Wandler und der Verbindung zum ersten Kondensator C1 aufteilt. Beispielsweise kann bei gleichbleibender Spannung an der Gleichspannungsladequelle 3 die Spannung an dem elektrischen Energiespeicher 2 verringert werden, so wäre nur der Betrag des Boost-Wandlers zu reduzieren. Umgekehrt wäre der Anteil umso höher, je weiter die Spannung des elektrischen Energiespeichers 2 ansteigen würde.
  • In der 7 ist ein Blockschaltbild eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels des Spannungswandlers 4 dargestellt. Dabei ist hier ebenfalls wieder die Schaltanordnung 7 als bidirektionaler Buck-Boost-Wandler (Inverswandler) ausgebildet. Dabei ist die Schaltanordnung 7 aber derart verschaltet, dass nun eine Anhebung eines positiven Potentials beziehungsweise eines HV-Plus-Potentials erfolgen kann. Im Gegensatz zu der 2 und 5 ist nun der zweite Kondensator C2 am positiven Potential des ersten Kondensators C1 angeschlossen. Mit anderen Worten ist nun die Schaltung „quasi“ gespiegelt. Die grundlegende Funktionalität entspricht der aus den vorherigen Ausführungsbeispielen. Je nachdem wie die Ausgestaltung der Schaltanordnung 7 ausgewählt ist, kann ein Boost-Wandler, Buck-Wandler oder Buck-Boost-Wandler realisiert werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Buck-Boost-Wandler mit der Schaltanordnung 7 realisiert. Dabei weist die Schaltanordnung 7 wieder das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 auf. Sollte nun ein Boost-Wandler mit der Schaltanordnung 7 realisiert werden, so muss lediglich das zweite Schaltelement S2 durch eine Diode ersetzt werden. Für einen Buck-Wandler muss das erste Schaltelement S1 durch eine Diode ersetzt werden.
  • Im Folgenden wird kurz der Boost-Betrieb (also der erste Betriebsmodus der Schaltanordnung 7) erläutert. Die grundlegende Funktionsweise der dargestellten Schaltung ist vergleichbar zu den Schaltungen aus 2 und 5. Durch die geänderte Anordnung der Reihenschaltung von der Drossel L1 und das erste Schaltelement S1 kann nun allerdings der zweite Kondensator C2 aufgeladen werden, was eine Spannungserhöhung gegenüber dem HV-Plus-Potential der Gleichspannungsladequelle 3 erzeugt. Hier ist insbesondere der erste Kondensator C1 direkt mit der Gleichspannungsladequelle 3 verschaltet, so dass der erste Kondensator C1 direkt mit der Eingangsspannung UE versorgt beziehungsweise geladen werden kann. Dies ist insbesondere mit der Stromflussrichtung 18 dargestellt.
  • In einer ersten Phase des Boost-Betriebs der Schaltanordnung 7 ist das erste Schaltelement S1 geschlossen beziehungsweise leitend. Dabei fließt der Strom aus der Gleichspannungsladequelle 3 in die Drossel L1, so dass sich in der Drossel L1 ein Drosselstrom aufbaut. Dies ist mit der Stromflussrichtung 19 dargestellt. Wenn insbesondere das erste Schaltelement S1 geöffnet wird, so stellt sich ein Stromfluss (Stromflussrichtung 20) in Richtung des zweiten Kondensators C2 ein. Dabei fließt hier der Strom über die Drossel L1 über den Mittelabgriff 8 durch das zweite Schaltelement S2 über den Plus-Pol des zweiten Kondensators C2 zum Mittelabgriff 9 und wieder zur Drossel L1 zurück. Somit wird mit Hilfe des zuvor aufgebauten Drosselstroms der Kondensator C2 kontinuierlich geladen. Um anschließend den elektrischen Energiespeicher 2 mit einer deutlich höheren Spannung im Vergleich zu der Eingangsspannung UE der Gleichspannungsladequelle 3 erzeugen zu können, wird mit Hilfe der Reihenschaltung von C1, C2 ein Ladestrom generiert, so dass der elektrische Energiespeicher 2 mit der Summe aus U1 und U2 geladen wird. Somit kann der elektrische Energiespeicher 2 insbesondere mit 800 V geladen werden. Dies ist mit der Stromflussrichtung 21 dargestellt.
  • In der 8 ist insbesondere ein Blockschaltbild des Spannungswandlers 4 in analoger Weise zu den Ausführungen aus 7 dargestellt, jedoch ist hier mit dem jeweiligen Stromfluss der Buck-Betrieb (also der zweite Betriebsmodus der Schaltanordnung 7) dargestellt. Insbesondere fließt der Strom aus dem zweiten Kondensator C2 über das zweite Schaltelement S2 in die Drossel L1 und baut somit einen Drosselstrom auf. Somit wird der zweite Kondensator C2 entladen. Dies ist mit der Stromflussrichtung 22 dargestellt. Wenn nun das zweite Schaltelement S2 geöffnet wird, so fließt der in der Drossel L1 eingeprägte Drosselstrom zu der Gleichspannungsladequelle 3. Somit erfolgt eine Leistungsübertragung von C2 zur Gleichspannungsladequelle 3. Dies ist insbesondere mit der Stromflussrichtung 23 dargestellt. Der erste Kondensator C1 wird entladen so dass die gespeicherte Energie von dem ersten Kondensator C1 an die Gleichspannungsladequelle 3 übertragen werden kann (siehe Stromflussrichtung 24). Mit dem Stromfluss beziehungsweise mit der Stromflussrichtung 25 ist wiederum der Entladestrom des elektrischen Energiespeichers 2 dargestellt, wobei hier der Entladestrom in die Reihenschaltung des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 fließt. Somit erfolgt ein Entladen des elektrischen Energiespeichers 2.
  • Die 9 zeigt einen schematischen Simulationsaufbau der Schaltung aus 7. Mit anderen Worten wird hier der Boost-Betrieb simuliert. Dabei ist festzustellen, dass die Simulationsergebnisse vergleichbar mit den Simulationsergebnissen bei dem Boost-Wandler während der Absenkung des HV-Minus-Potentials sind. Daher können die geschilderten Ergebnisse in der 4 hier analog angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrisch angetriebenes Fahrzeug
    2
    elektrischer Energiespeicher
    3
    Gleichspannungsladequelle
    4
    Spannungswandler
    5
    Eingangsseite
    6
    Ausgangsseite
    7
    Schaltanordnung
    8, 9
    Mittelabgriff
    10 bis 25
    Stromflussrichtung
    D1
    Diode
    C1, C2
    erster und zweiter Kondensator
    IDC
    Strom der Gleichspannungsladequelle
    IS1
    Strom des ersten Schaltelements
    IL1
    Drosselstrom
    IC1
    Strom des ersten Kondensators
    IC2
    Strom des zweiten Kondensators
    IBatt
    Strom des elektrischen Energiespeichers
    L1
    Drossel
    S1, S2
    erstes und zweites Schaltelement
    UA
    Ausgangsspannung
    UE
    Eingangsspannung
    U1
    erste Spannung
    U2
    zweite Spannung
    UC1
    Spannung des ersten Kondensators
    UC2
    Spannung des zweiten Kondensators
    UGate
    Gatespannung des ersten Schaltelements
    US1
    Spannung des ersten Schaltelements
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016217040 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Spannungswandler (4) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (1), mit - einer Eingangsseite (5) des Spannungswandlers (4) zum Koppeln mit einer vorgegebenen Gleichspannungsladequelle, - einer Ausgangsseite (6) des Spannungswandlers (4) zum Koppeln mit dem elektrischen Energiespeicher (2), - einer Schaltanordnung (7) des Spannungswandlers (4), welche zwischen der Eingangsseite (5) und Ausgangsseite (6) verschaltet ist, und - einer Reihenschaltung eines ersten und eines zweiten Kondensators (C1, C2) des Spannungswandlers (4), welche an der Ausgangsseite (6) des Spannungswandlers (4) gekoppelt ist, zum Bereitstellen einer Ausgangspannung (UA) an den elektrischen Energiespeicher (2), dadurch gekennzeichnet, dass - die Schaltanordnung (7) ausgebildet ist, einen ersten Betriebsmodus einzunehmen, um als Ausgangsspannung (UA) die Summe einer ersten Spannung (U1) des ersten Kondensators (C1) und einer zweiten Spannung (U2) des zweiten Kondensators (C2) zum Laden des elektrischen Energiespeichers (2) bereitzustellen, und - die Schaltanordnung (7) ausgebildet ist, einen zweiten Betriebsmodus einzunehmen, in welchem ein Entladen des elektrischen Energiespeichers (2) durchführbar ist, wobei eine entnommene Leistung des elektrischen Energiespeichers (2) an die Gleichspannungsladequelle (3) übertragbar ist.
  2. Spannungswandler (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C1) mit der vorgegebenen Gleichspannungsladequelle (3) verschaltet ist, wodurch der erste Kondensator (C1) mit einer Eingangsspannung (UE) der vorgegebenen Gleichspannungsladequelle (3) aufladbar ist.
  3. Spannungswandler (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (C2) mit der Schaltanordnung (7) verschaltet ist, wodurch der zweite Kondensator (C2) mit einer Gleichspannung, welche aus der Eingangsspannung (UE) der Gleichspannungsladequelle (3) umgewandelt ist, aufladbar ist.
  4. Spannungswandler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (7) eine Drossel (L1), ein erstes Schaltelement (S1) und ein zweites Schaltelement (S2) aufweist, wobei die Drossel (L1) und das erste Schaltelement (S1) in Reihe verschaltet sind.
  5. Spannungswandler (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drossel (L1) und dem ersten Schaltelement (S1) ein Mittelabgriff (8) ausgebildet ist, wobei an dem Mittelabgriff (8) das zweite Schaltelement (S2) verschaltet ist.
  6. Spannungswandler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (7) als Abwärtswandler arbeitet, indem das erste Schaltelement (S1) als Diode ausgestaltet ist oder die Schaltanordnung (7) als Aufwärtswandler arbeitet, indem das zweite Schaltelement (S2) als Diode ausgestaltet ist.
  7. Spannungswandler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (C2) mit einem Plus-Pol des ersten Kondensators (C1) oder mit einem Minus-Pol des ersten Kondensators (C1) in Reihe verschaltet ist.
  8. Fahrzeug (1) mit einem Spannungswandler (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.
  9. Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (1) mit einem Spannungswandler (4), wobei - mit einer Reihenschaltung eines ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) des Spannungswandlers (4) eine Ausgangspannung (UA) an den elektrischen Energiespeicher (2) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem ersten Betriebsmodus einer Schaltanordnung (7) des Spannungswandlers (4) als Ausgangsspannung (UA) die Summe einer ersten Spannung (U1) des ersten Kondensators (C1) und einer zweiten Spannung (U2) des zweiten Kondensators (C2) zum Laden des elektrischen Energiespeichers (2) bereitgestellt wird, - in einem zweiten Betriebsmodus der Schaltanordnung (7) des Spannungswandlers (4) der elektrische Energiespeicher (2) entladen wird, und - eine entnommene Leistung des elektrischen Energiespeichers (2) an eine Gleichspannungsladequelle (3), welche mit dem Spannungswandler (4) gekoppelt ist, übertragen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C1) mit der Gleichspannungsladequelle (3) und der zweite Kondensator (C2) mit dem Spannungswandler (4) in Abhängigkeit von einem Ladestrom des elektrischen Energiespeichers (2) geladen werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023002842A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Mercedes-Benz Group AG Gleichspannungswandler, Fahrzeug und Anordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030814A1 (de) 2008-06-28 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandlerschaltung und Wechselrichter
CN105846683A (zh) 2016-03-23 2016-08-10 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 高效率宽调压sp/s谐振补偿电动汽车无线充电拓扑结构
DE102016217040A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Brusa Elektronik Ag Hochleistungs-Ladungspumpe mit induktiven Elementen
DE102017212462A1 (de) 2017-07-20 2019-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Galvanisch gekoppelter elektrischer Wandler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008030814A1 (de) 2008-06-28 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandlerschaltung und Wechselrichter
CN105846683A (zh) 2016-03-23 2016-08-10 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司 高效率宽调压sp/s谐振补偿电动汽车无线充电拓扑结构
DE102016217040A1 (de) 2016-09-07 2018-03-08 Brusa Elektronik Ag Hochleistungs-Ladungspumpe mit induktiven Elementen
DE102017212462A1 (de) 2017-07-20 2019-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Galvanisch gekoppelter elektrischer Wandler

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023002842A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Mercedes-Benz Group AG Gleichspannungswandler, Fahrzeug und Anordnung

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