DE102020111355A1 - Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist - Google Patents

Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist Download PDF

Info

Publication number
DE102020111355A1
DE102020111355A1 DE102020111355.2A DE102020111355A DE102020111355A1 DE 102020111355 A1 DE102020111355 A1 DE 102020111355A1 DE 102020111355 A DE102020111355 A DE 102020111355A DE 102020111355 A1 DE102020111355 A1 DE 102020111355A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
converter
electrical energy
energy store
operating mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020111355.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Urs Böhme
Akin Candir
André Haspel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102020111355.2A priority Critical patent/DE102020111355A1/de
Publication of DE102020111355A1 publication Critical patent/DE102020111355A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4291—Arrangements for improving power factor of AC input by using a Buck converter to switch the input current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, mit- einem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss (3) zum Bereitstellen einer Wechselspannung (UAC),- einem Gleichspannungswandler (4) zum Umwandeln der Wechselspannung (UAC) in eine Gleichspannung (UDC),- einem ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5) zum Versorgen des elektrischen Energiespeichers (2) mit der Gleichspannung (UDC), wobei- der Gleichspannungswandler (4) zumindest vier unterschiedliche Betriebsmodi aufweist, wobei- der Gleichspannungswandler (4) ausgebildet ist, einen der zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Wechselspannung (UAC) und einer Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) auszuwählen und in dem jeweils ausgewählten Betriebsmodus die Gleichspannung (UDC) bereitzustellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung und einen Gleichspannungswandler zum Umwandeln der Wechselspannung in eine Gleichspannung auf. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung einen ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss zum Versorgen des elektrischen Energiespeichers mit der Gleichspannung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei eine Wechselspannung bereitgestellt wird, und die Wechselspannung mit einem Gleichspannungswandler in eine Gleichspannung umgewandelt wird, wobei mit der umgewandelten Gleichspannung der elektrische Energiespeicher versorgt wird.
  • Wechselspannungs-Bordlader sind meistens entweder galvanisch isoliert oder galvanisch gekoppelt in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug verbaut. Bei einem isolierenden Bordlader sind in der Leistungsumwandlung eine Vielzahl von elektronischen und elektrischen Bauteilen, wie beispielsweise ein Transformator. Deren Leistungsdichte, - gewicht und der Preis ist jedoch relativ hoch. Bei einer galvanisch gekoppelten Bordladung ist zu beachten, dass nach der Gleichrichtung der Wechselspannung der maximale Spannungswert im Zwischenkreis des Bordladers anliegt. Dieser Spannungswert kann durch eine sogenannte „Boost-Funktion“ des Leistungsfaktorkorrekturfilters jedoch nur noch weiter erhöht und nicht verringert werden. Dies hat zur Folge, dass die Batteriespannung des Energiespeichers des elektrisch betriebenen Fahrzeugs im entladenen Zustand oberhalb dieses Spannungswerts liegen muss oder dass ein nachgelagerter Abwärtswandler eingesetzt werden muss. Alternativ kann eine sogenannte „Buck-PFC“ eingesetzt werden, was jedoch zur Folge hat, dass die Fahrzeug-Batteriespannung unterhalb der maximalen Wechselspannung liegen muss. Hierzu kann alternativ ein nachgelagerter Aufwärtswandler zusätzlich verbaut und eingesetzt werden.
  • Konventionell eingesetzte isolierende Bordlader weisen meist einen sehr hohen Platzbedarf auf. Bei galvanisch gekoppelten Bordladern stellt sich meistens das Problem ein, dass diese einen geringeren Wirkungsgrad beim Laden von kleinen Leistungen aufweisen. Bei einem galvanisch gekoppelten Bordlader ist in der Regel ein Abwärtswandler zusätzlich notwendig, um die Hochvoltspannungslage der Fahrzeugbatterie einzustellen.
  • Die DE 10 2017 009 352 A1 offenbart einen Energiekoppler zum elektrischen Koppeln von elektrischen Bordnetzen. Dabei weist der Energiekoppler einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis auf, in dem ein erster und ein zweiter getakteter Energiewandler miteinander elektrisch gekoppelt sind und wobei eine galvanische Kopplung zwischen einem ersten und einem zweiten elektrischen Bordnetz realisiert werden kann, wobei aufgrund der Art der Kopplung besondere Sicherheitsanforderungen realisiert werden können.
  • Die DE 10 2017 010 390 A1 offenbart einen Energiewandler zum elektrischen Koppeln eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes mit einem mit einer zweiten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten zweiten elektrischen Bordnetzes.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein Bordlader für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitgestellt werden kann, welcher flexibel und umfangreicher eingesetzt werden kann, indem mehrere Funktionen mit ein und demselben Bordlader durchgeführt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung und einen Gleichspannungswandler zum Umwandeln der Wechselspannung in eine Gleichspannung auf. Ebenso weist die Ladevorrichtung einen ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss zum Versorgen des elektrischen Energiespeichers mit der Gleichspannung auf. Der Gleichspannungswandler weist zumindest vier unterschiedliche Betriebsmodi auf, wobei der Gleichspannungswandler ausgebildet ist, einen der zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Wechselspannung und einer Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers auszuwählen und in dem jeweils ausgewählten Betriebsmodus die Gleichspannung bereitzustellen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist insbesondere ein galvanisch gekoppelter Buck-Boost-Bordlader für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug geschaffen. Die Ladevorrichtung ermöglicht es einen elektrischen Energiespeicher eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs vielfältiger und unabhängiger von den Spannungswerten der Wechselspannung und der Batteriespannung laden zu können. Dadurch kann die Ladevorrichtung vielfältiger und unabhängiger von Ladesäulen und Ladeeinheiten angewendet werden. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung eine Vielzahl von zusätzlichen Bauteilen, insbesondere zusätzlichen Gleichspannungswandlern in einem Bordlader verzichtet werden.
  • Insbesondere kann mit der Ladevorrichtung der elektrische Energiespeicher geladen werden, auch wenn die Batteriespannung unterhalb des Scheitelwerts der Wechselspannung liegt. Andernfalls kann auch der elektrische Energiespeicher geladen werden, wenn der Scheitelwert der Wechselspannung oberhalb der Batteriespannung liegt. Die Ladevorrichtung ermöglicht es, einen Bordlader bereitzustellen, welcher ohne nachgeschaltete Spannungswandler und/oder Konverter auskommt. Insbesondere kann die Ladevorrichtung mit nur zwei Spulen beziehungsweise Drosseln betrieben werden, wodurch zusätzliche Spulen und insbesondere Wicklungen verzichtet werden können. Die Ladevorrichtung weist insbesondere eine geringere Anzahl an stromdurchflossenen Bauteilen als die Bordlader im Stand der Technik auf. Somit ist insbesondere ein höherer Wirkungsgrad erreichbar. Insbesondere kann die Ladevorrichtung an die unterschiedlichsten Fahrzeugtypen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen und die dazugehörigen Bordlader eingesetzt werden ohne dass eine Anpassung von Hardwarekomponenten durchgeführt werden muss.
  • Ebenso kann mit der Ladevorrichtung Isolationsfehler in einem Bordlader sicherer erkannt werden. Beispielsweise kann die Ladevorrichtung über Schütze eine Verbindung zwischen der Wechselspannungsquelle oder dem elektrischen Energiespeicher trennen. Dadurch ist keine Übertragung der doppelten oder verstärkten Isolationsanforderung auf ein gesamtes Hochvoltsystem eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs notwendig. Dadurch lassen sich insbesondere Kosten einsparen.
  • Ebenso ist es denkbar, dass die Ladevorrichtung auch als Off-Board-Ladegerät, wie zum Beispiel eine Gleichspannungsladesäule oder an einer Wandladestation, eingesetzt werden, wodurch sich somit eine kostengünstigere Version im Vergleich zu den bisher galvanisch getrennten Wechselspannungsladesäulen ergibt.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei eine Wechselspannung bereitgestellt wird, und die Wechselspannung mit einem Gleichspannungswandler in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Mit der umgewandelten Gleichspannung wird der elektrische Energiespeicher versorgt. In Abhängigkeit von der Wechselspannung und der Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers wird aus zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi des Gleichspannungswandlers einer ausgewählt und mit dem Gleichspannungswandler durchgeführt, wobei mit dem jeweils ausgewählten und durchgeführten Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers die Gleichspannung bereitgestellt wird. Insbesondere kann das soeben geschilderte Verfahren mit einer Ladevorrichtung nach dem vorherigen Aspekt oder einer Weiterbildung davon durchgeführt werden.
  • 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 einen schematischen Schaltungsaufbau einer Ladevorrichtung mit einem Gleichspannungswandler;
    • 2 eine schematische Darstellung des Gleichspannungswandlers der Ladvorrichtung aus 1 in einem ersten Betriebsmodus;
    • 3 eine schematische Darstellung des Gleichspannungswandlers der Ladvorrichtung aus 1 in einem zweiten Betriebsmodus;
    • 4 eine schematische Darstellung des Gleichspannungswandlers der Ladvorrichtung aus 1 in einem dritten Betriebsmodus; und
    • 5 eine schematische Darstellung des Gleichspannungswandlers der Ladvorrichtung aus 1 in einem vierten Betriebsmodus.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt eine Ladevorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Bei der Ladevorrichtung 1 kann es sich beispielsweise um einen galvanisch gekoppelten Buck-Boost-Bordlader handeln. Ebenso kann die Ladevorrichtung eine Wandlereinheit oder ein Bordlader sein. Insbesondere ist mit der Ladevorrichtung 1 eine universelle Lademöglichkeit für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gegeben. Bei dem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug oder um ein Plug-in-Fahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln. Bei dem elektrischen Energiespeicher handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder um eine Traktionsbatterie oder um eine Batterieanordnung.
  • Die Ladevorrichtung 1 weist einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss 3 zum Bereitstellen einer Wechselspannung UAC auf. Bei dem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss 3 kann es sich beispielsweise um eine Anschlussmöglichkeit für eine Wechselspannungsladesäule oder um einen herkömmlichen Hausanschluss handeln. Insbesondere kann es sich bei dem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss 3 um eine einphasige oder mehrphasige Anschlussmöglichkeit handeln. In der 1 ist beispielhaft eine einphasige Wechselspannungsquelle dargestellt. Ebenso weist die Ladevorrichtung 1 einen Gleichspannungswandler 4 zum Umwandeln der Wechselspannung UAC in eine Gleichspannung UDC auf. Bei dem Gleichspannungswandler 4 handelt es sich um einen multifunktionalen Spannungswandler.
  • Die Ladevorrichtung 1 weist des Weiteren einen ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss 5 auf, mit welchem der elektrische Energiespeicher 2 mit der Gleichspannung UDC versorgt und geladen werden kann. Beispielsweise kann der ausgangsseitige Gleichspannungsanschluss 5 mittels eines Kondensators 10 die Gleichspannung UDC des Gleichspannungswandlers 4 zwischenspeichern und anschließend die gespeicherte Gleichspannung UDC zum Laden des elektrischen Energiespeichers 2 verwenden.
  • Der Gleichspannungswandler 4 der Ladevorrichtung 1 weist zumindest vier unterschiedliche Betriebsmodi auf. Dabei kann der Gleichspannungswandler 4 beispielsweise zwei unterschiedliche Betriebsmodi für einen Boost-Modus und zwei Betriebsmodi für einen Buck-Modus aufweisen. Insbesondere ist der Gleichspannungswandler 4 ausgebildet, einen der zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Wechselspannung UAC und einer Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 auszuwählen. In den jeweils ausgewählten Betriebsmodus wird mithilfe des Gleichspannungswandlers 4 die Gleichspannung UDC umgewandelt und bereitgestellt. Insbesondere kann beispielsweise mithilfe einer Steuereinheit beziehungsweise eines elektrischen Bauelements der Gleichspannungswandler 4 so gesteuert werden, dass je nach aktueller Spannungs-Situation der passende Betriebsmodus ausgewählt und mithilfe des Gleichspannungswandlers 4 betrieben wird.
  • Insbesondere weist die Ladevorrichtung 1 zwei Drosseln L1 und L2 auf. Die Drossel L1 wird insbesondere als PFC-Drossel für eine positive Spannungshalbwelle der Wechselspannung UAC genutzt. Die Drossel L2 wird insbesondere für eine negative Spannungshalbwelle der Wechselspannung UAC des Wechselspannungsanschlusses 3 verwendet. Die Ladevorrichtung 1 umfasst sechs Schaltelemente, welche beispielsweise elektronische Halbleiterbauelemente wie ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor oder ein IGBT oder ein Transistor oder ein Bipolartransistor sein kann. Insbesondere können die Schaltelemente S1 bis S6 unterschiedlich aktiv und inaktiv geschaltet beziehungsweise betrieben werden.
  • Die Ladevorrichtung 1 weist insbesondere sechs Dioden auf, welche entweder einen Stromfluss erlauben oder im Sperrbetrieb verschaltet sind.
  • Insbesondere kann mit der Ladevorrichtung 1 jedenfalls ein Isolationsfehler detektiert werden. Dabei kann der Isolationsfehler zwischen der positiven Hochvoltspannung in einem Bordnetz des elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu einem Erdpotential oder zwischen dem negativen Hochvoltspannungspotential zu einem Erdpotential auftreten.
  • Im Folgenden werden zwei Beispiele erläutert.
  • Wenn zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ein Isolationsfehler zwischen dem positiven Hochvoltpotential zu dem Neutralleiter (PE) auftritt, wirkt sich dieser Isolationsfehler auf die Spannungsverläufe und Stromverläufe zwischen dem Leiter L und N aus. Dabei kann eine Differenz des Stromverlaufs der Phase L und der Stromverlauf des Nullleiters N ab dem Eintreten des Isolationsfehlers einen DC-Anteil aufweisen. Dieser kann beispielsweise mit einem Differenzstrommessgerät gemessen und erkannt werden. Alternativ kann auch der Strom auf dem Erdpotential gemessen werden. Dieser führt zu einem gleichen Ergebnis. Insbesondere kann ein Isolationsfehler zwischen dem positiven Hochvoltpotential zu dem Neutralleiter N über eine Messung des PE-Stroms oder über eine Differenzstrommessung zwischen der Phase L und dem Neutralleiter N erkannt werden. Bei Verwendung einer Strommessung in der Phasenleitung L und im Nullleiter N ist eine Anforderung der doppelten Isolation für das gesamte Hochvoltsystem des elektrisch betriebenen Fahrzeugs, das während des Wechselspannungsladebetriebs angeschlossen ist, nicht notwendig.
  • Als weiteres Ausführungsbeispiel wird nun ein Isolationsfehler zwischen dem negativen Hochvoltpotential zu einem Erdpotential beziehungsweise Bezugspotential gezeigt. Dabei ist das Ergebnis dasselbe wie bei dem Isolationsfehler zwischen positivem Hochvoltpotential zu PE. Dabei ist nun lediglich das Vorzeichen des Differenzstroms zwischen der Phase L und dem Neutralleiter N beziehungsweise des Stroms des Erdpotentials entgegengesetzt.
  • Ist ein Isolationsfehler zwischen dem negativen Hochvoltpotential zum Neutralleiter N und von dem positiven Hochvoltpotential zum Neutralleiter N können jeweils über eine Stromüberwachung im Bezugspotential oder eine Differenzstrommessung zwischen der Phase L zum Neutralleiter N erkannt werden. Eine Anforderung einer doppelten Isolation für das gesamte Hochvoltsystem, das während des Wechselspannungsladebetriebs angeschlossen ist, ist nicht notwendig.
  • Die 2 zeigt im Folgenden einen der Betriebsmodi des Gleichspannungswandlers 4. Dabei ist hier der Gleichspannungswandler 4 in einem ersten Betriebsmodus ausgebildet, die Wechselspannung UAC in die Gleichspannung UDC während einer positiven Halbwelle eines Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC umzuwandeln, wenn die Wechselspannung UAC ≤ der Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 ist. Insbesondere erfolgt der erste Betriebsmodus während einer positiven Halbschwingung beziehungsweise Halbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC . Dabei ist eine Halbwelle des Spannungsverlaufs eine sinusförmige Schwingung. In diesem ersten Betriebsmodus erfolgt also bei einer positiven sinusförmigen Schwingung des Spannungsverlaufs die Umwandlung der Gleichspannung UDC . Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Betriebsmodus um einen „Boost-Modus“ handeln. Insbesondere wird dabei der Momentanwert der Wechselspannung UAC mit dem Spannungswert der Batteriespannung UBatt speziell wird insbesondere die Amplitude der Wechselspannung UAC mit der Amplitude der Batteriespannung UBatt verglichen.
  • Insbesondere ist dabei zu beachten, dass sich nicht nur die Wechselspannung UAC zeitlich verändert, sondern dass sich auch die Batteriespannung UBatt während des Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers in dem Gleichspannungsanteil steigert. Daraus resultiert, dass der Wechsel zwischen einem der Betriebsmodi je nach Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 2 unterschiedlich erfolgen kann.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Gleichspannungswandlers 4 in der positiven Halbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC erläutert. Insbesondere fungiert der Gleichspannungswandler 4 in dem ersten Betriebsmodus als Aufwärtswandler. In der positiven Spannungshalbwelle arbeitet der Gleichspannungswandler 4 als galvanisch gekoppelter Boost-Wandler, sofern der Momentanwert der anliegenden Wechselspannung UAC ≤ der Batteriespannung UBatt ist. Der Stromwert wird dabei über einen taktenden Betrieb des Schaltelements S3 eingestellt. Der Strom fließt dabei über die Drossel L1. Die Drossel L2 ist in diesem ersten Betriebsmodus stromlos.
  • Der erste Stromfluss Richtung SR1 zeigt die Phase, in welcher der Drosselstrom des Gleichspannungswandlers 4 in dem ersten Betriebsmodus aufgebaut wird, um insbesondere die Gleichspannung UDC bereitzustellen. Mit der Stromflussrichtung SR2 ist der Fall dargestellt, wo nach aufgebautem Drosselstrom der Freilauf des Drosselstroms des Gleichspannungswandlers 4 durchgeführt wird. Dabei wird während des Freilaufs des Drosselstroms der Kondensator C über die Drossel L1 geladen.
  • Während des ersten Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 4 sind insbesondere der Schalter S1, die Drossel L1, die Diode Dp1, der Schalter S3, der Schalter S6 und die Diode Dn1 aktiv.
  • Beispielsweise wird dann, wenn ein Spannungsbetrag der Wechselspannung UAC kleiner als ein Spannungsbetrag der Batteriespannung UBatt ist, der Boost-Modus verwendet. Dies ist insbesondere bei einem Simulationsergebnis der Spannung und Stromverläufe daran zu erkennen, dass der Strom der Wechselspannungsquelle in diesen Phasen nicht auf 0 zurückgeht. Daraus erfolgt eine Freilauf-Phase über die Wechselspannungsquelle. Insbesondere ist in der positiven Halbwelle der Ladestrom nur über die Drossel L1 fließend und der Strom der Drossel 2 ist dabei 0. Beispielsweise ist in dem ersten Betriebsmodus der Schalter S3 hochfrequent getaktet und der Schalter S1 während des ersten Betriebsmodus dauerhaft eingeschaltet. Die Schalter S2 und S5 werden dabei nur mit der Netzfrequenz von 50 Hz beziehungsweise 60 Hz betrieben. Daraus ergibt sich eine kostengünstige Bauteilauswahl, da geringere Durchlassverluste und höhere Schaltverluste gering gehalten werden können.
  • Die 3 zeigt den Gleichspannungswandler 4 in einem zweiten Betriebsmodus. Dabei wird die Wechselspannung UAC in die Gleichspannung UDC während einer positiven Halbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC umgewandelt, wenn die Wechselspannung UAC größer als die Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 ist. Insbesondere wird der zweite Betriebsmodus 4 automatisch von dem Gleichspannungswandler 4 durchgeführt, wenn die Amplitude beziehungsweise der Momentanwert der Wechselspannung UAC größer als die Batteriespannung UBatt ist. In dem zweiten Betriebsmodus fungiert der Gleichspannungswandler 4 als Abwärtswandler. Insbesondere wird dabei ein „Buck-Modus“ des Gleichspannungswandlers 4 durchgeführt.
  • Wenn der Gleichspannungswandler 4 als Buck-Wandler, also im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, arbeitet der Gleichspannungswandler 4 als galvanisch gekoppelter Buck-Wandler. Dies geschieht insbesondere in der positiven Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC , sofern der Momentanwert der anliegenden Wechselspannung UAC größer als die Batteriespannung UBatt ist. Der Stromwert wird dabei über einen intakten Betrieb des Schalters S1 eingestellt. Der Strom fließt dabei über die Drossel L1 und lädt den Kondensator 10. Die Drossel L2 ist dabei stromlos.
  • In dem zweiten Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 4 sind die Schaltelemente S1 und S6 aktiv. Ebenso sind die Dioden Dp1, Dp2 und Dn1 aktiv. Ebenso ist hier die Drossel L1 stromführend.
  • Ebenfalls ist in der 2 die Stromflussrichtung SR1 eingezeichnet, in welcher der Drosselstrom mithilfe des Buck-Wandlers aufgebaut wird. Mit der Stromflussrichtung SR2 ist hier die Freilaufphase des Drosselstroms gekennzeichnet, in welcher insbesondere der Kondensator C geladen wird.
  • Beispielsweise ist bei dem Buck-Modus des Gleichspannungswandlers 4 zusehen, dass der Drosselfreilauf nicht über die Wechselspannungsquelle erfolgt. Dies ist daran zu erkennen, dass der Strom der Wechselspannungsquelle zwischen dem Sollwert und 0 hochfrequent schwankt. Insbesondere ist im Buck-Modus der Schalter S1 hochfrequent getaktet und der Schalter S2 ist dauerhaft eingeschaltet.
  • Die 4 zeigt den Gleichspannungswandler 4 in einem dritten Betriebsmodus. In dem dritten Betriebsmodus fungiert der Gleichspannungswandler 4 als Aufwärtswandler. Insbesondere weist der Gleichspannungswandler 4 dabei einen Boost-Modus auf. Während des dritten Betriebsmodus, welcher beispielsweise automatisch mit einem Steuerelement eingestellt wird, wird die Wechselspannung UAC in die Gleichspannung UDC während einer negativen Halbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC umgewandelt, sofern die Wechselspannung UAC ≤ der Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 ist. Insbesondere wird dabei ebenfalls die Amplitude der Wechselspannung UAC mit der Batteriespannung UBatt verglichen. In der negativen Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs arbeitet der Gleichspannungswandler 4 als Boost-Wandler, insbesondere als galvanisch gekoppelter Boost-Wandler, sofern der Betrag des Momentanwerts der anliegenden Wechselspannung UAC kleiner als die Batteriespannung UBatt ist. Der Stromwert wird dabei über einen taktenden Betrieb des Schalters S6 eingestellt. Der Strom fließt dabei über die Drossel L2. Die Drossel L1 ist dabei stromlos. In diesem Boost-Modus ist der Schalter S6 hochfrequent getaktet und der Schalter S4 ist dauerhaft eingeschaltet während des dritten Betriebsmodus.
  • Damit der Gleichspannungswandler 4 in dem dritten Betriebsmodus arbeiten kann, sind die Diode Dp1, die Diode Dn1, der Schalter S6 und der Schalter S4 aktiv geschaltet.
  • Wie auch in den vorherigen Betriebsmodi ist hier ebenfalls die Stromflussrichtung SR1 während des Aufbaus des Drosselstroms und die Stromflussrichtung SR3 während der Freilaufphase des Drosselstroms eingezeichnet.
  • Die 5 zeigt einen weiteren möglichen Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 4. Dabei ist hier der Gleichspannungswandler 4 in einem vierten Betriebsmodus betrieben. In dem vierten Betriebsmodus wandelt der Gleichspannungswandler 4 die Wechselspannung UAC in die Gleichspannung UDC während einer negativen Halbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC um. Dies geschieht nur dann, wenn die Wechselspannung UAC , insbesondere die Amplitude der Wechselspannung UAC , größer als die Batteriespannung UBatt des Energiespeichers 2 ist. In diesem Fall ist die Funktionsweise des Gleichspannungswandlers 4 als Buck-Wandler ausgestaltet. Insbesondere fungiert in dem vierten Betriebsmodus der Gleichspannungswandler 4 als Abwärtswandler. In der negativen Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC arbeitet der Gleichspannungswandler 4 als galvanisch gekoppelter Buck-Wandler, sofern der Betrag des Momentanwerts der anliegenden Wechselspannung UAC größer als die Batteriespannung UBatt ist. Der Stromwert wird dabei über einen intakten Betrieb des Schalters S4 eingestellt. Der Schalter S4 ist dabei hochfrequent getaktet. Der Schalter S5 ist dabei dauerhaft eingeschaltet. Der Strom fließt dabei insbesondere über die Drossel L2 und lädt somit den Kondensator C. Die Drossel L1 ist hierbei stromlos.
  • Insbesondere sind in dem vierten Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 4 der Schalter S4, die der Schalter S2, der Schalter S6, die Diode Dp1 und die Diode Dn1 aktiv.
  • Ebenso wie bei den vorherigen Betriebsmodi ist hier ebenfalls die Stromflussrichtung SR1, in welcher der Drosselstrom mithilfe des Buck-Wandlers aufgebaut wird eingezeichnet. Ebenso ist in dem Buck-Modus des Gleichspannungswandlers 4 die Stromflussrichtung SR2 während des Freilaufs des Drosselstroms eingezeichnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ladevorrichtung
    2
    elektrischer Energiespeicher
    3
    eingangsseitiger Wechselspannungsanschluss
    4
    Gleichspannungswandler
    5
    ausgangsseitiger Gleichspannungsanschluss
    UAC
    Wechselspannung
    UBatt
    Batteriespannung
    UDC
    Gleichspannung
    SR1
    Stromflussrichtung
    SR2
    Stromflussrichtung
  • 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 102017009352 A1 [0004]
    • DE 102017010390 A1 [0005]

Claims (7)

  1. Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, mit - einem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss (3) zum Bereitstellen einer Wechselspannung (UAC), - einem Gleichspannungswandler (4) zum Umwandeln der Wechselspannung (UAC) in eine Gleichspannung (UDC), - einem ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5) zum Versorgen des elektrischen Energiespeichers (2) mit der Gleichspannung (UDC), dadurch gekennzeichnet, dass - der Gleichspannungswandler (4) zumindest vier unterschiedliche Betriebsmodi aufweist, wobei - der Gleichspannungswandler (4) ausgebildet ist, einen der zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Wechselspannung (UAC) und einer Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) auszuwählen und in dem jeweils ausgewählten Betriebsmodus die Gleichspannung (UDC) bereitzustellen.
  2. Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (4) in einem ersten Betriebsmodus ausgebildet ist, die Wechselspannung (UAC) in die Gleichspannung (UDC) während einer positiven Halbwelle eines Spannungsverlaufs der Wechselspannung (UAC) umzuwandeln, wenn die Wechselspannung (UAC) kleiner gleich der Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) ist.
  3. Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (4) in einem zweiten Betriebsmodus ausgebildet ist, die Wechselspannung (UAC) in die Gleichspannung (UDC) während einer positiven Halbwelle eines Spannungsverlaufs der Wechselspannung (UAC) umzuwandeln, wenn die Wechselspannung (UAC) größer als die Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) ist.
  4. Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (4) in einem dritten Betriebsmodus ausgebildet ist, die Wechselspannung (UAC) in die Gleichspannung (UDC) während einer negativen Halbwelle eines Spannungsverlaufs der Wechselspannung (UAC) umzuwandeln, wenn die Wechselspannung (UAC) kleiner gleich der Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) ist.
  5. Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (4) in einem vierten Betriebsmodus ausgebildet ist, die Wechselspannung (UAC) in die Gleichspannung (UDC) während einer negativen Halbwelle eines Spannungsverlaufs der Wechselspannung (UAC) umzuwandeln, wenn die Wechselspannung (UAC) größer als die Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) ist.
  6. Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (4) in einem ersten und dritten Betriebsmodus als Aufwärtswandler fungiert und in einen zweiten und vierten Betriebsmodus als Abwärtswandler fungiert.
  7. Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei - eine Wechselspannung (UAC) bereitgestellt wird, - die Wechselspannung (UAC) mit einem Gleichspannungswandler (4) in eine Gleichspannung (UDC) umgewandelt wird, und - mit der umgewandelten Gleichspannung (UDC) der elektrische Energiespeicher versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - in Abhängigkeit von der Wechselspannung (UAC) und einer Batteriespannung (UBatt) des elektrischen Energiespeichers (2) aus zumindest vier unterschiedlichen Betriebsmodi des Gleichspannungswandlers (4) einer ausgewählt und mit dem Gleichspannungswandler (4) durchgeführt wird, wobei - mit dem jeweils ausgewählten und durchgeführten Betriebsmodus des Gleichspannungswandler (4) die Gleichspannung (UDC) bereitgestellt wird.
DE102020111355.2A 2020-04-27 2020-04-27 Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist Withdrawn DE102020111355A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020111355.2A DE102020111355A1 (de) 2020-04-27 2020-04-27 Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020111355.2A DE102020111355A1 (de) 2020-04-27 2020-04-27 Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020111355A1 true DE102020111355A1 (de) 2020-12-10

Family

ID=73460157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020111355.2A Withdrawn DE102020111355A1 (de) 2020-04-27 2020-04-27 Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020111355A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11279244B2 (en) * 2019-09-10 2022-03-22 Audi Ag Electroplated AC charger with monitoring and diagnostic system
WO2022258238A1 (de) * 2021-06-09 2022-12-15 Vitesco Technologies GmbH Dc-fahrzeugladeschaltung mit transistor und inversdiode zur sperrung von fehlerstrom durch ladestationsseitige varistoren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11279244B2 (en) * 2019-09-10 2022-03-22 Audi Ag Electroplated AC charger with monitoring and diagnostic system
WO2022258238A1 (de) * 2021-06-09 2022-12-15 Vitesco Technologies GmbH Dc-fahrzeugladeschaltung mit transistor und inversdiode zur sperrung von fehlerstrom durch ladestationsseitige varistoren

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012200841B4 (de) Elektrisches system und verfahren
EP2027647B1 (de) Vorrichtung zur einspeisung elektrischer energie in ein energieversorgungsnetz und gleichspannungswandler für eine solche vorrichtung
DE102009033185A1 (de) Ladesystem und Ladeverfahren zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs und Fahrzeug mit einem solchen Ladesystem
DE102018008603A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Laden einer Batterieanordnung mit mehreren Batteriemodulen
DE102019106485A1 (de) Weissach-Gleichrichteranordnung
DE102012014178A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Laden mindestens einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs
DE102019119561A1 (de) Dc/dc-wandler mit grosser verstärkung für elektrifizierte fahrzeuge
DE102020111355A1 (de) Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs mittels eines Gleichspannungswandlers, welcher verschiedene Betriebsmodi aufweist
DE102012220371A1 (de) Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer Wechselspannungsquelle
DE102019005476A1 (de) Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs
DE102013211121A1 (de) Wechselrichter
DE102012206801A1 (de) Schaltung mit einer stromrichterschaltung und verfahren zur leistungsanpassung
DE102019001196A1 (de) Verfahren zum Bereitstellen einer Spannung für ein Bordnetz und Bordlader hierzu
DE102019001138A1 (de) Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Bordnetzes und Bordlader hierzu
DE102020007837A1 (de) Spannungswandler zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, sowie Fahrzeug und Verfahren
DE102014203404A1 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102019212930B3 (de) Fahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes
DE102020007869A1 (de) Elektrisches Bordnetzsystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug und dazugehöriges Verfahren
DE112016004305T5 (de) Stromversorgungsvorrichtung
DE102012013890A1 (de) Ladeeinrichtung für eine Hochspannungsbatterie eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
DE102018218324A1 (de) Elektrisches Energiesystem mit Brennstoffzellen
DE102019006272A1 (de) Wandlereinrichtung und Verfahren zum Herabsetzen einer ersten Gleichspannung eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftwagens auf eine zweite Gleichspannung eines Bordnetzes des Kraftwagens
DE102018000577A1 (de) Elektrisches Koppeln eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladestation
DE102018000578A1 (de) Elektrisches Koppeln eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladestation
DE102018000580A1 (de) Elektrisches Bordnetz mit einem Inverter und mit einem Gleichspannungswandler, welcher ein Energiespeicherelement in einem Minus-Pfad aufweist

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70372 STUTTGART, DE

R230 Request for early publication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee