DE102020116886A1 - Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit 1250-Volt-Transformatorausgang - Google Patents

Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit 1250-Volt-Transformatorausgang Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt, umfassend einen Ausgangsanschluss eines Dreiphasen-Verteilungstransformators mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt und eine hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung, wobei der Ausgangsanschluss mit der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung verbunden ist, wobei die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung einen Laderegler umfasst, wobei der Laderegler die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung steuert. Die Gleichrichterschaltung hat ein kleines Volumen und weist eine große Kapazität auf und kann bequem am Elektrofahrzeug angebracht werden, um eine Schnellladevorrichtung, bei der Fahrzeuge und Ladestationen miteinander kompatibel sind, zu bilden. Die Erfindung stellt ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt bereit, durch das das Ladesystem vereinfacht wird, die Kosten gesenkt werden, der Stromverbrauch der Ladevorrichtung reduziert wird und das Laden bequemer wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schnellladesystem für Elektrofahrzeuge und insbesondere ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt.
  • Stand der Technik
  • Um die Anforderungen für das schnelle Laden von Elektrofahrzeug - Batterien zu erfüllen, werden heutzutage Hochleistungs - Gleichstrom - Ladestationen benötigt. Aufgrund der Leistungsbeschränkungen elektronischer Bauteile ist es nicht möglich, eine einzelne Einheit so zu gestalten, dass sie eine hohe Leistung erbringt. Daher besteht eine vorhandene Hochleistungs - Gleichstrom - Ladestation in der Regel aus mehreren parallel geschalteten Schaltnetzteilen. Für die Netzteile wird ein Transformator verwendet, um eine dreiphasige Leitungsspannung mit einem Nennwert von 220 V oder 380 V auszugeben. Bei den Schaltnetzteilen wird der Boost-Gleichrichter mit der Schaltereinheit in Reihe geschaltet. Die Schaltnetzteile erfordern Hochfrequenztransformatoren. Die Steuereinrichtung verteilt die Leistung zu jedem parallel geschalteten Schaltnetzteil gemäß dem Ladebedarf einer Batterie. In der Steuereinrichtung werden viele elektronische Bauteile verwendet. Die Steuereinrichtung weist eine komplizierte Verkabelung, einen hohen Stromverbrauch und hohe Kosten auf. Darüber hinaus wird der Ladevorgang in einer Art von „Plug & Charge“ ausgeführt, d. h. der Ladevorgang wird nicht während der Talzeiten des Stromnetzes ausgeführt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt bereitzustellen, durch das das Ladesystem vereinfacht wird, die Kosten gesenkt werden, der Stromverbrauch der Ladevorrichtung reduziert wird und eine Gleichstrom - (DC) - Ladevorrichtung mit kleinem Volumen und großer Kapazität ermöglicht wird, wobei ferner diese DC-Ladevorrichtung bequem am Elektrofahrzeug angebracht werden kann, um eine Schnellladevorrichtung, bei der Fahrzeuge und Ladestationen miteinander kompatibel sind, zu bilden, und somit ein bequemes Laden zu ermöglichen.
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird die folgende technische Lösung verwendet:
    • Ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt umfasst einen Ausgangsanschluss eines Dreiphasen - Verteilungstransformators mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt und eine hochfrequente Abwärts (Buck) - PWM (Pulsweitenmodulation) - Gleichrichterfilterschaltung; wobei der Ausgangsanschluss mit der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung verbunden ist, wobei die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung einen Laderegler umfasst und wobei der Laderegler die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung steuert.
  • Der Dreiphasen - Verteilungstransformator umfasst eine primäre Hochdruckseite und eine sekundäre Niederdruckseite, wobei die primäre Hochdruckseite mit einem öffentlichen Mittelspannungsverteilungsnetz verbunden ist und die Ausgangsleitungsspannung der sekundären Niederdruckseite 1250 Volt beträgt.
  • Die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung ist ein hochfrequenter Buck - PWM - Gleichrichterfilter.
  • Der hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilter ist an der Karosserie eines Elektrofahrzeugs angeordnet, um ein fahrzeuginternes Schnellladesystem zu bilden, wobei das Ladesystem eine fahrzeuginterne Ladebuchse umfasst, wobei der Ausgangsanschluss mit einer Leitungsspannung von 1250 Volt einen Ladestecker umfasst und wobei der Ladestecker zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs mit der Ladebuchse verbunden wird.
  • Der hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilter umfasst Kondensatoren und Induktoren, wobei die Kondensatoren und die Induktoren im Ladestecker angeordnet sind.
  • Der Laderegler ist mit einem System zur Steuerung des Strompreises während der Spitzenzeiten des Stromnetzes ausgestattet.
  • Der Transformator umfasst Sekundärwicklungen, wobei die Sekundärwicklungen mindestens zwei parallel geschaltete Ladestecker umfassen, wobei das Ladesystem durch Zeit - und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jeden Ladestecker liefert.
  • Die Sekundärwicklungen umfassen mindestens zwei Ladestationen, wobei das Ladesystem durch Zeit - und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jede Ladestation liefert.
  • Die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden beschrieben:
    1. 1) Die vorliegende Erfindung stellt ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeug - Batterien bereit, bei dem ein 1250 - V - Ausgangsverteilungstransformator mit einer hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung kombiniert ist, wodurch die Verwendung eines Schaltnetzteil - Hochfrequenztransformators vermieden und die Anzahl von Bauteilen verringert wird.
    2. 2) Die Eingangsspannung der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung ist relativ hoch, was den Schleifenstrom des Schalttransistors und der Diode verringert, wobei gleichzeitig die Anzahl der in Reihe geschalteten Transistoren klein ist, was den Stromverbrauch der Vorrichtung verringert.
    3. 3) Die Kapazität einer einzelnen Vorrichtung kann erhöht werden, wobei die Kapazität durch Parallelschaltung mehrerer (Buck-)Gleichrichterschaltungen erweitert werden kann.
    4. 4) Bei der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung aufgrund ihres kleinen Volumens am Fahrzeug angebracht und von einer dreiphasigen 1250 - Volt - Wechselstromversorgung mit Strom versorgt werden.
    5. 5) Bei der vorliegenden Erfindung sind die Herstellungskosten der Vorrichtung niedrig, wobei eine Steuerung, durch die das Laden während der Talzeiten des Stromnetzes ausgeführt werden kann, einfach und bequem angebracht werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gleichstromladesystems für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt;
    • 2 zeigt einen Schaltplan eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gleichstromladesystems für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Es wird auf 1 Bezug genommen. Ein Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt umfasst einen Ausgangsanschluss eines Dreiphasen-Verteilungstransformators 1 mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt und eine hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung; wobei der Ausgangsanschluss mit der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung verbunden ist; wobei die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung einen Laderegler 4 umfasst, wobei der Laderegler 4 die hochfrequente Buck- PWM - Gleichrichterfilterschaltung steuert.
  • Der Dreiphasen-Verteilungstransformator 1 umfasst eine primäre Hochdruckseite 11 und eine sekundäre Niederdruckseite 12, wobei die primäre Hochdruckseite 11 mit einem öffentlichen Mittelspannungsverteilungsnetz verbunden ist und die Ausgangsleitungsspannung der sekundären Niederdruckseite 12 1250 Volt beträgt (die Phasenspannung beträgt 722 Volt) und die Neutralpunkte direkt geerdet sind.
  • Die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 ist ein hochfrequenter Buck - PWM - Gleichrichterfilter.
  • Der Dreiphasen-Verteilungstransformator umfasst eine primäre Hochdruckseite und eine sekundäre Niederdruckseite, wobei die primäre Hochdruckseite mit einem öffentlichen Mittelspannungsverteilungsnetz verbunden ist und die Ausgangsleitungsspannung der sekundären Niederdruckseite 1250 Volt beträgt (die Phasenspannung beträgt 722 Volt), wobei diese Spannung zur Bereitstellung von Strom für den hochfrequenten Buck-PWM-Gleichrichter geeignet ist. Das Prinzip zum Erreichen eines Spannungswerts von 1250 Volt besteht darin, gleichzeitig die folgenden Anforderungen zu erfüllen:
    1. 1. Anforderungen an die Nennspannung der Batterie.
    2. 2. Anforderungen des Stromnetzes an die Leistungsfaktorkorrektur (PFC).
    3. 3. Anforderungen an die Amplitudenschwankung der Netzspannung, beispielsweise beträgt die Amplitudenschwankung gemäß den Anforderungen des chinesischen Mittelspannungsnetzes an die Spannungsqualität 7 %.
    4. 4. Anforderungen daran, dass die Ladeabschlussspannung der Batterie höher als die Nennspannung der Batterie ist. Der Spannungsabfall des Transistors nimmt in der gesamten Spannungsschleife einen relativ geringen Anteil ein und wird hier nicht berücksichtigt. Der Wert von 1250 Volt wird wie folgt berechnet:
  • Der Effektivwert der Ausgangsphasenspannung des Verteilungstransformators wird auf uo und die Nennspannung einer Elektrofahrzeug-Batterie auf u1 eingestellt.
  • Um die Anforderungen an die Leistungsfaktorkorrektur zu erfüllen, muss uo größer als oder gleich u 0 = u 1 sin 60 ° × 2
    Figure DE102020116886A1_0001
    sein, wobei √2 der Koeffizient ist, wenn die maximale Spannung in einen Effektivwert umgewandelt wird,
    wobei ferner die Anforderung, dass die Amplitudenschwankung des Stromnetzes 7 % beträgt, erfüllt sein muss, d. h. der Wert wird mit 1,07 multipliziert: u 0 = u 1 sin 60 ° × 2 × 1.07
    Figure DE102020116886A1_0002
    Da in der Schleife der Spannungsabfall des Transistors einen geringen Anteil einnimmt, wird er hier nicht berücksichtigt. Derzeit liegt die Batteriespannung eines Elektrofahrzeugs grundsätzlich unter 750 Volt, daher wird sie mit 750 Volt berechnet:
    • Die Leitungsspannung beträgt 3 u 0 = 1134.9
      Figure DE102020116886A1_0003
      Volt, etwa 1135 Volt.
  • Die Ladeschlussspannung einer Batterie ist etwa 10 % höher als die Nennspannung der Batterie. Die Ladeabschlussspannung einiger Batterien ist mehr als 10 % höher als die Nennspannung. Da der Ladestrom in der späteren Ladestufe gering ist und somit die Anforderungen des Stromnetzes an die Harmonische erfüllt werden können, werden hier 10 % berücksichtigt. Schließlich ist die Ausgangsleitungsspannung des Verteilungstransformators immer noch größer oder gleich 1135 × 1,1 = 1248,5 Volt, etwa 1250 Volt.
  • Basierend auf der obigen Berechnung können alle Batterien mit einer Nennspannung von 750 Volt oder weniger schnell aufgeladen werden, wenn die Ausgangsleitungsspannung des Verteilungstransformators 1250 Volt beträgt.
  • Die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 umfasst AC (Wechselstrom) - Filter, Gleichrichterbrücken und DC (Gleichstrom) - Filterschleifen und führt eine Ausgabe an einen Ladeanschluss aus. Die Steuerung der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 wird gemäß den Anforderungen des Stromnetzes an die Leistungsfaktoren und gemäß den Anforderungen an die Batterieladestrategie moduliert, um die Anzahl der entsprechenden Schutzschleifen zu erhöhen und somit die Funktion der PWM-Gleichrichtung über einen Isolationsantrieb abzuschließen. Fahrzeuge sind in der Regel mit Isolationserkennungssystemen für Batteriekreise ausgestattet. Das empfohlene installierte System kann die Erdung der Neutralpunkte der Sekundärwicklungen des Transformators nicht erkennen, sodass die Sekundärwicklungen eines Transformators mit mehreren Ladestationen ausgestattet werden können, wodurch der Bau von Ladestationen weniger Investitionen erfordert.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ladestromquelle eine isolierte Treiberschaltung 3 und einen Laderegler 4, wobei der Laderegler 4 über die isolierte Treiberschaltung 3 die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 steuert.
  • Ferner ist eine Schutzschaltung 5 zwischen dem Ausgangsanschluss des Transformators 1 mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt und der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 vorgesehen, wobei die Schutzschaltung 5 zum Schützen der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 dient.
  • Der Laderegler 4 ist mit einem System zur Steuerung des Strompreises während der Spitzenzeiten des Stromnetzes ausgestattet. Wenn die Parkzeit einen Ladevorgang zulässt, wird der Ladevorgang bei niedrigem Strompreis während der Talzeiten des Stromnetzes ausgeführt.
  • Der Transformator umfasst Sekundärwicklungen, wobei die Sekundärwicklungen mindestens zwei parallel geschaltete Ladestecker umfassen; wobei das Ladesystem durch Zeit - und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jeden Ladestecker liefert. Ein Fahrzeug muss vor und nach dem Aufladen nicht bewegt werden, sodass beim Transformator eine Einsparung von Kapazität bewirkt und die Nutzungsrate erhöht wird (vgl. die Steckverbindungselemente K4, K7 in 1).
  • Die Sekundärwicklungen umfassen mindestens zwei Ladestationen, wobei das Ladesystem durch Zeit - und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jede Ladestation liefert. Ein Fahrzeug muss vor und nach dem Aufladen nicht bewegt werden, sodass beim Transformator eine Einsparung von Kapazität bewirkt und die Nutzungsrate erhöht wird.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die Wicklungen der sekundären Niederdruckseite des Verteilungstransformators mit einem intelligenten Laderegler 4 ausgestattet, um jede Ladestation und jeden 1250-Volt-Netzstecker, die an den Wicklungen angebracht sind, steuern zu können. Der intelligente Laderegler 4 verfügt über die Funktionen Fehlerschutz, Ein- und Ausschalten, Zeit- und Leistungsverteilungssteuerung, Verhinderung einer Überlastung des Transformators, Kommunikation mit dem Dispatching-Betrieb und Kommunikation mit dem Fahrzeug. Wenn die Parkzeit einen Ladevorgang zulässt, kann der intelligente Laderegler 4 aufgrund der schnellen Ladegeschwindigkeit sich mit dem Fahrzeug so abstimmen, dass während der Talzeiten des Stromnetzes aufgeladen wird. Gemäß den Anforderungen an die Wicklungskapazität wird durch Zeit- und Leistungsverteilungssteuerung jedem Stecker oder jeder Ladestation Strom bereitgestellt. Mehrere Ausgangsanschlüsse sind angeordnet, wobei jeder Anschluss in der Reihenfolge pünktlich Strom bereitstellt, sodass das Fahrzeug nach dem Aufladen nicht bewegt werden muss und somit beim Transformator eine Einsparung von Kapazität bewirkt wird. Darüber hinaus kann der Laderegler durch den Dispatching-Betrieb des Stromnetzes direkt gesteuert werden, sodass die Ladelast während der Talzeiten des Stromnetzes Strom empfangen kann, um das Ziel des Ausgleichs der Netzlast zu erreichen.
  • Da in der vorliegenden Erfindung die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2 ein kleines Volumen aufweist, kann sie leicht an einem Fahrzeug angebracht werden, um eine Schnellladevorrichtung, bei der Fahrzeuge und Ladestationen miteinander kompatibel sind, zu bilden. Intelligent gesteuerte 1250-Volt-Stecker werden am Parkplatz vorgesehen. Eine Ladebuchse ist am Fahrzeug angebracht. Nach dem Einstecken kann die fahrzeuginterne Ladevorrichtung mit Strom versorgt werden. Es wird auf das Steckverbindungselement K4 in 1 Bezug genommen. Der fahrzeuginterne Laderegler kommuniziert mit dem Steckerregler, wodurch zum Ein- und Ausschalten des Stroms K1 mit dem Schalter verknüpft wird. Die fahrzeuginterne Vorrichtung lädt die Batterie gemäß den Batteriespezifikationen auf. Der Ladevorgang kann zur Verlängerung der Batterielebensdauer beliebig zwischen schneller und langsamer Geschwindigkeit oder gemäß der Ladestrategie eingestellt werden. Der Laderegler steuert das Ein- und Ausschalten der intelligent gesteuerten Stecker außerhalb des Fahrzeugs über die Datenleitung.
  • Vorzugsweise umfasst der hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilter 2 Kondensatoren und Induktoren, wobei die Kondensatoren und die Induktoren zur Reduzierung von fahrzeuginternen Bauteilen im Ladestecker angeordnet sind. In 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Varistoren R1, R2, R3, die Induktoren L1, L2, L3 und die Kondensatoren C1, C2, C3 auf der Steckerseite am Boden angeordnet und befinden sich die fahrzeuginternen Bauteile hinter den Gleichrichterbrücken. In 1 ist K5 ein Steckverbindungselement (K4 wird nicht verwendet).
  • Es ist wichtig, dass eine Software zur Steuerung des Strompreises während der Spitzenzeiten des Stromnetzes im fahrzeuginternen Laderegler oder Ladestation-Regler installiert wird. Wenn die Parkzeit einen Ladevorgang zulässt, wird der Ladevorgang bei niedrigem Strompreis während der Talzeiten des Stromnetzes ausgeführt, was bei Fahrzeugen eine Einsparung von Kosten ermöglicht und den wirtschaftlichen Betrieb des Stromnetzes erleichtert.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die DC-Ladestation einen Ladestation-Regler 4 und eine hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung 2.
  • Der Ladestation-Regler 4 weist eine Modulations- und Schutzschaltung auf, deren Ausgangssignalanschluss über eine Isolationstreiberschaltung mit den Gates der hochfrequenten Buck-PWM-Gleichrichterschalttransistoren V1, V2, V3, V4, V5, V6 verbunden ist, um die Schalttransistoren ein- und ausschalten zu können.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der sekundären Niederdruckseite 12 des Verteilungstransformators um dreiphasige Sekundärwicklungen mit einer Leitungsspannung von 1250 Volt. Es gibt mehrere DC-Ladestationen. Die Neutralpunkte der Sekundärwicklungen sind direkt geerdet. Dadurch, dass der Ausgangsstrom und die Eingangsleistungsfaktoren der Gleichrichterschaltung durch PWM-Modulation gesteuert werden, sorgt die Filterschaltung dafür, dass die an das Aufladen von Elektrofahrzeug-Batterien gestellten Anforderungen hinsichtlich der Stromwelligkeit erfüllt werden. Die gesamte DC-Ladevorrichtung lädt die Batterie eines Elektrofahrzeugs über einen Ausgangsanschluss U2 auf. Es ist auch eine Erweiterung möglich. In 1 sind K4 und K7 parallel geschaltete Ladestecker, um das Ziel der Zeit- und Leistungsverteilungssteuerung zu erreichen.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Es wird auf 2 Bezug genommen. Der Unterschied zwischen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und dem obigen in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die sekundäre Niederdruckseite des Verteilungstransformators 1 mit mehreren Sätzen dreiphasiger Sekundärwicklungen versehen ist, die Sekundärwicklungen 12 und Sekundärwicklungen 13 umfassen, wobei je nach Bedarf Sekundärwicklungen hinzugefügt werden können. Die Neutralpunkte aller Wicklungen sind nicht direkt geerdet. Der Zweck besteht darin, die Anforderungen an die elektrische Isolation jeder Ladestation zu erfüllen.
  • Die Anzahl der DC-Ladestationen entspricht der Anzahl der Sätze von Sekundärwicklungen. Jeder Satz von Sekundärwicklungen ist mit einer Ladestation ausgestattet. Die Neutralpunkte der Wicklungen sind über den jeweiligen Relaisknoten (vgl. J in 2), den jeweiligen Varistor (vgl. R4 in 2) und den jeweiligen Begrenzungswiderstand (vgl. R in 2) parallelgeschaltet und geerdet. Der Wert der Begrenzungswiderstände ist sehr hoch und spielt somit eine Rolle bei der Begrenzung der Potentialdrift der Niederspannungswicklungen. Ein jeweiliger Relaisknoten ist offen, wenn die jeweilige Ladestation arbeitet, und geschlossen, wenn die jeweilige Ladestation nicht arbeitet. Durch den jeweiligen Varistor kann verhindert werden, dass am jeweiligen Neutralpunkt eine Überspannung auftritt. Alle übrigen Komponenten sind gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Sekundärwicklungen 13 ferner einen Laderegler 41, eine isolierte Treiberschaltung 31 und eine Schutzsteuerschaltung 51.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen. In der 1 ist 1 ein Verteilungstransformator; L1, L2 und L3 sind Filterinduktoren; C1, C2 und C3 sind Energiespeicherkondensatoren; V1, V2, V3, V4, V5 und V6 sind Schalttransistoren; D1, D2, D3, D4, D5 und D6 sind Dioden; D7 ist eine Freilaufdiode; L4 ist ein Energiespeicherinduktor; C4 ist ein Filterkondensator; U2 ist ein Ladestation-Ausgangsanschluss; R1, R2 und R3 sind Spannungsbegrenzungswiderstände; 11 ist Transformator-Hochspannungswicklungen; 12 ist Transformator-Niederspannungswicklungen; K1 und K6 sind verknüpfte, intelligente Schalter; K4, K5 und K7 sind Steckverbindungselemente.
  • Es wird auf 2 Bezug genommen. In der 2 sind L1, L2 und L3 Filterinduktoren; C1, C2 und C3 sind Energiespeicherkondensatoren; V1, V2, V3, V4, V5 und V6 sind Schalttransistoren; D1, D2, D3, D4, D5 und D6 sind Dioden; D7 ist eine Freilaufdiode; L4 ist ein Energiespeicherinduktor; C4 ist ein Filterkondensator; U2 ist ein Ladestation-Ausgangsanschluss; U3 ist ein Ladestation-Ausgangsanschluss; R1, R2, R3 und R sind Varistoren; R4 ist ein Begrenzungswiderstand; J ist ein Relaisknoten; 1 ist ein Verteilungstransformator, wobei 11 ein Satz von Hochspannungswicklungen, 12 ein Satz von Niederspannungswicklungen und 13 ein Satz von Niederspannungswicklungen ist; K1 ist ein verknüpfter, intelligenter Schalter; K4, K5 und K7 sind Steckverbindungselemente.
  • Die Erfindung betrifft eine Hochleistungs - Gleichstrom - Ladestation, die zum Laden von Elektrofahrzeugen verwendet wird. Für die Ladestation wird ein Dreiphasen - Verteilungstransformator mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt verwendet, wobei der Ausgangsanschluss des Transformators mit der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung verbunden ist, um Strom zum Laden der Batterien auszugeben. Durch die Erfindung kann der Aufbau der Ladestation vereinfacht und der Stromverbrauch der Vorrichtung verringert werden.
  • Aufgrund des kleinen Volumens der Ladevorrichtung mit hochfrequentem Buck - PWM - Gleichrichterfilter kann sie ferner am Fahrzeug angebracht werden, um eine Schnelllademethode, bei der Fahrzeuge und Ladestationen miteinander kompatibel sind, zu bilden. Am Ladeort wird ein dreiphasiges Netzkabel mit einer Leitungsspannung von 1250 Volt angeordnet und mit einem Stromkabel zur Schnellladung eines Fahrzeugs verbunden.
  • Aufgrund der geringen Kosten der Vorrichtung ist es zweckmäßig, einen Ladezeitregler anzubringen, um diese so zu steuern, dass ein Ladevorgang für fahrzeuginterne Batterien bei niedrigem Strompreis während der Talzeiten des Stromnetzes ausgeführt wird, wodurch die Ladekosten gesenkt werden und der wirtschaftliche Betrieb des Stromnetzes verbessert wird.
  • Für die vorliegende Erfindung werden spezifische Beispiele angeführt, anhand derer das Prinzip und die Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird. Die Beschreibung der obigen Ausführungsformen dient lediglich zum besseren Verständnis des Verfahrens und der Kernidee der vorliegenden Erfindung. Gemäß der Idee der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann auf dem Gebiet zahlreiche Änderungen an der spezifischen Implementierung und dem Anwendungsbereich vorgenommen werden. Die Ausgangsspannung des Verteilungstransformators kann etwa 1250 Volt betragen. Daher sollte der Wert von 1250 Volt in der Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.

Claims (7)

  1. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Ausgangsanschluss eines Dreiphasen - Verteilungstransformators mit einer Ausgangsleitungsspannung von 1250 Volt und eine hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung umfasst,m wobei der Ausgangsanschluss mit der hochfrequenten Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung verbunden ist, wobei die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung einen Laderegler umfasst und wobei der Laderegler die hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilterschaltung steuert.
  2. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreiphasen - Verteilungstransformator eine primäre Hochdruckseite und eine sekundäre Niederdruckseite umfasst, wobei die primäre Hochdruckseite mit einem öffentlichen Mittelspannungsverteilungsnetz verbunden ist und die Ausgangsleitungsspannung der sekundären Niederdruckseite 1250 Volt beträgt.
  3. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilter an der Karosserie eines Elektrofahrzeugs angeordnet ist, um ein fahrzeuginternes Schnellladesystem zu bilden, wobei das Ladesystem eine fahrzeuginterne Ladebuchse umfasst, wobei der Ausgangsanschluss mit einer Leitungsspannung von 1250 Volt einen Ladestecker umfasst und wobei der Ladestecker zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs mit der Ladebuchse verbunden wird.
  4. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfrequente Buck - PWM - Gleichrichterfilter Kondensatoren und Induktoren umfasst, wobei die Kondensatoren und die Induktoren im Ladestecker angeordnet sind.
  5. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler mit einem System zur Steuerung des Strompreises während der Spitzenzeiten des Stromnetzes ausgestattet ist.
  6. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator Sekundärwicklungen umfasst, wobei die Sekundärwicklungen mindestens zwei parallel geschaltete Ladestecker umfassen und wobei das Ladesystem durch Zeit - und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jeden Ladestecker liefert.
  7. Gleichstromladesystem für Elektrofahrzeuge mit Transformator zur Ausgabe von 1250 Volt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklungen mindestens zwei Ladestationen umfassen, wobei das Ladesystem durch Zeit- und Leistungsverteilungssteuerung gemäß der Kapazität des Transformators Strom an jede Ladestation liefert.
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