DE102020205162A1

DE102020205162A1 - Batterie-Ladesystem sowie Batterieeinrichtung

Info

Publication number: DE102020205162A1
Application number: DE102020205162.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-10-28
Also published as: WO2021213969A1; EP4140015A1; CN115428296A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batterie-Ladesystem, umfassend eine Ladeeinrichtung zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung, wobei die Ladeeinrichtung eine Primäreinrichtung umfasst, die eine Primärseite zu einer Sekundärseite bildet, wobei die Primäreinrichtung ausgebildet ist, die von einer elektrischen Energieversorgung bereitgestellte Spannung aufzubereiten,undeine Batterieeinrichtung, die eine Batterie und eine Sekundäreinrichtung aufweist, wobei die Sekundäreinrichtung eine Sekundärseite zur Primärseite der Ladeeinrichtung bildet, und die mit der Primärseite zur Übertragung von elektrischer Energie verbunden ist und von dieser galvanisch getrennt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Batterie-Ladesystem.
Die Erfindung betrifft weiter eine Batterieeinrichtung für ein Batterie-Ladesystem.
Stand der Technik
Bekannte Batterie-Ladegeräte umfassen üblicherweise eine AC-DC-Stufe sowie eine galvanisch getrennte DC-DC-Stufe. Die DC-DC-Stufe kann auf Grund der galvanischen Trennung in eine Primärseite und eine Sekundärseite unterteilt werden. Hierbei übernimmt die AC-DC-Stufe die Gleichrichtung der aus dem Versorgungsnetz bezogenen Wechselspannung (Energieentnahme) in eine Gleichspannung. Die nachfolgende DC-DC-Stufe erzeugt aus der gleichgerichteten Wechselspannung eine für die Batterie benötigte oder geeignete Spannung.
Die Batterie umfasst üblicherweise ein Batteriemanagement-System, welches zum Schutz und zur Überwachung der Batterie dient, beispielsweise um zu große Stromstärken oder dergleichen beim Aufladen der Batterie zu vermeiden. Hierbei weisen sowohl das Batteriemanagement-System als auch die Sekundärseite des Ladegerätes teilweise die gleichen Funktionalitäten auf.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Batterie-Ladesystem bereit, umfassend

eine Ladeeinrichtung zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung, wobei die Ladeeinrichtung eine Primäreinrichtung umfasst, die eine Primärseite zu einer Sekundärseite bildet, wobei die Primäreinrichtung ausgebildet ist, die von einer elektrischen Energieversorgung bereitgestellte Spannung aufzubereiten, und
eine Batterieeinrichtung, die eine Batterie und eine Sekundäreinrichtung aufweist, wobei die Sekundäreinrichtung eine Sekundärseite zur Primärseite der Ladeeinrichtung bildet, und die mit der Primärseite zur Übertragung von elektrischer Energie verbunden ist und von dieser galvanisch getrennt ist.

In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Batterieeinrichtung für ein Batterie-Ladesystem gemäß einem der Ansprüche 1-9 bereit, umfassend eine Batterie und eine Sekundäreinrichtung, wobei die Sekundäreinrichtung eine Sekundärseite zu einer Primärseite einer Ladeeinrichtung des Batterie-Ladesystems bildet, und die mit der Primärseite zur Übertragung von elektrischer Energie galvanisch getrennt verbindbar ist.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit der benötigte Bauraum insgesamt reduziert werden kann: So können beispielsweise die Anzahl der insgesamt nötigen elektrischen Bauelemente reduziert werden, ebenso wie Leiterfläche als auch Gehäusefläche beziehungsweise -volumen, ohne die Funktionalität insgesamt einzuschränken. Ein weiterer Vorteil ist, dass damit auch die Verlustleistung insgesamt reduziert werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Ladeeinrichtung einen Gleichrichter, eine Leistungsfaktorkorrektureinrichtung, einen Netzfilter, und/oder einen EMV-Filter. Damit kann auf einfache Weise die Ladeeinrichtung an verschiedenste elektrische Energieversorgungsnetze angepasst beziehungsweise angeschlossen werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Batterieeinrichtung mit der Ladeeinrichtung über eine galvanisch getrennte Datenverbindung verbunden. Damit können Daten von der Ladeeinrichtung an die Batterieeinrichtung übertragen werden, die dann von der Batterieeinrichtung genutzt werden können, um ein optimales Laden der Batterie bereitzustellen. Die Verbindung kann dabei galvanisch getrennt, beispielsweise auf kapazitivem oder optischem Weg, oder auch drahtlos erfolgen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Datenverbindung bidirektional ausgebildet. Damit wird die Flexibilität erhöht: Die Batterieeinrichtung kann dann der Ladeeinrichtung Daten über den Ladevorgang etc. bereitstellen, welche wiederum die Ladeeinrichtung zur Steuerung ihrer Komponenten, beispielsweise Leistungsfaktorenkorrektur oder dergleichen nutzen kann. Insgesamt wird damit die Zuverlässigkeit des Ladens der Batterie verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Batterieeinrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Batterie auf. Damit wird ein effizientes Laden und Entladen der Batterie ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Regeleinrichtung mit der Ladeeinrichtung zum Austausch von Daten zur Regelung der Energieaufnahme der Batterie verbunden. Damit wird ein besonders effizientes Laden der Batterie ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Sekundäreinrichtung einen Mikrocontroller. Vorteil hiervon ist eine einfache, platzsparende Integration der Sekundärseite möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Ladeeinrichtung eine Ausgabeeinheit auf, die mit der Sekundäreinrichtung in der Batterieeinrichtung verbunden ist. Vorteil hiervon ist eine höhere Flexibilität. So können im Ladegerät weitere Funktionen oder Steuerungen zur Bereitstellung der elektrischen Energie für die Batterie implementiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Ausgabeeinheit einen Gleichspannungswandler auf. Vorteil hiervon ist, dass eine geeignete Spannung für die Batterie durch die Ladeeinrichtung bereitgestellt werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Figurenliste
Dabei zeigt in schematischer Form

1 ein Batterie-Ladesystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Detail zeigt 1 in schematischer Form ein Batterie-Ladesystem 1. Das Batterie-Ladesystem 1 umfasst eine Ladeeinrichtung 2 und hiervon galvanisch getrennt eine Batterieeinrichtung 3 mit einer Batterie 3a. Die Batterieeinrichtung 3 umfasst weiter eine Sekundäreinrichtung 3b, die als Sekundärseite zu einer Primärseiteneinrichtung 2a der Ladeeinrichtung 2 fungiert und eine Regeleinrichtung 6. Die Regeleinrichtung 6 dient zur Regelung von Strom und Spannung der Batterie, also entweder des jeweiligen Stroms beziehungsweise der Spannung zur Aufladung der Batterie oder bei einem Abgeben von gespeicherter elektrischer Energie beim Anschluss eines Verbrauchers an die Batterieeinrichtung 3. Weiterhin umfasst die Batterieeinrichtung 3, genauer die Sekundäreinrichtung 3b, eine Schnittstelle, beispielsweise eine optische oder kapazitive Schnittstelle oder dergleichen, zur bidirektionalen Datenübertragung mit einer Schnittstelle 2c der Ladeeinrichtung 2. Mittels der Regeleinrichtung 6 und mit den Daten, die von der Ladeeinrichtung 2 bereitgestellt werden, kann ein entsprechender Regelkreis zum optimalen Aufladen der Batterie implementiert werden.
Weiter hat die Sekundäreinrichtung 3b der Batterieeinrichtung 3 die Aufgabe, die von einer zusätzlichen Ausgabeeinheit 2b der Ladeeinrichtung 2 bereitgestellten Spannung beziehungsweise Strom in eine Gleichspannung beziehungsweise Gleichstrom umzuwandeln. Die zusätzliche Ausgabeeinheit 2b der Ladeeinrichtung 2 kann beispielsweise als DC-DC-Wandler ohne Sekundärseite in der Ladeeinrichtung implementiert werden.
Die Primäreinrichtung 2a in der Ladeeinrichtung 2 kann beispielsweise einen Gleichrichter, eine Leistungsfaktorkorrektureinrichtung, einen Netzfilter, und/oder einen EMV-Filter umfassen.
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf:

- Weniger Bauraum
- Weniger benötigte elektrische beziehungsweise elektronische Bauteile
- Reduzierung von Leiterfläche, Gehäusefläche und -volumen
- Reduzierung der Verlustleistung

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims

Batterie-Ladesystem (1), umfassend eine Ladeeinrichtung (2) zum Anschluss an eine elektrische Energieversorgung, wobei die Ladeeinrichtung (2) eine Primäreinrichtung (2a) umfasst, die eine Primärseite zu einer Sekundärseite bildet, wobei die Primäreinrichtung (2a) ausgebildet ist, die von einer elektrischen Energieversorgung bereitgestellte Spannung aufzubereiten, und eine Batterieeinrichtung (3), die eine Batterie und eine Sekundäreinrichtung (3b) aufweist, wobei die Sekundäreinrichtung (3b) eine Sekundärseite zur Primärseite der Ladeeinrichtung (2) bildet, und die mit der Primärseite zur Übertragung von elektrischer Energie verbunden ist und von dieser galvanisch getrennt ist.
Batterie-Ladesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Ladeeinrichtung (2) einen Gleichrichter, eine Leistungsfaktorkorrektureinrichtung, einen Netzfilter, und/oder einen EMV-Filter umfasst.
Batterie-Ladesystem gemäß einem der Ansprüche 1-2, wobei die Batterieeinrichtung (3) mit der Ladeeinrichtung (2) über eine galvanisch getrennte Datenverbindung (5) verbunden ist.
Batterie-Ladesystem gemäß Anspruch 3, wobei die Datenverbindung (5) bidirektional ausgebildet ist.
Batterie-Ladesystem gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei die Batterieeinrichtung (3) eine Regeleinrichtung (6) zur Regelung der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Batterie (3a) aufweist.
Batterieladesystem gemäß Anspruch 3 und 5, wobei die Regeleinrichtung mit der Ladeeinrichtung (2) zum Austausch von Daten zur Regelung der Energieaufnahme der Batterie (3a) verbunden ist.
Batterie-Ladesystem gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Sekundäreinrichtung (3b) einen Mikrocontroller umfasst.
Batterie-Ladesystem gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei die Ladeeinrichtung (2) eine Ausgabeeinheit (2c) aufweist, die mit der Sekundäreinrichtung (3b) in der Batterieeinrichtung (3) verbunden ist.
Batterie-Ladesystem gemäß Anspruch 8, wobei die Ausgabeeinheit (2c) einen Gleichspannungswandler aufweist.
Batterieeinrichtung (3) für ein Batterie-Ladesystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-9, umfassend eine Batterie (3a) und eine Sekundäreinrichtung (3b), wobei die Sekundäreinrichtung (3b) eine Sekundärseite zu einer Primärseite einer Ladeeinrichtung (2) des Batterie-Ladesystems (1) bildet, und die mit der Primärseite zur Übertragung von elektrischer Energie galvanisch getrennt verbindbar ist.
Batterieeinrichtung gemäß Anspruch 10, wobei eine Regeleinrichtung (6) zur Regelung der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Batterie (3a) angeordnet ist.
Batterieeinrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Regeleinrichtung (6) zumindest eine Schnittstelle (3c) zum Empfang und/oder Senden von Daten aufweist.