DE102020208432A1 - Voltage transformation system and method for charging electric vehicles - Google Patents

Voltage transformation system and method for charging electric vehicles Download PDF

Info

Publication number
DE102020208432A1
DE102020208432A1 DE102020208432.7A DE102020208432A DE102020208432A1 DE 102020208432 A1 DE102020208432 A1 DE 102020208432A1 DE 102020208432 A DE102020208432 A DE 102020208432A DE 102020208432 A1 DE102020208432 A1 DE 102020208432A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charging
transformer
voltage
voltage range
electric vehicle
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.)
Ceased
Application number
DE102020208432.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Jochen Herold
Sebastian Nielebock
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens 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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102020208432.7A priority Critical patent/DE102020208432A1/en
Publication of DE102020208432A1 publication Critical patent/DE102020208432A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods 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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Es wird ein System zur Spannungstransformation für Ladevorrichtungen (LV1...LV6) zum Aufladen von Elektrofahrzeugen vorgeschlagen. Dieses umfasst eine Transformatorvorrichtung (MST) zur Bereitstellung von Spannung jeweils für die einzelnen Ladevorrichtungen (LV1...LV6) und einen Transformator (T1, T2) zur Transformation der Spannung in einen unteren Spannungsbereich. Zudem ist eine Schaltvorrichtung zum bedarfsweisen Zuschalten des Transformators (T1, T2) in die Spannungsversorgung jeweils einer Ladevorrichtung einer Mehrzahl von Ladevorrichtungen (LV1...LV6) vorgesehen, wodurch für die entsprechende Ladevorrichtung eine Versorgung mit Spannung aus dem unteren Spannungsbereich realisiert wird. Die Erfindung ermöglicht, dass einzelne Ladevorrichtungen für einen oberen Spannungsbereich ausgelegt und optimiert werden, jedoch der untere Spannungsbereich bauteiltechnisch nicht für jede Ladevorrichtung einzeln dargestellt wird, sondern eine gemeinsame Bereitstellung für eine Mehrzahl von Ladevorrichtungen durch eine bedarfsweise Zuschaltung realisiert wird.A voltage transformation system for charging devices (LV1...LV6) for charging electric vehicles is proposed. This includes a transformer device (MST) for providing voltage for the individual charging devices (LV1...LV6) and a transformer (T1, T2) for transforming the voltage into a lower voltage range. In addition, a switching device for connecting the transformer (T1, T2) to the voltage supply of one of a plurality of charging devices (LV1...LV6) as required is provided, whereby the corresponding charging device is supplied with voltage from the lower voltage range. The invention enables individual charging devices to be designed and optimized for an upper voltage range, but the lower voltage range is not represented individually for each charging device in terms of components, but a common provision for a plurality of charging devices is realized by switching on as required.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Spannungstransformation für Ladevorrichtungen zum Aufladen von Elektrofahrzeugen und ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mittels eines derartigen Systems.The invention relates to a system for voltage transformation for charging devices for charging electric vehicles and a method for charging an electric vehicle using such a system.

Herkömmliche AC-Ladesäulen für Elektrofahrzeuge haben in etwas eine Leistung von 10-22 kW, was eine Ladedauer von 2-4 Stunden mit sich bringt (vgl. https://www.autoscout24.de/informieren/ratgeber/e-mobilitaet/ladedauer/) .Conventional AC charging stations for electric vehicles have an output of 10-22 kW, which means a charging time of 2-4 hours (see https://www.autoscout24.de/informieren/ratgeber/e-mobilitaet/ladedauer /) .

Diese im Vergleich zu dem Betanken von benzingetriebenen Fahrzeugen lange Ladedauer bedeutet in mehrfacher Hinsicht eine deutliche Einschränkung für den Fahrzeughalter und steht einer stärkeren Bereitschaft zum Umstieg auf Elektromobilität im Wege.Compared to refueling petrol-powered vehicles, this long charging time means a significant limitation for the vehicle owner in several respects and stands in the way of a greater willingness to switch to electromobility.

Daher gehen aktuelle Bestrebungen dahin, ein deutlich schnelleres Laden zu ermöglichen. Konkrete Entwicklungen betreffen DC-Ladesäulen mit deutlich höherer Leistung.Current efforts are therefore aimed at enabling significantly faster loading. Specific developments relate to DC charging stations with significantly higher power.

Mit DC-Ladesäulen wird ein anderes Konzept als bei AC-Ladesäulen verfolgt.A different concept is pursued with DC charging stations than with AC charging stations.

Beim Laden mittels AC-Ladesäulen wird der Wechselstrom im Fahrzeug in Gleichstrom für die Fahrzeugbatterie umgewandelt. Da Gleichrichter mit steigender Leistung voluminöser und schwerer werden, sind dadurch bei AC-Ladesäulen der Ladeleistung Grenzen gesetzt. Aber auch schon bei geringen Ladeleistungen wird durch die Wechselrichtungselektronik das Fahrzeug schwerer und nimmt Bauraum für andere Nutzungen weg.When charging using AC charging stations, the alternating current in the vehicle is converted into direct current for the vehicle battery. Since rectifiers become bulkier and heavier with increasing power, there are limits to the charging power of AC charging stations. But even with low charging power, the vehicle becomes heavier due to the inverter electronics and takes up space for other uses.

Daher wird bei DC-Ladesäulen die Gleichrichtung in die Säule verlagert und an der Säule Gleichstrom bereitgestellt, so dass eine Gleichrichtung im Fahrzeug sich erübrigt. Damit bestehen auch die bei AC-Ladesäulen vorhandenen Einschränkungen bzgl. der Dimensionierung nicht mehr, d.h. es kann zu größeren Ladeleistungen und damit geringeren Ladedauern übergegangen werden.Therefore, with DC charging columns, rectification is shifted to the column and direct current is provided at the column, so that rectification in the vehicle is not necessary. This means that the restrictions on dimensioning that exist with AC charging stations no longer apply, i.e. greater charging capacities and thus shorter charging times can be used.

Die übliche Ladeleistung der meisten DC-Ladesäulen beträgt derzeit ungefähr 50 kW, was zu Ladedauern von ca. einer halben bis einer Stunde führt.The usual charging power of most DC charging stations is currently around 50 kW, which leads to charging times of around half an hour to an hour.

Konzepte für ein noch schnelleres Laden sind unter der Bezeichnung HPC (high power charger) bekannt. HPC-Ladesysteme gibt es von der Firma Tesla und dem von mehreren Automobilfirmen gegründeten Gemeinschaftsunternehmen IONITY. Die Ausgangsleistung von HCP-Ladesäulen kann derzeit bis zu 350 kW betragen, womit eine Ladedauer von unter 10 Minuten erreichbar ist.Concepts for even faster charging are known under the designation HPC (high power charger). HPC charging systems are available from Tesla and IONITY, a joint venture founded by several automotive companies. The output power of HCP charging stations can currently be up to 350 kW, which means that a charging time of less than 10 minutes can be achieved.

Ein HPC-Ladestandort umfasst typischerweise einen Mittelspannungsanschluss. Mittels eines Netztransformators wird die Mittelspannung in Niederspannung umgewandelt, mit welcher mehrere HPC-Ladesäulen versorgt werden. Die einzelnen Ladesäulen umfassen typischerweise jeweils einen Gleichrichter, einen DC/DC-Wandler zur Einstellung der Ladespannung und ein Bezahlterminal.An HPC charging site typically includes a medium-voltage connection. Using a mains transformer, the medium voltage is converted into low voltage, which supplies several HPC charging stations. The individual charging stations typically each include a rectifier, a DC/DC converter for setting the charging voltage and a payment terminal.

Es besteht ein Bedarf an weiteren Effizienzsteigerungen von Ladesystemen für Elektrofahrzeugen. Es ist die Aufgabe der Erfindung dazu beizutragen.There is a need for further increases in the efficiency of charging systems for electric vehicles. It is the object of the invention to contribute to this.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Spannungstransformation für Ladevorrichtungen (typischerweise Ladesäulen) zum Aufladen von Elektrofahrzeugen. Vorteilhafte Weiterbildlungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung umfasst auch zwei Verfahren, bei dem ein erfindungsgemäßes System zur Spannungstransformation zur Ladung von einem Elektrofahrzeug verwendet wird.The task is solved by a system for voltage transformation for charging devices (typically charging stations) for charging electric vehicles. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The invention also includes two methods using a voltage transformation system according to the invention for charging an electric vehicle.

Es wird ein System zur Spannungstransformation für Ladevorrichtungen (typischerweise Ladesäulen) zum Aufladen von Elektrofahrzeugen vorgeschlagen. Dieses ist mit einer Transformatorvorrichtung zur Bereitstellung von Spannung (z.B. Niederspannung im Bereich von 1000 V) jeweils für die einzelnen Ladevorrichtungen gebildet und umfasst einen Transformator zur Transformation der Spannung in einen unteren Spannungsbereich (niedriger in Bezug auf die Transformatorvorrichtung bereitgestellte Spannung). Die Transformatorvorrichtung kann z.B. eine Vielzahl von Niederspannungswicklungen jeweils zur Spannungsversorgung einer Ladevorrichtung umfassen. Zudem ist ein Schaltvorrichtung zum bedarfsweisen Zuschalten des Transformators in die Spannungsversorgung jeweils einer Ladevorrichtung einer Mehrzahl von Ladevorrichtungen vorgesehen, wodurch für die entsprechende Ladevorrichtung eine Versorgung mit Spannung aus dem unteren Spannungsbereich realisiert wird. Die Schaltvorrichtung ist für die bedarfsweise Zuschaltung des Transformators z.B. mit Schaltern (z.B. Lasttrennschalter oder Solid-State-Relais) gebildet ist, welche mittels einer Steuerung geöffnet bzw. geschlossen werden.A voltage transformation system for charging devices (typically charging stations) for charging electric vehicles is proposed. This is formed with a transformer device for providing voltage (e.g. low voltage in the range of 1000 V) for the individual charging devices and includes a transformer for transforming the voltage into a lower voltage range (lower voltage provided in relation to the transformer device). For example, the transformer device may comprise a plurality of low-voltage windings each for supplying voltage to a charging device. In addition, a switching device is provided for connecting the transformer to the voltage supply as required for one charging device of a plurality of charging devices, as a result of which a supply of voltage from the lower voltage range is realized for the corresponding charging device. The switching device is designed for switching on the transformer as required, e.g. with switches (e.g. load-break switch or solid-state relay), which are opened or closed by means of a controller.

Dabei ist vorzugsweise Laden von Elektrofahrzeugen durch die Ladevorrichtungen in dem unteren Spannungsbereich und einem oberen Spannungsbereich vorgesehen und das System ist dann für ein Zuschalten des Transformators für Laden in dem unteren Spannungsbereich und ein Wegschalten für Laden in dem oberen Spannungsbereich ausgestaltet.In this case, charging of electric vehicles by the charging devices in the lower voltage range and an upper voltage range is preferably provided, and the system is then for switching on the transformer for charging in the lower voltage range and switching off ten designed for charging in the upper voltage range.

Eine zentrale erfinderische Idee ist, dass einzelne Ladevorrichtungen für den oberen Spannungsbereich ausgelegt und optimiert werden, jedoch der untere Spannungsbereich bauteiltechnisch nicht für jede Ladevorrichtung einzeln dargestellt wird, sondern eine gemeinsame Bereitstellung für eine Mehrzahl von Ladevorrichtungen durch eine bedarfsweise Zuschaltung realisiert wird. D.h., der untere bzw. niedrigere Spannungsbereich wird der Ladevorrichtung schalttechnisch zugeteilt, welche ihn gerade benötigt. Dies ist nicht nur bzgl. Anzahl bzw. Dimensionierung der elektronischen Bauteile der Ladevorrichtungen ressourcensparend, sondern erlaubt auch eine gezieltere und damit besseren Optimierung der Elektronik der Ladevorrichtungen für ein Laden im oberen Spannungsbereich. Ein Ladesystem, welches ein erfindungsgemäßes System zur Spannungstransformation umfasst, kann z.B. für eine Realisierung einer DC-Ladespannung im oberen Spannungsbereich durch eine ggf. konsekutive Zusammenschaltung einer Mehrzahl von DC-Stellern ausgebildet sein. Diese DC-Steller können dann für eine möglichst effiziente Ladung im oberen Spannungsbereich optimiert sein.A central inventive idea is that individual charging devices are designed and optimized for the upper voltage range, but the lower voltage range is not represented individually for each charging device in terms of components, but a common provision for a plurality of charging devices is realized by switching on as required. This means that the lower or lower voltage range is allocated to the charging device that currently needs it. This not only saves resources with regard to the number or dimensioning of the electronic components of the charging devices, but also allows a more targeted and thus better optimization of the electronics of the charging devices for charging in the upper voltage range. A charging system that includes a system for voltage transformation according to the invention can be designed, for example, to implement a DC charging voltage in the upper voltage range by possibly connecting a plurality of DC controllers consecutively. These DC converters can then be optimized for the most efficient charging possible in the upper voltage range.

Vorzugsweise umfasst das System eine Steuerung und ist zum Zu- und Wegschalten des Transformators mittels der Steuerung auf Basis eines Zweipunktregler-Algorithmus ausgebildet. Als Zweipunktregler wird dabei ein unstetig arbeitender Regler mit zwei Ausgangszuständen verstanden. Je nachdem, ob der Spannungswert unterhalb oder oberhalb eines Grenzwertes zwischen zwei Spannungsbereichen (unterer bzw. niedrigerer und oberer bzw. höherer Spannungsbereich) ist, wird zwischen Laden mit zwischengeschaltetem Transformator und Laden ohne zwischengeschalteten Transformator gewechselt.The system preferably includes a controller and is designed to switch the transformer on and off by means of the controller based on a two-point controller algorithm. A discontinuously operating controller with two output states is understood as a two-point controller. Depending on whether the voltage value is below or above a limit value between two voltage ranges (lower or lower and upper or higher voltage range), the system switches between charging with an intermediate transformer and charging without an intermediate transformer.

Bei dem Transformator handelt es sich vorzugsweise um einen für die Bereitstellung von unterschiedlichen Spannungsniveaus aus dem unteren Spannungsbereich variabel bzw. gestuft ausgeführten Transformator.The transformer is preferably a variable or stepped transformer for the provision of different voltage levels from the lower voltage range.

Gem. einer Weiterbildung umfasst das System zur Spannungstransformation eine Mehrzahl von Transformatoren zur Transformation von Spannung in den unteren Spannungsbereich und jeder Transformator ist einer Mehrzahl von Ladevorrichtungen schalttechnisch zugeordnet. Diese Weiterbildung zielt insbesondere auf die Versorgung einer Vielzahl von Ladevorrichtungen. Denn entsprechend der Anzahl der Ladevorrichtungen kann es günstig sein, mehr als einen Transformator vorzusehen. D.h. für eine größere Anzahl von Ladevorrichtungen wird eine kleinere Anzahl von Transformatoren vorgesehen, wobei jeder Transformator einer Untermenge von Ladevorrichtungen zugeordnet und für eine entsprechende bedarfsweise Zuschaltung zur Spannungsversorgung eingerichtet bzw. eingebunden ist. Hierbei können sowohl Anzahl als auch Zuordnung der Transformatoren entsprechend der Gegebenheiten (z.B. Anzahl der Ladevorrichtung und Häufigkeit von Ladevorgängen) optimiert sein. Dabei ist es ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, dass eine Nachrüstung mit einem zusätzlichen Transformator (um z.B. einer gestiegenen durchschnittlichen Anzahl von Ladevorgängen Rechnung zu tragen) relativ einfach möglich ist. Bei den Zuordnungen von Transformatoren zu Untermengen von Ladevorrichtungen kann es sich entweder um disjunkte Untermengen handeln oder es sind im Hinblick auf Redundanzen zum Kompensieren von dem Ausfall eines Transformators Überschneidungen bei der Zuordnung vorgesehen.According to a development, the system for voltage transformation includes a plurality of transformers for transforming voltage into the lower voltage range, and each transformer is associated with a plurality of charging devices in terms of circuitry. This development aims in particular at supplying a large number of charging devices. Depending on the number of charging devices, it can be advantageous to provide more than one transformer. This means that a smaller number of transformers is provided for a larger number of charging devices, with each transformer being assigned to a subset of charging devices and set up or integrated for a corresponding connection to the power supply as required. Both the number and the assignment of the transformers can be optimized according to the circumstances (e.g. number of charging devices and frequency of charging processes). It is an advantage of the solution according to the invention that retrofitting with an additional transformer (in order to take into account an increased average number of charging processes, for example) is relatively easy. The assignments of transformers to subsets of charging devices can either be disjoint subsets or, with regard to redundancies to compensate for the failure of a transformer, overlaps are provided in the assignment.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems zur Spannungstransformation ist für eine Verzögerung des Ladevorgangs der Ladung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladevorrichtung ausgebildet. Dabei wird in der Regel der Ladevorgang verzögert, solange eine andere Ladevorrichtung für einen früher begonnenen Ladevorgang den Transformator benötigt bzw. bei einer Mehrzahl von Transformatoren einen beiden Ladevorrichtungen gemeinsam zugeordneten Transformator benötigt. Auf diese Weise werden Zugriffskonflikte bzgl. des (zugeordneten) Transformators vermieden.A development of the system for voltage transformation according to the invention is designed to delay the charging process of charging an electric vehicle at a charging device. As a rule, the charging process is delayed as long as another charging device requires the transformer for a charging process that started earlier or, in the case of a plurality of transformers, requires a transformer that is jointly assigned to both charging devices. In this way, access conflicts with regard to the (assigned) transformer are avoided.

Gegenstand dieser Anmeldung sind auch zwei Verfahren, bei dem ein erfindungsgemäßes System zur Spannungstransformation zur Ladung von einem Elektrofahrzeug verwendet wird.This application also relates to two methods in which a voltage transformation system according to the invention is used to charge an electric vehicle.

Bei dem ersten Verfahren wird ein erster Ladevorgang eines ersten Elektrofahrzeugs an einer ersten Ladevorrichtung eingeleitet wird. Für die Ladung des ersten Elektrofahrzeugs in dem zweiten, unteren Spannungsbereich wird der (ggf. bei mehreren Transformatoren der zugehörige) Transformator zugeschaltet. Ein Ladevorgang eines zweiten Elektrofahrzeugs an einer zweiten Ladevorrichtung wird (typischerweise nach Beginn und vor Abschluss des ersten Ladevorgangs) initialisiert (d.h. Vorbereitungen für diesen Ladevorgang wie evtl. Autorisierung, Handshake etc. werden getroffen). Es wird dann der Beginn des Ladevorgangs des zweiten Elektrofahrzeugs verzögert, bis der (ggf. zugehörige) Transformator für die Ladung des ersten Elektrofahrzeugs nicht mehr benötigt wird. Anschließend wird für die Ladung des zweiten Elektrofahrzeugs in dem zweiten, unteren Spannungsbereich der (ggf. zugehörige) Transformator zugeschaltet. Auf diese Weise werden Zugriffskonflikte vermieden. Es wäre auch denkbar, im Zuge einer Tarifierungsstrategie ein sofortiges Unterbrechen des ersten Ladevorgangs bei Initialisierung eines gem. Tarif priorisierten zweiten Ladevorgangs vorzusehen. Man könnte bei stark ausgelasteten Ladesystemen dieses Konzept auch im Sinne einer Warteschlange weiterentwickeln. In diesem Fall wäre der erste Ladevorgang ggf. als der in der Warteschlange direkt vor dem zweiten Ladevorgang platzierte Ladevorgang zu verstehen.In the first method, a first charging process of a first electric vehicle is initiated at a first charging device. To charge the first electric vehicle in the second, lower voltage range, the transformer (if there is more than one transformer, the associated one) is switched on. A charging process of a second electric vehicle at a second charging device is (typically after the start and before completion of the first charging process) initialized (ie preparations for this charging process such as possible authorization, handshake, etc. are made). The beginning of the charging process of the second electric vehicle is then delayed until the (possibly associated) transformer for charging the first electric vehicle is no longer required. The (possibly associated) transformer is then switched on for charging the second electric vehicle in the second, lower voltage range. This avoids access conflicts. It would also be conceivable, as part of a tariff strategy, to immediately interrupt the th charging process when initializing a second charging process that is prioritized according to the tariff. In the case of heavily loaded loading systems, this concept could also be further developed in the sense of a queue. In this case, the first load might be considered the load placed in the queue immediately before the second load.

Es kann sein, dass Elektrofahrzeuge einen Ladevorgang einleiten, obwohl die Fahrzeugbatterie noch vergleichsweise gut geladen ist. In diesem Fall ist evtl. ein Laden im unteren Spannungsbereich nicht erforderlich. Dem trägt ein weiteres Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Systems zur Spannungstransformation Rechnung. Dabei wird ein Ladevorgang eines batteriegetriebenen Elektrofahrzeugs an einer ersten Ladevorrichtung eingeleitet und anhand des Ladezustands der Batterie überprüft, ob ein Laden in dem unteren Spannungsbereich erforderlich ist. Ein Zuschalten des (ggf. zugeordneten) Transformators erfolgt dann nur, wenn ein Laden in dem unteren Spannungsbereich zu erfolgen hat.It may be that electric vehicles initiate a charging process even though the vehicle battery is still relatively well charged. In this case, charging in the lower voltage range may not be necessary. Another method for charging an electric vehicle with the aid of a system for voltage transformation according to the invention takes this into account. In this case, a charging process for a battery-powered electric vehicle is initiated at a first charging device, and the state of charge of the battery is used to check whether charging in the lower voltage range is necessary. The (possibly assigned) transformer is then only switched on if charging has to take place in the lower voltage range.

Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1: Lade/Entladekurve einer Li-Ion-Batterie,
  • 2: Beispiel U/I/P-Anforderung an High Power Charger (HPC-Charger) ,
  • 3: Effizienz-Kurve eines klassischen DC/DC-Wandlers,
  • 4: Variabel oder gestufter einstellbarer Spartrafo (verschiedene Spannungen abgreifbar),
  • 5: Effizienz-Kurve eines aus mehreren Wandlern zusammengeschalteten Gesamt-Wandlers, welcher in einen oberen und einen unteren Spannungsbereich aufgeteilt ist,
  • 6: Schaltplan-Schema bzw. Schaltplan-Prinzip für eine Konstruktion der beschriebenen Erfindung (konkretes Beispiel:
    • sechs EV Ladestellen mit zwei Spartrafos, welche nach Anforderung jeweils zwischen drei Ladestellen wechseln können),
  • 7: erfindungsgemäßes Vorgehen beim Laden eines Elektofahrzeuges.
The invention is described in more detail below within the scope of an exemplary embodiment with reference to figures. Show it:
  • 1 : charge/discharge curve of a Li-Ion battery,
  • 2 : Example U/I/P request for High Power Charger (HPC-Charger) ,
  • 3 : Efficiency curve of a classic DC/DC converter,
  • 4 : Variable or stepped adjustable autotransformer (different voltages can be tapped),
  • 5 : Efficiency curve of an overall converter made up of several converters, which is divided into an upper and a lower voltage range,
  • 6 : Circuit diagram scheme or circuit diagram principle for a construction of the invention described (specific example:
    • six EV charging points with two autotransformers, which can switch between three charging points as required),
  • 7 : procedure according to the invention when charging an electric vehicle.

In 1 ist eine Lade/Entladekurve einer Li-Ion-Batterie gezeigt. Die Abszisse zeigt den Ladezustand SOC (state of charge), während die Ordinate die Batteriespannung in VDC (volts direct current) angibt.In 1 a charge/discharge curve of a Li-ion battery is shown. The abscissa shows the state of charge SOC (state of charge), while the ordinate indicates the battery voltage in VDC (volts direct current).

Wie in 1 illustriert, wird der untere Spannungsbereich einer fast leeren Batterie bei HPC-Ladesystemen in Bezug auf die Gesamtladezeit relativ schnell durchlaufen. Dementsprechend wird die zuschaltbare Spannungsanpassung im unteren Spannungsbereich nur für eine sehr begrenzte Zeit benötigt, was wiederum ein Mehrfachnutzen dieser Einrichtung für mehrere Ladepunkte ermöglicht.As in 1 illustrated, the lower voltage range of an almost empty battery is passed through relatively quickly in HPC charging systems in relation to the total charging time. Accordingly, the switchable voltage adjustment in the lower voltage range is only required for a very limited time, which in turn allows multiple uses of this device for multiple charging points.

Durch die sich ändernde Batteriespannung ergeben sich Anforderungen an den Arbeitsbereich des Ladesystem. Dies ist anhand von 2 ersichtlich, in der beispielhaft ein U/I/P-Diagramm für HPC-Ladesystem mit Arbeitskurven für Ladeleistungen P von 150 kW, 250 kW und 350 kW gezeigt ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass üblicherweise die maximal mögliche Ladeleistung auch vom aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie anhängig ist. In den Randbereichen meist unterhalb von 20% und oberhalb von 80% wird die Leistung gedrosselt, um die Batteriezellen zu schonen.The changing battery voltage places demands on the working range of the charging system. This is based on 2 can be seen, in which a U/I/P diagram for an HPC charging system with working curves for charging powers P of 150 kW, 250 kW and 350 kW is shown as an example. It must be taken into account that the maximum possible charging power usually also depends on the current state of charge (SOC) of the battery. In the edge areas, mostly below 20% and above 80%, the power is throttled to protect the battery cells.

Dadurch bestehen erhebliche Anforderungen hinsichtlich Weitbereichsspannungsausgang, welche typischerweise eine Verringerung des Wirkungsgrads des Gesamtsystems verursacht.As a result, there are significant requirements with regard to the wide-range voltage output, which typically causes a reduction in the efficiency of the overall system.

Für die Elektronik von HPC-Ladevorrichtungen gibt es verschiedene Design-Ansätze. Beispielsweise kann ein AC-Bus zum Einsatz kommen. Bei diesem Ansatz speist die Sekundärseite eines Transformators mehrere AC/DC-Wandler, die wiederum ihre eigenen DC/DC-Stufen versorgen. Alternativ kann ein Design mit einem DC-Bus verwendet werden. Dieser Ansatz nutzt nur eine AC/DC-Stufe, um den DC-Ausgang für die Versorgung aller DC/DC-Stufen zu erzeugen. Eine galvanische Trennung zwischen den HPC-Ladepunkten ist nach Norm gefordert, daher operiert man bei den Design-Ansätzen entweder mit separaten Niederspannungsabgängen am Trafo oder galvanisch getrennten DC/DC Wandlern.There are different design approaches for the electronics of HPC chargers. For example, an AC bus can be used. With this approach, the secondary side of a transformer feeds multiple AC/DC converters, which in turn feed their own DC/DC stages. Alternatively, a DC bus design can be used. This approach uses only one AC/DC stage to generate the DC output to power all DC/DC stages. Galvanic isolation between the HPC charging points is required by the standard, which is why the design approaches either operate with separate low-voltage outlets on the transformer or galvanically isolated DC/DC converters.

Für die einzelnen DC/DC Stufen kommen DC/DC-Wandler (in diesem Zusammenhang auch als DC-Steller bezeichnet) zum Einsatz. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese Wandler typischerweise für einen bestimmten Leistungsbereich optimiert sind bzw. dort ihre höchste Effizienz haben (vgl. 3).DC/DC converters (also referred to as DC controllers in this context) are used for the individual DC/DC stages. It should be noted that these converters are typically optimized for a specific power range or have their highest efficiency there (cf. 3 ).

Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass insb. für HPC-Ladevorrichtungen zu Beginn des Ladevorgangs bei Aufladung einer leeren Batterie sich in einer ersten Phase die Batteriespannung schnell erhöht, bis diese in eine zweite Phase eines langsameren Spannungsanstiegs übergeht. Dies gilt insbesondere auch für Feststoff-Batterien, von denen erwartet wird, dass sie die Li-Ion-Batterien mehr und mehr in der Elektromobilität verdrängen werden. Bei Feststoffbatterien ist besonders die auf Glas als Elektrolyt basierende Batterie vielversprechend. Diese kann in Minuten auf 100% SOC geladen werden, wobei ein sehr schneller Durchlauf des unteren Spannungsbereiches erfolgt.The invention is based on the observation that, especially for HPC charging devices, at the beginning of the charging process when charging an empty battery, the battery voltage increases rapidly in a first phase until it transitions into a second phase of a slower voltage increase. This also applies in particular to solid-state batteries, which are expected to increasingly replace Li-ion batteries in electromobility become gene. In the case of solid-state batteries, the battery based on glass as the electrolyte is particularly promising. This can be charged to 100% SOC in minutes, with a very fast run through the lower voltage range.

Erfindungsgemäß wird der Spannungsbereich entsprechend der oben angesprochenen Ladephasen in einen unteren und einen oberen Spannungsbereich aufgeteilt. Dies ist in 1 angedeutet, wo ein Bereich gekennzeichnet ist, in dem eine Umschaltung zwischen dem unteren und oberen Spannungsbereich vorgesehen ist. Dies ist z.B. mittels Zweipunktregler realisierbar. Wie dort auch angedeutet ist, gibt es bei Umschaltung der Spannung mittels Zweipunktregler ein Hystereseverhalten. Es ist in 1 ein Schwellwert SOC(Ug) angegeben, um den sich der Istwert ändern muss, um ein Umschalten in den gegenteiligen Zustand zu bewirken. Dabei steigt die Spannung U bei Zunahme von der Ladung SOC (state of charge) in dem Übergangsbereich zwischen unterem und oberen Spannungsbereich streng monoton, so dass dem Schwellwert SOC(Ug) die Grenzspannung Ug zugeordnet ist. Beide Spannungsbereiche sind auch wegen der Hysterese nicht notwendigerweise scharf abgegrenzt, sondern können sich um die Grenzspannung Ug herum überlappen bzw. evtl. auch nach Maßgabe der verwendeten Elektronik bzw. Steuerverfahren variieren. Entsprechend sind die Begriffe „unterer Spannungsbereich“ und „oberer Spannungsbereich“ so zu interpretieren, dass der Großteil der Spannungswerte des unteren Spannungsbereichs unterhalb der des oberen Spannungsbereichs liegen und vice versa. Es gibt aktuell zwei Spannungsebenen von Elektrofahrzeugen mit 400V bzw. 800V. Für ein 800V System wäre die Schwelle bzw. Grenzspannung Ug z.B. bei 550-600V. Das Prinzip ist aber auch für 400V Systeme denkbar, dann wäre die Spannung Ug eher im Bereich 200-250V.According to the invention, the voltage range is divided into a lower and an upper voltage range in accordance with the charging phases discussed above. this is in 1 indicated where a range is marked in which switching between the lower and upper voltage range is provided. This can be implemented using a two-point controller, for example. As is also indicated there, there is a hysteresis behavior when the voltage is switched using a two-point controller. It is in 1 a threshold value SOC(Ug) is specified by which the actual value must change in order to switch to the opposite state. The voltage U rises strictly monotonically as the charge SOC (state of charge) increases in the transition range between the lower and upper voltage range, so that the threshold value SOC(Ug) is assigned the limit voltage Ug. Also because of the hysteresis, both voltage ranges are not necessarily sharply delimited, but can overlap around the limit voltage Ug or possibly also vary depending on the electronics or control method used. Accordingly, the terms "lower voltage range" and "upper voltage range" are to be interpreted in such a way that the majority of the voltage values of the lower voltage range are below those of the upper voltage range and vice versa. There are currently two voltage levels for electric vehicles, 400V and 800V. For an 800V system, the threshold or limit voltage Ug would be 550-600V, for example. However, the principle is also conceivable for 400V systems, in which case the voltage Ug would be more in the 200-250V range.

Alle Ladesäulen eines Ladeparks müssen ihre Bauteile für den oberen Spannungsbereich auslegen. Da die erste Ladephase im Vergleich zu der zweiten kurz ist, genügt es jedoch, den unteren Spannungsbereich nur wenige Male bauteiltechnisch abzubilden und bedarfsweise zuzuschalten. Im besten Fall muss der untere Spannungsbereich nur einmal abgebildet werden. Bei mehreren unteren Spannungsbereichen, die bautechnisch vorhanden sind, kann es dann sein, dass einige von ihnen stillstehen, da sie gerade nicht gebraucht werden. Hier gilt es ein Optimum an Ihnen zu finden (nach Projekt) Auch ist es kein Problem, bzgl. unteren Spannungsbereich einfach nachzurüsten.All charging stations in a charging park must design their components for the upper voltage range. Since the first charging phase is short compared to the second, it is sufficient to represent the lower voltage range only a few times in terms of components and to switch it on if necessary. In the best case, the lower voltage range only needs to be mapped once. If there are several lower voltage ranges that are structurally available, it may then be the case that some of them are idle because they are not currently being used. Here it is important to find an optimum for you (according to the project). It is also not a problem to simply retrofit with regard to the lower voltage range.

Die Realisierung des unteren Spannungsbereichs erfolgt mittels eines Transformators. D.h., den unteren Spannungsbereich stellt man z.B. durch einen variablen oder gestuften Spartrafo dar (4). Dieser ist vergleichsweise günstig und kann mittels Lasttrenner oder Solid-State-Relais aus dem Stromkreis genommen werden.The lower voltage range is implemented using a transformer. That is, the lower voltage range is represented, for example, by a variable or stepped autotransformer ( 4 ). This is comparatively cheap and can be removed from the circuit using a load isolator or solid-state relay.

Somit wird die Spannungsanpassung für die Ladung eines Elektrofahrzeuges im unteren Bereich zumindest zum größten Teil durch den Spartrafo realisiert. Im oberen Bereich sind z.B. mehrere DC-Stufen bzw. DC-Steller vorhanden, um durch denen konsekutiven Einsatz oder deren Zusammenschalten eine möglichst hohe Effizienz zu erhalten. Dies wird durch 5 illustriert.Thus, the voltage adjustment for charging an electric vehicle in the lower range is realized at least for the most part by the autotransformer. In the upper area, for example, there are several DC stages or DC controllers in order to achieve the highest possible efficiency through consecutive use or their interconnection. This is through 5 illustrated.

In 6 ist ein Gesamtsystem mit einer erfindungsgemäßen Spannungstransformation gezeigt. Ein HPC-Ladesystem wird durch Mittelspannung gespeist. Ein Mittelspannungstransformator MST versorgt mittels Niederspannungswicklungen NSW1 ... NSW6 Ladevorrichtungen bzw. Ladesäulen LV1 ... LV6 mit Niederspannung. Diese Ladesäulen beinhalten die AC/DC Wandlung (durch die Kennzeichnung mit AC/DC verdeutlicht) und verfügen über Anschlussstellen EV1 ... EV6 zur Verbindung mit zu ladenden Elektrofahrzeugen (typischerweise an der Säule befestigte Ladekabel) .In 6 an overall system with a voltage transformation according to the invention is shown. An HPC charging system is powered by medium voltage. A medium-voltage transformer MST supplies charging devices or charging columns LV1...LV6 with low voltage by means of low-voltage windings NSW1...NSW6. These charging stations include the AC/DC conversion (indicated by the AC/DC label) and have connection points EV1 ... EV6 for connection to electric vehicles to be charged (charging cables typically attached to the station).

Die einzelnen Versorgungszweige werden mit Hauptschaltern HS1, ..., HS1 (typischerweise Kompaktleistungsschalter bzw. MCCBs) durchgeschaltet. Die Spartransformatoren T1 und T2 werden bedarfsweise für die Spannungsversorgung im unteren Spannungsbereich zugeschaltet. Dabei ist der Spartransformator T1 für die Ladesäulen LV1 bis LV3 und der Spartransformator T2 für die Ladesäulen LV4 bis LV6 zuständig. Dies ist durch die strichelten Linien verdeutlicht. Die Spannungsversorgung ist dabei derart mit Schaltern gebildet, dass die Transformatoren in den Versorgungspfad jeder der Ladesäulen, für die der jeweilige Transformator zuständig ist, geschaltet werden können. In der Figur gezeigt sind Schalter S1 bis S6, mit denen die direkte Versorgung der Ladesäulen LV1 bis LV6 zwecks Zuschaltung von einem der Transformatoren unterbrochen werden kann. Dagegen sind in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur Schalter S31 und S32 für eine Zuschaltung des Transformators T1 zur Versorgung der Ladevorrichtung LV3 und Schalter S41 und S42 für eine Zuschaltung des Transformators T2 zur Versorgung der Ladevorrichtung LV4 gezeigt. Tatsächlich sind aber Schalter für die Zuschaltung des jeweils zuständigen Transformators zu alle Ladevorrichtungen vorsehen. Der Ladevorgang wird gesteuert durch eine Steuerung CU (CU: Control Unit), die beispielsweise mit einem Mikrokontroller (MCU) gebildet ist.The individual supply branches are switched through with main switches HS1, ..., HS1 (typically molded case circuit breakers or MCCBs). The autotransformers T1 and T2 are switched on as required for the power supply in the lower voltage range. The autotransformer T1 is responsible for the charging columns LV1 to LV3 and the autotransformer T2 for the charging columns LV4 to LV6. This is illustrated by the dashed lines. The voltage supply is formed with switches in such a way that the transformers can be switched into the supply path of each of the charging stations for which the respective transformer is responsible. The figure shows switches S1 to S6, with which the direct supply of the charging stations LV1 to LV6 can be interrupted for the purpose of connecting one of the transformers. In contrast, only switches S31 and S32 for connecting the transformer T1 to supply the charging device LV3 and switches S41 and S42 for connecting the transformer T2 to supply the charging device LV4 are shown in the figure for reasons of clarity. In fact, however, switches for connecting the responsible transformer to all charging devices are to be provided. The charging process is controlled by a controller CU (CU: Control Unit), which is formed, for example, with a microcontroller (MCU).

Die Spartransformatoren T1 und T2 sind in 6 als von den Ladesäulen LV1 ...LV6 separate Elemente gezeigt. Es wäre aber z.B. auch möglich, dass die Transformatoren rein bautechnisch bzw. physikalisch in eine jeweils entsprechend erweiterte Ladevorrichtung (z.B. LV1 und LV6) integriert würden.The autotransformers T1 and T2 are in 6 shown as separate elements from the charging columns LV1...LV6. However, it would also be possible, for example, for the transformers to be purely structural or would be physically integrated into a correspondingly expanded charging device (e.g. LV1 and LV6).

Ein Ladevorgang wird nun anhand der 7 erläutert. Im Schritt S1 koppelt ein elektronisch betriebenes Fahrzeug an der Anschlussstelle EV3 an (zu diesem Zeitpunkt sind die relevanten Schalter S3, S31 und S32 geöffnet). Typischerweise läuft dann ein Protokoll zum Start bzw. zur Initialisierung des Ladevorgangs ab, bei dem z.B. eine Authentifizierung stattfindet und der Bezahlungsmodus festgelegt wird. Nach dieser Initialisierung wird im Schritt S2 überprüft, ob der Transformator T1 zur Verfügung steht oder im Zuge eines anderen Ladevorgangs in Benutzung ist. Dies kann z.B. durch die Steuerung CU über die Schalterstellungen abgefragt werden. A loading process is now based on the 7 explained. In step S1 an electronically operated vehicle docks at the connection point EV3 (at this time the relevant switches S3, S31 and S32 are open). Typically, a protocol then runs to start or initialize the charging process, in which, for example, authentication takes place and the payment mode is specified. After this initialization, it is checked in step S2 whether the transformer T1 is available or is being used in the course of another charging process. This can be queried, for example, by the controller CU via the switch positions.

Ist auch denkbar, dass im Zuge der Initialisierung der Ladezustand des Fahrzeugs ermittelt und auf dieser Basis überprüft wird, ob überhaupt ein Laden im unteren Spannungsbereich erforderlich ist (z.B. ein Laden im unteren Spannungsbereich ist z.B. nicht erforderlich, wenn die Batterie noch zu mehr als 20% geladen ist). Dies ist durch Schritt S0 angedeutet.It is also conceivable that in the course of the initialization the state of charge of the vehicle is determined and, on this basis, it is checked whether charging in the lower voltage range is necessary at all (e.g. charging in the lower voltage range is not necessary if the battery still has more than 20 % is loaded). This is indicated by step S0.

Ist ein Laden im unteren Spannungsbereich erforderlich und steht der Transformator T1 zur Verfügung, so kann unmittelbar in Schritt S3 zum Ladevorgang übergegangen werden. Anderenfalls wird in Schritt S4 abgewartet, bis der Transformator T1 wieder zur Verfügung steht (Schritt S5). Dies kann z.B. durch die Öffnung von Schaltern, über die der Transformator T1 mit einer anderen Ladevorrichtung in Verbindung steht, erkannt werden. Es ist an dieser Stelle auch denkbar, dass dann nicht unmittelbar das Fahrzeug an der Anschlussstelle EV3 geladen wird, sondern ein anderes wartendes Fahrzeug. Hierzu kann eine Priorisierung verwendet werden, die typischerweise entsprechend der Reihenfolge der Initialisierung von Ladevorgängen erfolgt. Für die Ladung im unteren Spannungsbereich werden im Schritt S6 die Schalter S31 und S32 geschlossen, damit das Laden (Schritt S7) erfolgen kann.If charging in the lower voltage range is required and the transformer T1 is available, the charging process can be started immediately in step S3. Otherwise, in step S4, there is a wait until the transformer T1 is available again (step S5). This can be detected, for example, by the opening of switches via which the transformer T1 is connected to another charging device. It is also conceivable at this point that the vehicle is not charged directly at the connection point EV3, but another waiting vehicle. Prioritization can be used for this purpose, which typically takes place in accordance with the order in which loading processes are initialized. For charging in the lower voltage range, switches S31 and S32 are closed in step S6 so that charging (step S7) can take place.

Wenn nun erkannt wird (z.B. mittels eines Zweipunktsregler-Algorithmus), dass ein Übergang auf Laden im oberen Spannungsbereich erfolgen soll (Abfrage S8), werden in Schritt S10 die Schalter S31 und S32 geöffnet, um den Transformator T1 vollständig anzukoppeln. Im Schritt S11 erfolgt dann das Laden im oberen Spannungsbereich bis der Ladevorgang beendet ist. Danach wird der Schalter S3 wieder geöffnet (Schritt S12) .If it is now recognized (e.g. by means of a two-point controller algorithm) that a transition to charging in the upper voltage range should take place (query S8), switches S31 and S32 are opened in step S10 in order to fully couple transformer T1. In step S11, charging then takes place in the upper voltage range until the charging process is complete. Then the switch S3 is opened again (step S12).

Die anhand des Ausführungsbeispiels beschriebene Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. Durch die Aufteilung der Leistungskurve in zwei Spannungsebenen entsteht die Möglichkeit, dass nur der obere Bereich der Effizienzkurve je Wandler bzw. Umrichter genutzt wird und dadurch auch die Bauteile effizienter ausgelegt werden können. Man kann auch mehrere kleinere Umrichter zusammenschalten, um jeweils die beste Effizienz über den gesamten Arbeitsbereich zu erreichen.The procedure described using the exemplary embodiment has several advantages. By dividing the power curve into two voltage levels, it is possible that only the upper part of the efficiency curve is used for each converter or converter, which means that the components can also be designed more efficiently. It is also possible to interconnect several smaller converters in order to achieve the best efficiency over the entire working range.

Weiterhin ist diese Erfindung - wie oben angesprochen - stark auf die zukünftige Batterieentwicklungen gerichtet, da aktuell zu erwarten ist, dass Feststoff-Batterien die Li-Ion-Batterien mehr und mehr in EV verdrängen werden.Furthermore, this invention - as mentioned above - is strongly aimed at future battery developments, since it is currently expected that solid-state batteries will increasingly replace Li-ion batteries in EVs.

Ladesäulen müssen ihre Bauteile für den oberen Spannungsbereich auslegen. Jedoch muss nur wenige Male der untere Spannungsbereich bauteiltechnisch abgebildet werden. Daraus resultieren geringere Systemkosten, da ja nicht bei allen Ladesäulen der gesamte Spannungsbereich abgebildet werden muss, was wiederum zu Bauteileinsparungen und einer besseren Ausnutzung der Bauteile führt.Charging stations must design their components for the upper voltage range. However, the lower stress range only needs to be represented a few times in terms of component technology. This results in lower system costs, since the entire voltage range does not have to be mapped for all charging stations, which in turn leads to component savings and better utilization of the components.

Zudem wird ein besserer Gesamtwirkungsgrad durch die unterschiedliche Behandlung von unteren und oberen Spannungsbereich erzielt, da Bauteile auf den optimalen (deutlich eingeschränkten) Arbeitsbereich ausgelegt werden müssen bzw. können.In addition, a better overall efficiency is achieved through the different treatment of the lower and upper voltage range, since components must or can be designed for the optimal (significantly limited) working range.

Der untere Spannungsbereich bei einer leeren Batterie wird auf die Gesamt-Ladezeit relativ schnell durchlaufen, z.B. in wenige Minuten. Wie schnell hängt von dem Gesamtsystem bestehend aus Ladeleistung, Batterietyp und Batteriekapazität ab. Vor allem kommt dieses schnelle Durchlaufen der unteren Batteriespannung bei HPC-Ladesystem vor, wofür sich diese Erfindung besonders eignet. Bei Home-Wallboxen mit kleiner Ladeleistung sind die Vorteile geringer.The lower voltage range for an empty battery is passed through relatively quickly in relation to the total charging time, e.g. in a few minutes. How fast depends on the overall system consisting of charging power, battery type and battery capacity. Above all, this rapid cycling through the lower battery voltage occurs in HPC charging systems, for which this invention is particularly suitable. In the case of home wallboxes with a small charging capacity, the advantages are less.

Ein anderer Pluspunkt ist die Möglichkeit des Einsatzes eines vergleichsweise aufwandsarmen Spartrafos. Die Batterie wird mittels des Spartrafos und einem auf Effizienz getrimmten AC/DC-Wandler schnell aus ihrer tiefen Spannungslage geholt. Anschließend arbeiten nur noch effizient Wandler parallel oder in Serie. (Der Spartrafo ist dann wieder aus dem Schaltkreis genommen.)Another advantage is the possibility of using a comparatively low-cost autotransformer. The battery is quickly brought out of its low voltage level by means of the autotransformer and an AC/DC converter trimmed for efficiency. After that, only efficient converters work in parallel or in series. (The autotransformer is then removed from the circuit again.)

Das System kann z.B. für Elektroautos (typischerweise minimale Batteriespannung 200 VDC) und für Elektrobusse und Elektrotrucks (typischerweise minimale Batteriespannung 450 VDC) genutzt werden. Bei einer minimalen Batteriespannung von 450 VDC arbeitet das System noch effizienter, da die Verweilzeit im unteren Spannungsbereich, bei entsprechend großer Ladesäulenleistung (ca. > 300kW) relativ kurz ist.The system can be used e.g. for electric cars (typically minimum battery voltage 200 VDC) and for electric buses and electric trucks (typically minimum battery voltage 450 VDC). With a minimum battery voltage of 450 VDC, the system works even more efficiently, since the dwell time in the lower voltage range is relatively short with a correspondingly high charging station output (approx. > 300kW).

Claims (11)

System zur Spannungstransformation für Ladevorrichtungen (LV1...LV6) zum Aufladen von Elektrofahrzeugen, mit - einer Transformatorvorrichtung (MST) zur Bereitstellung von Spannung jeweils für die einzelnen Ladevorrichtungen (LV1...LV6) , - einem Transformator (T1, T2) zur Transformation der Spannung in einen unteren Spannungsbereich, und - einer Schaltvorrichtung zum bedarfsweisen Zuschalten des Transformators (T1, T2) in die Spannungsversorgung jeweils einer Ladevorrichtung einer Mehrzahl von Ladevorrichtungen (LV1...LV6) , wodurch für die entsprechende Ladevorrichtung eine Versorgung mit Spannung aus dem unteren Spannungsbereich realisiert wird.Voltage transformation system for chargers (LV1...LV6) for charging electric vehicles, with - A transformer device (MST) for providing voltage for each of the individual charging devices (LV1 ... LV6), - A transformer (T1, T2) for transforming the voltage into a lower voltage range, and - A switching device for switching on the transformer (T1, T2) as required in the power supply of one charging device of a plurality of charging devices (LV1...LV6), whereby a supply of voltage from the lower voltage range is realized for the corresponding charging device. System zur Spannungstransformation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - Laden von Elektrofahrzeugen durch die Ladevorrichtungen (LV1...LV6) in dem unteren Spannungsbereich und einem oberen Spannungsbereich vorgesehen ist, und - das System für ein Zuschalten des Transformators (T1, T2) für ein Laden in dem unteren Spannungsbereich und ein Wegschalten für ein Laden in dem oberen Spannungsbereich ausgestaltet ist.Stress transformation system claim 1 , characterized in that - charging of electric vehicles by charging devices (LV1...LV6) is provided in the lower voltage range and an upper voltage range, and - the system for switching on the transformer (T1, T2) for charging in the lower Voltage range and switching off for loading in the upper voltage range is designed. System zur Spannungstransformation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - es eine Steuerung (CU) umfasst, und - das System zum Zu- bzw. Wegschalten des Transformators (T1, T2) mittels der Steuerung (CU) auf Basis eines Zweipunktregler-Algorithmus ausgebildet ist.Stress transformation system claim 1 or 2 , characterized in that - it comprises a controller (CU), and - the system for switching the transformer (T1, T2) on or off by means of the controller (CU) is designed on the basis of a two-point controller algorithm. System zur Spannungstransformation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Transformator (T1, T2) um einen für die Bereitstellung von unterschiedlichen Spannungsniveaus aus dem unteren Spannungsbereich variabel bzw. gestuft ausgeführten Transformator handelt.Stress transformation system according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the transformer (T1, T2) is a variable or stepped transformer designed to provide different voltage levels from the lower voltage range. System zur Spannungstransformation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für die bedarfsweise Zuschaltung des Transformators (T1, T2) die Schaltvorrichtung mit Schaltern (S31, S32, S41, S42) gebildet ist, welche mittels einer Steuerung (CU) geöffnet bzw. geschlossen werden.System for voltage transformation according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device is formed with switches (S31, S32, S41, S42) for switching on the transformer (T1, T2) as required, which switches are opened or closed by means of a controller (CU). . getting closed. System zur Spannungstransformation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Transformatorvorrichtung (MST) mit einer Vielzahl von Niederspannungswicklungen (NSW1...NSW6) jeweils zur Spannungsversorgung einer Ladevorrichtung (LV1...LV6) umfasst.Voltage transformation system according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a transformer device (MST) with a plurality of low-voltage windings (NSW1...NSW6) each for supplying voltage to a charging device (LV1...LV6). System zur Spannungstransformation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - es eine Mehrzahl von Transformatoren (T1, T2) zur Transformation von Spannung in den unteren Spannungsbereich umfasst, und - jeder Transformator (T1, T2) einer Mehrzahl von Ladevorrichtungen (LV1...LV6) für die bedarfsweise erfolgende Zuschaltung schalttechnisch zugeordnet ist.Voltage transformation system according to one of the preceding claims, characterized in that - it comprises a plurality of transformers (T1, T2) for transforming voltage into the lower voltage range, and - each transformer (T1, T2) of a plurality of charging devices (LV1. ..LV6) is assigned switching technology for the required connection. System zur Spannungstransformation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System für eine Verzögerung des Ladevorgangs der Ladung eines Elektrofahrzeugs an einer Ladevorrichtung (LV1...LV6) ausgebildet ist, solange eine andere Ladevorrichtung (LV1...LV6) für einen früher begonnenen Ladevorgang den Transformator (T1, T2) benötigt.System for voltage transformation according to one of the preceding claims, characterized in that the system is designed for a delay in the charging process of charging an electric vehicle at one charging device (LV1...LV6) as long as another charging device (LV1...LV6) is available for a charging process started earlier requires the transformer (T1, T2). Ladesystem für Elektrofahrzeuge, - mit einer Vielzahl von Ladevorrichtungen (LV1...LV6) , und - mit einem System zur Spannungstransformation nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, welches für eine Realisierung einer DC-Ladespannung im oberen Spannungsbereich durch eine ggf. konsekutive Zusammenschaltung einer Mehrzahl von DC-Stellern ausgebildet ist.Charging system for electric vehicles, - with a large number of charging devices (LV1...LV6), and - with a system for voltage transformation according to one of the preceding Claims 1 until 8th , which is designed for a realization of a DC charging voltage in the upper voltage range by a possibly consecutive interconnection of a plurality of DC controllers. Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit Hilfe eines Systems zur Spannungstransformation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem - ein erster Ladevorgang eines ersten Elektrofahrzeugs an einer ersten Ladevorrichtung (LV1...LV6) eingeleitet wird, - für die Ladung des ersten Elektrofahrzeugs in dem zweiten, unteren Spannungsbereich der Transformator (T1, T2) zugeschaltet wird, - ein Ladevorgang eines zweiten Elektrofahrzeugs an einer zweiten Ladevorrichtung (LV1...LV6) initialisiert wird, - der Beginn des Ladevorgangs des zweiten Elektrofahrzeugs verzögert wird, bis der Transformator (T1, T2) für die Ladung des ersten Elektrofahrzeugs nicht mehr benötigt wird, und - dann für die Ladung des zweiten Elektrofahrzeugs in dem zweiten, unteren Spannungsbereich der Transformator zugeschaltet wird.Method for charging an electric vehicle using a voltage transformation system according to one of Claims 1 until 8th , in which - a first charging process of a first electric vehicle is initiated at a first charging device (LV1...LV6), - the transformer (T1, T2) is switched on for charging the first electric vehicle in the second, lower voltage range, - a charging process of a second electric vehicle is initialized at a second charging device (LV1...LV6), - the beginning of the charging process of the second electric vehicle is delayed until the transformer (T1, T2) is no longer required for charging the first electric vehicle, and - then the transformer is switched on for charging the second electric vehicle in the second, lower voltage range. Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit Hilfe eines Systems zur Spannungstransformation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem - ein Ladevorgang eines batteriegetriebenen Elektrofahrzeugs an einer ersten Ladevorrichtung (LV1...LV6) eingeleitet wird, - anhand des Ladezustands (SOC) der Batterie überprüft wird, ob ein Laden in dem unteren Spannungsbereich erforderlich ist, und ein Zuschalten des Transformators (T1, T2) nur dann erfolgt, wenn ein Laden in dem unteren Spannungsbereich erforderlich ist.Method for charging an electric vehicle using a voltage transformation system according to one of Claims 1 until 8th , in which - a charging process of a battery-powered electric vehicle at a first charging device (LV1...LV6) is initiated, - based on the state of charge (SOC) of the battery, it is checked whether charging in the lower voltage range is necessary, and the transformer (T1, T2) is only switched on when charging in the lower voltage range is required.
DE102020208432.7A 2020-07-06 2020-07-06 Voltage transformation system and method for charging electric vehicles Ceased DE102020208432A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208432.7A DE102020208432A1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Voltage transformation system and method for charging electric vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208432.7A DE102020208432A1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Voltage transformation system and method for charging electric vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020208432A1 true DE102020208432A1 (en) 2022-01-13

Family

ID=79020121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020208432.7A Ceased DE102020208432A1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 Voltage transformation system and method for charging electric vehicles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020208432A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131125A1 (en) 2022-11-24 2023-11-23 Amperfied GmbH Flexible splittable DC charging system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016213070A1 (en) 2016-07-18 2016-12-22 Continental Automotive Gmbh Vehicle electrical system and procedure
DE102017004467A1 (en) 2017-05-10 2017-11-02 Daimler Ag Supplying electrical energy from a vehicle-external electrical charging station to an electrical system of a motor vehicle
US20180123360A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 VoltServer, Inc. Digital Power Multiport Battery Charging System
DE102019113368A1 (en) 2018-05-21 2019-11-21 Ford Global Technologies, Llc POWER CONVERTER ASSEMBLY AND POWER CONVERSION PROCESS FOR ELECTRIFIED VEHICLES
DE102018213008A1 (en) 2018-08-03 2020-02-06 Continental Automotive Gmbh Vehicle-side charging circuit and method for charging a vehicle-side energy store

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016213070A1 (en) 2016-07-18 2016-12-22 Continental Automotive Gmbh Vehicle electrical system and procedure
US20180123360A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 VoltServer, Inc. Digital Power Multiport Battery Charging System
DE102017004467A1 (en) 2017-05-10 2017-11-02 Daimler Ag Supplying electrical energy from a vehicle-external electrical charging station to an electrical system of a motor vehicle
DE102019113368A1 (en) 2018-05-21 2019-11-21 Ford Global Technologies, Llc POWER CONVERTER ASSEMBLY AND POWER CONVERSION PROCESS FOR ELECTRIFIED VEHICLES
DE102018213008A1 (en) 2018-08-03 2020-02-06 Continental Automotive Gmbh Vehicle-side charging circuit and method for charging a vehicle-side energy store

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131125A1 (en) 2022-11-24 2023-11-23 Amperfied GmbH Flexible splittable DC charging system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3333005B1 (en) Modular power electronics unit for charging an electrically powered vehicle
EP3014725B1 (en) Energy storage device having a dc voltage supply circuit and method for providing a dc voltage from an energy storage device
DE102017207102A1 (en) Stationary storage for temporary storage of electrical energy in an electrical supply network and operating method and retrofit module for the stationary storage
DE102009033185B4 (en) Charging system and charging method for charging a battery of a vehicle and vehicle with such a charging system
DE102016223470A1 (en) Charging circuit and charging method for an electrical energy storage system
DE102016123923A1 (en) loader
EP2673860B1 (en) Charging an energy-storing arrangement
DE102016125720A1 (en) Low-voltage decoupling from a modular energy storage inverter system
DE102013210293A1 (en) Decentralized DC voltage controller
DE102010062362A1 (en) High-speed charging station for charging battery of electric vehicle, has output-side converter with high output power, whose input and output terminals are connected to respective electrical energy storage device and electrical load
DE102017221184A1 (en) Power converter component and semiconductor module of such a power converter component
DE102017116107B3 (en) Topology for a vehicle, method for loading a vehicle
DE102017206497B4 (en) Charging device and method for charging an electrical energy store of a vehicle, and motor vehicle
EP3358701B1 (en) Charging circuit with a dc converter and charging method for an electrical energy storage system
DE102020208432A1 (en) Voltage transformation system and method for charging electric vehicles
DE102016002459A1 (en) Electrical system for an electrically driven motor vehicle
DE102015006280A1 (en) Vehicle and electric drive device for a vehicle
DE102013011104A1 (en) Electrical power distribution device for an electrically driven vehicle and method for operating the power distribution device
WO2021089281A1 (en) Multi-voltage storage system for an at least partially electrically driven vehicle
DE102015111553A1 (en) Device and method for inductive transmission of electrical energy
DE102020113907A1 (en) Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle
DE102020204336B4 (en) Vehicle-side high-voltage charging circuit and vehicle electrical system
DE102017209451A1 (en) Electric power system, method and computer program for operating the power system and computer program product
WO2022194433A1 (en) Apparatus and method for supplying electricity to a low-voltage on-board power supply system of a motor vehicle, in particular an electric motor vehicle
EP3759787B1 (en) Charging system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final