DE102021108246A1 - Ladestation und Verfahren zum Betreiben einer Ladestation - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Ladestation (1) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation (1) koppelbaren mehrphasigen Netzes (4) vorgeschlagen, mit:einem mit einer Anzahl von Phasen (L1, L2, L3) des mehrphasigen Netzes (4) koppelbaren AC/DC-Wandler (400),einem dem AC/DC-Wandler (400) nachgeschalteten Zwischenkreis (500), welcher eine Anzahl von zwischen einem positiven Ausgangsleiter (401) und einem negativen Ausgangsleiter (402) des AC/DC-Wandlers (400) geschaltete Zwischenkreiskondensatoren (501, 502) aufweist, undeinem dem Zwischenkreis (500) nachgeschalteten DC/DC-Wandler (600), welcher eine mit dem positiven Ausgangsleiter (401) verbundene erste Halbbrücke (H1) und eine mit dem negativem Ausgangsleiter (402) verbundene zweite Halbbrücke (H2) aufweist, wobei der Mittelabgriff (M1) der ersten Halbbrücke (H1) und der Mittelabgriff (M2) der zweiten Halbbrücke (H2) über eine Drossel (605) verbunden sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation koppelbaren mehrphasigen Netzes. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ladestation.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das vorliegende technische Gebiet betrifft das Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges. Hierzu beschreibt beispielsweise das Europäische Patent EP 2 882 607 B1 der Anmelderin eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, mit wenigstens einer Eingangsschnittstelle zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz in die Ladestation, mit einer Anschlussbuchse zum Verbinden eines Ladesteckers eines Elektrofahrzeuges zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Energie an das Elektrofahrzeug, mit einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten umfassend eine elektronische Steuervorrichtung zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und mit einem die elektrotechnischen Komponenten umschließenden Gehäuse.
  • Bei Elektrofahrzeugen sind unterschiedliche Ladeverfahren bekannt, so gibt es Schnellladeverfahren, bei welchen die Ladestation dem Elektrofahrzeug Gleichspannung /-strom (DC) zur Verfügung stellt, oder aber auch Wechselstromladeverfahren, wobei dem Elektrofahrzeug einphasig oder mehrphasig, insbesondere zweiphasig oder dreiphasig, Wechselstrom (AC) zur Verfügung gestellt wird, welchen das ladende Fahrzeug mittels einem eingebauten AC/DC Wandler in Gleichstrom für den zu ladenden Energiespeicher umwandelt. Bei den Wechselstromladeverfahren kontrolliert eine Ladelogik des Fahrzeugs oder des Energiespeichers den Ladevorgang.
  • Folglich kommen bei einer zum DC-Laden geeigneten Ladestation sowohl ein AC/DC-Wandler als auch ein DC/DC-Wandler (Gleichspannungswandler) zum Einsatz. Hierzu zeigt das Dokument EP 2 515 424 B1 einen Gleichspannungswandler zum Hoch- und/oder Tiefsetzen von Spannungen, mit wenigstens einem ersten Anschluss und wenigstens einem zweiten Anschluss sowie wenigstens einem dritten Anschluss, wobei ein Energiefluss zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen einerseits und dem dritten Anschluss andererseits möglich ist, einer getaktet betreibbaren ersten Halbbrücke, welche parallel zu dem ersten Anschluss geschaltet ist und eine Reihenschaltung von wenigstens einer ersten Schaltvorrichtung und einer zweiten Schaltvorrichtung aufweist, und einer getaktet betreibbaren zweiten Halbbrücke, welche parallel zu dem zweiten Anschluss geschaltet ist und eine Reihenschaltung von wenigstens einer dritten Schaltvorrichtung und wenigstens einer vierten Schaltvorrichtung aufweist, wobei die Mittelpunkte der beiden getaktet betreibbaren Halbbrücken über wenigstens eine Drossel miteinander verbunden sind, wobei diese wenigstens eine Drossel als fliegende Induktivität betrieben wird.
  • Weitere herkömmliche Lösungen sind aus den Dokumenten EP 3 664 244 A1 , EP 3 729 593 A1 , DE 11 2013 007 137 T5 , EP 2 465 176 B1 , DE 10 2016 212 135 A1 , DE 10 2017 100 138 A1 , WO 2020/167132 A1 und DE 10 2009 060 364 A1 bekannt.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges zu schaffen.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ladestation, insbesondere eine transformatorlose Ladestation, zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation koppelbaren mehrphasigen Netzes vorgeschlagen. Die Ladestation umfasst:
    • einen mit einer Anzahl von Phasen des mehrphasigen Netzes koppelbaren AC/DC-Wandler,
    • einen dem AC/DC-Wandler nachgeschalteten Zwischenkreis, welcher eine Anzahl von zwischen einem positiven Ausgangsleiter und einem negativen Ausgangsleiter des AC/DC-Wandlers geschaltete Zwischenkreiskondensatoren aufweist, und
    • einen dem Zwischenkreis nachgeschalteten DC/DC-Wandler, welcher eine mit dem positiven Ausgangsleiter verbundene erste Halbbrücke und eine mit dem negativem Ausgangsleiter verbundene zweite Halbbrücke aufweist, wobei der Mittelabgriff der ersten Halbbrücke und der Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke über eine Drossel verbunden sind.
  • Die Ladestation weist beispielsweise ein Gehäuse, insbesondere ein wasserdichtes Gehäuse, mit einem Innenraum auf, in dem eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und eine mit zumindest einer der Komponenten verbundene Anschlussbuchse zum Verbinden eines Ladesteckers für den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges angeordnet sind.
  • Die Ladestation kann auch als Ladeanschlussvorrichtung bezeichnet werden. Die Ladestation ist insbesondere als Wallbox ausgebildet. Die Ladestation ist zum Aufladen bzw. Regenerieren des Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges geeignet, indem die Ladestation über ihre Anschlussbuchse und den Ladestecker des Elektrofahrzeuges mit dem Energiespeicher bzw. der Ladeelektronik des Elektrofahrzeuges elektrisch verbunden wird. Die Ladestation agiert dabei als Bezugsquelle für elektrische Energie für das Elektrofahrzeug, wobei die elektrische Energie in einen Energiespeicher des Elektrofahrzeuges mittels Anschlussbuchse und Ladestecker übertragen werden kann. Die Ladestation kann auch als intelligente Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge bezeichnet werden.
  • Beispiele für die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Ladestation umfassen Schütz, Allstromsensitiver-Schutzschalter, Gleich-, Über- und Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung, Relais, Anschlussklemme, elektronische Schaltkreise und eine Steuervorrichtung, beispielsweise umfassend eine Leiterplatte, auf welcher eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen zum Steuern und/oder Messen und/oder Überwachen der Energiezustände an der Ladestation bzw. im verbundenen Elektrofahrzeug angeordnet sind.
  • Der AC/DC-Wandler kann auch als Umrichter bezeichnet werden. Der AC/DC-Wandler ist insbesondere zum Wandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung und/oder zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung eingerichtet. Die Ladestation umfasst insbesondere einen dem Umrichter nachgeschalteten Zwischenkreis mit einer Anzahl von Zwischenkreiskondensatoren, die mit einem Zwischenkreismittelpunkt verbunden sind.
  • Das mehrphasige Netz ist beispielsweise ein mehrphasiges Teilnehmernetz. Das mehrphasige Netz kann auch ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz sein. Das mehrphasige Netz hat insbesondere eine Anzahl von Phasen, beispielsweise L1, L2 und L3, sowie einen Neutralleiter (auch bezeichnet mit N).
  • Es sei angemerkt, dass das „Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers“ sowohl ein Zuführen von elektrischer Energie als auch ein Entnehmen von elektrischer Energie umfasst. Das heißt, dass der Energiespeicher als Verbraucher oder als Erzeuger in dem Teilnehmernetz wirken kann.
  • Insbesondere ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche einzelne oder alle Elemente und Einheiten der Ladestation steuern kann. Ferner ist die Drossel des DC/DC-Wandlers vorzugsweise als fliegende Induktivität betreibbar. Hierbei kann der DC/DC-Wandler mit der fliegenden Induktivität vorteilhafterweise funktional wie eine Quasi-Potentialtrennung wirken. Beispielsweise weist der DC/DC-Wandler eine Anzahl von Halbleiterschaltelementen auf, welche beispielsweise als MOSFET ausgebildet sind. Insbesondere arbeitet der DC/DC-Wandler als Spannungsinverter, wobei der DC/DC-Wandler vorzugsweise derart angesteuert wird, dass die Dioden der MOSFETs im ungestörten Betrieb niemals in unerwünschter Weise leitend werden. Die Induktivität fliegt im Betrieb vorzugsweise zwischen dem Eingangspotential und dem Ausgangspotential hin und her. Hierdurch ergibt sich funktional die Quasi-Potentialtrennung. Bei einem Erdschluss an dem Energiespeicher (Akkumulator, Akku) kann sich das Potential des Energiespeichers relativ zum Potential des Zwischenkreises der Ladestation ungestört frei verlagern. Dabei wird die Regelung des Drosselstroms der Drossel im Erdschlussfall vorzugsweise nicht tangiert. Auch der Tastgrad des DC/DC-Wandlers muss nicht geändert werden.
  • Der vorgeschlagene DC/DC-Wandler verhält sich vorzugsweise funktional wie ein DC/DC-Wandler mit Transformator. Das Ausgangspotential gegen Erde kann im Betrieb innerhalb gewisser Grenzen frei verlagert werden, ohne dass die Funktion des DC/DC-Wandlers davon tangiert wird.
  • Bei entsprechender Dimensionierung der Halbleiterschaltelemente des DC/DC-Wandlers ist es möglich, dass eine Person einen Pol des Ausgangs der Ladestation berührt, ohne dass ein wesentlicher Gleichstrom durch den Körper der Person fließen würde.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Drossel des DC/DC-Wandlers als fliegende Induktivität betreibbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Ladestation eine transformatorlose Ladestation.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der DC/DC-Wandler als ein bidirektionaler DC/DC-Wandler zum Hochsetzen und/oder Tiefsetzen von Spannungen ausgebildet. Der DC/DC-Wandler kann auch als Gleichspannungswandler bezeichnet werden. Der DC/DC-Wandler ist insbesondere symmetrisch aufgebaut und kann in beide Richtungen tief- und hochsetzen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige Halbbrücke eine Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltelementen. Der Mittelabgriff der Halbbrücke ist zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiterschaltelementen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das jeweilige Halbleiterschaltelement als ein MOSFET, bevorzugt als ein SiC-MOSFET, oder als ein IGBT oder als eine SiC-Kaskode ausgebildet.
  • Insbesondere wirkt die vorliegende Topologie als bidirektionale Spannungsübersetzung-Vorrichtung (DC-Transformator), wobei die Spannungsübersetzung, welche von der Steuereinheit einstellbar ist, vom Verhältnis zwischen Einschaltdauer und Ausschaltdauer der Halbleiterschaltelemente abhängt. Bei einem Tastgrad von jeweils 50 % beträgt das Spannungsübersetzungsverhältnis 1.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Halbleiterschaltelemente derart anzusteuern, dass jeweils zwei korrespondierende Halbleiterschaltelemente der beiden Halbbrücken gleichzeitig schalten, insbesondere mit einer identischen Einschaltverzögerung schalten.
  • Dabei sind insbesondere die zwei netzseitigen Halbleiterschaltelemente der beiden Halbbrücken gleichzeitig schaltbar, wie auch die beiden lastseitigen Halbleiterschaltelemente der beiden Halbbrücken gleichzeitig schaltbar sind.
  • Insbesondere schaltet die Steuereinheit zu keinem Zeitpunkt die Halbleiterschaltelemente einer Halbbrücke gleichzeitig ein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Entstörschaltung zwischen dem Zwischenkreis und dem DC/DC-Wandler angeordnet, welche zwei zu den Zwischenkreiskondensatoren parallel geschaltete Entstörkondensatoren aufweist. Dabei ist der die beiden Entstörkondensatoren verbindende Knoten mit Erdpotential verbunden. Das Erdpotential kann im Folgenden auch als Masse oder Erde bezeichnet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation einen dem DC/DC-Wandler nachgeschalteten Ausgangszwischenkreis mit einer Anzahl von Kondensatoren, welche zwischen einem negativen Ausgangspotentialabgriff und einem positiven Ausgangspotentialabgriff der Ladestation geschaltet sind und parallel zu dem Energiespeicher des Elektrofahrzeuges anordenbar sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine lastseitige Entstörschaltung zwischen dem DC/DC-Wandler und dem Ausgangszwischenkreis angeordnet. Die lastseitige Entstörschaltung weist zwei zu der Anzahl von Kondensatoren des Ausgangszwischenkreises parallel geschaltete Entstörkondensatoren auf, wobei der die beiden Entstörkondensatoren verbindende Knoten mit Erdpotential verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Halbleiterschaltelemente derart anzusteuern, dass das netzseitige Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke und das lastseitige Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke überlappende Einschaltzeiten (Einschaltdauern) haben und/oder dass das netzseitige Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke und das lastseitige Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke überlappende Einschaltzeiten haben. Dabei entspricht das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen Halbleiterschaltelemente zu den Einschaltzeiten der lastseitigen Halbleiterschaltelemente vorzugsweise einem vorbestimmten Quotienten.
  • Diese Ansteuerung mit den überlappenden Einschaltzeiten bedingt eine Ladungsverschiebung bei den Entstörkondensatoren derart, dass das Potential des Energiespeichers gegenüber Erdpotential einstellbar ist. Hierdurch kann eine Symmetrierung gegenüber Erdpotential (Masse) bewerkstelligt werden.
  • Die Steuereinheit kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardware-technischen Implementierung kann die Steuereinheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Steuereinheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen der netzseitigen Halbleiterschaltelemente der beiden Halbbrücken früher auszuschalten als das andere netzseitige Halbleiterschaltelement der beiden Halbbrücken, so dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises über die Drossel ermöglicht wird bzw. bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, einen der lastseitigen Halbleiterschaltelemente der beiden Halbbrücken früher auszuschalten als das andere lastseitige Halbleiterschaltelement der beiden Halbbrücken, so dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises über die Drossel ermöglicht wird bzw. bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterschaltelemente MOSFETs. Dabei ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Gates der MOSFETs der Halbbrücken mit derart phasenverschobenen Ansteuersignalen anzusteuern, dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises über die Drossel ermöglicht wird bzw. bereitgestellt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die Symmetrie der Ausgangsspannung gegen Erde durch eine geringfügige Phasenverschiebung der Ansteuersignale der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke gegeneinander geregelt werden. Durch die Phasenverschiebung ergibt sich periodisch eine kurzzeitige Verkopplung des Eingangsstromkreises und des Ausgangsstromkreises. Dies auch dann, wenn keine Wirkleistung durch die Ladestation übertragen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Ladestrom-Regler, einen Symmetrierstrom-Regler und einen Differenzspannungs-Regler auf. Dabei ist der Ladestrom-Regler dazu eingerichtet, das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen Halbleiterschaltelemente zu den Einschaltzeiten der lastseitigen Halbleiterschaltelemente einzustellen. Der Symmetrierstrom-Regler ist dazu eingerichtet, ein Einstellsignal zur Symmetrierung des Potentials an dem negativen Ausgangspotentialabgriff und des Potentials an dem positiven Ausgangspotentialabgriff gegenüber Erdpotential zu stellen. Ferner ist der Differenzspannungs-Regler dazu eingerichtet, einen Soll-Wert für das Einstellsignal in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen Spannung in dem lastseitigen Sekundär-Stromkreis bereitzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Differenzspannungs-Regler langsamer als der Symmetrierstrom-Regler.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anode einer ersten Diode mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff gekoppelt und die Kathode der ersten Diode ist mit dem Zwischenkreismittelpunkt gekoppelt. Ferner ist die Anode einer zweiten Diode mit dem Zwischenkreismittelpunkt gekoppelt und die Kathode der zweiten Diode ist mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff gekoppelt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Anode der ersten Diode mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff verbunden und die Kathode der ersten Diode ist mit dem Zwischenkreismittelpunkt verbunden. Des Weiteren ist die Anode der zweiten Diode mit dem Zwischenkreismittelpunkt verbunden und die Kathode der zweiten Diode ist mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff verbunden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Überspannungsschutzelement zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt und einem Knoten gekoppelt, an welchem die Kathode der ersten Diode verbunden ist und an welchem die Anode der zweiten Diode verbunden ist. Das Überspannungsschutzelement ist insbesondere ein Varistor oder eine bidirektionale Suppressordiode, wie beispielsweise eine bidirektionale Transildiode.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt und dem negativen Ausgangspotentialabgriff eine Reihenschaltung aus einem ersten Überspannungsschutzelement und der ersten Diode angeordnet. Weiter ist zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt und dem positiven Ausgangspotentialabgriff eine Reihenschaltung aus einem zweiten Überspannungsschutzelement und der zweiten Diode angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind eine EMV-Filtereinrichtung und eine der EMV-Filtereinrichtung nachgeschaltete LCL-Filtereinrichtung zwischen drei netzseitigen Anschlussklemmen für die drei Phasen des mehrphasigen Netzes und dem AC/DC-Wandler gekoppelt. Die LCL-Filtereinrichtung umfasst vorzugsweise zumindest drei Drosseln und drei Kondensatoren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der AC/DC-Wandler als ein 3-Punkt-AC/DC-Wandler ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem Mittelabgriff der ersten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem netzseitigen Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke geschaltet ist, wobei an dem Mittelabgriff der ersten Halbbrücke ein weiterer Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem lastseitigen Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke geschaltet ist. Ferner ist an dem Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem netzseitigen Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke geschaltet ist, wobei an dem Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, welcher parallel zu dem lastseitigen Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke geschaltet ist. Die Umschwingkondensatoren bewirken ein weiches Schalten und damit eine Verminderung der Schaltverluste. Die Umschwingkondensatoren können auch als ZVS-Kondensatoren der Snubberkondensatoren bezeichnet werden (ZVS; Zero-Voltage-Switching).
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Anschlussbuchse mit einer Anzahl von Kopplungspunkten zum Anschließen eines Ladekabels. Das Ladekabel verbindet insbesondere das Elektrofahrzeug oder den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges mit der Anschlussbuchse und ist zum Übertragen des Ladestroms eingerichtet.
  • Die Anschlussbuchse kann weitere Kopplungspunkte aufweisen, beispielsweise um einen Schutzleiter und/oder einen oder mehrere Signal- oder Datenübertragungs-Leiter zu verbinden. Die Anschlussbuchse kann derart ausgestaltet sein, dass diese mit unterschiedlichen Spezifikationen kompatibel ist, insbesondere kann die Anschlussbuchse abwärtskompatibel sein, das heißt, dass sie beispielsweise mit einem Ladekabel zum einphasigen, zweiphasigen oder auch dreiphasigen Laden koppelbar ist. In Ausführungsformen kann die Ladestation mehrere Anschlussbuchsen für unterschiedlich ausgestaltete Ladekabel aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation ein Kommunikationsmodul. Das Kommunikationsmodul ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Ladeplan mit einer Ladeelektronik des mit der Ladestation gekoppelten Energiespeichers auszuhandeln.
  • Das Aushandeln erfolgt beispielsweise wie in der ISO 15118 beschrieben. Beispielsweise fragt die Ladeelektronik des Energiespeichers eine bestimmte Ladeleistung über das Kommunikationsmodul bei der Ladestation an und die Ladestation, beispielsweise eine Steuervorrichtung der Ladestation, ermittelt, ob die angefragte Ladeleistung bereitstellbar ist. Hierbei werden insbesondere ein aktueller Zustand des Teilnehmernetzes und/oder des Energieversorgungsnetzes berücksichtigt. Wenn die angefragte Ladeleistung nicht bereitstellbar ist, kann die Ladestation über das Kommunikationsmodul einen „Gegenvorschlag“ machen, welcher von der Ladeelektronik des Energiespeichers angenommen werden kann oder aber die Ladeelektronik stellt erneut eine eigene Anfrage. Auf diese Weise kommunizieren die Ladestation und die Ladeelektronik, bis der Ladeplan ausgehandelt ist. Das Aushandeln des Ladeplans kann Teil des Kopplungsvorgangs sein, wenn ein Energiespeicher neu mit der Ladestation verbunden wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Leistungsschaltvorrichtung zum sicheren Trennen der Anzahl von Ausgangsleitern von dem mehrphasigen Teilnehmernetz. Die Leistungsschaltvorrichtung kann als ein elektro-mechanisches Element, wie beispielsweise ein Schütz oder ein Vierphasen-Relais, ausgebildet sein. Die Leistungsschaltvorrichtung kann individuell für eine jeweilige Phase des mehrphasigen Teilnehmernetzes und/oder für einen jeweiligen Ausgangsleiter der Schaltmatrix ausgebildet und ansteuerbar sein, so dass sich beispielsweise einzelne Zuordnungen mittels der Leistungsschaltvorrichtung unterbrechen lassen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an dem Mittelabgriff der ersten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem eingangsseitigen Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke geschaltet ist, wobei an dem Mittelabgriff der ersten Halbbrücke ein weiterer Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem lastseitigen Halbleiterschaltelement der ersten Halbbrücke geschaltet ist. Ferner ist an dem Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, der parallel zu dem eingangsseitigen Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke geschaltet ist, wobei an dem Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke ein Umschwingkondensator angeschlossen, welcher parallel zu dem lastseitigen Halbleiterschaltelement der zweiten Halbbrücke geschaltet ist. Die Umschwingkondensatoren bewirken ein weiches Schalten und damit eine Verminderung der Schaltverluste. Die Umschwingkondensatoren können auch als ZVS-Kondensatoren oder Snubberkondensatoren bezeichnet werden (ZVS; Zero-Voltage-Switching). Insoweit kann vorteilhaft parallel zu jedem Halbleiterschaltelement einen Umschwingkondensator zur Realisierung eines verlustreduzierenden weichen Umschaltverhaltens, d.h. einem ZVS-Umschaltverhaltens, zu schalten.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation koppelbaren mehrphasigen Netzes vorgeschlagen, wobei die Ladestation einen mit einer Anzahl von Phasen des mehrphasigen Netzes koppelbaren AC/DC-Wandler, einen dem AC/DC-Wandler nachgeschalteten Zwischenkreis, welcher eine Anzahl von zwischen einem positiven Ausgangsleiter und einem negativen Ausgangsleiter des AC/DC-Wandlers geschalteten Zwischenkreiskondensatoren aufweist, und einen dem Zwischenkreis nachgeschalteten DC/DC-Wandler umfasst, welcher eine mit dem positiven Ausgangsleiter verbundene erste Halbbrücke und eine mit dem negativem Ausgangsleiter verbundene zweite Halbbrücke aufweist. Das Verfahren umfasst:
    • Anzusteuern der steuerbaren Halbleiterschaltelemente des Umrichters derart, dass sich auf den Phasen Ströme mit zumindest zwei unterschiedlichen Stromstärken, insbesondere mit zumindest zwei unterschiedlichen Effektivwerten, ergeben.
  • Dieses Verfahren weist die gleichen Vorteile auf, die zu der Ladestation gemäß dem ersten Aspekt erläutert sind. Die für die vorgeschlagene Ladestation beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend. Weiterhin gelten die Definitionen und Erläuterungen zu der Ladestation auch für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
  • „Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer ersten Ausführungsform einer Ladestation und einem Elektrofahrzeug;
    • 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer vierten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 5 zeigt ein schematisches Schaltbild einer fünften Ausführungsform einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 6 zeigt ein schematisches Schaltbild einer sechsten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 7 zeigt das schematisches Schaltbild der 6 mit eingezeichnetem netzseitigen Primär-Stromkreis und eingezeichnetem lastseitigen Sekundär- Stromkreis;
    • 8 zeigt das schematisches Schaltbild der 6 mit eingezeichnetem Stromkreis des Symmetrierstroms;
    • 9 zeigt Diagramme zur Illustrierung des Drosselstroms und verschiedener Signale des DC/DC-Wandlers;
    • 10 zeigt das schematisches Schaltbild der 6 mit eingezeichneter Symmetrierregelung; und
    • 11 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer ersten Ausführungsform einer Ladestation 1 und einem elektrischen Energiespeicher 2 eines Elektrofahrzeuges 3.
  • In dem Beispiel der 1 ist ein mehrphasiges Teilnehmernetz 4 mittels eines Netzanschlusspunktes 6 an ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz 7 angeschlossen. Das mehrphasige Teilnehmernetz 4 hat insbesondere eine Anzahl von Phasen, beispielsweise L1, L2 und L3, sowie einen Neutralleiter. Es handelt sich in diesem Beispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit jeweils um dreiphasige Stromnetze. Das Elektrofahrzeug 2 ist mittels eines Ladekabels 5, das mit einer Anschlussbuchse (nicht gezeigt) der Ladestation 1 verbunden ist, mit der Ladestation 1 gekoppelt.
  • Die Ladestation 1 kann eine Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten aufweisen (nicht dargestellt in 1, siehe zum Beispiel in 2) und ist zum Laden und/oder Entladen des Energiespeichers 2 des Elektrofahrzeuges 3 mit elektrischer Energie mittels des mit der Ladestation 1 gekoppelten mehrphasigen Teilnehmernetzes 4 eingerichtet.
  • Außerdem umfasst die Ladestation 1 vorzugsweise ein Kommunikationsmodul (nicht gezeigt). Das Kommunikationsmodul ist dazu eingerichtet, einen Ladeplan mit einer Ladeelektronik des mit der Ladestation 1 gekoppelten Energiespeichers 2 auszuhandeln.
  • Das Aushandeln erfolgt beispielsweise wie in der ISO 15118 beschrieben. Beispielsweise fragt die Ladeelektronik des Energiespeichers 2 eine bestimmte Ladeleistung über das Kommunikationsmodul bei der Ladestation 1 an und die Ladestation 1 ermittelt, ob die angefragte Ladeleistung bereitstellbar ist. Hierbei werden insbesondere ein aktueller Zustand des Teilnehmernetzes 4 und/oder des Energieversorgungsnetzes 7 berücksichtigt. Wenn die angefragte Ladeleistung nicht bereitstellbar ist, kann die Ladestation 1 über das Kommunikationsmodul einen „Gegenvorschlag“ machen, welcher von der Ladeelektronik des Energiespeichers 2 angenommen werden kann oder aber die Ladeelektronik stellt erneut eine eigene Anfrage. Auf diese Weise kommunizieren die Ladestation 1 und die Ladeelektronik des Energiespeichers 2, bis der Ladeplan ausgehandelt ist. Das Aushandeln des Ladeplans kann Teil des Kopplungsvorgangs sein, wenn ein Energiespeicher 2 neu mit der Ladestation 1 verbunden wird.
  • 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation 1 zum Laden und Entladen eines Energiespeichers 110 eines Elektrofahrzeuges 100. Die zweite Ausführungsform der 2 umfasst alle Merkmale der ersten Ausführungsform nach 1.
  • Die Ladestation 1 der 2 hat drei Anschlussklemme 101, 102, 103 für die drei Phasen L1, L2, L3 des mehrphasigen Netzes 4. Insbesondere hat die Ladestation 1 auch eine weitere Anschlussklemme (nicht gezeigt) für den Neutralleiter.
  • Gemäß der 2 ist eine EMV-Filtervorrichtung 200 den Anschlussklemmen 101, 102, 103 nachgeschaltet. Des Weiteren umfasst die Ladestation 1 der 2 eine der EMV-Filtervorrichtung 200 nachgeschaltete LCL-Filtervorrichtung 300, einen AC/DC-Wandler 400, einen Zwischenkreis 500, einen DC/DC-Wandler 600 sowie einen Ausgangszwischenkreis 700, an dem ein negativer Ausgangspotenzialabgriff 701 und ein positiver Ausgangspotenzialabgriff 702 angeschlossen sind.
  • Insbesondere kann eine EMV-Filtereinrichtung (nicht gezeigt) zwischen dem negativen Ausgangspotenzialabgriff 701 und dem positiven Ausgangspotenzialabgriff 702 angeschlossen sein.
  • 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Ladestation 1. Die dritte Ausführungsform der 3 umfasst alle Merkmale der zweiten Ausführungsform nach 2, wobei die 3 Details der Ladestation 1 illustriert.
  • Gemäß der 3 hat der dem AC/DC-Wandler 400 nachgeschaltete Zwischenkreis 500 zwei Zwischenkreiskondensatoren 501, 502, welche zwischen einem positiven Ausgangsleiter 401 und einem negativen Ausgangsleiter 402 des AC/DC-Wandlers 400 geschaltet sind.
  • Der dem Zwischenkreis 500 nachgeschaltete DC/DC-Wandler 600 weist eine erste Halbbrücke H1 und eine zweite Halbbrücke H2 auf. Die erste Halbbrücke H1 ist mit dem positiven Ausgangsleiter 401 des AC/DC-Wandlers 400 verbunden und umfasst eine Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltelementen 601, 602. Ferner ist die erste Halbbrücke H1 mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff 701 verbunden.
  • Die zweite Halbbrücke H2 ist mit dem negativen Ausgangsleiter 402 des AC/DC-Wandlers 400 verbunden und umfasst eine Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltelementen 603, 604. Das jeweilige Halbleiterschaltelement 601, 602, 603, 604 ist beispielsweise als MOSFET ausgebildet. Außerdem ist die zweite Halbbrücke H2 mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff 701 verbunden.
  • Der Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 und der Mittelabgriff M2 der zweiten Halbbrücke H2 sind über eine Drossel 605 verbunden.
  • Die Induktivität der Drossel 605 liegt vorzugsweise zwischen 10 µH und 100 µH. Dabei wird der Wert der Induktivität der Drossel 605 insbesondere je nach Leistung der Ladestation 1 und gewählter Schaltfrequenz aus dem Bereich zwischen 10 µH und 100 µH gewählt.
  • Die Drossel 605 des DC/DC-Wandlers 600 ist insbesondere als fliegende Induktivität betreibbar.
  • Ferner hat die Ladestation 1 der 3 eine Steuereinheit 610. Die Steuereinheit 610 ist dazu eingerichtet, die Halbleiterschaltelemente 601, 602, 603, 604 zu steuern und insbesondere derart anzusteuern, dass jeweils zwei korrespondierende Halbleiterschaltelemente 601, 603 und 602, 604 der beiden Halbbrücken H1, H2 gleichzeitig schalten, insbesondere mit einer identischen Einschaltverzögerung schalten.
  • Dabei sind insbesondere die zwei netzseitigen Halbleiterschaltelemente 601, 603 der beiden Halbbrücken H1, H2 gleichzeitig schaltbar, wie auch die beiden lastseitigen Halbleiterschaltelemente 602, 604 der beiden Halbbrücken H1, H2 gleichzeitig schaltbar sind. Damit sind die Halbleiterschaltelemente 601 und 603 korrespondierende Halbleiterschaltelemente, wie auch die Halbleiterschaltelemente 602 und 604 korrespondierende Halbleiterschaltelemente sind.
  • Dem DC/DC-Wandler 600 nachgeschaltet ist ein Ausgangszwischenkreis 700, welcher eine Anzahl von Kondensatoren aufweist. In dem Beispiel der Fig. hat der Ausgangszwischenkreis 700 - ohne Einschränkung der Allgemeinheit - einen Kondensator 703, welcher zwischen dem negativen Ausgangspotentialabgriff 701 und dem positiven Ausgangspotenzialabgriff 702 der Ladestation 1 geschaltet ist und parallel zu dem Energiespeicher 2 des Elektrofahrzeuges 3 anordenbar ist.
  • In 4 ist ein schematisches Schaltbild einer vierten Ausführungsform einer Ladestation 1 zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3 dargestellt. Die vierte Ausführungsform der 4 umfasst alle Merkmale der dritten Ausführungsform nach 3.
  • Darüber hinaus hat die Ladestation 1 der 4 eine zwischen dem Zwischenkreis 500 und dem DC/DC-Wandler 600 angeordnete Entstörschaltung 550. Die Entstörschaltung 550 umfasst zwei zu den Zwischenkreiskondensatoren 501, 502 parallel geschaltete Entstörkondensatoren 551, 552. Der die beiden Entstörkondensatoren 551, 552 verbindende Knoten 553 ist mit Erdpotential (Masse) verbunden. Des Weiteren hat die Ladestation 1 der 4 eine zwischen dem DC/DC-Wandler 600 und dem Ausgangszwischenkreis 700 angeordnete lastseitige Entstörschaltung 650. Die lastseitige Entstörschaltung 650 hat zwei zu dem Kondensator 703 des Ausgangszwischenkreises 700 parallel geschaltete Entstörkondensatoren 651, 652. Der die beiden Entstörkondensatoren 651, 652 verbindende Knoten 653 ist mit Erdpotential (Masse) verbunden.
  • 5 zeigt ein schematisches Schaltbild einer fünften Ausführungsform einer Ladestation 1 zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3. Die fünfte Ausführungsform der 5 umfasst alle Merkmale der vierten Ausführungsform nach 4.
  • Die Ladestation 1 der 5 hat ferner eine erste Diode 801 sowie eine zweite Diode 802. Dabei ist die Anode der ersten Diode 801 mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff 701 verbunden, und die Kathode der ersten Diode 801 ist mit dem Zwischenkreismittelpunkt 503 verbunden. Die Anode der zweiten Diode 802 ist mit dem Zwischenkreismittelpunkt 503 verbunden, und die Kathode der zweiten Diode 802 ist mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff 702 verbunden.
  • Gemäß 5 ist an dem Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 ein Umschwingkondensator 606 angeschlossen, der parallel zu dem Halbleiterschaltelement 601 geschaltet ist. Ferner ist an dem Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 ein Umschwingkondensator 607 angeschlossen, der parallel zu dem Halbleiterschaltelement 602 geschaltet ist.
  • Analog ist an dem Mittelabgriff M2 der zweiten Halbbrücke H2 ein Umschwingkondensator 608 angeschlossen, der parallel zu dem Halbleiterschaltelement 603 geschaltet ist. Entsprechend ist an dem Mittelabgriff M2 der zweiten Halbbrücke H2 ein Umschwingkondensator 609 angeschlossen, welcher parallel zu dem Halbleiterschaltelement 604 geschaltet ist.
  • Die Umschwingkondensatoren 606, 607, 608, 609 bewirken ein weiches Schalten und damit eine Verminderung der Schaltverluste. Die Umschwingkondensatoren können auch als ZVS-Kondensatoren oder Snubberkondensatoren bezeichnet werden (ZVS; Zero-Voltage-Switching).
  • In 6 ist ein schematisches Schaltbild einer sechsten Ausführungsform einer Ladestation 1 zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3 dargestellt. Die sechste Ausführungsform der 6 umfasst alle Merkmale der fünften Ausführungsform nach 5.
  • Des Weiteren hat die Ladestation 1 nach 6 ein Überspannungsschutzelement 803, welches zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt 503 und einem Knoten 804 gekoppelt ist, an welchem die Kathode der ersten Diode 801 verbunden ist und an welchem die Anode der zweiten Diode 802 verbunden ist.
  • Das Überspannungsschutzelement 803 ist beispielsweise ein Varistor oder eine bidirektionale Suppressordiode, wie zum Beispiel eine bidirektionale Transildiode.
  • Die Funktionalität der Dioden 801, 802 und des Überspannungsschutzelementes 803 ist der Schutz der Halbleiterschaltelemente 601, 602, 603, 604 vor Überspannung aus dem vorgelagerten Netz 4. Dies erreichen die Dioden 801, 802 sowie das Überspannungsschutzelement 803 insbesondere dadurch, indem das Potential des Ausgangspotentialabgriffs 702 nicht negativer werden kann als das Potential des Zwischenkreismittelpunktes 503 und das Potential an dem Ausgangspotentialabgriff 701 nicht positiver werden kann als das Potential des Zwischenkreismittelpunktes 503.
  • Alternativ und nicht gezeigt kann zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt 503 und dem negativen Ausgangspotenzialabgriff 701 eine Reihenschaltung aus einem ersten Überspannungsschutzelement und der ersten Diode 801 angeordnet sein und zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt 503 und dem positiven Ausgangspotenzialabgriff 702 kann eine Reihenschaltung aus einem zweiten Überspannungsschutzelement und der zweiten Diode 802 angeordnet sein.
  • Dabei ist die Steuereinheit 610 vorzugsweise dazu eingerichtet, die Halbleiterschaltelemente 601, 602, 603, 604 derart anzusteuern, dass das netzseitige Halbleiterschaltelement 601 der ersten Halbbrücke H1 und das lastseitige Halbleiterschaltelement 604 der zweiten Halbbrücke H2 überlappende Einschaltzeiten haben und/oder dass das netzseitige Halbleiterschaltelement 603 der zweiten Halbbrücke H2 und das lastseitige Halbleiterschaltelemente 602 der ersten Halbbrücke H1 überlappende Einschaltzeiten haben. Dabei ist das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen Halbleiterschaltelemente 601, 603 zu den Einschaltzeiten der lastseitigen Halbleiterschaltelemente 602, 604 insbesondere einstellbar oder konstant, das heißt weist einen vorbestimmten Quotienten auf.
  • Außerdem ist die Steuereinheit 610 vorzugsweise dazu eingerichtet, einen der netzseitigen Halbleiterschaltelemente 601, 603 der beiden Halbbrücken H1, H2 früher auszuschalten als das andere netzseitige Halbleiterschaltelement 603, 601 der beiden Halbbrücken H1, H2, so dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises K1 (siehe 7) und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises K2 (siehe 7) über die Drossel 605 bereitgestellt ist. Eine solche Verkopplung für den Stromkreis K3 eines Symmetrierstroms ist in 8 dargestellt. Details hierzu werden im Weiteren erläutert.
  • Wie die 6 zeigt, können die Halbleiterschaltelemente 601, 602, 603, 604 als MOSFETs ausgebildet sein. Dabei kann die Steuereinheit 610 vorzugsweise dazu eingerichtet sein, die Gates der MOSFETs 601, 602, 603, 604 der Halbbrücken H1, H2 mit derart phasenverschobenen Ansteuersignalen G1, G2, G3, G4 anzusteuern, so dass eine Verkopplung des netzseitigen Primär-Stromkreises K1 (siehe 7) und des lastseitigen Sekundär-Stromkreises K2 (siehe 7) über die Drossel 605 bereitgestellt ist.
  • Das Obige, insbesondere die Funktionsweise der als fliegende Induktivität betreibbaren Drossel 605 und die Ausgangspotentialregelung, wird im Folgenden anhand der Diagramme der 9 näher erläutert. Hierzu zeigt die 9a den Strom in der Drossel 605 und die 9b zeigt die Ausgangsspannung bezeichnet als U1, Plus gegen Erde bezeichnet als U2, Minus gegen Erde bezeichnet als U3 und die mittlere Ausgangsspannung bezeichnet als U4. Ferner zeigt die 9c die Sperrspannungen der MOSFETs 601, 602, 603 und 604, wobei V1 die Sperrspannung am MOSFET 601 ist, V2 die Sperrspannung am MOSFET 602 ist, V3 die Sperrspannung am MOSFET 603 ist und V4 die Sperrspannung am MOSFET 604 ist. Des Weiteren zeigt die 9d die Gate-Signale der MOSFETs 601, 602, 603 und 604. Hierbei ist das Gate-Signal G1 dem MOSFET 601 zugeordnet, das Gate-Signal G2 ist dem MOSFET 602 zugeordnet, das Gate-Signal G3 ist dem MOSFET 603 zugeordnet und das Gate-Signal 604 ist dem MOSFET 604 zugeordnet.
  • Wie die 9a zeigt, ist der Mittelwert des Drosselstroms durch die Drossel 605 60 A. Dies ist die Summe aus dem mittleren Eingangsstrom des Primär-Stromkreis K1 (siehe 7) und dem mittleren Ausgangsstrom des Sekundär-Stromkreises K2 (siehe 7). Mit Bezug zur 9d sind in die Gate-Signale G1, G2, G3, G4 der MOSFETs 601, 602, 603, 604 Zeiten A für die Umladung der Umschwingkondensatoren 606, 607, 608 und 609 vorgesehen. Die Umladung ist an der Flanke B der MOSFET-Sperrspannungen gemäß 9c zu sehen. Der Maximalstrom von + 150 A gemäß 9a in der Drossel 605 bewirkt eine schnelle Umladung, der Minimalstrom von -30 A gemäß 9a in der Drossel 605 bewirkt demgegenüber eine langsame Umladung und somit eine flache Flanke B der MOSFET-Sperrspannungen in 9c. Das Einschalten der MOSFETs, siehe A in 9d, findet stets dann statt, wenn die Sperrspannung des MOSFETs Null ist, um Einschaltverluste zu verringern beziehungsweise zu vermeiden. Wenn die MOSFETs ausschalten (siehe A in 9d), so steigt die MOSFET-Sperrspannung während der Umladung über ihnen so langsam an, dass die Sperrspannung während des Ausschaltens klein bleibt, das heißt es ergibt sich ein dU/dt-begrenztes Ausschalten. Im Vergleich zu einem harten Ausschalten ergeben sich dadurch sehr viel weniger Ausschaltverluste.
  • Zum Zeitpunkt C in 9d wird der MOSFET 603 früher ausgeschaltet als der MOSFET 601. Dadurch ergibt sich die oben angesprochene Verkopplung (siehe Stromkreis K3 in 8) der Stromkreise. Die Symmetrie der Ausgangsspannung gegen Erde verschiebt sich dabei mit jedem Schaltvorgang (vgl. 9b zum Zeitpunkt C). So kann eine Symmetrieregelung stattfinden.
  • Wie oben bereits ausgeführt, gibt es zwei Möglichkeiten zur Symmetrieregelung: erstens ein geringfügig früheres Ausschalten von einzelnen oder mehreren MOSFETs und zweitens eine geringfügige Phasenverschiebung der Gate-Signale G1, G2, G3, G4 der beiden Halbbrücken H1, H2 gegeneinander.
  • Wie die 6, 7,8 und 10 zeigen, kann die Steuereinheit 610 zwei Stromregler aufweisen, die insbesondere unabhängig voneinander sind. So umfasst die Steuereinheit 610 insbesondere einen Ladestrom-Regler 611 und einen Symmetrierstrom-Regler 612. Außerdem umfasst die Steuereinheit 610 einen Differenzspannungs-Regler 613.
  • Der Ladestromregler 611 ist insbesondere dazu eingerichtet, das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen MOSFETs 601, 603 zu den Einschaltzeiten der lastseitigen MOSFETs 602, 604 einzustellen. Der Symmetrierstrom-Regler 612 stellt einen Symmetrierstrom (siehe Stromkreis K3 der 8 sowie SY in 10) zur Symmetrierung des Potentials an dem negativen Ausgangspotenzialabgriff 701 und des Potentials an dem positiven Ausgangspotentialabgriff 702 gegenüber Erdpotential zu stellen.
  • Der Differenzspannungs-Regler 613 ist insbesondere dazu eingerichtet, einen Soll-Wert SWS (siehe 10) für ein Einstellsignal SY in Abhängigkeit-zumindest einer gemessenen Spannung U2, U3 (siehe 10) in dem lastseitigen Sekundär-Stromkreis K2 bereitzustellen. Dabei ist der Differenzspannungs-Regler 613 langsamer als der Symmetrierstrom-Regler 612.
  • Wie oben ausgeführt, beeinflusst der schnelle Ladestrom-Regler 611 das Verhältnis der Einschaltzeiten (Einschaltdauern) der netzseitigen MOSFETs 601, 603 zu den Einschaltzeiten der lastseitigen MOSFETs 602, 604. Bei einem Verhältnis kleiner 1 wird die Eingangsspannung heruntergesetzt, bei einem Verhältnis größer 1 wird sie hochgesetzt, bei einem Verhältnis von 1 wird die Eingangsspannung lediglich invertiert.
  • Der Differenzstrom-Regler beeinflusst den Ausschaltzeitpunkt einzelner MOSFETs 601, 602, 603, 604 oder die Phasenverschiebung. Wie oben ausgeführt, kann der Symmetrierstrom-Regler 612 einen Symmetrierstrom gemäß 8 und 10 stellen. Der Differenzspannungs-Regler 613 liefert den Soll-Wert SWS für das Einstellsignal SY. Beispielsweise kann dieser dafür sorgen, dass ein durch ungleiche Verschmutzungen der Ausgangspotentialabgriffe 701 und 702 gegen Erde verursachter Erd-Fehlstrom vom Symmetrierstrom-Regler 612 ausgeglichen wird und somit die Ausgangsspannung erdsymmetrisch bleibt. Er ist außerdem vorzugsweise dazu geeignet, dass die durch Timing-Toleranzen in den Gate-Signalen G1, G2, G3, G4 verursachte Tendenz zur Asymmetrie ausgeglichen wird. Details hierzu werden mit Bezug zu 10 erläutert.
  • Hierbei zeigt die 10 das schematisches Schaltbild der 6 mit eingezeichneter Symmetrierregelung, wobei einige der in 6 gezeichneten Bezugszeichen aus Gründen der Übersichtlichkeit in 10 weggelassen sind.
  • Die in 10 gezeigte Steuereinheit 610 kann auch als Regelungseinheit oder Regelungseinrichtung bezeichnet werden und ist zur Symmetrierregelung eingerichtet. Die Regelungseinheit 610 der 10 umfasst einen Ladestrom-Regler 611, einen Symmetrierstrom-Regler 612 sowie einen Differenzspannungs-Regler 613. Des Weiteren umfasst die Ladestation 1 nach 10 eine erste Strommesseinrichtung 614, eine zweite Strommesseinrichtung 615, eine erste Spannungsmesseinrichtung 616, eine zweite Spannungsmesseinrichtung 617, eine erste Subtrahiereinheit 618, eine Summiereinheit 619, eine zweite Subtrahiereinheit 620, eine Halbierungseinheit 621 sowie einen PWM-Generator 622 (PWM; Pulsweiten-Modulation).
  • Die erste Strommesseinrichtung 614 ist dazu eingerichtet, den von der ersten Halbbrücke H1 zum negativen Ausgangspotentialabgriff 701 fließenden Strom I3 zu messen. Entsprechend ist die zweite Strommesseinrichtung 615 dazu eingerichtet, den von der zweiten Halbbrücke H2 zum positiven Ausgangspotentialabgriff 702 fließenden Strom I2 zu messen.
  • Die erste Subtrahiereinheit 618 ist dazu geeignet, ein erstes Differenzsignal DS1 aus einer Differenz zwischen dem Strom I2 und dem Strom I3 ausgangsseitig bereitzustellen. Die Summiereinheit 619 hingegen summiert die Ströme I2 und I3 und stellt in Abhängigkeit davon ausgangsseitig einen Summensignal SS1 bereit.
  • Die Halbierungseinheit 621 halbiert das erste Summensignal SS1, bereitgestellt von der Summiereinheit 619, und stellt ausgangsseitig ein zweites Summensignal SS2 bereit (SS2 = 0,5 * SS1).
  • Die erste Spannungsmesseinrichtung 616 ist dazu eingerichtet, eine zwischen dem negativen Ausgangspotentialabgriff 701 und Erde abfallende Spannung zu messen und in Abhängigkeit von dieser Messung ausgangsseitig einen ersten Spannungswert U3 (Minus gegen Erde) bereitzustellen.
  • Ferner ist die zweite Spannungsmesseinrichtung 617 dazu eingerichtet, eine zwischen dem positiven Ausgangspotentialabgriff 702 und Erde abfallende Spannung zu messen und in Abhängigkeit der Messung ausgangsseitig ein zweites Spannungssignal U2 (Plus gegen Erde) bereitzustellen. Die zweite Subtrahiereinheit 620 bildet aus der Differenz zwischen U2 und U3 ein zweites Differenzsignal DS2 und stellt dieses ausgangsseitig bereit.
  • Der Differenzspannungs-Regler 613 empfängt eingangsseitig das zweite Differenzsignal DS2 von der zweiten Subtrahiereinheit 620 sowie einen Differenzspannungssollwert DSS und stellt in Abhängigkeit davon ausgangsseitig den Symmetrierstromsollwert SWS bereit und führt diesen dem Symmetrierstrom-Regler 612 zu. Der Symmetrierstrom-Regler 612 empfängt eingangsseitig den Symmetrierstromsollwert SWS und das erste Differenzsignal DS1 von der ersten Subtrahiereinheit 618. In Abhängigkeit von diesen empfangenen Signalen DS1, SWS stellt der Symmetrierstrom-Regler 612 ausgangsseitig das Einstellsignal SY bereit und führt dieses dem PWM-Generator 622 zu.
  • Der Ladestrom-Regler 611 empfängt eingangsseitig das halbierte Summensignal SS2 und einen Ladestromsollwert LSS und stellt in Abhängigkeit davon ausgangsseitig ein Einstellsignal zum Einstellen der Einschaltzeiten der MOSFETs 601, 602, 603, 604 bereit.
  • Der PWM-Generator generiert die Gatesignale G1, G2, G3, G4 für die MOSFETs 601, 602, 603, 604 in Abhängigkeit des empfangenen Einstellsignals ES und des empfangenen Einstellsignals SY.
  • Der Differenzspannungs-Regler 613 ist insbesondere so langsam, dass er im Falle eines plötzlich auftretenden Fehlerstroms den Symmetrierstrom zunächst nicht verändern kann. Die Umladung der Kondensatoren 651 und 652 wird dabei vorzugsweise nicht gestört. Dadurch verhält sich das System wie ein galvanisch vom Netz 4 getrenntes System. Bevor der Differenzspannungs-Regler 613 Symmetrierstrom-Regler 612 in einem solchen Fall reagieren kann, wird der DC/DC-Wandler 600 vorzugsweise abgeschaltet. Falls gewünscht, könnte das System bei Bedarf auch mit Erdschluss weiterbetrieben werden, ohne einen Strom in den Erdschluss zu treiben.
  • Ferner zeigt die 11 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation 1 zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3 mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation 1 koppelbaren mehrphasigen Netzes 4. Die Ladestation 1 ist beispielsweise wie in den vorstehenden Figuren erläutert ausgebildet.
  • In Schritt S1 wird die Ladestation 1 mit dem mehrphasigen Netz 4 und mit dem Energiespeicher 2 des Elektrofahrzeuges 3 gekoppelt.
  • In Schritt S2 wird die den Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 und den Mittelabgriff M2 der zweiten Halbbrücke H2 verbindende Drossel 605 des DC/DC-Wandlers 600 als fliegende Induktivität betrieben.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ladestation
    2
    Energiespeicher
    3
    Elektrofahrzeug
    4
    mehrphasiges Teilnehmernetz
    5
    Ladekabel
    6
    Netzanschlusspunkt
    7
    mehrphasiges Energieversorgungsnetz
    101
    Anschlussklemme
    102
    Anschlussklemme
    103
    Anschlussklemme
    200
    EMV-Filtervorrichtung
    300
    LCL-Filtervorrichtung
    400
    AC/DC-Wandler
    401
    positiver Ausgangsleiter
    402
    negativer Ausgangsleiter
    500
    Zwischenkreis
    501
    Zwischenkreiskondensator
    502
    Zwischenkreiskondensator
    503
    Zwischenkreismittelpunkt
    550
    Entstörschaltung
    551
    Entstörkondensator
    552
    Entstörkondensator
    553
    Knoten
    600
    DC/DC-Wandler
    601
    Halbleiterschaltelement
    602
    Halbleiterschaltelement
    603
    Halbleiterschaltelement
    604
    Halbleiterschaltelement
    605
    Drossel
    606
    Umschwingkondensator
    607
    Umschwingkondensator
    608
    Umschwingkondensator
    609
    Umschwingkondensator
    610
    Steuereinheit
    611
    Ladestrom-Regler
    612
    Symmetrierstrom-Regler
    613
    Differenzspannungs-Regler
    614
    erste Strommesseinrichtung
    615
    zweite Strommesseinrichtung
    616
    erste Spannungsmesseinrichtung
    617
    zweite Spannungsmesseinrichtung
    618
    erste Subtrahiereinheit
    619
    Summiereinheit
    620
    zweite Subtrahiereinheit
    621
    Halbierungseinheit
    622
    PWM-Generator
    650
    Entstörschaltung
    651
    Entstörkondensator
    652
    Entstörkondensator
    653
    Knoten
    700
    Ausgangszwischenkreis
    701
    Ausgangspotentialabgriff
    702
    Ausgangspotentialabgriff
    703
    Kondensator
    801
    Diode
    802
    Diode
    803
    Überspannungsschutzelement
    804
    Knoten
    A, B, C
    Zeiten
    E
    Einstellsignal
    G1
    Gate-Signal für Halbleiterschaltelement 601
    G2
    Gate-Signal für Halbleiterschaltelement 602
    G3
    Gate-Signal für Halbleiterschaltelement 603
    G4
    Gate-Signal für Halbleiterschaltelement 604
    H1
    erste Halbbrücke
    H2
    zweite Halbbrücke
    I
    Strom
    I2
    Strom
    I3
    Strom
    K1
    Stromkreis
    K2
    Stromkreis
    K3
    Stromkreis
    L1
    Phase
    L2
    Phase
    L3
    Phase
    M1
    Mittelabgriff der ersten Halbbrücke
    M2
    Mittelabgriff der zweiten Halbbrücke
    s
    Zeit in Sekunden
    S1, S2
    Verfahrensschritte
    SY
    Einstellsignal
    U1
    Ausgangsspannung
    U2
    Plus gegen Erde
    U3
    Minus gegen Erde
    U4
    Mittlere Ausgangsspannung
    V1
    Spannung am Halbleiterschaltelement 601
    V2
    Spannung am Halbleiterschaltelement 602
    V3
    Spannung am Halbleiterschaltelement 603
    V4
    Spannung am Halbleiterschaltelement 604
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (23)

  1. Ladestation (1) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation (1) koppelbaren mehrphasigen Netzes (4), mit: einem mit einer Anzahl von Phasen (L1, L2, L3) des mehrphasigen Netzes (4) koppelbaren AC/DC-Wandler (400), einem dem AC/DC-Wandler (400) nachgeschalteten Zwischenkreis (500), welcher eine Anzahl von zwischen einem positiven Ausgangsleiter (401) und einem negativen Ausgangsleiter (402) des AC/DC-Wandlers (400) geschaltete Zwischenkreiskondensatoren (501, 502) aufweist, und einem dem Zwischenkreis (500) nachgeschalteten DC/DC-Wandler (600), welcher eine mit dem positiven Ausgangsleiter (401) verbundene erste Halbbrücke (H1) und eine mit dem negativem Ausgangsleiter (402) verbundene zweite Halbbrücke (H2) aufweist, wobei der Mittelabgriff (M1) der ersten Halbbrücke (H1) und der Mittelabgriff (M2) der zweiten Halbbrücke (H2) über eine Drossel (605) verbunden sind.
  2. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (605) des DC/DC-Wandlers (600) als fliegende Induktivität betreibbar ist.
  3. Ladestation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine transformatorlose Ladestation ist.
  4. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (600) als ein bidirektionaler DC/DC-Wandler zum Hochsetzen und/oder Tiefsetzen von Spannungen ausgebildet ist.
  5. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Halbbrücke (H1, H2) eine Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltelementen (601, 602, 603, 604) aufweist.
  6. Ladestation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Halbleiterschaltelement (601, 602, 603, 604) als ein MOSFET, bevorzugt als ein SiC-MOSFET, oder als ein IGBT oder als eine SiC-Kaskode ausgebildet ist.
  7. Ladestation nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Steuereinheit (610) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Halbleiterschaltelemente (601, 602, 603, 604) derart anzusteuern, dass jeweils zwei korrespondierende Halbleiterschaltelemente (601, 603, 602, 604) der beiden Halbbrücken (H1, H2) gleichzeitig schalten, insbesondere mit einer identischen Einschaltverzögerung schalten.
  8. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenkreis (500) und dem DC/DC-Wandler (600) eine Entstörschaltung (550) angeordnet ist, welche zwei zu den Zwischenkreiskondensatoren (501, 502) parallel geschaltete Entstörkondenstoren (551, 552) aufweist, wobei der die beiden Entstörkondensatoren (551, 552) verbindende Knoten (553) mit Erdpotential verbunden ist.
  9. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch, einen den DC/DC-Wandler (600) nachgeschalteten Ausgangszwischenkreis (700) mit einer Anzahl von Kondensatoren (703), welche zwischen einem negativen Ausgangspotentialabgriff (701) und einem positiven Ausgangspotentialabgriff (702) der Ladestation (1) geschaltet sind und parallel zu dem Energiespeicher (2) des Elektrofahrzeuges (3) anordbar sind.
  10. Ladestation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem DC/DC-Wandler (600) und dem Ausgangszwischenkreis (700) eine lastseitige Entstörschaltung (650) angeordnet ist, welche zwei zu der Anzahl von Kondensatoren (703) des Ausgangszwischenkreises (700) parallel geschaltete Entstörkondensatoren (651, 652) aufweist, wobei der die beiden Entstörkondensatoren (651, 652) verbindende Knoten (653) mit Erdpotential verbunden ist.
  11. Ladestation nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (610) dazu eingerichtet ist, die Halbleiterschaltelemente (601, 602, 603, 604) derart anzusteuern, dass das netzseitige Halbleiterschaltelement (601) der ersten Halbbrücke (H1) und das lastseitige Halbleiterschaltelement (604) der zweiten Halbbrücke (H2) überlappende Einschaltzeiten haben und/oder dass das netzseitige Halbleiterschaltelement (603) der zweiten Halbbrücke (H2) und das lastseitige Halbleiterschaltelement (602) der ersten Halbbrücke (H1) überlappende Einschaltzeiten haben, wobei das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen Halbleiterschaltelemente (601, 603) zu den Einschaltzeiten der lastseitigen Halbleiterschaltelemente (602, 604) vorzugsweise einen vorbestimmten Quotienten aufweist.
  12. Ladestation nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (610) dazu eingerichtet ist, einen der netzseitigen Halbleiterschaltelemente (601, 603) der beiden Halbbrücken (H1, H2) früher auszuschalten als das andere netzseitige Halbleiterschaltelement (601, 603) der beiden Halbbrücken (H1, H2), so dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises (K1) und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises (K2) über die Drossel (605) bereitgestellt ist.
  13. Ladestation nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltelemente (601, 602, 603, 604) MOSFETs sind und die Steuereinheit (610) dazu eingerichtet ist, die Gates der MOSFETs (601, 602, 603, 604) der Halbbrücken (H1, H2) mit derart phasenverschobenen Ansteuersignalen (G1, G2, G3, G4) anzusteuern, so dass eine Verkopplung eines netzseitigen Primär-Stromkreises (K1) und eines lastseitigen Sekundär-Stromkreises (K2) über die Drossel (605) bereitgestellt ist.
  14. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (610) einen Ladestrom-Regler (611), einen Symmetrierstrom-Regler (612) und einen Differenzspannungs-Regler (613) aufweist, wobei der Ladestrom-Regler (611) dazu eingerichtet ist, das Verhältnis der Einschaltzeiten der netzseitigen Halbleiterschaltelemente (601, 603) zu den Einschaltzeiten der lastseitigen Halbleiterschaltelemente (602, 604) einzustellen, wobei der Symmetrierstrom-Regler (612) dazu eingerichtet ist, ein Einstellsignal (SY) zur Symmetrierung des Potentials an dem negativen Ausgangspotentialabgriff (701) und des Potentials an dem positiven Ausgangspotentialabgriff (702) gegenüber Erdpotential zu stellen, und wobei der Differenzspannungs-Regler (613) dazu eingerichtet ist, einen Soll-Wert (SWS) für das Einstellsignal (SY) in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen Spannung (U2, U3) in dem lastseitigen Sekundär-Stromkreis (K2) bereitzustellen.
  15. Ladestation nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzspannungs-Regler (613) langsamer als der Symmetrierstrom-Regler (612) ist.
  16. Ladestation nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode einer ersten Diode (801) mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff (701) gekoppelt ist und die Kathode der ersten Diode (801) mit dem Zwischenkreismittelpunkt (503) gekoppelt ist und die Anode einer zweiten Diode (802) mit dem Zwischenkreismittelpunkt (503) gekoppelt ist und die Kathode der zweiten Diode (802) mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff (702) gekoppelt ist.
  17. Ladestation nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode der ersten Diode (801) mit dem negativen Ausgangspotentialabgriff (701) verbunden ist und die Kathode der ersten Diode (801) mit dem Zwischenkreismittelpunkt (503) verbunden ist und die Anode der zweiten Diode (802) mit dem Zwischenkreismittelpunkt (503) verbunden ist und die Kathode der zweiten Diode (802) mit dem positiven Ausgangspotentialabgriff (702) verbunden ist.
  18. Ladestation nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überspannungsschutzelement (803) zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt (503) und einem Knoten (804) gekoppelt ist, an welchem die Kathode der ersten Diode (801) verbunden ist und an welchem die Anode der zweiten Diode (802) verbunden ist.
  19. Ladestation nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt (503) und dem negativen Ausgangspotentialabgriff (701) eine Reihenschaltung aus einem ersten Überspannungsschutzelement und der ersten Diode (801) angeordnet ist und zwischen dem Zwischenkreismittelpunkt (503) und dem positiven Ausgangspotentialabgriff (702) eine Reihenschaltung aus einem zweiten Überspannungsschutzelement und der zweiten Diode (802) angeordnet ist.
  20. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine EMV-Filtereinrichtung (200) und eine der EMV-Filtereinrichtung (200) nachgeschaltete LCL-Filtereinrichtung (300) zwischen drei netzseitigen Anschlussklemmen (101, 102, 103) für die drei Phasen (L1, L2, L3) des mehrphasigen Netzes (4) und dem AC/DC-Wandler (400) gekoppelt sind.
  21. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/DC-Wandler (400) als ein 3-Punkt-AC/DC-Wandler ausgebildet ist.
  22. Ladestation nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu jedem Halbleiterschaltelement (601, 602, 603, 604) ein Umschwingkondensator (606, 607, 608, 609) zur Realisierung eines ZVS-Umschaltverhaltens geschaltet ist.
  23. Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (1) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation (1) koppelbaren mehrphasigen Netzes (4), wobei die Ladestation (1) einen mit einer Anzahl von Phasen (L1, L2, L3) des mehrphasigen Netzes (4) koppelbaren AC/DC-Wandler (400), einen dem AC/DC-Wandler (400) nachgeschalteten Zwischenkreis (500), welcher eine Anzahl von zwischen einem positiven Ausgangsleiter (401) und einem negativen Ausgangsleiter (402) des AC/DC-Wandlers (400) geschaltete Zwischenkreiskondensatoren (501, 502) aufweist, und einen dem Zwischenkreis (500) nachgeschalteten DC/DC-Wandler (600) umfasst, welcher eine mit dem positiven Ausgangsleiter (401) verbundene erste Halbbrücke (H1) und eine mit dem negativem Ausgangsleiter (402) verbundene zweite Halbbrücke (H2) aufweist, mit: Betreiben einer den Mittelabgriff (M1) der ersten Halbbrücke (H1) und den Mittelabgriff (M2) der zweiten Halbbrücke (H2) verbindenden Drossel (605) des DC/DC-Wandlers (600) als fliegende Induktivität.
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