-
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum drahtlosen Empfangen von Energie.
-
In einem induktiven Ladesystem für Elektrofahrzeuge kann Energie von einer primärseitigen festmontierten Vorrichtung auf eine sekundärseitige in dem Elektrofahrzeug montierte Ladevorrichtung drahtlos übertragen werden. Dazu weisen die primärseitige Vorrichtung eine primäre Ladespule und die sekundärseitige Ladevorrichtung eine sekundäre Ladespule, die mittels eines Magnetfelds miteinander koppelbar sind, auf. Über die miteinander gekoppelten Ladespulen wird Energie von der primärseitigen Vorrichtung auf die sekundärseitige Ladevorrichtung drahtlos übertragen und gegebenenfalls in einer Batterie des Elektrofahrzeugs gespeichert. Um die Energiedichte beim Übertragen von Energie im Ladesystem zu erhöhen, arbeitet das induktive Ladesystem in der Regel mit einer hohen Frequenz.
-
Eine große Herausforderung bei dem induktiven Ladesystem ist, dass die Batterie des Elektrofahrzeugs normalerweise einen großen Spannungsbereich aufweist. Während des Ladens steigt die Batteriespannung der Batterie kontinuierlich an. Daher wird die äquivalente Lastimpedanz der Batterie sehr stark verändert, wenn die Batterie durch eine konstante Leistung geladen wird. Außerdem ist es wünschenswert, die Verwendung großer Kondensatoren sowie großer Induktivitäten in dem induktiven Ladesystem zu vermeiden. Aus diesem Grund enthält das induktive Ladesystem in der Praxis eine große Menge von Oberschwingungen. Die Oberschwingungen können nachteiligerweise dazu führen, dass die tatsächlichen Systemeigenschaften des induktiven Ladesystems von den erwarteten Systemeigenschaften stark abweichen.
-
US 10 707 693 B2 offenbart eine Ladevorrichtung mit einem Hilfsschaltkreis und einem Gleichrichter, die zwischen einem Impedanzanpassungsnetzwerk und der Batterie des Elektrofahrzeugs geschaltet sind. Der Hilfsschaltkreis bewirkt eine Teilung des Eingangsstroms in zwei Teilströme, die eine Phasenwinkeldifferenz zueinander aufweisen. Steigt die Batteriespannung der Batterie beim Laden an, so nimmt auch die Phasenwinkeldifferenz zwischen den beiden Teilströmen ab. Dadurch kann der Änderungsbereich von dem Realteil einer Eingangsimpedanz mit der steigenden Batteriespannung stark komprimiert werden. Nachteiligerweise können jedoch die Teilströme aufgrund von Oberschwingungen unsymmetrisch sein, was das thermische Design des induktiven Ladesystems erschweren kann. Zudem ist die Ladevorrichtung sehr komplex aufgebaut und weist eine hohe Anzahl von Bauteilen auf.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine sekundärseitige Ladevorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll der Änderungsbereich von einem Realteil einer Eingangsimpedanz mit der steigenden Batteriespannung der Batterie beim drahtlosen Empfangen und beim Speichern von Energie möglichst komprimiert werden. Insbesondere soll die Ladevorrichtung möglichst vereinfacht ausgebildet sein. Insbesondere soll der Einfluss von Oberschwingungen in der Ladevorrichtung möglichst reduziert werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist zum drahtlosen Empfangen von Energie vorgesehen. Die Ladevorrichtung weist dabei einen passiven Hilfsschaltkreis und einen Gleichrichter, der dem Hilfsschaltkreis nachgeschaltet ist, auf. Der passive Hilfsschaltkreis weist einen ersten und einen zweiten Eingangsknoten sowie einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ausgangsknoten auf. Zwischen dem ersten Eingangsknoten und dem ersten Ausgangsknoten ist eine erste Impedanz geschaltet. Zwischen dem ersten Eingangsknoten und dem zweiten Ausgangsknoten ist eine zweite Impedanz geschaltet. Dabei weisen ein Imaginärteil der ersten Impedanz einen positiven von Null abweichenden Wert und ein Imaginärteil der zweiten Impedanz einen negativen von Null abweichenden Wert oder umgekehrt auf.
-
Es versteht sich, dass der jeweilige Imaginärteil der jeweiligen Impedanz frequenzabhängig ist. Dadurch kann bei identischen Bauteilen der Imaginärteil je nach Frequenz einen positiven oder negativen von Null abweichenden Wert aufweisen. Der hier definierte Wert des jeweiligen Imaginärteils der jeweiligen Impedanz bezieht sich auf eine vorgegebene feste Betriebsfrequenz der Ladevorrichtung. Vorteilhafterweise kann die vorgegebene feste Betriebsfrequenz beispielweise 85 kHz betragen.
-
Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann der Änderungsbereich eines Realteils einer Eingangsimpedanz mit der steigenden Batteriespannung einer Batterie eines Elektrofahrzeugs effektiv komprimiert werden. Vorteilhafterweise ist in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die Bauteilauswahl hinsichtlich Kosten und Bauraum optimiert. Im Vergleich zu einem aktiven Gleichrichter werden in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung ausschließlich passive Komponenten verwendet und kein Regelsystem ist erforderlich.
-
Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung zum induktiven Laden von Kraftfahrzeugen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung eine sekundärseitige Ladevorrichtung sein. Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung mit einer primärseitigen Vorrichtung zum drahtlosen Empfangen von Energie elektromagnetisch koppelbar sein. Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung mit einer primären Ladespule einer primärseitigen Vorrichtung zum drahtlosen Empfangen von Energie über eine sekundäre Ladespule elektromagnetisch koppelbar sein. Vorteilhafterweise kann die Ladevorrichtung einen Teil eines induktiven Ladesystems sein. Vorteilhafterweise kann die primärseitige Vorrichtung einen Teil eines induktiven Ladesystems sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der positive Wert des Imaginärteils der ersten Impedanz und der negative Wert des Imaginärteils der zweiten Impedanz betragsgemäß gleich sind. Es versteht sich jedoch, dass in der Praxis der Imaginärteil der ersten Impedanz von dem Imaginärteil der zweiten Impedanz um bis zu 20% abweichen kann.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass zwischen dem zweiten Eingangsknoten und dem dritten Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises eine dritte Impedanz geschaltet ist. Ein Imaginärteil der dritten Impedanz kann dabei einen negativen oder positiven von Null abweichenden Wert oder in einem Resonanzfall einen Wert gleich Null aufweisen. Anders formuliert, kann ein Imaginärteil der dritten Impedanz einen negativen oder positiven von Null abweichenden Wert aufweisen oder in Resonanz bei einer Grundwelle geschaltet sein. Wie oben bereits erläutert, bezieht sich der definierte Wert des Imaginärteils der dritten Impedanz auf eine vorgegebene feste Betriebsfrequenz der Ladevorrichtung. Vorteilhafterweise kann die vorgegebene feste Betriebsfrequenz beispielweise 85 kHz betragen.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Impedanz durch eine Spule gebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Impedanz durch eine Spule und einen Kondensator, die in Reihe geschaltet sind, gebildet ist. Vorteilhafterweise kann bei dieser Ausführungsform der jeweiligen Impedanz die Spule höhere Werte aufweisen und die Oberschwingungen in der Ladevorrichtung besser unterdrückt werden.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Ladevorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung einen Kommutierungsschaltkreis, der zwischen dem passiven Hilfsschaltkreis und dem Gleichrichter geschaltet ist, aufweist. Der Kommutierungsschaltkreis weist dabei wenigstens einen Kommutierungskondensator auf. Der wenigstens eine Kommutierungskondensator ist dabei zwischen zwei der jeweiligen Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises geschaltet. Durch den Kommutierungsschaltkreis kann der Einfluss von Oberschwingungen in der Ladevorrichtung wirksam reduziert bzw. kompensiert werden. Die Kommutierungskondensatoren führen vorteilhafterweise zu einer symmetrischeren Belastung zumindest einiger der Zweige, die von den jeweiligen Eingangsknoten des Hilfsschaltkreises zu den jeweiligen Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises führen.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kommutierungsschaltkreises kann der Kommutierungsschaltkreis einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kommutierungskondensator aufweisen. Der erste Kommutierungskondensator ist zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises geschaltet. Der zweite Kommutierungskondensator ist zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises geschaltet. Der dritte Kommutierungskondensator ist zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises geschaltet. Die Kommutierungskondensatoren werden vorteilhafterweise so ausgelegt, dass der Stromkommutierungszeitpunkt ideal ist.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Gleichrichter einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingangsknoten sowie einen ersten und einen zweiten Ausgangsknoten aufweist. Der jeweilige Eingangsknoten des Gleichrichters ist dabei mit dem jeweiligen Ausgangsknoten des Hilfsschaltkreises jeweils verschaltet. Vorteilhafterweise kann der Gleichrichter drei Dioden-Halbbrücken aufweisen. Dabei ist die jeweilige Dioden-Halbbrücke jeweils zwischen einem der jeweiligen Eingangsknoten des Gleichrichters und zwei der jeweiligen Ausgangsknoten des Gleichrichters geschaltet. Vorteilhafterweise kann der Gleichrichter einen Ausgleichskondensator aufweisen. Der Ausgangskondensator kann dabei zwischen den Ausgangsknoten des Gleichrichters geschaltet sein.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung eine sekundäre Ladespule zum drahtlosen Empfangen von Energie und ein Blindleistungskompensationsnetzwerk zum Kompensieren von Blindleistung aufweist. Die sekundäre Ladespule ist dabei dem Blindleistungskompensationsnetzwerk und das Blindleistungskompensationsnetzwerk ist dem Hilfsschaltkreis vorgeschaltet. Die sekundäre Ladespule ist dabei mit einer primären Ladespule einer primärseitigen Vorrichtung elektromagnetisch und drahtlos koppelbar.
-
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung eine Batterie zum Speichern von empfangener Energie aufweist. Die Batterie ist dabei dem Gleichrichter nachgeschaltet. Die Batterie kann dabei in einem Elektrofahrzeug montiert sein und zum Abgeben von gespeicherten Energie an einen Antriebsmotor des Elektrofahrzeugs ausgelegt sein.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 ein Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung;
- 2 Vergleichsdiagramm von einem Realteil einer Eingangsimpedanz in der jeweils abweichend ausgestalteten Ladevorrichtung abhängig von einer Batteriespannung einer Batterie;
- 3 Vergleichsdiagramm von einem Imaginärteil der Eingangsimpedanz in der jeweils abweichend ausgestalteten Ladevorrichtung abhängig von der Batteriespannung der Batterie;
- 4 bis 7 Diagramme mit einem zeitlichen Verlauf von zwei Teilströmen und von zwei Teilspannungen in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung bei abweichenden Batteriespannungen;
- 8 und 9 Vergleichsdiagramme von zwei Teilströmen in der jeweils abweichend ausgestalteten Ladevorrichtung abhängig von der Batteriespannung der Batterie;
- 10 Diagramm von einer Phasenwinkeldifferenz zwischen zwei Teilströmen in der jeweils abweichend ausgestalteten Ladevorrichtung abhängig von der Batteriespannung der Batterie;
- 11 und 12 Vergleichsdiagramme mit einem zeitlichen Verlauf von zwei Teilströmen und zwei Teilspannungen in der jeweils abweichend ausgestalteten Ladevorrichtung.
-
1 zeigt ein Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1. Die Ladevorrichtung 1 umfasst dabei einen Hilfsschaltkreis 2, einen Kommutierungsschaltkreis 3 und einen Gleichrichter 4. Dabei ist der Kommutierungsschaltkreis 3 dem Hilfsschaltkreis 2 nachgeschaltet und dem Gleichrichter 4 vorgeschaltet. Zudem weist die Ladevorrichtung 1 eine Batterie Rb, die dem Gleichrichter 4 nachgeschaltet ist, auf.
-
Der Hilfsschaltkreis 2 ist passiv. Der Hilfsschaltkreis 2 weist einen ersten und einen zweiten Eingangsknoten H-EK1 und H-EK2 und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ausgangsknoten H-AK1, H-AK-2 und H-AK3 auf. Zwischen dem ersten Eingangsknoten H-EK1 und dem ersten Ausgangsknoten H-AK1 ist eine erste Impedanz mit einer Spule Lrec1 und einem Kondensator Crec1 geschaltet. Die erste Impedanz weist dabei einen Imaginärteil X1 auf. Zwischen dem ersten Eingangsknoten H-EK1 und dem zweiten Ausgangsknoten H-AK2 ist eine zweite Impedanz mit einer Spule Lrec2 und einem Kondensator Crec2 geschaltet. Die zweite Impedanz weist dabei einen Imaginärteil X2 auf. Zwischen dem zweiten Eingangsknoten H-EK2 und dem dritten Ausgangsknoten H-AK3 ist eine dritte Impedanz mit einer Spule Lrec3 und einem Kondensator Crec3 geschaltet. Die dritte Impedanz weist dabei einen Imaginärteil X3 auf.
-
Der Kommutierungsschaltkreis 3 ist dem Hilfsschaltkreis 2 nachgeschaltet und weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kommutierungskondensator Cc1, Cc2 und Cc3 auf. Der erste Kommutierungskondensator Cc1 ist dabei zwischen dem ersten Ausgangsknoten H-AK1 und dem zweiten Ausgangsknoten H-AK2 des Hilfsschaltkreises 2 geschaltet. Der zweite Kommutierungskondensator Cc2 ist zwischen dem zweiten Ausgangsknoten H-AK2 und dem dritten Ausgangsknoten H-AK3 des Hilfsschaltkreises 2 geschaltet. Der dritte Kommutierungskondensator Cc3 ist zwischen dem ersten Ausgangsknoten H-AK1 und dem dritten Ausgangsknoten H-AK3 des Hilfsschaltkreises 2 geschaltet.
-
Der Gleichrichter 4 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingangsknoten G-EK1, G-EK2, G-EK3 auf. Die Eingangsknoten G-EK1, G-EK2, G-EK3 fallen dabei mit den jeweiligen Ausgangsknoten H-AK1, H-AK2 und H-AK3 des Hilfsschaltkreis 2 zusammenfallen. Zudem weist der Gleichrichter 4 einen ersten und einen zweiten Ausgangsknoten G-AK1 und G-AK2 auf. Der Gleichrichter 4 weist zudem sechs Dioden D1, D2, D3, D4, D5, D6 auf, die als Dioden-Halbbrücken jeweils zwischen den Eingangsknoten H-EK1, H-EK2, H-EK3 des Gleichrichters 4 und den Ausgangsknoten G-AK1, G-AK2 des Gleichrichters 4 geschaltet sind. Zudem weist der Gleichrichter 4 einen Ausgleichskondensator C0, der zwischen den Ausgangsknoten G-AK1 und G-AK2 des Gleichrichters 4 geschaltet ist, auf. Der Ausgleichskondensator C0 ist dabei den Diode-Halbbrücken nachgeschaltet. Die Batterie Rb ist dabei zwischen den Ausgangsknoten G-AK1 und G-AK2 des Gleichrichters 4 dem Ausgleichskondensator C0 nachgeschaltet.
-
Die Ladevorrichtung 1 weist dabei eine sekundäre Ladespule und ein Blindleistungskompensationsnetzwerk beide sind hier nicht gezeigt - auf. Die sekundäre Ladespule ist dabei dem Blindleistungskompensationsnetzwerk und das Blindleistungskompensationsnetzwerk ist dem Hilfsschaltkreis 2 vorgeschaltet. In der sekundären Ladespule wird dabei eine Spulen-Wechselspannung initiiert und an den Eingangsknoten H-EK1 und H-EK2 des Hilfsschaltkreises 2 liegt eine Wechselspannung UAC an. Aufgrund des vorgeschalteten Blindleistungskompensationsnetzwerks sind die Spulen-Wechselspannung und die Wechselspannung UAC nicht identisch. Die Ladevorrichtung 1 weist dabei eine Eingangsimpedanz mit einem Realteil Rin und mit einem Imaginärteil Xin auf. In dem Hilfsschaltkreis 2 der Ladevorrichtung 1 fließen zwischen dem ersten Eingangskoten H-EK1 und dem zweiten Ausgangsknoten H-AK1 ein erster Teilstrom irec1 und zwischen dem ersten Eingangskoten H-EK1 und dem zweiten Ausgangsknoten H-AK2 ein zweiter Teilstrom irec2. Zwischen den Ausgangsknoten H-AK1 und H-AK3 fällt dabei eine erste Teilspannung urec1 und zwischen den Ausgangsknoten H-AK2 und H-AK3 fällt dabei eine zweite Teilspannung urec2 ab. An der Batterie Rb fließt der Batteriestrom Ib und fällt eine Batteriespannung Ub ab.
-
In der Ladevorrichtung 1 weist der Imaginärteil X1 der ersten Impedanz einen positiven Wert und der Imaginärteil X2 der zweiten Impedanz einen negativen Wert oder umgekehrt auf. Das führt zu einer Phasenverschiebung zwischen dem ersten Teilstrom irec1 und dem zweiten Teilstrom irec2. Die genannte Phasenverschiebung variiert dabei mit der Batteriespannung Üb. Dadurch wird der Änderungsbereich von dem Realteil Rin der Eingangsimpedanz mit der steigenden Batteriespannung Ub stark komprimiert. Außerdem kann der Imaginärteil Xin der Eingangsimpedanz durch die Kommutierungskondensatoren Cc1, Cc2 und Cc3 des Kommutierungsschaltkreises 3 reduziert werden. Der Kommutierungsschaltkreis 3 führt zu einer symmetrischen Belastung der Zweige zwischen den Eingangsknoten H-EK1 und den Ausgangsknoten H-AK1, H-AK2. Der Kommutierungsschaltkreis 3 ist optional. Vorteilhafterweise können der Imaginärteil X1 der ersten Impedanz und der Imaginärteil X2 der zweiten Impedanz betragsgemäß gleich sein. Der Imaginärteil X3 der dritten Impedanz kann vorteilhafterweise einen Wert gleich Null aufweisen. Entsprechend kann von der Spule Lrec3 und dem Kondensator Crec3 abgesehen werden.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 liegt in der optimierten Bauteilauswahl , wodurch Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden können.
-
In
2-10 werden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung auf Grundlage einer Simulation veranschaulicht. Die in der Simulation definierten Werte der jeweiligen Imaginärteile X1, X2, X3 der jeweiligen Impedanzen beziehen sich auf eine vorgegebene feste Betriebsfrequenz von 85 kHz. Für die Simulation wurden dabei folgende Beispielwerte eingesetzt:
| Lrec1=19,48 µH | UAC=449,7 V |
| Lrec2=19,27 µH | P gegen 10.000 W |
| Lrec3=18,12 µH | Ub=280V bis 450V |
| Crec1=1817,9 nF | Cc1=137 pF |
| Crec2=90,89 nF | Cc2=263 pF |
| Crec3=193,48 nF | Cc3=415 pF |
-
2 zeigt ein Vergleichsdiagramm von dem Realteil Rin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 abhängig von der Batteriespannung Ub der Batterie Rb. Mit durchzogenen Linie ist dabei der Verlauf von dem Realteil Rin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 nach 1 mit dem Kommutierungsschaltkreis 3 gezeigt. Mit durchbrochenen Linie ist dabei der Verlauf von dem Realteil Rin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 nach 1 ohne den Kommutierungsschaltkreis 3 gezeigt.
-
3 zeigt ein Vergleichsdiagramm von dem Imaginärteil Xin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 abhängig von der Batteriespannung Ub der Batterie Rb. Mit durchzogenen Linie ist dabei der Verlauf von dem Imaginärteil Xin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 nach 1 mit dem Kommutierungsschaltkreis 3 gezeigt. Mit durchbrochenen Linie ist dabei der Verlauf von dem Imaginärteil Xin der Eingangsimpedanz in der Ladevorrichtung 1 nach 1 ohne den Kommutierungsschaltkreis 3 gezeigt.
-
4 zeigt ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Teilströme irec1 und irec2 und der zwei Teilspannungen urec1 und urec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 280 V ohne den Kommutierungsschaltkreis 3. Im oberen Teildiagramm sind der Teilstrom irec1 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec1 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen. In dem unteren Teildiagramm sind der Teilstrom irec2 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec2 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen.
-
5 zeigt ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Teilströme irec1 und irec2 und der zwei Teilspannungen urec1 und urec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 350 V ohne den Kommutierungsschaltkreis 3. Im oberen Teildiagramm sind der Teilstrom irec1 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec1 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen. Im unteren Teildiagramm sind der Teilstrom irec2 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec2 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen.
-
6 zeigt ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Teilströme irec1 und irec2 und der zwei Teilspannungen urec1 und urec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 400 V ohne den Kommutierungsschaltkreis 3. Im oberen Teildiagramm sind der Teilstrom irec1 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec1 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen. Im unteren Teildiagramm sind der Teilstrom irec2 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec2 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen.
-
7 zeigt ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Teilströme irec1 und irec2 und der zwei Teilspannungen urec1 und urec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 450 V ohne den Kommutierungsschaltkreis 3. Im oberen Teildiagramm sind der Teilstrom irec1 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec1 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen. Im unteren Teildiagramm sind der Teilstrom irec2 mit der gepunkteten Linie und die Teilspannung urec2 mit der durchgezogenen Linie aufgetragen.
-
Es ist aus 4-7 ersichtlich, dass eine Phasenwinkeldifferenz zwischen den Teilströmen irec1 und irec2 besteht und dass der Phasenwinkel Θ mit der steigenden Batteriespannung Ub abnimmt. In der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 - beispielweise in 4 - existiert eine Zeitspanne, in der die Teilspannungen urec1 und urec2 gleich Null sind. Es existiert also einen Freilauf. Der Grund dafür ist, dass der Moment der Kommutierung für die Dioden-Halbbrücken des Gleichrichters 4 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 unterschiedlich ist.
-
8 zeigt ein Vergleichsdiagramm von Effektivwerten der Teilströmen irec1 und irec2 in der Ladevorrichtung 1 aus 1 ohne den Kommutierungsschaltkreis 3 abhängig von der Batteriespannung Ub der Batterie Rb. Mit durchzogenen Linie ist dabei der Verlauf des ersten Teilstroms irec1 und mit durchbrochenen Linie ist der Verlauf des zweiten Teilstroms irec2 gezeigt.
-
9 zeigt ein Vergleichsdiagramm von Effektivwerten der Teilströmen irec1 und irec2 in der Ladevorrichtung 1 aus 1 mit dem Kommutierungsschaltkreis 3 abhängig von der Batteriespannung Ub der Batterie Rb. Mit durchzogener Linie ist dabei der Verlauf des ersten Teilstroms irec1 und mit durchbrochener Linie ist der Verlauf des zweiten Teilstroms irec2 gezeigt.
-
10 zeigt ein Diagramm von einer Phasenwinkeldifferenz zwischen den Teilströmen irec1 und irec2 in der Ladevorrichtung 1 aus 1 mit dem und ohne den Kommutierungsschaltkreis 3 abhängig von der Batteriespannung Ub der Batterie Rb. Mit durchzogener Linie ist dabei die Phasenwinkeldifferenz mit dem Kommutierungsschaltkreis 3 und mit durchbrochener Linie ist die Phasenwinkeldifferenz ohne den Kommutierungsschaltkreis 3 gezeigt.
-
11 zeigt ein Vergleichsdiagramm mit einem zeitlichen Verlauf der zwei Teilströme irec1 und irec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 450 V mit dem Kommutierungsschaltkreis 3. Mit der durchgezogenen Linie ist hier der Teilstrom irec1 und mit der gepunkteten Linie ist hier der Teilstrom irec2 aufgetragen.
-
12 zeigt ein Vergleichsdiagramm mit einem zeitlichen Verlauf der zwei Teilströme irec1 und irec2 in der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 bei der Batteriespannung Ub von 450 V ohne den Kommutierungsschaltkreis 3. Mit der durchgezogenen Linie ist hier der Teilstrom irec1 und mit der gepunkteten Linie ist hier der Teilstrom irec2 aufgetragen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
