DE102022001420A1 - Charging device for directional charging of an electrical energy store in a vehicle - Google Patents

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Stefan Seiffert
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, mit einer Eingangsseite (3) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (4), einer Ausgangsseite (5) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit dem elektrischen Energiespeicher (2) des Fahrzeugs, einem ersten Gleichspannungswandler (6), welcher zwischen der Eingangsseite (3) und der Ausgangsseite (5) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (UA) an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung (UE) der Eingangsseite (3), gekennzeichnet, durch einen zweiten Gleichspannungswandler (7), welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler (6) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise-Spannung (UR) an der Eingangsseite (3) abhängig von einer Batteriespannung (UBatt) an der Ausgangsseite (5).The invention relates to a charging device (1) for charging an electrical energy store (2) of a vehicle, having an input side (3) for connecting the charging device (1) to a charging unit (4) external to the vehicle, an output side (5) for connecting the charging device ( 1) with the electrical energy store (2) of the vehicle, a first DC-DC converter (6), which is connected between the input side (3) and the output side (5), for providing an output voltage (UA) on the output side depending on an input voltage ( UE) on the input side (3), characterized by a second DC-DC converter (7), which is connected in parallel to the first DC-DC converter (6), for providing a feedback voltage (UR) on the input side (3) depending on a battery voltage (UBatt ) on the outlet side (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist eine Eingangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit auf. Mittels einer Ausgangsseite der Ladevorrichtung kann die Ladevorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden werden. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung einen ersten Gleichspannungswandler, welcher zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite verschaltet ist, um eine Ausgangsspannung an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung der Eingangsseite bereitzustellen.The invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of a vehicle. The charging device has an input side for connecting the charging device to a charging unit external to the vehicle. The charging device can be connected to the electrical energy store of the vehicle by means of an output side of the charging device. Furthermore, the charging device has a first DC-DC converter, which is connected between the input side and the output side in order to provide an output voltage on the output side depending on an input voltage on the input side.

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen mit einer 800 Volt-Batterie muss zum Laden an derzeit noch überwiegend 400 Volt-Ladesäulen eine Abwärtskompatibilität sichergestellt werden. Diese wird beispielsweise entweder durch eine auf 400 Volt umschaltbare Batterie oder durch einen galvanisch gekoppelten auf 400 Volt bis 800 Volt ausgelegten DC/DC-Wandler bereitgestellt. Im Falle eines Aufwärtswandelns (Boostern) gibt es bei der Norm „CHAdeMO 3.0“ die Anforderung, dass in einem Isolations-Fehlerfall der Fehlerstrom nur maximal 7000 A2s betragen darf. Dies lässt sich nur mit einer Diode im Ladepfad sicherstellen. Durch eine Diode wird zwar die Norm erfüllt, jedoch kann damit nicht mehr bidirektional an 400 Volt-Ladesäulen geladen werden.In the case of electrically operated vehicles with an 800 volt battery, downward compatibility must be ensured for charging at currently predominantly 400 volt charging stations. This is provided, for example, either by a battery that can be switched to 400 volts or by a galvanically coupled DC/DC converter designed for 400 volts to 800 volts. In the case of step-up conversion (boosters), the "CHAdeMO 3.0" standard stipulates that in the event of an insulation fault, the fault current may only be a maximum of 7000 A 2 s. This can only be ensured with a diode in the charging path. Although the standard is met with a diode, it can no longer be charged bidirectionally at 400 volt charging stations.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2020 007 840 A1 einen Aufwärtswandler zum Wandeln eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Hierzu kann ein DC/DC-Wandler beispielsweise verwendet werden.For example, the DE 10 2020 007 840 A1 a boost converter for converting an electrical energy store of an electrically powered vehicle. A DC/DC converter can be used for this purpose, for example.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bidirektionale Ladefunktionalität eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu verbessern.An object of the present invention is to improve a bidirectional charging functionality of an electrically operated vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a charging device according to patent claim 1. Useful further developments result from the dependent patent claims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, mit

  • - einer Eingangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit,
  • - einer Ausgangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs,
  • - einem ersten Gleichspannungswandler, welcher zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung der Eingangsseite,
  • - einen zweiten Gleichspannungswandler, welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise-Spannung an der Eingangsseite abhängig von einer Batteriespannung an der Ausgangsseite.
One aspect of the invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of a vehicle
  • - an input side for connecting the charging device to a vehicle-external charging unit,
  • - an output side for connecting the charging device to the electrical energy storage device of the vehicle,
  • - a first DC-DC converter, which is connected between the input side and the output side, for providing an output voltage on the output side depending on an input voltage on the input side,
  • - A second DC-DC converter, which is connected in parallel to the first DC-DC converter, for providing a feedback voltage on the input side depending on a battery voltage on the output side.

Durch die erfindungsgemäße beziehungsweise vorgeschlagene Ladevorrichtung kann ein bidirektionales Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs verbessert werden. Somit kann die Ladevorrichtung ein bidirektionales Laden des Fahrzeugs mit einer Bordnetzspannung mit beispielsweise 800 Volt an einer 400 Volt-Ladestruktur ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann neben dem Laden des elektrisch betriebenen Fahrzeugs auch ein Rückspeisevorgang aus dem elektrischen Energiespeicher durchgeführt werden.Bidirectional charging of an electrically operated vehicle can be improved by the charging device according to the invention or proposed. The charging device can thus enable bidirectional charging of the vehicle with a vehicle electrical system voltage of, for example, 800 volts on a 400 volt charging structure. In addition to charging the electrically operated vehicle, the charging device according to the invention can also be used to carry out a feedback process from the electrical energy store.

Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ergeben sich beispielsweise die Vorteile, dass eine 400 Volt-Abwärtskompatibilität mit Rückspeisung normkonform erfüllt beziehungsweise durchgeführt werden kann. Insbesondere erlaubt die vorgeschlagene Ladevorrichtung keine aufwendige, extrem schnelle Sensierung eines Fehlerstroms und Abschaltung innerhalb der erlaubten 7000 A2s. Durch die deutlich geringere Rückspeiseleistung, beispielsweise zwischen 10 und 20 kW gegenüber der herkömmlichen 150 kW Ladeleistung, ist auch die Verwendung des DC/DC-Wandlers des On-Boad-Laders denkbar. Insbesondere kann der zweite Gleichspannungswandler dazu verwendet werden, um die Leitung zwischen Fahrzeug und Ladestation vorzuladen.The charging device according to the invention results in the advantages, for example, that 400 volt downward compatibility with feedback can be achieved or implemented in compliance with the standard. In particular, the proposed charging device does not allow any complex, extremely fast sensing of a fault current and shutdown within the permitted 7000 A 2 s. Due to the significantly lower feedback power, for example between 10 and 20 kW compared to the conventional 150 kW charging power, the use of the DC/DC converter of the on-board charger conceivable. In particular, the second DC-DC converter can be used to pre-charge the line between the vehicle and the charging station.

Somit liefert die vorgeschlagene Ladevorrichtung die Anwendung eines galvanisch getrennten DC/DC-Wandlers zur Rückspeisung. Hierzu kann des Weiteren ein galvanisch getrennter DC/DC-Wandler des fahrzeuginternen On-Board-Chargers (OBC) verwendet werden.Thus, the proposed charging device provides the use of a galvanically isolated DC/DC converter for feedback. A galvanically isolated DC/DC converter of the vehicle's on-board charger (OBC) can also be used for this purpose.

Durch die Verwendung des zweiten Gleichspannungswandlers kann eine Rückspeisung (RPT „Reverse Power Transfer“) ermöglicht werden. Insbesondere kann die vorgeschlagene Ladevorrichtung für das Rückspeisen von Energie nicht den ersten Gleichspannungswandler, also den eigentlichen Ladewandler, nutzen, sondern einen separaten galvanisch getrennten DC/DC-Wandler (zweiter Gleichspannungswandler) für das Rückspeisen verwenden oder kann den DC/DC-Wandler eines On-Board-Laders dazu nutzen, so dass die Rückspeisung parallel zum Ladewandler (erster Gleichspannungswandler) angeordnet ist und damit ein bidirektionales Laden ermöglicht ist, ohne den Ladewandler (erster Gleichspannungswandler) selbst bidirektional auszuführen.By using the second DC-DC converter, a reverse feed (RPT "Reverse Power Transfer") can be made possible. In particular, the proposed charging device for feeding back energy cannot use the first DC-DC converter, i.e. the actual charging converter, but a separate gal You can use a separate DC/DC converter (second DC converter) for feedback or you can use the DC/DC converter of an on-board charger so that the feedback is arranged parallel to the charging converter (first DC converter) and thus bidirectional charging is made possible without running the charging converter (first DC-DC converter) itself bidirectionally.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing(s). The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Ladevorrichtung aus 1;
The following figures show in:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a charging device according to the invention; and
  • 2 a schematic representation of a further embodiment of the charging device 1 ;

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Die 1 zeigt eine Ladevorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein elektrisch betriebenes beziehungsweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Plug-in-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, handeln.the 1 shows a charging device 1 for charging an electrical energy store 2 of a vehicle. The vehicle can be, for example, an electrically operated or electrically driven vehicle, such as a plug-in vehicle or an electric vehicle.

Die Ladevorrichtung 1 kann beispielsweise als Ladeeinrichtung beziehungsweise Ladeeinheit bezeichnet werden. Mit Hilfe der Ladevorrichtung 1 kann der elektrische Energiespeicher 2 in Abhängigkeit einer Spannung einer Gleichspannungsladesäule geladen werden.The charging device 1 can be referred to as a charging device or charging unit, for example. With the help of the charging device 1, the electrical energy storage device 2 can be charged as a function of a voltage from a DC voltage charging station.

Hierzu weist die Ladevorrichtung 1 eine Eingangsseite 3 zum Verbinden der Ladevorrichtung 1 mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 auf. Bei der fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 kann es sich beispielsweise um eine Gleichspannungsquelle, Gleichstromleistungsquelle oder um eine DC-Ladeinfrastruktur beziehungsweise eine DC-Ladesäule handeln. Mit Hilfe der fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 kann insbesondere eine Gleichspannung bereitgestellt werden. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung 1 eine Ausgangsseite 5 auf. Mit Hilfe der Ausgangsseite 5 kann die Ladevorrichtung 1 mit dem elektrischen Energiespeicher 2 verbunden werden. Somit ist die Ladevorrichtung 1 quasi zwischen der fahrzeugexternen Ladeeinheit und dem elektrischen Energiespeicher 2 geschalten. Beispielsweise kann an der Eingangsseite 3 eine Eingangsspannung UE anliegen. Diese wird durch die fahrzeugexterne Ladeeinheit 4 zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann die Eingangsspannung UE 400 Volt betragen. Diese Eingangsspannung UE kann mit Hilfe eines ersten Gleichspannungswandlers 6 der Ladevorrichtung 1 in die Ausgangsspannung UA gewandelt beziehungsweise transformiert werden.For this purpose, the charging device 1 has an input side 3 for connecting the charging device 1 to a charging unit 4 external to the vehicle. The vehicle-external charging unit 4 can be, for example, a DC voltage source, a DC power source or a DC charging infrastructure or a DC charging station. With the help of the vehicle-external charging unit 4, a DC voltage can in particular be provided. Furthermore, the loading device 1 has an output side 5 . The charging device 1 can be connected to the electrical energy store 2 with the aid of the output side 5 . The charging device 1 is thus connected as it were between the vehicle-external charging unit and the electrical energy store 2 . For example, an input voltage UE can be present on the input side 3 . This is made available by the charging unit 4 external to the vehicle. For example, the input voltage UE can be 400 volts. This input voltage UE can be converted or transformed into the output voltage UA with the aid of a first DC voltage converter 6 of the charging device 1 .

Der erste Gleichspannungswandler 6 ist speziell zwischen der Eingangsseite 3 und der Ausgangsseite 5 verschaltet beziehungsweise geschalten. Somit kann an der Ausgangsseite 5 in Abhängigkeit von der Eingangsspannung UE die Ausgangsspannung UA bereitgestellt werden. Diese dient zum Laden beziehungsweise elektrischen Versorgen des elektrischen Energiespeichers 2 und somit des Fahrzeugs 1. Insbesondere kann mit Hilfe der Ausgangsspannung UA ein Hochvoltbordnetz beziehungsweise ein Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch versorgt werden. Insbesondere kann die Eingangsspannung UE, welche beispielsweise 400 Volt beträgt, in eine dazu höhere Ausgangsspannung UA gewandelt werden. Hierbei kann die Ausgangsspannung UA beispielsweise 800 Volt betragen, so dass der elektrische Energiespeicher geladen werden kann. Beispielsweise weist der elektrische Energiespeicher 2 ein Spannungslevel von 800 Volt auf.The first DC-DC converter 6 is specifically connected or connected between the input side 3 and the output side 5 . The output voltage UA can thus be provided on the output side 5 as a function of the input voltage UE. This is used for charging or supplying electricity to the electrical energy store 2 and thus to the vehicle 1. In particular, a high-voltage on-board network or an on-board network of the vehicle can be electrically supplied with the aid of the output voltage UA. In particular, the input voltage UE, which is 400 volts, for example, can be converted into an output voltage UA that is higher than this. In this case, the output voltage UA can be 800 volts, for example, so that the electrical energy store can be charged. For example, the electrical energy store 2 has a voltage level of 800 volts.

Aus sicherheitstechnischen Gründen ist der erste Gleichspannungswandler 6 insbesondere unidirektional ausgebildet. Dieser erlaubt durch seine elektrischen Komponenten, wie Halbleiterelemente und Dioden, nur einen Stromfluss von der Eingangsseite 3 zur Ausgangsseite 5. Damit aber ein bidirektionales Laden mit der Ladevorrichtung 1 durchgeführt werden kann, ohne den ersten Gleichspannungswandler 6 umzugestalten, ist ein zum ersten Gleichspannungswandler 6 weiterer und dazu separater zweiter Gleichspannungswandler 7 vorgesehen. Bei diesem zweiten Gleichspannungswandler 7 kann es sich beispielsweise um einen galvanisch getrennten DC/DC-Wandler handeln. Dieser zweite und insbesondere zum ersten Gleichspannungswandler separater Gleichspannungswandler 7 dient insbesondere zum Durchführen eines Rückspeisevorgangs. Somit kann eine in dem elektrischen Energiespeicher 2 vorhandene Energie an die fahrzeugexterne Ladeeinheit 4 beispielsweise zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 eine Rückspeisung beziehungsweise ein Rückspeisen vorgenommen werden. Mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 kann eine Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 in eine Rückspeise-Spannung UR gewandelt werden. Diese Rückspeise-Spannung UR kann beispielsweise an der Eingangsseite 3 anliegen. Somit können beispielsweise die 800 Volt, welche als Spannung im elektrischen Energiespeicher 2 vorhanden sind, auf ein Spannungsniveau von 400 Volt gewandelt werden. Ebenso denkbar ist, dass die Batteriespannung UBatt 400 Volt aufweist und mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 die Rückspeise-Spannung UR mit einer Spannungslage von 800 Volt beispielsweise hochgesetzt wird.For safety reasons, the first DC-DC converter 6 is designed in particular to be unidirectional. Due to its electrical components, such as semiconductor elements and diodes, this only allows a current flow from the input side 3 to the output side 5. However, so that bidirectional charging can be carried out with the charging device 1 without redesigning the first DC-DC converter 6, a further one is connected to the first DC-DC converter 6 and a separate second DC voltage converter 7 is provided for this purpose. This second DC voltage converter 7 can be a galvanically isolated DC/DC converter, for example. This second DC-DC converter 7, which is separate in particular from the first DC-DC converter, serves in particular to carry out a feedback process. Energy present in the electrical energy store 2 can thus be made available to the vehicle-external charging unit 4, for example. As a result, with the aid of the second DC voltage converter 7, feedback or feedback can be carried out. With the help of the second equal voltage converter 7, a battery voltage UBatt of the electrical energy store 2 can be converted into a feedback voltage UR. This feedback voltage UR can be present on the input side 3, for example. Thus, for example, the 800 volts that are present as voltage in the electrical energy store 2 can be converted to a voltage level of 400 volts. It is also conceivable for the battery voltage UBatt to be 400 volts and for the feedback voltage UR to be increased to a voltage level of 800 volts, for example, with the aid of the second DC voltage converter 7 .

Sowohl der erste Gleichspannungswandler 6 als auch der zweite Gleichspannungswandler 7 können entweder als Hochsetzsteller beziehungsweise Aufwärtswandler und/oder Tiefsetzsteller beziehungsweise Abwärtswandler verwendet werden.Both the first DC-DC converter 6 and the second DC-DC converter 7 can be used either as step-up converters or step-up converters and/or step-down converters or step-down converters.

Insbesondere sind der erste Gleichspannungswandler 6 und der zweite Gleichspannungswandler 7 parallel zueinander verschalten. Eine Ausgangsseite A1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 ist mit einer Eingangsseite E2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 elektrisch verbunden. Die Eingangsseite E1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 kann mit der Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 elektrisch verbunden werden. Zusätzlich können zwischen der Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 und der Eingangsseite E1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 Trennelemente 8 vorgesehen sein. Somit kann ein Stromfluss zwischen dem zweiten Gleichspannungswandler 7 und der Eingangsseite 3 getrennt oder leitend geschalten werden.In particular, the first DC voltage converter 6 and the second DC voltage converter 7 are connected in parallel to one another. An output side A1 of the first DC converter 6 is electrically connected to an input side E2 of the second DC converter 7 . The input side E1 of the first DC converter 6 can be electrically connected to the output side A2 of the second DC converter 7 . In addition, isolating elements 8 can be provided between the output side A2 of the second DC-DC converter 7 and the input side E1 of the first DC-DC converter 6 . A current flow between the second DC voltage converter 7 and the input side 3 can thus be isolated or switched to the on state.

Insbesondere kann der Strompfad über den zweiten Gleichspannungswandler 7 hin zu der Eingangsseite 3 als Rückspeisepfad beziehungsweise Rückspeiseleitung bezeichnet werden.In particular, the current path via the second DC voltage converter 7 to the input side 3 can be referred to as a feedback path or feedback line.

Der zweite Gleichspannungswandler 7 ist gegenüber Eingangsseite 3 galvanisch trennbar. Hierzu können die Trennelemente 8 verwendet werden.The second DC voltage converter 7 can be electrically isolated from the input side 3 . The separating elements 8 can be used for this purpose.

Beispielsweise ist zwischen der Ausgangsseite 5 und dem zweiten Gleichspannungswandler 7, also zwischen der Ausgangsseite 5 und der Eingangsseite E2, ein EMV-Filter 9 angeordnet. Somit kann für die Rückspeisung die Batteriespannung UBatt entsprechend gefiltert werden.For example, an EMC filter 9 is arranged between the output side 5 and the second DC-DC converter 7, ie between the output side 5 and the input side E2. The battery voltage UBatt can thus be filtered accordingly for the feedback.

In der 2 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung der Ladevorrichtung 1 aus der 1 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass der zweite Gleichspannungswandler 7 Bestandteil eines integrierten Ladegeräts 10 des Fahrzeugs ist. Bei einem solchen Ladegerät 10 kann es sich insbesondere um einen On-Board-Lader (On-Board-Charger) handeln. Dieser dient primär dazu, den elektrischen Energiespeicher auch an einer Wechselspannungsquelle beziehungsweise einem AC-Ladenanschluss 11 laden zu können. Durch die Verwendung des dort integrierten zweiten Gleichspannungswandlers 7 beziehungsweise eines Gleichspannungswandlers des Ladegeräts 10 können Komponenten beziehungsweise Bauteile für die Rückspeisung eingespart werden.In the 2 is another possible embodiment of the charging device 1 from the 1 shown. It is shown here that the second DC voltage converter 7 is part of an integrated charging device 10 of the vehicle. Such a charging device 10 can in particular be an on-board charger (on-board charger). This is primarily used to also be able to charge the electrical energy store from an AC voltage source or an AC charging connection 11 . By using the second DC-DC converter 7 integrated there or a DC-DC converter of the charging device 10, components or parts for the feedback can be saved.

Hierbei kann wiederum ebenfalls das EMV-Filter 9 vor dem zweiten Gleichspannungswandler 7 angeordnet sein. Die Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 ist wie bereits oben geschildert über die Trennelemente 8 mit der Eingangsseite 3 verbindbar. Da es sich bei dem Ladegerät 10 um einen Gleichrichter handelt, weist dieser einen Leistungsfaktorkorrekturfilter 12 und einen AC-EMV-Filter auf. Diese sind zwischen der Wechselspannungsquelle 11 beziehungsweise einem Wechselspannungsabschnitt des Fahrzeugs und der Ausgangsseite 5 geschalten. Um bei der Verwendung eines Rückspeisevorgangs die Komponenten 12, 13 spannungsfrei schalten zu können, sind zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter 12 (PFC „Power Factor Correction“) Schaltelemente 14 vorgesehen. Für einen herkömmlichen Betrieb des Ladegeräts werden die Schaltelemente 14 so geschalten, dass ein Stromfluss von der Wechselspannungsquelle 11 hin zum elektrischen Energiespeicher 2 möglich ist. Wenn ein Rückspeisevorgang vorgenommen werden soll, so werden die Schaltelemente 14 so geschalten, dass die Ausgangsseite A2 mit der Eingangsseite 3 verbunden ist. Des Weiteren werden in diesem Fall die Trennelemente 8 geschlossen.In this case, the EMC filter 9 can in turn also be arranged in front of the second DC voltage converter 7 . As already described above, the output side A2 of the second DC-DC converter 7 can be connected to the input side 3 via the isolating elements 8 . Because the charger 10 is a rectifier, it includes a power factor correction filter 12 and an AC EMC filter. These are connected between the AC voltage source 11 or an AC voltage section of the vehicle and the output side 5 . In order to be able to switch the components 12, 13 free of voltage when using a feedback process, switching elements 14 are provided between the power factor correction filter 12 (PFC “Power Factor Correction”). For conventional operation of the charging device, the switching elements 14 are switched in such a way that a current flow from the AC voltage source 11 to the electrical energy store 2 is possible. If a feedback process is to be carried out, the switching elements 14 are switched in such a way that the output side A2 is connected to the input side 3. Furthermore, the separating elements 8 are closed in this case.

BezugszeichenlisteReference List

11
Ladevorrichtungloading device
22
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
33
Eingangsseite der LadevorrichtungInput side of the loading device
44
fahrzeugexterne Ladeeinheitvehicle-external charging unit
55
Ausgangsseite LadevorrichtungOutput side loading device
66
erster Gleichspannungswandlerfirst DC converter
77
zweiter Gleichspannungswandlersecond DC converter
88th
Trennelementeseparators
99
EMV-FilterEMC filter
1010
integriertes Ladegerätintegrated charger
1111
WechselspannungsquelleAC power source
1212
Leistungsfaktorkorrekturfilterpower factor correction filter
1313
AC-EMV-FilterAC EMC filter
A1A1
Ausgangsseite des ersten GleichspannungswandlersOutput side of the first DC-DC converter
A2A2
Ausgangsseite des zweiten GleichspannungswandlersOutput side of the second DC-DC converter
E1E1
Eingangsseite des ersten GleichspannungswandlersInput side of the first DC-DC converter
E2E2
Eingangsseite des zweiten GleichspannungswandlersInput side of the second DC-DC converter
UAu.a
Ausgangsspannungoutput voltage
UEUE
Eingangsspannunginput voltage
UBattUBatt
Batteriespannungbattery voltage
URur
Rückspeise-Spannungfeedback voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102020007840 A1 [0003]DE 102020007840 A1 [0003]

Claims (4)

Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, mit - einer Eingangsseite (3) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (4), - einer Ausgangsseite (5) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit dem elektrischen Energiespeicher (2) des Fahrzeugs, - einem ersten Gleichspannungswandler (6), welcher zwischen der Eingangsseite (3) und der Ausgangsseite (5) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (UA) an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung (UE) der Eingangsseite (3), gekennzeichnet, durch - einen zweiten Gleichspannungswandler (7), welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler (6) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise-Spannung (UR) an der Eingangsseite (3) abhängig von einer Batteriespannung (UBatt) an der Ausgangsseite (5).Charging device (1) for charging an electrical energy store (2) of a vehicle - an input side (3) for connecting the charging device (1) to a vehicle-external charging unit (4), - an output side (5) for connecting the charging device (1) to the electrical energy store (2) of the vehicle, - a first DC-DC converter (6), which is connected between the input side (3) and the output side (5), for providing an output voltage (UA) on the output side depending on an input voltage (UE) on the input side (3), characterized by - A second DC-DC converter (7), which is connected in parallel to the first DC-DC converter (6), for providing a feedback voltage (UR) on the input side (3) depending on a battery voltage (UBatt) on the output side (5). Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gleichspannungswandler (7) zumindest gegenüber der Eingangsseite (3) galvanisch trennbar ist.Charger (1) after claim 1 , characterized in that the second DC-DC converter (7) is electrically isolated at least from the input side (3). Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ausgangsseite (5) und dem zweiten Gleichspannungswandler (7) ein EMV-Filter (9) angeordnet ist.Charger (1) after claim 1 or 2 , characterized in that an EMC filter (9) is arranged between the output side (5) and the second DC voltage converter (7). Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gleichspannungswandler (7) Bestandteil eines integrierten Ladegeräts (10) des Fahrzeugs ist.Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second DC voltage converter (7) is part of an integrated charging device (10) of the vehicle.
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