DE102022202360A1 - Circuit arrangement for generating an output direct voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy storage devices - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (1) zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung (2, 2a, 2b) auf Basis einer Eingangswechselspannung (3), aufweisend mindestens eine Eingangsstufe (4) und mindestens einen Gleichrichter (5), wobei die Eingangsstufe (4) an die Eingangswechselspannung (3) anschließbar ist und mit der Eingangsstufe (4) eine Zwischenkreisspannung erzeugbar ist, und wobei mit dem Gleichrichter (5) aus der Zwischenkreisspannung mindestens eine erste Gleichspannung (6a, 6b) und mindestens eine zweite Gleichspannung (7a, 7b) erzeugbar ist, wobei der Gleichrichter (5) zur Erzeugung der ersten Gleichspannung (6a, 6b) und der zweiten Gleichspannung (7a, 7b) mindestens eine doppelt resonante Stufe (8, 8a, 8b) aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung der Schaltungsanordnung (1) zum Testen von mindestens einem elektrischen Energiespeicher.The invention relates to a circuit arrangement (1) for generating at least one DC output voltage (2, 2a, 2b) based on an AC input voltage (3), having at least one input stage (4) and at least one rectifier (5), the input stage (4) can be connected to the input alternating voltage (3) and an intermediate circuit voltage can be generated with the input stage (4), and with the rectifier (5) producing at least a first direct voltage (6a, 6b) and at least a second direct voltage (7a, 7b) from the intermediate circuit voltage. can be generated, wherein the rectifier (5) has at least one double resonant stage (8, 8a, 8b) for generating the first direct voltage (6a, 6b) and the second direct voltage (7a, 7b). The invention also relates to the use of the circuit arrangement (1) for testing at least one electrical energy storage device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung. Die Schaltungsanordnung weist mindestens eine Eingangsstufe und mindestens einen Gleichrichter auf. Die Eingangsstufe ist an die Eingangswechselspannung anschließbar und mit der Eingangsstufe ist mindestens eine Zwischenkreisspannung erzeugbar. Aus der Zwischenkreisspannung ist mit dem Gleichrichter mindestens eine erste Gleichspannung und mindestens eine zweite Gleichspannung erzeugbar.The present invention relates to a circuit arrangement for generating at least one DC output voltage based on an AC input voltage. The circuit arrangement has at least one input stage and at least one rectifier. The input stage can be connected to the input alternating voltage and at least one intermediate circuit voltage can be generated with the input stage. At least a first DC voltage and at least a second DC voltage can be generated from the intermediate circuit voltage using the rectifier.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Schaltungsanordnung zum Testen von elektrischen Energiespeichern.The invention further relates to the use of a circuit arrangement for testing electrical energy storage devices.
Elektronische Schaltungen und Baugruppen werden häufig mit Gleichspannung betrieben. Meist werden mehrere unterschiedliche Potenziale gleichzeitig benötigt. Damit eine Versorgung aus dem Wechselspannungsnetz möglich ist, muss die bereitgestellte Wechselspannung (Eingangswechselspannung) mit einer Schaltungsanordnung zunächst in eine entsprechende Ausgangsgleichspannung umgewandelt werden.Electronic circuits and assemblies are often operated with direct voltage. Usually several different potentials are required at the same time. In order for a supply from the AC voltage network to be possible, the AC voltage provided (AC input voltage) must first be converted into a corresponding output DC voltage using a circuit arrangement.
Bekannte Schaltungsanordnungen umfassen üblicherweise einen eingangsseitigen AC/DC-Wandler mit einer einzelnen, meist relativ hohen Gleichspannung am Ausgang, der so genannten Busspannung, aus der ein nachgeschalteter DC/DC-Wandler die von den einzelnen Baugruppen benötigten Gleichspannungen erzeugt. Die Komplexität derartiger Topologien ist zum Teil recht hoch und/oder es sind Komponenten enthalten, die am Ausgang erhebliche Störungen erzeugen. Zudem ist es für spezielle Anwendungen, z. B. das Testen von elektrischen Energiespeichern, erforderlich, dass auch negative Ausgangsspannungen erzeugbar sind.Known circuit arrangements usually include an input-side AC/DC converter with a single, usually relatively high DC voltage at the output, the so-called bus voltage, from which a downstream DC/DC converter generates the DC voltages required by the individual modules. The complexity of such topologies is sometimes quite high and/or they contain components that generate significant interference at the output. It is also suitable for special applications, e.g. B. testing electrical energy storage devices requires that negative output voltages can also be generated.
Für viele elektronische Geräte, darunter auch Testgeräte zum Testen von elektrischen Energiespeichern, gelten zudem gesetzliche Sicherheitsanforderungen, wonach eine galvanische Trennung der Versorgungsseite aus dem Niederspannungsnetz von externen Anschlüssen vorzusehen ist (z. B.
Es ist grundsätzlich bekannt, die galvanische Trennung am Eingangswandler, dem AC/DC-Wandler, mittels integriertem oder vorgeschaltetem Transformator zu realisieren. Die galvanische Trennung kann aber auch im DC/DC-Wandler erfolgen. Dazu werden meist ausgangsseitige DC/DC-Wandler verwendet, welche allerdings durch hohe Leistungen sehr teuer werden. Weiter ist bekannt, die galvanische Trennung vom Transformator beim Netzanschluss zu benutzen. Auch ist es möglich, dass AC-seitig ein zusätzlicher, separater Transformator vorgesehen ist.It is generally known to implement the galvanic isolation at the input converter, the AC/DC converter, using an integrated or upstream transformer. The galvanic isolation can also take place in the DC/DC converter. For this purpose, DC/DC converters are usually used on the output side, but these become very expensive due to high performance. It is also known to use galvanic isolation from the transformer when connecting to the mains. It is also possible for an additional, separate transformer to be provided on the AC side.
Auch aus
Wie erläutert, werden Testgeräte bzw. Testeinrichtungen zum Testen von elektrischen Energiespeichern ebenfalls mit Gleichspannung betrieben. Hier besteht somit insbesondere auch ein Bedarf an einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung.As explained, test devices or test devices for testing electrical energy storage devices are also operated with direct voltage. There is therefore a particular need here for a circuit arrangement for generating an output direct voltage based on an input alternating voltage.
Als elektrische Energiespeicher werden mobile oder stationäre Vorrichtungen oder elektrische Anlagen bezeichnet, die dazu dienen, elektrische Energie zu speichern und im Bedarfsfall wieder abzugeben. Derartige Energiespeicher basieren auf chemischen oder physikalischen Effekten und werden in der Praxis oft als Akkus oder Kondensatoren ausgeführt. Die Eigenschaften von elektrischen Energiespeichern werden durch Testgeräte bestimmt. Die Tests beruhen im Wesentlichen darauf, dem Energiespeicher elektrische Energie zuzuführen und wieder zu entnehmen. Die dabei gewonnenen Messwerte charakterisieren den Energiespeicher in seinen Eigenschaften.Mobile or stationary devices or electrical systems that are used to store electrical energy and release it again when needed are referred to as electrical energy storage devices. Such energy storage devices are based on chemical or physical effects and are often used in practice as batteries or capacitors executed. The properties of electrical energy storage devices are determined by test equipment. The tests are essentially based on supplying and removing electrical energy from the energy storage device. The measured values obtained characterize the properties of the energy storage device.
Bekannt sind hier insbesondere Testsysteme, die durch zyklische Zuführung und Abführung von Gleichstrom die Energiespeicher schnell laden und entladen. Der Lade- und Entladevorgang erfolgt mit hohen Strömen und mit hoher Dynamik um Speichersysteme z. B. hinsichtlich ihrer Eignung für batterieelektrische Fahrzeuge (Battery Electric Vehicle BEV) zu untersuchen.In particular, test systems are known here that quickly charge and discharge the energy storage devices by cyclically supplying and discharging direct current. The charging and discharging process takes place with high currents and with high dynamics to ensure storage systems, e.g. B. to investigate their suitability for battery electric vehicles (Battery Electric Vehicle BEV).
Die hierzu verwendete Leistungselektronik befindet sich üblicherweise zusammen mit der Messtechnik in einem integrierten Testgerät. Die Anforderungen an die Leistungselektronik sind, neben hohen elektrischen Strömen und hoher Dynamik, dass sich die Stromrichtung (Laden/Entladen) sehr schnell ändert. Aufgrund der teilweise niedrigen Spannung des Testobjekts ergibt sich im Hinblick auf die geforderte Dynamik, dass das Testgerät auch eine negative Ausgangsspannung bereitstellen können muss.The power electronics used for this are usually located together with the measurement technology in an integrated test device. In addition to high electrical currents and high dynamics, the requirements for power electronics are that the direction of the current (charging/discharging) changes very quickly. Due to the partially low voltage of the test object, the required dynamics mean that the test device must also be able to provide a negative output voltage.
Es ist bereits bekannt einen Hochfrequenztransformator zu verwenden, der über aktive Komponenten angesteuert wird. Dabei erzeugen die aktiven Komponenten eine hochfrequente Wechselspannung, die auf der jeweils anderen Seite des Transformators mit wiederum aktiven Komponenten wieder gleichgerichtet wird.It is already known to use a high-frequency transformer that is controlled via active components. The active components generate a high-frequency alternating voltage, which is rectified again on the other side of the transformer with active components.
Diese in der Literatur als „dual-active-bridge“ beschriebene Topologie betreibt einen galvanisch trennenden Hochfrequenztransformator so, dass über die aktive Steuerung der ein- und ausgangsseitigen Gleichrichter die Ausgangsspannung variiert werden kann. Jedoch schaltet diese Topologie die Ein- und Ausgangströme hart über die Schalttransistoren ein und aus. Dieses Schaltverhalten führt zu unerwünschten Störungen aufgrund von starken Schaltimpulsen. Die Störungen lassen sich zwar durch entsprechende Entstörungsmaßnahmen im statischen Betrieb in festen Arbeitspunkten beherrschen. Ein Testsystem arbeitet aber nicht in festen Arbeitspunkten. Aufgrund der Dynamik der Tests ändert sich der Arbeitspunkt ständig. Dies ist ein bedeutender technischer Nachteil einer Topologie mit „dual-active-bridge“. Die auftretenden Störungen sind sowohl nachteilig für die Genauigkeit der Messungen als auch problematisch in der Entstörung.This topology, described in the literature as a “dual-active bridge”, operates a galvanically isolating high-frequency transformer in such a way that the output voltage can be varied via the active control of the rectifiers on the input and output sides. However, this topology hard switches the input and output currents on and off via the switching transistors. This switching behavior leads to undesirable interference due to strong switching pulses. The disruptions can be controlled through appropriate interference suppression measures in static operation at fixed operating points. However, a test system does not work at fixed operating points. Due to the dynamics of the tests, the operating point is constantly changing. This is a significant technical disadvantage of a dual active bridge topology. The interference that occurs is both detrimental to the accuracy of the measurements and problematic in terms of eliminating interference.
Ausgehend von dem vorstehenden Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit der elektrische Energiespeicher testbar sind und mit der aus einer Eingangswechselspannung mindestens eine insbesondere auch negative Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist.Based on the above prior art, the present invention is based on the object of providing a circuit arrangement with which electrical energy storage can be tested and with which at least one, in particular also negative, output direct voltage can be generated from an input alternating voltage.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a circuit arrangement with the features of
Demnach weist die Schaltungsanordnung zum Erzeugen von mindestens einer Ausgangsgleichspannung auf Basis einer Eingangswechselspannung mindestens eine Eingangsstufe und mindestens einen Gleichrichter auf. Die Eingangsstufe ist an die Eingangswechselspannung anschließbar und mit der Eingangsstufe ist eine Zwischenkreisspannung erzeugbar. Mit dem Gleichrichter ist aus der Zwischenkreisspannung mindestens eine erste Gleichspannung und mindestens eine zweite Gleichspannung erzeugbar.Accordingly, the circuit arrangement for generating at least one DC output voltage based on an AC input voltage has at least one input stage and at least one rectifier. The input stage can be connected to the input alternating voltage and an intermediate circuit voltage can be generated with the input stage. With the rectifier, at least a first DC voltage and at least a second DC voltage can be generated from the intermediate circuit voltage.
Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter zur Erzeugung der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung mindestens eine doppelt resonante Stufe aufweist.The circuit arrangement is characterized in that the rectifier has at least one double resonant stage for generating the first direct voltage and the second direct voltage.
Die Zwischenkreisspannung bezeichnet die Spannung in der von der Wechseleingangsspannung verschiedenen, zwischengeschalteten Spannungsebene vor dem Gleichrichter. Bei der Schaltungsanordnung erfolgt die Spannungswandlung damit in einem mehrstufigen Prozess.The intermediate circuit voltage refers to the voltage in the intermediate voltage level in front of the rectifier, which is different from the alternating input voltage. In the circuit arrangement, the voltage conversion takes place in a multi-stage process.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, dass eine Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist oder mehrere unterschiedliche Ausgangsgleichspannungen erzeugbar sind, die sich über das Übersetzungsverhältnis automatisch einstellen. Dabei sorgt die doppelt resonante Stufe aufgrund des Schaltens im Nullpunkt für ein sehr gutes EMV- und Störverhalten ohne Spannungsspitzen. Zudem ermöglicht die doppelt resonante Stufe eine kleine Bauform zur galvanischen Trennung, die wenig Platz benötigt und wenig Masse hat.The advantage of the circuit arrangement according to the invention is that a direct output voltage can be generated or several different output direct voltages can be generated, which are automatically adjusted via the transmission ratio. The double resonant stage ensures very good EMC and interference behavior without voltage peaks due to switching at the zero point. In addition, the double resonant stage enables a small design for galvanic isolation, which requires little space and has little mass.
Eine erste Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass der Gleichrichter als LLC-Resonanzwandler ausgebildet ist. Hierunter wird verstanden, dass transformatorprimärseitig ein Serie-Schwingkreis aus dem Transformator, einer Induktivität und einem zusätzlichen Kondensator zusammen geschaltet ist, der eine sinusförmige Welle (anstatt Rechteckimpulsen) erzeugt. Dieser Serie-Schwingkreis wird auch als Resonanztank bezeichnet.A first embodiment of the circuit arrangement provides that the rectifier is designed as an LLC resonance converter. This means that on the transformer primary side, a series resonant circuit consisting of the transformer, an inductor and an additional capacitor is connected together, which generates a sinusoidal wave (instead of square-wave pulses). This series resonant circuit is also called a resonance tank.
Bevorzugt weist der LLC-Resonanzwandler mindestens zwei schaltungstechnisch an sich bekannte Resonanzwandler-Stufen auf. Jede Resonanzwandler-Stufe weist einen mit der Primärseite jeweils eines Transformators verbundenen Resonanztank auf, wobei jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen zum Erzeugen der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung miteinander verschaltet sind.The LLC resonance converter preferably has at least two resonance converter stages that are known per se in terms of circuitry. Any Reso nance converter stage has a resonance tank connected to the primary side of a transformer, with two resonance converter stages being interconnected to generate the first DC voltage and the second DC voltage.
Die mindestens eine doppelt resonante Stufe ist aus jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen gebildet und weist demnach vorzugsweise jeweils eine erste LLC-Stufe und eine dazu parallele zweite LLC-Stufe auf. Die LLC-Stufen umfassen jeweils zumindest den Resonanztank mit dem Transformator und einer sekundärseitigen Wandler-Topologie.The at least one double resonant stage is formed from two resonance converter stages and therefore preferably each has a first LLC stage and a second LLC stage parallel to it. The LLC stages each include at least the resonance tank with the transformer and a secondary-side converter topology.
Vorzugsweise sind mindestens zwei doppelt resonante Stufen vorhanden. Bevorzugt sind 3 bis 64 doppelt resonante Stufen vorhanden. Insbesondere sind 6 doppelt resonante Stufen vorhanden. Es ist auch vorgesehen, dass mehr als 64 doppelt resonante Stufen angeordnet sind.Preferably at least two double resonant stages are present. There are preferably 3 to 64 double resonant stages present. In particular, there are 6 double resonant stages. It is also envisaged that more than 64 double resonant stages are arranged.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste LLC-Stufe einen ersten Kondensator, eine erste Induktivität und einen ersten Transformator auf. Die zweite LLC-Stufe weist einen zweiten Kondensator, eine zweite Induktivität und einen zweiten Transformator auf. Das Grundprinzip dieses Resonanzwandlers beruht darauf, dass die primäre Treiberwicklung des ersten Wandlertrafos zusammen mit dem ersten Kondensator und der ersten Induktivität einen ersten LC-Serienschwingkreis bildet, und die primäre Treiberwicklung des zweiten Wandlertrafos zusammen mit dem zweiten Kondensator und der zweiten Induktivität einen zweiten LC-Serienschwingkreis bildet.According to a further preferred embodiment, the first LLC stage has a first capacitor, a first inductor and a first transformer. The second LLC stage includes a second capacitor, a second inductor and a second transformer. The basic principle of this resonance converter is based on the fact that the primary driver winding of the first converter transformer together with the first capacitor and the first inductor forms a first LC series resonant circuit, and the primary driver winding of the second converter transformer together with the second capacitor and the second inductor forms a second LC Series resonant circuit forms.
Dabei ist bevorzugt, dass der Gleichrichter bzw. der LLC-Resonanzwandler zumindest eine mit der Zwischenkreisspannung gespeiste Front-End-H-Brücke zum Gleichrichten der Eingangswechselspannung sowie die zumindest eine doppelt resonante Stufe aufweist. Die Wechselstromseite der H-Brücke ist über die Reihenschaltung aus erstem Kondensator und erster Induktivität der ersten LLC-Stufe mit der Primärseite des ersten Transformators verbunden und über die Reihenschaltung aus zweitem Kondensator und zweiter Induktivität der zweiten LLC-Stufe mit der Primärseite des zweiten Transformators verbunden. Auf diese Weise ist die gleichgerichtete Eingangswechselspannung jeweils am ersten und zweiten Transformator übertragbar.It is preferred that the rectifier or the LLC resonant converter has at least one front-end H-bridge fed with the intermediate circuit voltage for rectifying the input alternating voltage and the at least one double resonant stage. The AC side of the H-bridge is connected to the primary side of the first transformer via the series connection of the first capacitor and first inductor of the first LLC stage and is connected to the primary side of the second transformer via the series connection of the second capacitor and second inductor of the second LLC stage . In this way, the rectified input alternating voltage can be transferred to the first and second transformers.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators so verschaltet sind, dass mit der ersten LLC-Stufe die erste Gleichspannung erzeugbar ist, und dass mit der zweiten LLC-Stufe die zweite Gleichspannung erzeugbar ist.Furthermore, it is preferred that the secondary side of the first transformer and the secondary side of the second transformer are connected in such a way that the first DC voltage can be generated with the first LLC stage, and that the second DC voltage can be generated with the second LLC stage.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Gleichrichters weist die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators jeweils eine Vollbrückengleichrichterschaltung auf. Vorzugsweise weisen die Vollbrückengleichrichterschaltungen als Schaltelemente jeweils vier Transistoren auf, die in an sich bekannter Weise zum Erzeugen der ersten bzw. der zweiten Gleichspannung mit der jeweiligen Sekundärwicklung verbunden sind.According to a preferred embodiment of the rectifier, the secondary side of the first transformer and the secondary side of the second transformer each have a full bridge rectifier circuit. Preferably, the full bridge rectifier circuits each have four transistors as switching elements, which are connected to the respective secondary winding in a manner known per se to generate the first or second direct voltage.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltung des Gleichrichters weist der erste und/oder der zweite Transformator eine Mehrfachwicklung, bevorzugt eine in Serie geschaltete Mehrfachfachwicklung, insbesondere Zweifachwicklung, auf der Sekundärseite auf. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sekundärseite des ersten Transformators und die Sekundärseite des zweiten Transformators jeweils eine Halbbrückengleichrichterschaltung mit jeweils zwei Transistoren aufweist, die in an sich bekannter Weise zum Erzeugen der ersten bzw. der zweiten Gleichspannung mit der jeweiligen Sekundärwicklung verbunden sind.According to an alternative embodiment of the rectifier, the first and/or the second transformer has a multiple winding, preferably a series-connected multiple winding, in particular a double winding, on the secondary side. In this embodiment it is provided that the secondary side of the first transformer and the secondary side of the second transformer each have a half-bridge rectifier circuit with two transistors each, which are connected to the respective secondary winding in a manner known per se to generate the first and second direct voltage.
Eine zweite Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht ebenfalls einen Gleichrichter mit mindestens zwei Resonanzwandler-Stufen vor. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung ist lediglich der Serie-Schwingkreis aus Transformator, Induktivität und Kondensator auf der Sekundärseite des Transformators ausgebildet und nicht auf der Primärseite.A second embodiment of the circuit arrangement also provides a rectifier with at least two resonance converter stages. In contrast to the first embodiment described above, only the series resonant circuit consisting of transformer, inductor and capacitor is formed on the secondary side of the transformer and not on the primary side.
Analog zur ersten Ausgestaltung weist jede Resonanzwandler-Stufe somit einen mit der Sekundärseite jeweils eines Transformators verbundenen Resonanztank und eine an sich bekannte Wandler-Topologie auf. Jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen sind zum Erzeugen der ersten Gleichspannung und der zweiten Gleichspannung miteinander verschaltet. Die mindestens eine doppelt resonante Stufe der zweiten Ausgestaltung ist damit aus jeweils zwei Resonanzwandler-Stufen gebildet und weist vorzugsweise jeweils eine erste LLC-Stufe und eine zweite LLC-Stufe auf.Analogous to the first embodiment, each resonance converter stage therefore has a resonance tank connected to the secondary side of a transformer and a converter topology that is known per se. Two resonance converter stages are interconnected to generate the first direct voltage and the second direct voltage. The at least one double resonant stage of the second embodiment is therefore formed from two resonance converter stages and preferably each has a first LLC stage and a second LLC stage.
Eine dritte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht ebenfalls einen Gleichrichter mit mindestens zwei Resonanzwandler-Stufen vor. Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen zweiten Ausgestaltung ist lediglich ein Transformator mit sekundärseitiger Mehrfachwicklung vorgesehen, wobei der jeweilige Serie-Schwingkreis mit der ersten bzw. zweiten Sekundärwicklung gekoppelt ist.A third embodiment of the circuit arrangement also provides a rectifier with at least two resonance converter stages. In contrast to the second embodiment described above, only one transformer with a multiple winding on the secondary side is provided, with the respective series resonant circuit being coupled to the first or second secondary winding.
Eine weitere Ausgestaltung der Schaltungsanordnung sieht vor, dass dem Gleichrichter mindestens ein Gleichspannungswandler nachgeschaltet ist. Der Gleichspannungswandler ist derart angeordnet und mit dem Gleichrichter bzw. mit dessen Ausgängen verbunden, dass aus der ersten und zweiten Gleichspannung mindestens eine variierbare Ausgangsgleichspannung erzeugbar ist.A further embodiment of the circuit arrangement provides that at least one DC-DC converter is connected downstream of the rectifier is. The DC-DC converter is arranged and connected to the rectifier or to its outputs in such a way that at least one variable output DC voltage can be generated from the first and second DC voltage.
Vorzugsweise ist der Gleichspannungswandler so ausgebildet und eingerichtet, dass die Ausgangsgleichspannung zwischen einem Wert der negativen ersten Gleichspannung und der positiven zweiten Gleichspannung variierbar ist, z. B. zwischen -10 V bis 20 V.Preferably, the DC-DC converter is designed and set up in such a way that the output DC voltage can be varied between a value of the negative first DC voltage and the positive second DC voltage, e.g. B. between -10 V to 20 V.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass die Ausgangsspannung umpolbar ist, d.h. es ist eine negative Ausgangsspannung erzeugbar, z. B. von -10 V, welche das Testen von Speicherzellen, z. B. die eine Spannung von 2 V bis 7 V aufweisen, ermöglicht.The advantage of this configuration is that the output voltage can be reversed, i.e. a negative output voltage can be generated, e.g. B. of -10 V, which allows testing of memory cells, e.g. B. which have a voltage of 2 V to 7 V.
Bevorzugt ist der Gleichspannungswandler als Buck Boost Stufe oder als linear geregelte Ausgangsstufe oder als Buck Stufe ausgebildet, wobei vorzugsweise jede doppelt resonante Stufe mindestens eine Buck Boost Stufe oder mindestens eine linear geregelte Ausgangsstufe oder mindestens eine Buck Stufe aufweist.The DC-DC converter is preferably designed as a buck boost stage or as a linearly regulated output stage or as a buck stage, each double resonant stage preferably having at least one buck boost stage or at least one linearly regulated output stage or at least one buck stage.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Schaltungsanordnung und damit auch die galvanische Trennung bidirektional arbeiten und ein hohes dynamisches Regelverhalten aufweisen, sowohl für die Strom- und Leistungsdynamik als auch für die Richtung des Energieflusses (Laden/Entladen).This advantageously enables the circuit arrangement and thus also the galvanic isolation to work bidirectionally and to have a high dynamic control behavior, both for the current and power dynamics as well as for the direction of the energy flow (charging/discharging).
Bidirektional bedeutet, dass beispielsweise einem Testobjekt entnommene Energie zurückgewinnend wieder in das Versorgungsnetz einspeisbar ist. So können insbesondere auch größere Energiespeichersysteme getestet werden, ohne die entnommene Energie als Verlustenergie freizusetzen.Bidirectional means that, for example, energy taken from a test object can be recovered and fed back into the supply network. In particular, larger energy storage systems can be tested without releasing the extracted energy as lost energy.
Im Fall eines als Buck Boost Stufe ausgeführten Gleichspannungswandlers ist zudem bevorzugt, dass die Buck Boost Stufe über ein erstes Schaltelement, insbesondere einen ersten Transistor, mit der ersten Gleichspannung und über ein zweites Schaltelement, insbesondere einen zweiten Transistor, mit der zweiten Gleichspannung verbunden ist. Die Ausgangsgleichspannung wird dann über zumindest einen in Reihe zu zumindest einer Speicherdrossel geschalteten Kondensator bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Speicherdrossel zusätzlich in Reihe mit einem Strom-Messshunt geschaltet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Regelung von Ausgangsstrom und Ausgangsspannung. Bei der Speicherdrossel handelt es sich um eine Spule zum Speichern von Energie. Bei dem Strom-Messshunt handelt es sich um einen niederohmigen elektrischen Messwiderstand.In the case of a DC-DC converter designed as a buck boost stage, it is also preferred that the buck boost stage is connected to the first DC voltage via a first switching element, in particular a first transistor, and to the second DC voltage via a second switching element, in particular a second transistor. The DC output voltage is then provided via at least one capacitor connected in series with at least one storage inductor. The storage choke is preferably also connected in series with a current measuring shunt. This enables advantageous regulation of the output current and output voltage. The storage choke is a coil for storing energy. The current measuring shunt is a low-resistance electrical measuring resistor.
Vorzugsweise liegt die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung jeweils unter 100 V, insbesondere unter 50 V, bevorzugt unter 20 V, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 10 V bis 20 V.Preferably, the first direct voltage and the second direct voltage are each below 100 V, in particular below 50 V, preferably below 20 V, particularly preferably in the range from approximately 10 V to 20 V.
Vorzugsweise liegt die Eingangswechselspannung zwischen 100 V und 690 V.Preferably the input AC voltage is between 100 V and 690 V.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Eingangsstufe derart ausgebildet und eingerichtet, dass eine Zwischenkreisspannung von 300 V bis 1200 V, vorzugsweise von 800 V, erzeugbar ist.According to a preferred embodiment, the input stage is designed and set up in such a way that an intermediate circuit voltage of 300 V to 1200 V, preferably 800 V, can be generated.
Des Weiteren ist die Eingangsstufe vorzugsweise als Leistungsfaktor-Controller ausgebildet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Versorgungsnetz weniger stark belastet und es entstehen auch weniger Blindstrom und Netzstromoberwellen, die eine unzulässige Verzerrung der Netzspannung verursachen können.Furthermore, the input stage is preferably designed as a power factor controller. This advantageously places less strain on the supply network and also results in less reactive current and mains current harmonics, which can cause unacceptable distortion of the mains voltage.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Testen von elektrischen Energiespeichern anzugeben.Furthermore, it is the object of the present invention to provide a possibility for testing electrical energy storage devices.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Merkmalsinhalt des Anspruchs 16 dadurch gelöst, dass die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zum Testen von elektrischen Energiespeichern verwendet wird.According to the invention, this object is achieved with the feature content of claim 16 in that the circuit arrangement according to the invention is used for testing electrical energy storage devices.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann zum Testen von einem einzelnen Energiespeicher oder zum Testen von mehreren bzw. einer Vielzahl von parallel an die Schaltungsanordnung angeschlossenen Energiespeichern verwendet werden.The circuit arrangement according to the invention can be used for testing a single energy storage device or for testing several or a large number of energy storage devices connected in parallel to the circuit arrangement.
Vorzugsweise weist der Energiespeicher mindestens eine Primärbatterie, mindestens eine Sekundärbatterie, mindestens eine Einzelzelle, mindestens eine Halbzelle oder mindestens einen Superkondensator auf.The energy storage preferably has at least one primary battery, at least one secondary battery, at least one single cell, at least one half cell or at least one supercapacitor.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen. Es zeigen:
-
1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; -
2 den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels mit zusätzlichem Gleichspannungswandler; -
3 den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels mit mehreren doppelt resonanten Stufen; -
4 den Schaltplan eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit Halbbrückengleichrichtern; -
5 den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit sekundärseitigem Resonanztank; -
6 den Schaltplan eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit lediglich einem Transformator und sekundärseitigem Resonanztank.
-
1 a circuit diagram of an exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention; -
2 the circuit diagram of an exemplary embodiment with an additional DC-DC converter; -
3 the circuit diagram of an embodiment with several double resonant stages; -
4 the circuit diagram of an alternative embodiment of a circuit arrangement according to the invention with half-bridge rectifiers; -
5 the circuit diagram of a further exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention with a secondary-side resonance tank; -
6 the circuit diagram of a further exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the invention with only one transformer and a resonance tank on the secondary side.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.In the various figures of the drawing, the same parts are always provided with the same reference numbers.
Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.The following description claims that the invention is not limited to the exemplary embodiments and not to all or several features of the combinations of features described, but rather each individual partial feature of the/each exemplary embodiment is also detached from all other partial features described in connection therewith also in combination with any features of another exemplary embodiment of importance for the subject matter of the invention.
Die Eingangsstufe 4 ist an die Eingangswechselspannung 3 angeschlossen und dient zur Bereitstellung einer Zwischenkreisspannung für den Gleichrichter 5. Bei der Eingangsstufe 4 handelt es sich vorzugsweise um ein bidirektionales AC/DC-Netzteil, z.B. eine 10 kW Leistungsfaktorkorrektur-Stufe (PFC-Stufe) 12 mit parallelem Ausgangskondensator, welche die Zwischenkreisspannung von etwa 800 V zur Verfügung stellt.The
An den Ausgang der Eingangsstufe 4 bzw. an deren Ausgangskondensator ist der Gleichrichter 5 angeschlossen. Der Gleichrichter 5 weist eine Front-End-H-Brücke H1 sowie eine doppelt resonante Wandlerstufe 8 auf.The
Die H-Brücke H1 ist eingangsseitig mit dem Ausgang der Eingangsstufe 4 verbunden. Die H-Brücke H1 ist in üblicher Weise ausgeführt. Es sind vier Transistoren Q1-Q4 vorhanden. Transistoren Q1 und Q2 liegen mit ihren Drain Anschlüssen an einem ersten Ausgang der Eingangsstufe 4 an. Transistoren Q3 und Q4 liegen mit ihren Source Anschlüssen an einem zweiten Ausgang der Eingangsstufe 4 an. Source von Q1 und Q2 sind jeweils mit Drain von Q3 und Q4 verbunden.The H-bridge H1 is connected on the input side to the output of
Die doppelt resonante Wandlerstufe 8 weist eine galvanisch getrennte erste und zweite LLC-Stufe 9a, 9b mit einer sekundärseitigen ersten Ausgangs-H-Brücke H2 und zweiten Ausgangs-H-Brücke H3 auf.The double
Die LLC-Stufen 9a, 9b weisen jeweils primärseitig an der positiven Polarität eines Transformators T1, T2 einen Resonanztank aus einem in Reihe geschaltetem Kondensator C1, C2 und einer Induktivität L1, L2 auf. Der Resonanztank ist jeweils mit den eingansseitigen Transistoren Q1 und Q3 der H-Brücke H1 verbunden und die negative Polarität des Transformators T1, T2 ist jeweils mit den Transistoren Q2 und Q4 der H-Brücke H1 verbunden.The LLC stages 9a, 9b each have a resonance tank made of a series-connected capacitor C1, C2 and an inductor L1, L2 on the primary side on the positive polarity of a transformer T1, T2. The resonance tank is respectively connected to the input side transistors Q1 and Q3 of the H-bridge H1 and the negative polarity of the transformer T1, T2 is respectively connected to the transistors Q2 and Q4 of the H-bridge H1.
Auf der Sekundärseite des Transformators T1, T2 ist die erste Ausgangs-H-Brücke H2 bzw. die zweite Ausgangs-H-Brücke H3 vorgesehen. Die Ausgangs-H-Brücken H2, H3 sind in an sich bekannter Weise eines Vollbrückengleichrichters ausgeführt. Es sind jeweils vier Transistoren Q1-Q4 vorhanden. An der positiven Polarität des Transformators T1, T2 liegen jeweils die Transistoren Q1 mit Source und Q3 mit Drain an. Die negative Polarität ist mit Source von Transistor Q2 und Drain von Transistor Q4 verbunden. Die Drain Anschlüsse von Q1 und Q2 sind miteinander sowie mit jeweils einem Ausgangskondensator verbunden. Die Drain Anschlüsse von Q3 und Q4 sind ebenfalls miteinander und mit dem zweiten Ende des jeweiligen Ausgangskondensators verbunden.The first output H-bridge H2 and the second output H-bridge H3 are provided on the secondary side of the transformer T1, T2. The output H-bridges H2, H3 are designed in the manner known per se of a full-bridge rectifier. There are four transistors Q1-Q4 each. The transistors Q1 with source and Q3 with drain are connected to the positive polarity of the transformer T1, T2. The negative polarity is connected to source of transistor Q2 and drain of transistor Q4. The drain connections of Q1 and Q2 are connected to each other and to an output capacitor each. The drains of Q3 and Q4 are also connected to each other and to the second end of the respective output capacitor.
Es versteht sich, dass die mit Q1-Q4 bezeichneten Transistoren in den H-Brücken H1, H2, H3 jeweils identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Vorzugsweise werden die Transistoren Q1-Q4 nach der Höhe der individuellen Zwischenkreisspannung ausgewählt. Hiermit wird eine Wirkungsgradoptimierung der einzelnen H-Brücken H1, H2, H3 erzielt, was für den Thermalhaushalt und die Baugröße des Geräts vorteilhaft ist.It goes without saying that the transistors designated Q1-Q4 in the H-bridges H1, H2, H3 can each be designed identically or differently. The transistors Q1-Q4 are preferably selected according to the level of the individual intermediate circuit voltage. This achieves an efficiency optimization of the individual H-bridges H1, H2, H3, which is advantageous for the thermal balance and the size of the device.
Die Buck Boost Stufe 11 weist zwei als Transistoren ausgebildete Schaltelemente Q7 und Q8 sowie eine Speicherdrossel L3, einen Messshunt R1 und einen Ausgangskondensator C3 auf. The
An einen ersten Ausgangsanschluss des Gleichrichters 5 ist der Transistor Q7 mit Drain angeschlossen. An den zweiten Ausgangsanschluss des Gleichrichters 5 ist der Transistor Q8 mit Source angeschlossen. Source des Transistors Q7 und Drain des Transistors Q8 sind miteinander und über die Speicherdrossel L3 und den hierzu in Reihe geschalteten Messshunt R1 mit einem ersten Ausgangsanschluss der Buck Boost Stufe 11 verbunden. Der zweite Ausgangsanschluss der Buck Boost Stufe 11 ist zwischen den beiden Ausgangskondensatoren des Gleichrichters 5 angeschlossen. Der Buck-Boost Kondensator C3 ist parallel zu den Ausgangsanschlüssen der Buck Boost Stufe 11 angeschlossen.The transistor Q7 with a drain is connected to a first output terminal of the
Mit der ersten doppelt resonanten Stufe 8a ist eine erste und zweite Gleichspannung 6a, 7a erzeugbar. Mit der zweiten doppelt resonanten Stufe 8b sind davon unabhängig eine weitere erste und zweite Gleichspannung 6b, 7b erzeugbar. Mit den anschließenden Buck Boost Stufen 11 sind analog zu vorstehender Erläuterung jeweils zwei voneinander unabhängige Ausgangsspannungen 2a, 2b erzeugbar.A first and second
Der Gleichrichter 5 unterscheidet sich vom Gleichrichter 5 des Ausführungsbeispiels gemäß
Der Halbbrückengleichrichter ist in an sich bekannter Weise ausgeführt, d. h. am ersten Ende des Transformators T3, T4 bzw. an der positiven Polarität der ersten Wicklung liegt jeweils der Source-Anschluss des ersten Transistors Q5 an. Am zweiten Ende des Transformators T3, T4 bzw. an der negativen Polarität der zweiten Wicklung liegt jeweils der Source-Anschluss des zweiten Transistors Q6 an. Drain des ersten Transistors Q5 ist mit Drain des zweiten Transistors Q6 sowie mit einem Ausgangskondensator verbunden. Der andere Anschluss des Ausgangskondensators ist zwischen der ersten und zweiten Wicklung an den Transformator T3 bzw. T4 angeschlossen. An den Ausgangskondensatoren liegt die erste bzw. die zweite Ausgangsgleichspannung 6a, 7a an.The half-bridge rectifier is designed in a manner known per se, i.e. H. The source connection of the first transistor Q5 is present at the first end of the transformer T3, T4 or at the positive polarity of the first winding. The source connection of the second transistor Q6 is present at the second end of the transformer T3, T4 or at the negative polarity of the second winding. Drain of the first transistor Q5 is connected to the drain of the second transistor Q6 and to an output capacitor. The other terminal of the output capacitor is connected between the first and second windings to the transformers T3 and T4, respectively. The first or second
Die Ausführung gemäß
Bezugszeichen-.Reference numeral-.
- 11
- SchaltungsanordnungCircuit arrangement
- 2, 2a, 2b2, 2a, 2b
- AusgangsgleichspannungDC output voltage
- 33
- EingangswechselspannungAC input voltage
- 44
- EingangsstufeEntrance stage
- 55
- Gleichrichterrectifier
- 6a, 6b6a, 6b
- erste Gleichspannungfirst direct voltage
- 7a, 7b7a, 7b
- zweite Gleichspannungsecond direct voltage
- 8, 8a, 8b8, 8a, 8b
- doppelt resonante Stufedouble resonant stage
- 9a9a
- erste LLC-Stufefirst LLC level
- 9b9b
- zweite LLC-Stufesecond LLC tier
- 10, 10a, 10b10, 10a, 10b
- GleichspannungswandlerDC-DC converter
- 1111
- Buck Boost StufeBuck Boost level
- 1212
- PFC-Eingangsstufe PFC input stage
- CC
- Kapazitätcapacity
- LL
- Induktivitätinductance
- HH
- H-BrückeH-bridge
- Transistortransistor
- RR
- WiderstandResistance
- TT
- Transformatortransformer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014013039 A1 [0007]DE 102014013039 A1 [0007]
- US 2015375628 A1 [0008]US 2015375628 A1 [0008]
- US 2013162032 A1 [0009]US 2013162032 A1 [0009]
- US 2013175990 A1 [0009]US 2013175990 A1 [0009]
- DE 102017208360 A1 [0009]DE 102017208360 A1 [0009]
- DE 102012212291 A1 [0010]DE 102012212291 A1 [0010]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN EN 61010 [0005]DIN EN 61010 [0005]
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202360.9A DE102022202360A1 (en) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | Circuit arrangement for generating an output direct voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy storage devices |
PCT/EP2023/056055 WO2023170226A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-03-09 | Circuit arrangement for generating an output dc voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy accumulators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022202360.9A DE102022202360A1 (en) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | Circuit arrangement for generating an output direct voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy storage devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022202360A1 (en) |
WO (1) | WO2023170226A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4420926A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charging circuit |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117691874B (en) * | 2024-01-11 | 2024-04-05 | 合肥博雷电气有限公司 | High-power resonant high-voltage power supply device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130162032A1 (en) | 2010-11-17 | 2013-06-27 | Brusa Elektronik Ag | Energy supply unit for an electric vehicle and electric vehicle |
US20130175990A1 (en) | 2010-09-03 | 2013-07-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for Charging a Rechargeable Battery of an Electric Vehicle |
DE102012212291A1 (en) | 2012-07-13 | 2014-02-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Modular design of DC fast charging stations |
DE102014013039A1 (en) | 2014-09-02 | 2015-03-19 | Daimler Ag | Device for a motor vehicle for the galvanically decoupled transmission of an electrical voltage |
US20150375628A1 (en) | 2012-07-20 | 2015-12-31 | Intelligent Electronic Systems | Multi-directional converter comprising three ports and a single transformer for electric vehicles |
DE102017208360A1 (en) | 2017-05-18 | 2018-02-15 | Continental Automotive Gmbh | Charging station for conductively chargeable vehicles and method of transferring electric power between a charging station and a vehicle electrical system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9780591B2 (en) * | 2015-04-03 | 2017-10-03 | Schneider Electric It Corporation | Adaptive battery pack |
WO2021086808A1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | Carrier Corporation | Stacked capacitive coupled resonant dual active bridge dc-dc converter |
-
2022
- 2022-03-09 DE DE102022202360.9A patent/DE102022202360A1/en active Pending
-
2023
- 2023-03-09 WO PCT/EP2023/056055 patent/WO2023170226A1/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130175990A1 (en) | 2010-09-03 | 2013-07-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for Charging a Rechargeable Battery of an Electric Vehicle |
US20130162032A1 (en) | 2010-11-17 | 2013-06-27 | Brusa Elektronik Ag | Energy supply unit for an electric vehicle and electric vehicle |
DE102012212291A1 (en) | 2012-07-13 | 2014-02-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Modular design of DC fast charging stations |
US20150375628A1 (en) | 2012-07-20 | 2015-12-31 | Intelligent Electronic Systems | Multi-directional converter comprising three ports and a single transformer for electric vehicles |
DE102014013039A1 (en) | 2014-09-02 | 2015-03-19 | Daimler Ag | Device for a motor vehicle for the galvanically decoupled transmission of an electrical voltage |
DE102017208360A1 (en) | 2017-05-18 | 2018-02-15 | Continental Automotive Gmbh | Charging station for conductively chargeable vehicles and method of transferring electric power between a charging station and a vehicle electrical system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DIN EN 61010 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4420926A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charging circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023170226A1 (en) | 2023-09-14 |
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