DE102023200040A1 - AC charging and DC charging using Vienna rectifier - Google Patents

AC charging and DC charging using Vienna rectifier Download PDF

Info

Publication number
DE102023200040A1
DE102023200040A1 DE102023200040.7A DE102023200040A DE102023200040A1 DE 102023200040 A1 DE102023200040 A1 DE 102023200040A1 DE 102023200040 A DE102023200040 A DE 102023200040A DE 102023200040 A1 DE102023200040 A1 DE 102023200040A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vienna rectifier
voltage
phase
input
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102023200040.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to DE102023200040.7A priority Critical patent/DE102023200040A1/en
Publication of DE102023200040A1 publication Critical patent/DE102023200040A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters

Abstract

Eine konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung ist mit einem mehrphasigen Wechselspannungseingang (WA) und einem mehrphasigen Vienna-Gleichrichter (VI) ausgestattet, dessen Wechselspannungsseite mit dem Wechselspannungseingang (WA) verbunden ist. Eine Steuerung (ST) ist ansteuernd mit dem Vienna-Gleichrichter (VI) verbunden und in einem Wechselspannungsladezustand eingerichtet, den Vienna-Gleichrichter (VI) als Leistungsfaktorkorrekturfilter zu betreiben. Die Steuerung (ST) ist in einem Gleichspannungsladezustand eingerichtet, den Vienna-Gleichrichter (VI) als Gleichspannungswandler zu betreiben. Eine oder mehrere der Arbeitsinduktivitäten (I1 - I3) des Vienna-Gleichrichters (VI) werden in diesem Zustand als Arbeitsinduktivität des Gleichspannungswandler betrieben. Ferner werden in diesem Zustand ein oder mehrere Schalter des Vienna-Gleichrichters (VI) als getakteter Arbeitsschalter des Gleichspannungswandlers betrieben werden.

Figure DE102023200040A1_0000
A configurable vehicle charging circuit is equipped with a multi-phase AC (WA) input and a poly-phase Vienna rectifier (VI), whose AC side is connected to the AC (WA) input. A controller (ST) is connected to the Vienna rectifier (VI) and is set up in an AC charging state to operate the Vienna rectifier (VI) as a power factor correction filter. The controller (ST) is set up in a DC charging state to operate the Vienna rectifier (VI) as a DC-DC converter. One or more of the working inductances (I1 - I3) of the Vienna rectifier (VI) are operated in this state as the working inductance of the DC-DC converter. Furthermore, in this state, one or more switches of the Vienna rectifier (VI) will be operated as a clocked work switch of the DC-DC converter.
Figure DE102023200040A1_0000

Description

Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb verfügen über einen Traktionsakkumulator zur Versorgung des elektrischen Antriebs. Um den Traktionsakkumulator aufzuladen, verfügen Plug-In-Fahrzeuge über einen Ladeanschluss, der es ermöglicht, eine externe Ladestation über Ladekabel anzuschließen.Vehicles with electric drive have a traction accumulator to supply the electric drive. To charge the traction battery, plug-in vehicles have a charging port that allows an external charging station to be connected via charging cables.

Eine Möglichkeit zur Aufladung ist es, eine gleichrichtende Ladeschaltung vorzusehen, um so eine Wechselstrom-Ladestation an das Fahrzeug anzuschließen. Die Ladeschaltung wandelt den Wechselstrom der Ladestation um in Gleichstrom zur Aufladung des Akkumulators. Weiterhin sind zur Schnellaufladung Gleichstrom-Ladestationen bekannt, die mit hoher Spannung (400 V, 800 V) und mit hohen Ladeleistungen von typischerweise über 100 kW arbeiten. Hierbei kann der Akkumulator ohne weitere Spannungswandlung an eine Gleichstrom-Ladestation angeschlossen werden, wobei diese Ladestation eine Ladespannung abgibt, die an die Betriebsspannung des Akkumulators angepasst ist. Diese hohen Ladespannungen erfordern zum Schutz der Nutzer einen hohen Isolationsaufwand. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, ohne hohen Materialaufwand eine Gleichspannungsladung bei geringerer Spannung zu realisieren.One possibility for charging is to provide a rectifying charging circuit in order to connect an AC charging station to the vehicle. The charging circuit converts the alternating current from the charging station into direct current to charge the battery. Furthermore, DC charging stations are known for rapid charging, which operate at high voltage (400 V, 800 V) and with high charging powers of typically over 100 kW. Here, the accumulator can be connected to a direct current charging station without further voltage conversion, this charging station emitting a charging voltage that is adapted to the operating voltage of the accumulator. These high charging voltages require a lot of insulation to protect users. It is an object of the invention to demonstrate a possibility of implementing direct voltage charging at a lower voltage without requiring a lot of material.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Figur.This task is solved by the subject matter of the independent claims. Further properties, features, embodiments and advantages arise from the dependent claims, the description and the figure.

Es wird vorgeschlagen, einen Vienna-Gleichrichter, der für eine Wechselstromladung vorgesehen ist, auch zur Ladung mit (niedrigen) Gleichspannung zu verwenden. Ein Vienna-Gleichrichter realisiert die Funktionen einer Gleichrichterschaltung, eines Spannungswandlers und eines Leistungsfaktorkorrekturfilters für das Wechselstrom laden. Es wird vorgeschlagen, die beim Wechselspannungsladen verwendeten Schalter und die Arbeitsinduktivitäten (Drosseln) des Vienna-Gleichrichters auch für eine Gleichstromladung zu verwenden, wobei die Schalter und Arbeitsinduktivitäten einen Gleichspannungswandler bilden und zur Gleichspannungswandlung angesteuert werden. Neben einer entsprechenden Steuerung (Steuerungsvorrichtung), die das Gleichspannungswandeln mittels des Vienna-Gleichrichters ermöglicht, können Ausführungsformen mit mindestens einem Umschalter vorgesehen sein, die ein Gleichspannungspotential einer Gleichstromladequelle auf mehrere Phasen des Vienna-Gleichrichters verteilen. Die hier beschriebene Fahrzeugladeschaltung ist konfigurierbar, auswählbar mit einer Wechselspannungsquelle als Leistungsquelle betrieben zu werden, oder mit einer Gleichspannungsquelle als Leistungsquelle betrieben zu werden. Insbesondere ist hierbei die Steuerung konfigurierbar und vorzugsweise auch eine Verbindung zwischen Ladeingang und Vienna-Gleichrichter, die zur Konfiguration mindestens einen Umschalter aufweist. Diese Umschalter sind dem Wechselstromeingang zugeordnet und können als Eingangs-Umschalter bezeichnet werden.It is proposed that a Vienna rectifier, which is intended for AC charging, also be used for charging with (low) DC voltage. A Vienna rectifier realizes the functions of a rectifier circuit, a voltage converter and a power factor correction filter for AC charging. It is proposed that the switches used in AC charging and the working inductances (throttles) of the Vienna rectifier also be used for DC charging, whereby the switches and working inductances form a DC-DC converter and are controlled for DC voltage conversion. In addition to a corresponding controller (control device) that enables DC voltage conversion using the Vienna rectifier, embodiments with at least one changeover switch can be provided, which distribute a DC voltage potential of a DC charging source to several phases of the Vienna rectifier. The vehicle charging circuit described here is configurable, selectable to be operated with an AC voltage source as the power source, or to be operated with a DC voltage source as the power source. In particular, the control is configurable and preferably also a connection between the charging input and Vienna rectifier, which has at least one switch for configuration. These changeover switches are associated with the AC input and can be referred to as input changeover switches.

Es wird eine konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung vorgeschlagen, die einen mehrphasigen Wechselspannungseingang und einem mehrphasigen Vienna-Gleichrichter aufweist. Die Phasenzahl des Wechselspannungseingangs ist identisch mit der Phasenzahl des Vienna-Gleichrichters, so dass jede Phase des Wechselspannungseingangs individuell mit einer Phase des Vienna-Gleichrichters verbunden werden kann. Der Vienna-Gleichrichter verfügt über eine Wechselspannungsseite. Diese ist mit dem Wechselspannungseingang (mehrphasig) verbunden.A configurable vehicle charging circuit is proposed that has a multi-phase AC voltage input and a multi-phase Vienna rectifier. The number of phases of the AC input is identical to the number of phases of the Vienna rectifier, so that each phase of the AC input can be individually connected to a phase of the Vienna rectifier. The Vienna rectifier has an AC voltage side. This is connected to the AC voltage input (multi-phase).

Eine Steuerung (Steuervorrichtung) ist ansteuernd mit dem Vienna-Gleichrichter verbunden, insbesondere mit dessen Transistoren (allgemein: Schalter). Die Steuerung weist einen Wechselspannungsladezustand auf. In diesem steuert die Steuerung den Vienna-Gleichrichter an, die am Wechselspannungseingang anliegende Wechselspannung gleichzurichten und eine Leistungsfaktorkorrektur durchzuführen. Ferner wird durch die Steuerung eine Gleichspannungswandlung vorgesehen, die vom Vienna-Gleichrichter ausgeführt wird, zusammen mit der Gleichrichtung. Die Steuerung ist eingerichtet, im Wechselspannungsladezustand den Vienna-Gleichrichter als Leistungsfaktorkorrekturfilter. Die Steuerung weist ferner einen Gleichspannungsladezustand auf. In diesem ist die Steuerung eingerichtet, den Vienna-Gleichrichter als Gleichspannungswandler zu betreiben. Im Gleichspannungsladezustand sieht die Steuerung insbesondere keine Leistungsfaktorkorrektur und auch keine Gleichrichtung vor. Ein oder mehrere der Arbeitsinduktivitäten des Vienna-Gleichrichters, die im Wechselspannungsladezustand insbesondere zur Leistungsfaktorkorrektur betrieben werden, werden im Gleichspannungsladezustand als Arbeitsinduktivität des Gleichspannungswandlers betrieben. Die Steuerung ist hierzu eingerichtet. Es kann ein Gleichspannungsladeeingang vorgesehen sein, der mit einem Neutralleiteranschluss und mindestens einem Phasenanschluss des Wechselspannungseingangs verbunden ist, um dort eine Ladegleichspannung einzuspeisen.A controller (control device) is connected to the Vienna rectifier, in particular to its transistors (generally: switches). The control has an AC voltage charging state. In this, the control controls the Vienna rectifier to rectify the alternating voltage present at the alternating voltage input and to carry out a power factor correction. Furthermore, the control provides a DC voltage conversion, which is carried out by the Vienna rectifier, together with the rectification. The control is set up to use the Vienna rectifier as a power factor correction filter in the AC charging state. The control also has a DC charging state. In this, the control is set up to operate the Vienna rectifier as a DC-DC converter. In the DC charging state, the control in particular does not provide any power factor correction or rectification. One or more of the working inductances of the Vienna rectifier, which are operated in the AC charging state, in particular for power factor correction, are operated in the DC charging state as the working inductance of the DC-DC converter. The control is set up for this. A DC charging input can be provided, which is connected to a neutral conductor connection and at least one phase connection of the AC voltage input in order to feed in a DC charging voltage there.

Vorzugsweise wird dort eine Ladegleichspannung von weniger als 60 V eingespeist. Dies erlaubt eine konduktive Ladevorrichtung mit vergleichsweise geringen Berührspannungsschutzvorkehrungen, da Berührspannungen von weniger als 60 V üblicherweise nicht gefährlich für den Nutzer sind. Die Fahrzeugladeschaltung ist für Wechseleingangsspannungen am Wechselspannungseingang von mindestens 110 V eff. (insbesondere von mindestens 230 V eff.) ausgelegt. Die Fahrzeugladeschaltung ist ausgebildet, eine Ausgangsspannung von mindestens 400 V und vorzugsweise von mindestens 800 V abzugeben. Dies gilt für eine Wechsel-Eingangsspannung von mindestens 110 V oder 230 V eff. genauso wie für eine Ladegleichspannung von 20 - 60 V Gleichstrom. Im Gleichspannungsladezustand kann die Fahrzeugladeschaltung eine Maximalleistung vorsehen, die geringer ist als die Maximalleistung im Wechselspannungsladezustand, und die insbesondere nicht mehr als 20%, 10% oder 5% hiervon beträgt, beispielsweise nur 1 - 7 kW im Gleichspannungsladezustand, im Vergleich zu 50 - 150 kW im Wechselspannungsladezustand. Der Zustand der Fahrzeugladeschaltung wird definiert durch den Zustand der Steuerung.A DC charging voltage of less than 60 V is preferably fed in there. This allows a conductive charging device with comparatively low contact voltage protection measures, since contact voltages of less than 60 V is usually not dangerous for the user. The vehicle charging circuit is designed for AC input voltages of at least 110 V rms. (in particular of at least 230 V eff.). The vehicle charging circuit is designed to deliver an output voltage of at least 400 V and preferably at least 800 V. This applies to an AC input voltage of at least 110 V or 230 V rms. just like for a DC charging voltage of 20 - 60 V DC. In the DC charging state, the vehicle charging circuit can provide a maximum power that is lower than the maximum power in the AC charging state, and which in particular is not more than 20%, 10% or 5% thereof, for example only 1 - 7 kW in the DC charging state, compared to 50 - 150 kW in AC charging state. The state of the vehicle charging circuit is defined by the state of the controller.

In dem Gleichspannungsladezustand werden ferner ein oder mehrere Schalter des Vienna-Gleichrichters als getakteter Arbeitsschalter des Gleichspannungswandlers betrieben. Die Steuerung ist eingerichtet, den so vorgesehenen Arbeitsschalter gemäß einer Soll-Ausgangsgleichspannung getaktet zu schalten, um an der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters die Soll-Ausgangsgleichspannung auszugeben. Werden mehrere Phasen des Vienna-Gleichrichters im Gleichspannungsladezustand verwendet, so werden diese dementsprechend vom Vienna-Gleichrichter getaktet angesteuert, beispielsweise synchron oder gemäß einer Interleaved-Ansteuerung. An den Wechselspannungseingang wird im Gleichspannungsladezustand eine Lade-Gleichspannung angelegt. Diese kann an eine Phase des Wechselspannungseingangs angelegt werden oder (mittels Umschalter) an mehrere Phasen des Wechselspannungseingangs. In diesem Fall arbeitet der Wechselspannungseingang als Eingang für eine Gleichspannung. Der Begriff „Wechselspannungseingang“ soll hierbei lediglich definieren, dass dieser als Eingang für eine (vorzugsweise mehrphasige) Wechselspannung geeignet ist und schließt nicht aus, dass auch eine Gleichspannung als Ladespannung angelegt werden kann. Der Wechselspannungseingang kann somit allgemein als Ladespannungseingang oder Spannungseingang bezeichnet werden.In the DC charging state, one or more switches of the Vienna rectifier are also operated as a clocked work switch of the DC-DC converter. The control is set up to switch the work switch provided in this way in a clocked manner according to a target DC output voltage in order to output the target DC output voltage on the DC voltage side of the Vienna rectifier. If several phases of the Vienna rectifier are used in the DC charging state, these are accordingly controlled by the Vienna rectifier in a clocked manner, for example synchronously or according to an interleaved control. In the DC charging state, a DC charging voltage is applied to the AC voltage input. This can be applied to one phase of the AC voltage input or (using a switch) to several phases of the AC voltage input. In this case, the AC voltage input works as an input for a DC voltage. The term “AC voltage input” is only intended to define that it is suitable as an input for a (preferably multi-phase) AC voltage and does not exclude the possibility that a DC voltage can also be applied as a charging voltage. The AC voltage input can therefore generally be referred to as a charging voltage input or voltage input.

Die Fahrzeugladeschaltung kann ferner einen oder mehrere Eingangsumschalter aufweisen. Dieser mindestens eine Eingangsumschalter kann zwischen dem Wechselspannungseingang und der Wechselspannungsseite des Vienna-Gleichrichters vorgesehen sein. Phasen des Wechselspannungseingangs, d.h. Phasenkontakte L1, L2, L3 des Wechselspannungseingangs können über den mindestens einen Eingangsumschalter auswählbar individuell mit einzelnen Phasen des mehrphasigen Vienna-Gleichrichter verbunden werden. Alternativ oder in Kombination hiermit verbindet der mindestens eine Eingangsumschalter oder Phasen bzw. Phasenkontakte des Wechselspannungseingangs untereinander und vorzugsweise auch mit den Phasen des mehrphasigen Vienna-Gleichrichters. Die Seite des mindestens einen Eingangsumschalters, die dem Vienna-Gleichrichter abgewandt ist, ist insbesondere mit einem Gleichspannungseingang verbunden, wobei ein Neutralleiterpotential des Vienna-Gleichrichters ebenso mit dem Gleichspannungseingang verbunden sein kann, so dass an die Umschalter einerseits und das Neutralleiterpotential andererseits eine Ladegleichspannung angelegt werden kann. Der Wechselspannungseingang bietet somit auch einen Eingang für Gleichspannung bzw. kann mit einem dezidierten Gleichspannungseingang verbunden sein.The vehicle charging circuit can also have one or more input switches. This at least one input switch can be provided between the AC voltage input and the AC voltage side of the Vienna rectifier. Phases of the AC voltage input, i.e. phase contacts L1, L2, L3 of the AC voltage input can be individually connected to individual phases of the multi-phase Vienna rectifier via the at least one input switch. Alternatively or in combination with this, the at least one input switch or phases or phase contacts of the AC voltage input connects to each other and preferably also to the phases of the multi-phase Vienna rectifier. The side of the at least one input switch that faces away from the Vienna rectifier is in particular connected to a DC voltage input, wherein a neutral conductor potential of the Vienna rectifier can also be connected to the DC voltage input, so that a DC charging voltage is applied to the switch on the one hand and to the neutral conductor potential on the other hand can be. The AC voltage input therefore also offers an input for DC voltage or can be connected to a dedicated DC voltage input.

Weiterhin kann die Fahrzeugladeschaltung einen oder mehrere Gleichspannungswandler aufweisen. Dieser ist zwischen dem Vienna-Gleichrichter und einem Gleichspannungsausgang der Fahrzeugladeschaltung vorgesehen. Der Gleichspannungswandler ist dem Vienna-Gleichrichter nachgeschaltet, entweder direkt oder über eine Zwischenschaltung. Der mindestens eine Gleichspannungswandler ist direkt oder über eine Zwischenschaltung mit der Wechselspannungsseite des Vienna-Gleichrichters verbunden. Die Seite des Gleichspannungswandlers, die mit dem Vienna-Gleichrichter verbunden ist, ist vorzugsweise mit einem Zwischenkreiskondensator bzw. einer Zwischenkreiskondensatorschaltung (ggf. konfigurierbar) verbunden. Dieser dient zur Stützung der Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers. Die Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers entspricht insbesondere der Ausgangsspannung des Vienna-Gleichrichters, d.h. der Spannung an der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters.Furthermore, the vehicle charging circuit can have one or more DC-DC converters. This is provided between the Vienna rectifier and a DC voltage output of the vehicle charging circuit. The DC-DC converter is connected downstream of the Vienna rectifier, either directly or via an intermediate circuit. The at least one DC-DC converter is connected directly or via an intermediate circuit to the AC voltage side of the Vienna rectifier. The side of the DC-DC converter that is connected to the Vienna rectifier is preferably connected to an intermediate circuit capacitor or an intermediate circuit capacitor circuit (possibly configurable). This serves to support the input voltage of the DC-DC converter. The input voltage of the DC-DC converter corresponds in particular to the output voltage of the Vienna rectifier, i.e. the voltage on the DC voltage side of the Vienna rectifier.

Ein Aspekt ist es, dass die Fahrzeugladeschaltung mehrere Gleichspannungswandler aufweisen kann. Der Vienna-Gleichrichter ist über eine Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung mit einer ersten Seite der Gleichspannungswandler verbunden. Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung kann als Zwischenschaltung betrachtet werden. Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung weist zudem mindestens einen Zwischenkreiskondensator auf und kann daher auch als (konfigurierbare) Zwischenkreiskondensatorschaltung bezeichnet werden.One aspect is that the vehicle charging circuit can have several DC-DC converters. The Vienna rectifier is connected to a first side of the DC-DC converters via a series/parallel configuration circuit. The serial/parallel configuration circuit can be viewed as an intermediate circuit. The series/parallel configuration circuit also has at least one intermediate circuit capacitor and can therefore also be referred to as a (configurable) intermediate circuit capacitor circuit.

Bei der Verwendung von mehreren Gleichspannungswandlern ist der Gleichspannungsausgang mit zweiten Seiten der Gleichspannungswandler verbunden. Die zweiten Seiten der Gleichspannungswandler sind miteinander parallel verbunden. Die Gleichspannungswandler sind somit ausgangsseitig parallel verbunden. Alternativ sind die Gleichspannungswandler sind somit ausgangsseitig seriell untereinander verbunden, wobei die Enden der so vorgesehenen Reihenschaltung (der zweiten Seiten der Gleichspannungswandler) vorzugsweise mit dem Gleichspannungsausgang verbunden sind. Die Steuerung ist vorzugsweise eingerichtet, den mindestens einen Gleichspannungswandler direkt (mit Taktsignalen) oder indirekt (mit Soll-Spannungswerten oder Aktiv-/Inaktiv-Sollzuständen) anzusteuern.When using multiple DC-DC converters, the DC-DC output is connected to second sides of the DC-DC converters. The second sides of the DC-DC converters are parallel to each other tied together. The DC-DC converters are therefore connected in parallel on the output side. Alternatively, the DC-DC converters are connected to one another in series on the output side, with the ends of the series connection provided in this way (the second sides of the DC-DC converters) preferably being connected to the DC voltage output. The controller is preferably set up to control the at least one DC-DC converter directly (with clock signals) or indirectly (with target voltage values or active/inactive target states).

Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung kann Enden aufweisen, die (parallel) an die Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters angeschlossen sind. Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung weist insbesondere eine Reihenschaltung von Zwischenkreiskondensatoren auf. Diese können über Umschalter der Konfigurationsschaltung wahlweise parallel oder seriell untereinander verbunden werden, wobei die sich ergebende Seriell- oder Parallelschaltung der Zwischenkreiskondensatoren an die Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters angeschlossen ist. Die Zwischenkreiskondensatoren sind vorzugsweise über zwei seriell geschaltete Dioden miteinander verbunden. Die seriell geschalteten Dioden sind über einen Zwischenpunkt miteinander verbunden. Ein gemeinsames, freies Potential („floating potential“) der Phasen des Vienna-Gleichrichters (entsprechend dem Neutralleiterpotential des Vienna-Gleichrichters) ist an diesen Zwischenpunkt angeschlossen. In der Reihenschaltung können (gesteuert überbrückbare) Strombegrenzungswiderstände vorgesehen sein, die zur Strombegrenzung beim Vorladen und/oder Entladen der Zwischenkreiskondensatoren dienen.The series/parallel configuration circuit may have ends connected (in parallel) to the DC side of the Vienna rectifier. The series/parallel configuration circuit in particular has a series connection of intermediate circuit capacitors. These can be connected to each other either in parallel or in series using switches in the configuration circuit, with the resulting series or parallel connection of the intermediate circuit capacitors being connected to the DC voltage side of the Vienna rectifier. The intermediate circuit capacitors are preferably connected to one another via two diodes connected in series. The diodes connected in series are connected to each other via an intermediate point. A common, free potential (“floating potential”) of the phases of the Vienna rectifier (corresponding to the neutral conductor potential of the Vienna rectifier) is connected to this intermediate point. Current limiting resistors (which can be bridged in a controlled manner) can be provided in the series connection and serve to limit the current when precharging and/or discharging the intermediate circuit capacitors.

Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung kann zwei Umschalter aufweisen, die auch als Zwischenkreis-Umschalter bezeichnet werden können. Diese Umschalter sind eingerichtet, die Zwischenkreiskondensatoren bzw. erste Seiten der Gleichspannungswandler (an die diese Kondensatoren angeschlossen sind) wahlweise parallel oder seriell miteinander zu verbinden. In einer ersten Schalterstellung verbinden die Umschalter der Konfigurationsschaltung Anschlüsse der ersten Seite der Gleichspannungswandler parallel miteinander. In einer zweiten Schalterstellung verbinden die Umschalter der Konfigurationsschaltung Anschlüsse der ersten Seite der Gleichspannungswandler seriell miteinander.The serial/parallel configuration circuit can have two changeover switches, which can also be referred to as intermediate circuit changeover switches. These changeover switches are set up to connect the intermediate circuit capacitors or the first sides of the DC-DC converters (to which these capacitors are connected) either in parallel or in series. In a first switch position, the changeover switches of the configuration circuit connect connections of the first side of the DC-DC converters to one another in parallel. In a second switch position, the changeover switches of the configuration circuit connect connections on the first side of the DC-DC converters to one another in series.

Im Weiteren wird beispielhaft der Aufbau eines Vienna-Gleichrichters beschrieben. jede Phase des mehrphasigen Vienna-Gleichrichters weist eine erste Halbrücke, eine zweite Halbrücken und einen Transistor auf. Diese sind parallel verbunden. Insbesondere sind die Enden der ersten und der zweiten Halbbrücke parallel miteinander verbunden. An diese Enden ist der Transistor parallel angeschlossen. Jede Halbbrücke hat einen Verbindungspunkt, an dem die beiden Schaltelemente der jeweiligen Halbbrücke miteinander seriell verbunden sind. Die Schaltelemente der ersten und der zweiten Halbbrücke können Dioden sein, wobei die erste und/oder die zweite Halbbrücke auch eine schaltbare Halbbrücke bilden können und zwei seriell geschaltete Transistoren aufweisen kann. Der Verbindungspunkt der ersten Halbbrücke ist über eine Arbeitsinduktivität an eine Phase (bzw. Phasenkontakt oder Phasenpotential) des Wechselstromeingangs angeschlossen. Die Verbindungspunkte der zweiten Halbbrücken der Phasen des Vienna-Gleichrichters sind untereinander verbunden. Sie bilden ein gemeinsames, freies Potential, das insbesondere als Neutralleiterpotential des Vienna-Gleichrichters bezeichnet werden kann. Dieses Potential ist mit dem Neutralleiterpotential bzw. - kontakt des Wechselstromeingangs verbunden. Die Arbeitsinduktivitäten sind Teil des Vienna-Gleichrichters. Die Arbeitsinduktivitäten führen seriell von dem Vienna-Gleichrichter weg und führen zu Phasenpotentialen bzw. Phasenkontakten des Wechselstromeingangs, insbesondere über Umschalter (Eingangs-Umschalter), die dem Wechselstromeingang zuzuordnen sind (und die zur gesteuerten Bündelung von Phasen des Wechselstromeingangs im Gleichstromlademodus dienen).The structure of a Vienna rectifier is described below as an example. Each phase of the polyphase Vienna rectifier has a first half bridge, a second half bridge and a transistor. These are connected in parallel. In particular, the ends of the first and second half bridges are connected to one another in parallel. The transistor is connected in parallel to these ends. Each half-bridge has a connection point at which the two switching elements of the respective half-bridge are connected to one another in series. The switching elements of the first and second half-bridges can be diodes, whereby the first and/or the second half-bridge can also form a switchable half-bridge and can have two series-connected transistors. The connection point of the first half bridge is connected to a phase (or phase contact or phase potential) of the AC input via a working inductance. The connection points of the second half-bridges of the phases of the Vienna rectifier are connected to each other. They form a common, free potential, which can be referred to in particular as the neutral conductor potential of the Vienna rectifier. This potential is connected to the neutral conductor potential or contact of the AC input. The working inductors are part of the Vienna rectifier. The working inductances lead in series away from the Vienna rectifier and lead to phase potentials or phase contacts of the AC input, in particular via changeover switches (input changeover switches) which are assigned to the AC input (and which serve for the controlled bundling of phases of the AC input in the DC charging mode).

Jede Phase des Vienna-Gleichrichters kann eine erste Diode aufweisen, ein Ende der Halbbrücken bzw. der betreffenden Parallelschaltung jeder Phase mit einem positiven Potentialanschluss des Vienna-Gleichrichters verbindet. Es kann ferner eine zweite Diode vorgesehen sein, die das entgegengesetzte Ende der Halbbrücken jeder Phase mit einem negativen Potentialanschluss des Vienna-Gleichrichters verbindet. Diese Dioden haben insbesondere eine Durchlassrichtung, die vom negativen Potentialanschluss weg zeigt bzw. zum positiven Potentialanschluss hin zeigt. Der positive und der negative Potentialanschluss des Vienna-Gleichrichters sind die beiden Gleichspannungsanschlüsse der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters. Die Steuerung ist vorzugsweise eingerichtet, auch die (steuerbaren) Schaltelemente bzw. Transistoren des Vienna-Gleichrichters anzusteuern bzw. ist ansteuernd mit diesen verbunden. Die Steuerung ist eingerichtet, den Vienna-Gleichrichter sowohl (im Wechselspannungsladezustand) zur Gleichrichtung, Hochsetzstellung und Leistungsfaktorkorrektur anzusteuern, als auch (im Gleichspannungsladezustand) zur Gleichspannungswandlung anzusteuern.Each phase of the Vienna rectifier can have a first diode, which connects one end of the half bridges or the relevant parallel circuit of each phase to a positive potential connection of the Vienna rectifier. A second diode can also be provided which connects the opposite end of the half bridges of each phase to a negative potential connection of the Vienna rectifier. These diodes in particular have a forward direction that points away from the negative potential connection or towards the positive potential connection. The positive and negative potential connections of the Vienna rectifier are the two DC voltage connections on the DC voltage side of the Vienna rectifier. The control is preferably set up to also control the (controllable) switching elements or transistors of the Vienna rectifier or is connected to them in a driving manner. The control is set up to control the Vienna rectifier both (in the AC voltage charging state) for rectification, step-up position and power factor correction, and (in the DC voltage charging state) for DC voltage conversion.

Es kann eine mehrphasige Filterschaltung vorgesehen sein. Diese verbindet den Wechselspannungseingang mit dem Vienna-Gleichrichter. Insbesondere verbindet die Filterschaltung die einzelnen Phasen der Wechselspannungsseite des Vienna-Gleichrichters mit dem Wechselspannungseingang bzw. mit den Eingangs-Umschaltern, die zu dem Wechselspannungseingang führen.A multi-phase filter circuit can be provided. This connects the AC voltage input to the Vienna rectifier. In particular, the filter circuit connects the individual phases of the AC voltage side of the Vienna Rectifier with the AC voltage input or with the input switches that lead to the AC voltage input.

Ein Fahrzeugbordnetz kann mit einer konfigurierbaren Fahrzeugladeschaltung ausgestattet sein, wie sie hierin beschrieben ist. Das Fahrzeugbordnetz verfügt über einen Traktionsakkumulator. Dieser ist direkt oder über mindestens ein Gleichspannungswandler mit einer Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters verbunden ist.A vehicle electrical system may be equipped with a configurable vehicle charging circuit as described herein. The vehicle electrical system has a traction accumulator. This is connected directly or via at least one DC-DC converter to a DC voltage side of the Vienna rectifier.

Die 1 dient zur beispielhaften Erläuterung von Ausführungsformen der hier dargestellten Ausführungsformen.The 1 serves to explain exemplary embodiments of the embodiments shown here.

Die 1 zeigt eine Fahrzeugladeschaltung mit einem Vienna-Gleichrichter VI, der über eine mehrphasige Filterschaltung FI und Eingangs-Umschaltern U1, U2 mit Phasen L1 - L3 eines Wechselspannungseingangs WA verbunden ist. Die Filterschaltung FI verbindet den Vienna-Gleichrichter VI mit den Eingangs-Umschaltern U1, U2, wie wiederum mit dem Wechselspannungseingangs WA bzw. dessen Phasen L1 - L3 verbunden sind. Die Filterschaltung F, der Wechselspannungseingang WA und der Vienna-Gleichrichter VI ist jeweils dreiphasig ausgestaltet bzw. weisen jeweils drei Phasen bzw. Phasenanschlüssen auf. Der Vienna-Gleichrichter VI hat drei Zellen Z1 - Z3, die die Phasen des Gleichrichters bilden.The 1 shows a vehicle charging circuit with a Vienna rectifier VI, which is connected to phases L1 - L3 of an AC voltage input WA via a multi-phase filter circuit FI and input switches U1, U2. The filter circuit FI connects the Vienna rectifier VI to the input switches U1, U2, which in turn is connected to the AC voltage input WA or its phases L1 - L3. The filter circuit F, the AC voltage input WA and the Vienna rectifier VI are each designed as three-phase or each have three phases or phase connections. The Vienna rectifier VI has three cells Z1 - Z3, which form the phases of the rectifier.

Der Vienna-Gleichrichter VI weist pro Phase eine erste Halbbrücke H1 und eine zweite Halbbrücke H2 auf. Jede Halbbrücke H1, H2 hat zwei Dioden, die in Reihe geschaltet sind. Die Dioden jeder Halbbrücke H1, H2 sind über einen jeweiligen Verbindungspunkte 1, 2 miteinander verbunden sind. Jede der drei ersten Halbbrücken H1 sind über deren Verbindungspunkt 1 mit einer Arbeitsinduktivität 11 - I3 verbunden. Die Arbeitsinduktivitäten I1 - I3 sind (über die Filterschaltung F) mit den Phasenanschlüssen L1 - L3 einzeln verbunden, insbesondere (zum Teil) über die Umschalter U1, U2. Die erste Arbeitsinduktivität 11 bzw. ein erster Phasenanschluss des Vienna-Gleichrichters VI ist mit dem ersten Phasenanschluss L1 des Wechselspannungseingangs WA verbunden. Die zweite Arbeitsinduktivität I2 bzw. ein zweiter Phasenanschluss des Vienna-Gleichrichters VI ist über den ersten Umschalter U1 wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Phasenanschluss L1, L2 verbunden. Die dritte Arbeitsinduktivität I3 bzw. ein dritter Phasenanschluss des Vienna-Gleichrichters VI ist über den zweiten Umschalter U2 wahlweise mit dem ersten oder dem dritten Phasenanschluss L1, L3 verbunden. In der ersten Schaltstellung der Umschalter U1, U2 sind die Phasen des Vienna-Gleichrichters VI individuell mit den einzelnen Phasen L1 - L3 des Wechselspannungseingangs WA verbunden. Diese Schaltstellung wird von der Steuerung ST im Wechselspannungsladezustand vorgesehen. In der zweiten Schaltstellung der Umschalter U1, U2 sind die Phasen des Vienna-Gleichrichters VI mit einer (dann gemeinsamen) Phase des Wechselspannungseingangs WA verbunden; in der dargestellten Figur ist dies die Phase L1. Diese Schaltstellung wird von der Steuerung ST im Gleichspannungsladezustand vorgesehen und erlaubt es, eine Lade-Gleichspannung an L1 und N anzulegen, die von den Phasen des Vienna-Gleichrichters VI gleichspannungsgewandelt wird, insbesondere in Form eines Hochsetzstellens. Durch die Zusammenschaltung mittels der Umschalter U1, U2 können alle Phasen (bzw. Zellen Z1 - Z3) des Vienna-Gleichrichters VI zum Gleichspannungswandeln eingesetzt werden. Die Umschalter verbinden die Phasen des Vienna-Gleichrichters VI mit dem selben Gleichspannungspotential der Ladegleichspannung. Das andere Gleichspannungspotential der Ladegleichspannung liegt an dem Neutralleiteranschluss des Eingangs WA und somit an dem damit verbundenen Neutralleiteranschluss des Vienna-Gleichrichters VI an.The Vienna rectifier VI has a first half bridge H1 and a second half bridge H2 per phase. Each half bridge H1, H2 has two diodes connected in series. The diodes of each half bridge H1, H2 are connected to one another via respective connection points 1, 2. Each of the first three half bridges H1 are connected to a working inductance 11 - I3 via their connection point 1. The working inductances I1 - I3 are individually connected (via the filter circuit F) to the phase connections L1 - L3, in particular (in part) via the changeover switches U1, U2. The first working inductance 11 or a first phase connection of the Vienna rectifier VI is connected to the first phase connection L1 of the AC voltage input WA. The second working inductance I2 or a second phase connection of the Vienna rectifier VI is optionally connected to the first or the second phase connection L1, L2 via the first changeover switch U1. The third working inductance I3 or a third phase connection of the Vienna rectifier VI is optionally connected to the first or the third phase connection L1, L3 via the second changeover switch U2. In the first switching position of the changeover switches U1, U2, the phases of the Vienna rectifier VI are individually connected to the individual phases L1 - L3 of the AC voltage input WA. This switching position is provided by the ST controller in the AC charging state. In the second switching position of the changeover switches U1, U2, the phases of the Vienna rectifier VI are connected to a (then common) phase of the AC voltage input WA; in the figure shown this is phase L1. This switching position is provided by the controller ST in the DC charging state and allows a DC charging voltage to be applied to L1 and N, which is converted to DC voltage by the phases of the Vienna rectifier VI, in particular in the form of a boost step. By interconnecting using the changeover switches U1, U2, all phases (or cells Z1 - Z3) of the Vienna rectifier VI can be used for DC voltage conversion. The changeover switches connect the phases of the Vienna rectifier VI to the same DC voltage potential of the DC charging voltage. The other DC voltage potential of the DC charging voltage is applied to the neutral conductor connection of the input WA and thus to the associated neutral conductor connection of the Vienna rectifier VI.

Die zweiten Halbbrücken H2 (der Zellen Z1 - Z3) des Vienna-Gleichrichters VI haben jeweils einen Verbindungspunkt 2. Die Verbindungspunkte 2 des Vienna-Gleichrichters VI sind miteinander verbunden sowie mit dem Neutralleiteranschluss N des Eingangs WA. Die Verbindungspunkte 2 des Vienna-Gleichrichters VI bilden gemeinsam das Neutralleiterpotential des Vienna-Gleichrichters VI. Dieses Neutralleiterpotential ist mit dem Neutralleiteranschluss N verbunden. Im Gleichspannungsladezustand wird an den Neutralleiteranschluss N und somit an das Neutralleiterpotential des Vienna-Gleichrichters VI ein negatives Gleichspannungspotential der Ladegleichspannung angelegt. An den Phasenanschluss L1 des Eingangs E wird im Gleichspannungsladezustand ein positives Gleichspannungspotential der Ladegleichspannung angelegt. Es kann ein Gleichspannungsladeeingang vorgesehen sein, der mit den Phasen N und L1 des Eingangs WA verbunden ist.The second half-bridges H2 (of the cells Z1 - Z3) of the Vienna rectifier VI each have a connection point 2. The connection points 2 of the Vienna rectifier VI are connected to each other and to the neutral conductor connection N of the input WA. The connection points 2 of the Vienna rectifier VI together form the neutral conductor potential of the Vienna rectifier VI. This neutral conductor potential is connected to the neutral conductor connection N. In the DC charging state, a negative DC voltage potential of the DC charging voltage is applied to the neutral conductor connection N and thus to the neutral conductor potential of the Vienna rectifier VI. In the DC charging state, a positive DC potential of the DC charging voltage is applied to the phase connection L1 of the input E. A DC charging input can be provided, which is connected to the phases N and L1 of the input WA.

Jede Phase des Vienna-Gleichrichters VI hat eine erste und eine zweite Halbbrücke H1, H2 sowie einen Transistor, die parallel miteinander verbunden sind. Diese Parallelschaltung kann als Zelle Z1 - Z3 des Vienna-Gleichrichters VI bezeichnet werden. Weiterhin besteht in jeder Phase des Vienna-Gleichrichters VI eine erste Diode D1, die ein erstes Ende der Parallelschaltung / der Halbbrücken mit einem positiven Potential U+ verbindet. Es besteht ferner in jeder Phase des Vienna-Gleichrichters VI eine zweite Diode D2, die ein zweites Ende der Parallelschaltung / der Halbbrücken H1, H2 mit einem negativen Potential U- verbindet. Das negative Potential U- entspricht dem negativen Potentialanschluss des Vienna-Gleichrichters VI. Das positive Potential U+ entspricht dem positiven Potentialanschluss des Vienna-Gleichrichters VI.Each phase of the Vienna rectifier VI has a first and a second half bridge H1, H2 and a transistor, which are connected to each other in parallel. This parallel connection can be referred to as cell Z1 - Z3 of the Vienna rectifier VI. Furthermore, in each phase of the Vienna rectifier VI there is a first diode D1, which connects a first end of the parallel circuit/half bridges to a positive potential U+. There is also a second diode D2 in each phase of the Vienna rectifier VI, which connects a second end of the parallel circuit/half bridges H1, H2 to a negative potential U-. The negative potential U- corresponds to the negative potential connection of the Vienna rectifier VI. The positive potential U+ corresponds to the positive potential connection of the Vienna rectifier VI.

Die Verbindungspunkte 1 der ersten Halbbrücken H1 aller Phasen bzw. Zellen Z1 - Z3 des Vienna-Gleichrichters VI sind an ein jeweiliges erstes Ende von jeweiligen Arbeitsinduktivitäten I1 - I3 des Vienna-Gleichrichters VI angeschlossen. Die jeweiligen zweiten Enden führen (direkt oder über die Umschalter U1, U2) zu den Phasen L1 - L3 des Wechselspannungseingangs WA. Die Die Verbindungspunkte 1 der ersten Halbbrücken H1 aller Phasen bzw. Zellen Z1 - Z3 des Vienna-Gleichrichters VI sind untereinander verbunden und bilden das Neutralleiterpotential F bzw. ein freies Potential des Vienna-Gleichrichters VI. Dieses Potential F ist mit dem Neutralleiteranschluss N des Eingangs E verbunden. Der positive Potentialanschluss U+ und der negative Potentialanschluss U- des Vienna-Gleichrichters VI sind Teil der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters VI. Auch der Neutralleiteranschluss N kann zur Gleichspannungsseite gezählt werden (und ebenso zur Wechselspannungsseite), insbesondere da der Neutralleiteranschluss N als Teil der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters VI mit einer Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung SP verbunden ist, über die der Vienna-Gleichrichters VI mit Gleichspannungswandlern W1, W2 und somit mit dem Gleichspannungsausgang GA verbunden istThe connection points 1 of the first half bridges H1 of all phases or cells Z1 - Z3 of the Vienna rectifier VI are connected to a respective first end of respective work inductances I1 - I3 of the Vienna rectifier VI. The respective second ends lead (directly or via the changeover switches U1, U2) to the phases L1 - L3 of the AC voltage input WA. The connection points 1 of the first half bridges H1 of all phases or cells Z1 - Z3 of the Vienna rectifier VI are connected to one another and form the neutral conductor potential F or a free potential of the Vienna rectifier VI. This potential F is connected to the neutral conductor connection N of the input E. The positive potential connection U+ and the negative potential connection U- of the Vienna rectifier VI are part of the DC voltage side of the Vienna rectifier VI. The neutral conductor connection N can also be counted on the DC voltage side (and also on the AC voltage side), in particular since the neutral conductor connection N, as part of the DC voltage side of the Vienna rectifier VI, is connected to a series/parallel configuration circuit SP, via which the Vienna rectifier VI is connected to DC-DC converters W1 , W2 and thus connected to the DC voltage output GA

Eine Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung SP ist an die Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters VI angeschlossen. Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung SP weist einen ersten Umschalter S1 und einen zweiten Umschalter S2 auf. Mit dem ersten Umschalter S1 kann ein negativer Eingang des ersten Wandlers W1 wahlweise mit dem negativen Potential U- der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters VI oder dem freien Potential F des Vienna-Gleichrichters VI (bzw. mit dem Neutralleiteranschluss N des Eingangs WA) verbunden werden. Mit dem zweiten Umschalter S2 kann ein positiver Eingang des zweiten Wandlers W2 wahlweise mit dem positiven Potential U+ der Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters VI oder mit dem freien Potential F des Vienna-Gleichrichters VI (bzw. mit dem Neutralleiteranschluss N des Eingangs WA) verbunden werden. Der Neutralleiteranschluss N des Eingangs WA dient im Gleichspannungslademodus als negatives Eingangspotential einer Ladegleichspannung. Die Phase L1 des Eingangs WA dient im Gleichspannungslademodus als positives Eingangspotential einer Ladegleichspannung. Mit den Umschaltern S1, S2 können die ersten Seiten der Wandler W1, W2 wahlweise seriell oder parallel miteinander verbunden werden, wobei diese serielle oder parallele Verschaltung mit der Gleichstromseite des Vienna-Gleichrichters VI verbunden ist. Die ersten Seiten der Wandler W1, W2 sind dem Vienna-Gleichrichters VI zugewandt. Die zweiten Seiten der Wandler W1, W2 sind dem Vienna-Gleichrichters VI abgewandt bzw. dem Gleichspannungsausgang GA sowie dessen pos. und neg. Potentialen V+, V- zugewandt.A serial/parallel configuration circuit SP is connected to the DC side of the Vienna rectifier VI. The serial/parallel configuration circuit SP has a first changeover switch S1 and a second changeover switch S2. With the first changeover switch S1, a negative input of the first converter W1 can be connected either to the negative potential U- of the DC voltage side of the Vienna rectifier VI or the free potential F of the Vienna rectifier VI (or to the neutral conductor connection N of the input WA). . With the second changeover switch S2, a positive input of the second converter W2 can be connected either to the positive potential U+ of the DC voltage side of the Vienna rectifier VI or to the free potential F of the Vienna rectifier VI (or to the neutral conductor connection N of the input WA). . The neutral conductor connection N of the input WA serves as the negative input potential of a DC charging voltage in the DC charging mode. The phase L1 of the input WA serves as the positive input potential of a DC charging voltage in the DC charging mode. With the changeover switches S1, S2, the first sides of the converters W1, W2 can be connected to one another either in series or in parallel, with this serial or parallel connection being connected to the DC side of the Vienna rectifier VI. The first sides of the converters W1, W2 face the Vienna rectifier VI. The second sides of the converters W1, W2 face away from the Vienna rectifier VI or the DC voltage output GA and its pos. and negative potentials V+, V- facing.

Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung SP verfügt über eine erste und eine zweite Diode DA, DB, wobei diese über einen Verbindungspunkt miteinander verbunden sind. Dieser Verbindungspunkt ist mit dem Potential F des Vienna-Gleichrichters VI verbunden. Ferner ist der Verbindungspunkt mit den Umschaltern S1, S2 verbunden, wobei über die Umschalter S1, S2 dieser Verbindungspunkt mit den Wandlern W1, W2 verbindbar ist. Die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung SP verfügt ferner über einen ersten und einen zweiten Zwischenkreiskondensator C1, C2. Diese sind (über die Dioden DA, DB) in Reihe geschaltet. Die Zwischenkreiskondensatoren C1, C2 sind jeweils parallel an eine erste Seite der Wandler W1, W2 angeschlossen. Der erste Zwischenkreiskondensator C1 ist über einen beispielhaften überbrückbaren Strombegrenzungswiderstand R1 an die erste Seite des Wandlers W1 angeschlossen. Der zweite Zwischenkreiskondensator C2 ist über einen beispielhaften überbrückbaren Strombegrenzungswiderstand R2 an die erste Seite des Wandlers W2 angeschlossen. Parallel zu dem (ersten) Strombegrenzungswiderstand R1 ist ein (erster) Überbrückungsschalter B1 angeschlossen. Parallel zu dem (zweiten) Strombegrenzungswiderstand R2 ist ein (zweiter) Überbrückungsschalter B2 angeschlossen. In den Ladezuständen ist die Steuerung ST eingerichtet, die Überbrückungsschalter B1, B2 in einem geschlossenen Zustand vorzusehen, damit die Zwischenkreiskondensatoren direkt an die ersten Seiten der Wandler W1, W2 angeschlossen sind. In einem Vorlade- oder Entladezustand werden die Überbrückungsschalter B1, B2 offen angesteuert von der Steuerung ST; die Steuerung ST ist hierzu eingerichtet.The serial/parallel configuration circuit SP has a first and a second diode DA, DB, which are connected to one another via a connection point. This connection point is connected to the potential F of the Vienna rectifier VI. Furthermore, the connection point is connected to the changeover switches S1, S2, and this connection point can be connected to the converters W1, W2 via the changeover switches S1, S2. The series/parallel configuration circuit SP also has a first and a second intermediate circuit capacitor C1, C2. These are connected in series (via the diodes DA, DB). The intermediate circuit capacitors C1, C2 are each connected in parallel to a first side of the converters W1, W2. The first intermediate circuit capacitor C1 is connected to the first side of the converter W1 via an exemplary bridgeable current-limiting resistor R1. The second intermediate circuit capacitor C2 is connected to the first side of the converter W2 via an exemplary bridgeable current-limiting resistor R2. A (first) bridging switch B1 is connected in parallel to the (first) current-limiting resistor R1. A (second) bridging switch B2 is connected in parallel to the (second) current-limiting resistor R2. In the charging states, the controller ST is set up to provide the bridging switches B1, B2 in a closed state so that the intermediate circuit capacitors are connected directly to the first sides of the converters W1, W2. In a pre-charging or discharging state, the bridging switches B1, B2 are activated open by the controller ST; the ST control is set up for this purpose.

Die zweiten Seiten der Wandler W1, W2 sind parallel miteinander verbunden. Ein positiver Anschluss der zweiten Seite des ersten Wandlers W1 ist mit einem positiven Anschluss der zweiten Seite des zweiten Wandlers W2 verbunden und bildet das positive Ausgangspotential V+ des Gleichspannungsausgangs GA. Ein negativer Anschluss der zweiten Seite des ersten Wandlers W1 ist mit einem negativen Anschluss der zweiten Seite des zweiten Wandlers W2 verbunden und bildet das negative Ausgangspotential V- des Gleichspannungsausgangs GA. Die Gleichspannungswandler W1, W2 (kurz: Wandler W1, W2) können galvanisch trennende oder galvanisch nicht trennende Gleichspannungswandler sein. Die Transistoren T sind beispielsweise IGBTs oder MOSFETs. Die Umschalter U1, U2, S1, S2 können elektromechanische Umschalter oder Umschalter auf Halbleiterbasis sein. Ein Fahrzeugbordnetz mit einer Schaltung wie in 1 dargestellt kann einen Traktionsakkumulator (Hochvoltakkumulator) aufweisen, der an den Gleichspannungsausgang GA angeschlossen ist. Dargestellt ist eine unidirektionale Variante der Fahrzeugladeschaltung. Bei einer bidirektionalen Ausführung sind die Wandler W1, W2 bidirektional ausgestaltet und die Steuerung ST ist eingerichtet, den Vienna-Gleichrichter auch zur Leistungsübertragung von dessen Gleichspannungsseite an dessen Wechselspannungsseite anzusteuern. Der Wechselspannungseingang kann allgemein als Wechselspannungsanschluss bezeichnet werden. Der Gleichspannungsausgang kann allgemein als Gleichspannungsanschluss bezeichnet werden. Je nach Funktion hat der Anschluss N die Funktion als Neutralleiteranschluss oder als Anschluss für ein negatives Potential einer Lade-Gleichspannung. Daher kann dieser auch als (erster) Ladeanschluss bezeichnet werden. Je nach Funktion hat der Anschluss L1 die Funktion als Wechselspannungs-Phasenanschluss oder als Anschluss für ein positives Potential einer Lade-Gleichspannung. Daher kann dieser auch als (zweiter) Ladeanschluss bezeichnet werden.The second sides of the transducers W1, W2 are connected to each other in parallel. A positive connection on the second side of the first converter W1 is connected to a positive connection on the second side of the second converter W2 and forms the positive output potential V+ of the DC voltage output GA. A negative terminal of the second side of the first converter W1 is connected to a negative terminal of the second side of the second converter W2 and forms the negative output potential V- of the DC voltage output GA. The DC-DC converters W1, W2 (short: converters W1, W2) can be galvanically isolating or galvanically non-isolating DC-DC converters. The transistors T are, for example, IGBTs or MOSFETs. The changeover switches U1, U2, S1, S2 can be electromechanical Be a semiconductor-based switch or switch. A vehicle electrical system with a circuit like in 1 shown may have a traction battery (high-voltage battery) that is connected to the DC voltage output GA. A unidirectional variant of the vehicle charging circuit is shown. In a bidirectional design, the converters W1, W2 are designed bidirectionally and the controller ST is set up to also control the Vienna rectifier for power transmission from its DC voltage side to its AC voltage side. The AC voltage input can generally be referred to as the AC voltage connection. The DC voltage output can generally be referred to as a DC voltage connection. Depending on the function, connection N functions as a neutral conductor connection or as a connection for a negative potential of a direct charging voltage. Therefore, this can also be referred to as the (first) charging port. Depending on the function, connection L1 functions as an alternating voltage phase connection or as a connection for a positive potential of a direct charging voltage. Therefore, this can also be referred to as a (second) charging port.

Claims (10)

Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung mit einem mehrphasigen Wechselspannungseingang (WA) und einem mehrphasigen Vienna-Gleichrichter (VI), dessen Wechselspannungsseite mit dem Wechselspannungseingang (WA) verbunden ist, wobei eine Steuerung (ST) ansteuernd mit dem Vienna-Gleichrichter (VI) verbunden ist und in einem Wechselspannungsladezustand eingerichtet ist, den Vienna-Gleichrichter (VI) als Leistungsfaktorkorrekturfilter zu betreiben, und in einem Gleichspannungsladezustand eingerichtet ist, den Vienna-Gleichrichter (VI) als Gleichspannungswandler zu betreiben, wobei eine oder mehrere der Arbeitsinduktivitäten (I1 - I3) des Vienna-Gleichrichters (VI) in diesem Zustand als Arbeitsinduktivität des Gleichspannungswandler betrieben werden und ein oder mehrere Schalter des Vienna-Gleichrichters (VI) als getakteter Arbeitsschalter des Gleichspannungswandlers betrieben werden.Configurable vehicle charging circuit with a multi-phase AC voltage input (WA) and a multi-phase Vienna rectifier (VI), the AC voltage side of which is connected to the AC voltage input (WA), a controller (ST) being connected to the Vienna rectifier (VI) and in one AC charging state is set up to operate the Vienna rectifier (VI) as a power factor correction filter, and in a DC charging state is set up to operate the Vienna rectifier (VI) as a DC-DC converter, one or more of the working inductances (I1 - I3) of the Vienna rectifier (VI) are operated in this state as the working inductance of the DC-DC converter and one or more switches of the Vienna rectifier (VI) are operated as a clocked working switch of the DC-DC converter. Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 1, die ferner Eingangsumschalter (U1, U2) aufweisen, die zwischen dem Wechselspannungseingang (WA) und der Wechselspannungsseite des Vienna-Gleichrichters (VI) vorgesehen sind und Phasen (L1, L2, L3) des Wechselspannungseingang (WA) auswählbar individuell mit einzelnen Phasen des mehrphasigen Vienna-Gleichrichter (VI) verbindet oder Phasen (L1, L2, L3) des Wechselspannungseingang (WA) untereinander und mit den Phasen des mehrphasigen Vienna-Gleichrichter (VI) verbindet.Configurable vehicle charging circuit Claim 1 , which also have input switches (U1, U2) which are provided between the AC voltage input (WA) and the AC voltage side of the Vienna rectifier (VI) and phases (L1, L2, L3) of the AC voltage input (WA) can be selected individually with individual phases of the multi-phase Vienna rectifier (VI) or connects phases (L1, L2, L3) of the AC voltage input (WA) to each other and to the phases of the multi-phase Vienna rectifier (VI). Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner mindestens einen Gleichspannungswandler (W1, W2) aufweist, der zwischen dem Vienna-Gleichrichter (VI) und einem Gleichspannungsausgang (GA) der Fahrzeugladeschaltung vorgesehen ist.Configurable vehicle charging circuit Claim 1 or 2 , which further has at least one DC-DC converter (W1, W2), which is provided between the Vienna rectifier (VI) and a DC voltage output (GA) of the vehicle charging circuit. Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 3, die mehrere Gleichspannungswandler (W1, W2) aufweist, wobei der Vienna-Gleichrichter (VI) über eine Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung (SP) mit einer ersten Seite der Gleichspannungswandler (W1, W2) verbunden ist.Configurable vehicle charging circuit Claim 3 , which has a plurality of DC-DC converters (W1, W2), the Vienna rectifier (VI) being connected to a first side of the DC-DC converters (W1, W2) via a series/parallel configuration circuit (SP). Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 4, wobei der Gleichspannungsausgang (GA) mit zweiten Seiten der Gleichspannungswandler (W1, W2) verbunden ist, wobei die zweiten Seiten der Gleichspannungswandler (W1, W2) miteinander parallel verbunden sind.Configurable vehicle charging circuit Claim 4 , wherein the DC voltage output (GA) is connected to second sides of the DC-DC converters (W1, W2), wherein the second sides of the DC-DC converters (W1, W2) are connected to one another in parallel. Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung (SP) Enden aufweist, die parallel an die Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters (VI) angeschlossen sind, die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung (SP) eine Reihenschaltung von Zwischenkreiskondensatoren (C1, C2) aufweist, wobei die Zwischenkreiskondensatoren (C1, C2) über zwei seriell geschaltete Dioden (DA, DB) miteinander verbunden sind, wobei die seriell geschaltete Dioden (DA, DB) über einen Zwischenpunkt miteinander verbunden sind, an den auch ein gemeinsames, freies Potential (F) der Phasen des Vienna-Gleichrichters (VI) angeschlossen ist.Configurable vehicle charging circuit Claim 4 or 5 , wherein the series/parallel configuration circuit (SP) has ends connected in parallel to the DC side of the Vienna rectifier (VI), the series/parallel configuration circuit (SP) has a series connection of intermediate circuit capacitors (C1, C2), wherein the intermediate circuit capacitors (C1, C2) are connected to one another via two series-connected diodes (DA, DB), the series-connected diodes (DA, DB) being connected to one another via an intermediate point at which there is also a common, free potential (F) of the phases of the Vienna rectifier (VI) is connected. Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Seriell-/Parallelkonfigurationsschaltung (SP) zwei Umschalter (S1, S2) aufweisen, die in einer ersten Schalterstellung Anschlüsse der ersten Seite der Gleichspannungswandler (W1, W2) parallel miteinander verbindet und in einer zweiten Schalterstellung Anschlüsse der ersten Seite der Gleichspannungswandler (W1, W2) seriell miteinander verbindet.Configurable vehicle charging circuit Claim 4 , 5 or 6 , wherein the series/parallel configuration circuit (SP) has two changeover switches (S1, S2), which in a first switch position connects connections of the first side of the DC-DC converters (W1, W2) in parallel and in a second switch position connects connections of the first side of the DC-DC converters ( W1, W2) connects to each other in series. Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Phase des mehrphasigen Vienna-Gleichrichter (VI) eine erste Halbrücke (H1), eine zweite Halbrücken (H2) und einen Transistor (T) aufweist, die parallel geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt (1) der ersten Halbbrücke (H1) über eine Arbeitsinduktivität (I1 - I3) des Vienna-Gleichrichters (VI) an eine Phase (L1- L3) des Wechselstromeingangs (WA) angeschlossen ist, und die Verbindungspunkte (2) der zweiten Halbbrücken (H2) miteinander verbunden sind und ein gemeinsames, freies Potential (F) bilden.Configurable vehicle charging circuit according to one of the preceding claims, wherein each phase of the multi-phase Vienna rectifier (VI) has a first half-bridge (H1), a second half-bridge (H2) and a transistor (T) connected in parallel, the connection point (1 ) of the first half bridge (H1) is connected to a phase (L1 - L3) of the AC input (WA) via a working inductance (I1 - I3) of the Vienna rectifier (VI), and the connection points (2) of the second half bridges (H2) connected to each other and form a common, free potential (F). Konfigurierbare Fahrzeugladeschaltung nach Anspruch 8, wobei jede Phase des Vienna-Gleichrichters (VI) eine erste Diode (D1) aufweist, die ein Ende der Halbbrücken (H1, H2) jeder Phase mit einem positiven Potentialanschluss (U+) des Vienna-Gleichrichters (VI) verbindet und eine zweite Diode (D2) aufweist, die das entgegengesetzter ein Ende der Halbbrücken (H1, H2) jeder Phase mit einem negativen Potentialanschluss (U-) des Vienna-Gleichrichters (VI) verbindet.Configurable vehicle charging circuit Claim 8 , wherein each phase of the Vienna rectifier (VI) has a first diode (D1) which connects one end of the half bridges (H1, H2) of each phase to a positive potential connection (U+) of the Vienna rectifier (VI) and a second diode (D2), which connects the opposite one end of the half bridges (H1, H2) of each phase to a negative potential terminal (U-) of the Vienna rectifier (VI). Fahrzeugbordnetz mit einer konfigurierbaren Fahrzeugladeschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeugbordnetz einen Traktionsakkumulator aufweist, der direkt oder über mindestens einen Gleichspannungswandler (W1, W2) mit einer Gleichspannungsseite des Vienna-Gleichrichters (VI) verbunden ist.Vehicle electrical system with a configurable vehicle charging circuit according to one of the preceding claims, wherein the vehicle electrical system has a traction accumulator which is connected directly or via at least one DC-DC converter (W1, W2) to a DC voltage side of the Vienna rectifier (VI).
DE102023200040.7A 2023-01-03 2023-01-03 AC charging and DC charging using Vienna rectifier Ceased DE102023200040A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023200040.7A DE102023200040A1 (en) 2023-01-03 2023-01-03 AC charging and DC charging using Vienna rectifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023200040.7A DE102023200040A1 (en) 2023-01-03 2023-01-03 AC charging and DC charging using Vienna rectifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023200040A1 true DE102023200040A1 (en) 2023-11-09

Family

ID=88414080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023200040.7A Ceased DE102023200040A1 (en) 2023-01-03 2023-01-03 AC charging and DC charging using Vienna rectifier

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023200040A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018207290A1 (en) 2018-05-09 2019-11-14 Continental Automotive Gmbh Configurable charging device and method for configuring the charging device
DE102021200921A1 (en) 2021-02-02 2022-08-04 Vitesco Technologies GmbH Vehicle charging circuit with current-limiting resistor and pre-charging diode and vehicle electrical system with a vehicle charging circuit
DE102021208773B3 (en) 2021-08-11 2022-08-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Traction network for an electric vehicle and charging method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018207290A1 (en) 2018-05-09 2019-11-14 Continental Automotive Gmbh Configurable charging device and method for configuring the charging device
DE102021200921A1 (en) 2021-02-02 2022-08-04 Vitesco Technologies GmbH Vehicle charging circuit with current-limiting resistor and pre-charging diode and vehicle electrical system with a vehicle charging circuit
DE102021208773B3 (en) 2021-08-11 2022-08-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Traction network for an electric vehicle and charging method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009028973A1 (en) DC / DC converter circuit and battery system
DE102018207290B4 (en) Configurable charging device and method of configuring the charging device
DE102012100951A1 (en) Circuit arrangement for converters with DC link, and method for operating a power converter
DE102009033185A1 (en) Charging system and charging method for charging a battery of a vehicle and vehicle with such a charging system
DE102018003642B4 (en) Modular inverters with batteries as energy storage for three-phase electric motors
DE102011003859A1 (en) System for charging an energy storage and method for operating the charging system
WO2019215136A1 (en) Alternating voltage charging device and method for the single- or multi-phase ac charging of a vehicle
DE102019214240B3 (en) Configurable DC / DC converter circuit and vehicle electrical system
DE102009028959A1 (en) Battery system for e.g. wind-powered device in e.g. electrical vehicle, has battery module electrically fixed at input side at inputs of step-up/step-down converters that are connected in series at output side
DE102018216236B4 (en) Charging circuit for an electrical energy store on the vehicle
DE102021208773B3 (en) Traction network for an electric vehicle and charging method
WO2020064429A1 (en) Charging circuit for a vehicle-side electrical energy store
DE102021200921B4 (en) Vehicle charging circuit with current-limiting resistor and pre-charging diode and vehicle electrical system with a vehicle charging circuit
DE102018221519B4 (en) Vehicle-side loading device
DE102021108918A1 (en) Bidirectional power converter
DE102018212523B4 (en) Vehicle-side charging circuit
DE102018217238A1 (en) Configurable circuit, charging circuit and vehicle electrical system
DE102023200040A1 (en) AC charging and DC charging using Vienna rectifier
DE102020200794B4 (en) charging and heating circuit
DE102021205265A1 (en) Vehicle voltage converter and vehicle electrical system with a voltage converter
DE102022209013B3 (en) Cost-optimized vehicle charging circuit with single-phase feedback function
DE102019214299B3 (en) Vehicle charging circuit and vehicle electrical system with vehicle charging circuit
DE102013207894A1 (en) Electrical circuit for converting direct current (DC) voltage into alternating current (AC) voltage or vice versa, has power converters that are connected on DC voltage side to form series arrangement and provided with modular switch
DE102019215306B4 (en) Intermediate circuit and on-board charging circuit with intermediate circuit
DE102009028970A1 (en) Battery device for use in battery system, has direct current to direct current converter and battery module, where battery module is attached on input of input side

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R230 Request for early publication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final