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Abstract
Ladeeinrichtung (2) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (3) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem der elektrische Energiespeicher (3) eingerichtet ist durch eine Gleichspannungsladevorrichtung (5) geladen zu werden, wobei eine Ausgangsspannung (6) der Gleichspannungsladevorrichtung (5) durch eine elektrische Antriebseinheit (4) des Kraftfahrzeugs zu einer Ladespannung (7) wandelbar ist und der elektrische Energiespeicher (3) eingerichtet ist mit der Ladespannung (7) geladen zu werden, wobei die Gleichspannungsladevorrichtung (5) dazu eingerichtet ist einen ersten Rippelstrom (8) zu erzeugen und die elektrische Antriebseinheit (4) eingerichtet ist einen zweiten Rippelstrom (9) zu erzeugen, wobei die Gleichspannungsladevorrichtung (5) und die elektrische Antriebseinheit (4) eingerichtet sind zusammen einen dritten Rippelstrom (10) zu erzeugen und der dritte Rippelstrom (10) an den elektrischen Energiespeicher (3) abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rippelstrom (8) und der zweite Rippelstrom (9) zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms (10) aufeinander abgestimmt erzeugbar sind. Charging device (2) for charging an electrical energy store (3) of a motor vehicle (1), in which the electrical energy store (3) is set up to be charged by a DC charging device (5), wherein an output voltage (6) of the DC charging device (5) an electrical drive unit (4) of the motor vehicle is convertible to a charging voltage (7) and the electrical energy store (3) is set up to be charged with the charging voltage (7), the DC charging device (5) being adapted to a first ripple current (8) and the electric drive unit (4) is arranged to generate a second ripple current (9), wherein the DC charging device (5) and the electric drive unit (4) are configured to generate a third ripple current (10) and the third ripple current (10 ) is deliverable to the electrical energy storage device (3), characterized in that the first ripple current (8) and the second ripple current (9) for minimizing the AC component of the third ripple current (10) can be generated coordinated with each other.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, die zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Der elektrische Energiespeicher wird durch eine Gleichspannungsladevorrichtung geladen. Eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsladevorrichtung wird durch eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs in eine Ladespannung gewandelt und der elektrische Energiespeicher wird mit der Ladespannung geladen. Die Gleichspannungsladevorrichtung erzeugt einen ersten Rippelstrom und die elektrische Antriebseinheit erzeugt einen zweiten Rippelstrom. Die Gleichspannungsladevorrichtung und die elektrische Antriebseinheit erzeugen zusammen einen dritten Rippelstrom und der dritte Rippelstrom wird an den elektrischen Energiespeicher abgegeben. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a charging device which is set up for charging an electrical energy store of a motor vehicle. The electrical energy store is charged by a DC charging device. An output voltage of the DC charging device is converted by an electric drive unit of the motor vehicle into a charging voltage and the electrical energy store is charged with the charging voltage. The DC charging device generates a first ripple current and the electric drive unit generates a second ripple current. The DC charging device and the electric drive unit together generate a third Rippelstrom and the third Rippelstrom is delivered to the electrical energy storage. Furthermore, the invention relates to a charging device for charging an electrical energy storage of a motor vehicle.
Bekannt ist die Verwendung einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs zur Gleichspannungsanpassung. Die elektrische Antriebseinheit ist dabei insbesondere als Hauptantriebseinheit oder als Elektromotor ausgebildet. Bei der bekannten Vorgehensweise wird zumindest ein Teil der elektrischen Antriebseinheit genutzt, um Gleichspannung anzupassen bzw. zu wandeln. Beispielsweise kann durch die elektrische Antriebseinheit dann eine Spannung von 400 V zu einer Spannung von 800 V hochgesetzt werden. So kann beispielsweise von einer Gleichspannungsladevorrichtung bzw. einer Gleichspannungsladesäule eine Gleichspannung von 400 V bereitgestellt werden und eine elektrische Energiespeicher bzw. ein Akku des Kraftfahrzeugs kann mit 800 V geladen werden, nachdem eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsladevorrichtung durch die elektrische Antriebseinheit zur Ladespannung angepasst wurde.It is known to use an electric drive unit of a motor vehicle for DC voltage adjustment. The electric drive unit is designed in particular as a main drive unit or as an electric motor. In the known approach, at least part of the electric drive unit is used to adapt or convert DC voltage. For example, by the electric drive unit then a voltage of 400 V to a voltage of 800 V are set high. For example, from a DC charging device or a DC charging station a DC voltage of 400 V can be provided and an electrical energy storage or a battery of the motor vehicle can be charged with 800 V after an output voltage of the DC charging device has been adjusted by the electric drive unit to the charging voltage.
Durch die Nutzung der elektrischen Antriebseinheit als Gleichspannungswandler kann beispielsweise auf einen separaten Gleichspannungswandler im Kraftfahrzeug verzichtet werden. Nachteilig daran kann aber sein, dass die elektrische Antriebseinheit, welche primär zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, nur einen Traktionsinverter aufweist. Üblicherweise ist bei einem solchen Traktionsinverter aufgrund der verwendeten Halbleiterschaltertechnologie (z.B. insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) die Taktfrequenz auf 20 kHz beschränkt. Ein primär zu Gleichspannungswandlungszwecken ausgebildeter separater Gleichspannungswandler kann aufgrund seiner Halbleiterschaltertechnologie (z.B. silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, kurz SiC MOSFET) jedoch üblicherweise mit einer Taktfrequenz von bis zu 150 kHz betrieben werden. Je höher die Tatfrequenz ist desto geringer bzw. weniger störend ist der Wechselstromanteil eines Rippelstroms.By using the electric drive unit as a DC-DC converter, for example, can be dispensed with a separate DC-DC converter in the vehicle. The disadvantage of this may be that the electric drive unit, which is designed primarily to drive the motor vehicle, only has a traction inverter. Typically, in such a traction inverter, due to the semiconductor switch technology used (e.g., insulated-gate bipolar transistor, IGBT), the clock frequency is limited to 20 kHz. However, a separate DC-DC converter designed primarily for DC conversion purposes may typically be operated at a clock frequency of up to 150 kHz due to its semiconductor switch technology (e.g., silicon carbide metal oxide semiconductor field-effect transistor, SiC MOSFET, for short). The higher the Tatfrequenz is the less or less disturbing is the AC component of a ripple current.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeeinrichtung zu schaffen, bei welchem bzw. mit welcher ein elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs störungsärmer geladen werden kann.It is an object of the present invention to provide a charging device, in which or with which an electrical energy storage device of a motor vehicle can be charged with less interference.
Diese Aufgabe wird durch die Ladeeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the charging device according to
Zum Verständnis der Funktionsweise der Ladeeinrichtung ist im Folgenden dessen Wirkungsweise anhand eines Verfahrens beschrieben. Es wird ein elektrischer Energiespeicher geladen. Der elektrische Energiespeicher wird durch eine, insbesondere kraftfahrzeugexterne, Gleichspannungsladevorrichtung geladen. Eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsladevorrichtung wird durch eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs in eine Ladespannung gewandelt und der elektrische Energiespeicher wird mit der Ladespannung geladen. Die Gleichspannungsladevorrichtung erzeugt einen ersten Rippelstrom und die elektrische Antriebseinheit erzeugt einen zweiten Rippelstrom. Die Gleichspannungsladevorrichtung und die elektrische Antriebseinheit zusammen erzeugen einen dritten Rippelstrom. Insbesondere wird der dritte Rippelstrom durch den ersten Rippelstrom und den zweiten Rippelstrom erzeugt. Der dritte Rippelstrom wird, insbesondere direkt, an den elektrischen Energiespeicher abgegeben. Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom werden zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugt.To understand the operation of the charging device, its mode of action is described below by means of a method. It is charged an electrical energy storage. The electrical energy storage is charged by a, in particular motor vehicle external, DC voltage charging device. An output voltage of the DC charging device is converted by an electric drive unit of the motor vehicle into a charging voltage and the electrical energy store is charged with the charging voltage. The DC charging device generates a first ripple current and the electric drive unit generates a second ripple current. The DC charging device and the electric drive unit together generate a third ripple current. In particular, the third ripple current is generated by the first ripple current and the second ripple current. The third ripple current is discharged, in particular directly, to the electrical energy store. The first ripple current and the second ripple current are generated matched to minimize the AC component of the third ripple current.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Wechselstromanteil des dritten Rippelstroms, welcher sich aus dem ersten Rippelstrom und dem zweiten Rippelstrom zusammensetzt, minimiert bzw. reduziert werden kann, falls der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom aufeinander abgestimmt erzeugt werden.The invention is based on the finding that the AC component of the third ripple current, which is composed of the first ripple current and the second ripple current, can be minimized or reduced if the first ripple current and the second ripple current are generated in a coordinated manner.
Der jeweilige Rippelstrom kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine Rechteckform, Sägezahnform oder andere Stromform.The respective ripple current can have any shape, for example a rectangular shape, a sawtooth shape or another current shape.
So kann der erste Rippelstrom beispielsweise derart erzeugt werden, dass ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms nicht mit einem Maximum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms überlagert wird. Bei einer Überlagerung würden sich die Amplituden des ersten und des zweiten Rippelstroms, bei gleicher Phasenlage, addieren. Die Beträge der Amplitude des dritten Rippelstroms würden dadurch größer als diejenigen des ersten oder zweiten Rippelstroms werden und es treten in übermäßiger Weise ungewollte elektrische oder elektromagnetische Störeffekte auf. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Ladeeinrichtung kann dadurch gemindert sein.For example, the first ripple current can be generated such that a maximum of an amplitude of the first ripple current is not superposed with a maximum of an amplitude of the second ripple current. In the case of an overlay, the amplitudes of the first and of the second ripple currents would add, given the same phase position. The magnitudes of the amplitude of the third ripple current would thereby become greater than those of the first or second ripple current, and undesired electrical or electromagnetic interference effects would occur in an excessive manner. The electromagnetic Compatibility (EMC) of the charging device can be reduced.
Üblicherweise werden zur Minimierung von Stromrippeln Glättungskondensatoren genutzt. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass auf einen Glättungskondensator zur Glättung des dritten Rippelstroms verzichtet werden kann, falls der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom aufeinander abgestimmt erzeugt werden.Usually, smoothing capacitors are used to minimize current ripple. An advantage of the present invention is that a smoothing capacitor for smoothing the third ripple current can be dispensed with if the first ripple current and the second ripple current are generated in a coordinated manner.
Die Gleichspannungsladevorrichtung ist insbesondere außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet und kann beispielsweise als Gleichspannungsladesäule ausgebildet sein.The DC charging device is arranged in particular outside the motor vehicle and may be formed, for example, as a DC charging station.
Als Rippelstrom bzw. überlagerten Wechselstrom, bezeichnet man in der Elektrotechnik einen Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform der einem Gleichstrom überlagert ist. Dabei kann es auch zum Polaritätswechsel kommen. Die Stromart des Rippelstroms wird in technischen Veröffentlichungen mitunter auch als „pulsierender Gleichstrom“ bezeichnet. Er tritt beispielsweise hinter der Gleichrichtung einer Wechselspannung am nachfolgenden Siebkondensator auf.As ripple current or superimposed alternating current, referred to in electrical engineering, an alternating current of arbitrary frequency and waveform superimposed on a direct current. This can also lead to a polarity change. The current type of ripple current is sometimes referred to in technical publications as "pulsating direct current". He occurs, for example, behind the rectification of an AC voltage on the subsequent filter capacitor.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass beim Erzeugen der Rippelströme ein Spektrum des ersten Rippelstroms und ein Spektrum des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt werden. Durch das Abstimmen der Spektren wird insbesondere verhindert, dass Amplituden im Frequenzspektrum kollidieren bzw. sich konstruktiv addieren (Superposition).Preferably, it is provided that, when generating the ripple currents, a spectrum of the first ripple current and a spectrum of the second ripple current are matched to one another. By tuning the spectra, in particular, it is prevented that amplitudes in the frequency spectrum collide or add constructively (superposition).
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Amplitude des Spektrums des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des Spektrums des zweiten Rippelstroms versetzt zueinander erzeugt werden. Durch das versetzte Erzeugen wird verhindert, dass sich die Amplituden, insbesondere in ihrem Maximum, überlagern und somit zu einer gemeinsamen höheren Amplitude aufsummieren. Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom werden dann so erzeugt, dass beim Zusammentreffen dieser beiden Rippelströme ein Versatz des Maximums der jeweiligen Amplituden vorliegt. So werden der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom vorzugsweise derart erzeugt, dass ein Maximum der Amplitude des ersten Rippelstroms mit einem Minimum der Amplitude des zweiten Rippelstroms zusammentrifft. Die Phasenlage des ersten Rippelstroms und des zweiten Rippelstroms kann beim versetzten Erzeugen unberücksichtigt bleiben. So kann die Phasenlage des ersten Rippelstroms beispielsweise auch der Phasenlage des zweiten Rippelstroms entsprechend. Zum Einstellen der Frequenzen kann eine Taktfrequenz der Gleichspannungsladevorrichtung und/oder eine Taktfrequenz der elektrischen Antriebseinheit so eingestellt werden, dass diese nicht mit der Taktfrequenz des jeweils anderen im Frequenzspektrum kollidiert. Gleiches kann für die Harmonischen Höherer Ordnung der beiden getakteten Elemente im Ladepfad vermieden werden, insbesondere der dritten Harmonischen wegen der Überlagerung von drei Drosselströmen in den drei elektrischen Motorphasen, oder zum Beispiel der sechsten Harmonischen bei der Überlagerung der Drosselströme einer sechsphasigen dedizierten Gleichspannungswandlungseinrichtung, welche nur zum Gleichspannungsladen verwendet wird.Furthermore, it is preferably provided that an amplitude of the spectrum of the first ripple current and an amplitude of the spectrum of the second ripple current are generated offset from one another. The staggered generation prevents the amplitudes, in particular at their maximum, from being superimposed and thus adding up to a common higher amplitude. The first ripple current and the second ripple current are then generated in such a way that when the two ripple currents meet, there is an offset of the maximum of the respective amplitudes. Thus, the first ripple current and the second ripple current are preferably generated such that a maximum of the amplitude of the first ripple current coincides with a minimum of the amplitude of the second ripple current. The phase position of the first ripple current and the second ripple current can be disregarded in the offset generation. Thus, the phase position of the first ripple current, for example, the phase angle of the second ripple current accordingly. To set the frequencies, a clock frequency of the DC charging device and / or a clock frequency of the electric drive unit can be set so that it does not collide with the clock frequency of the other in the frequency spectrum. The same can be avoided for the higher order harmonics of the two clocked elements in the charge path, in particular the third harmonic due to the superposition of three inductor currents in the three electric motor phases, or, for example, the sixth harmonic in the superimposition of the inductor currents of a six-phase dedicated DC to voltage converter used for DC charging.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine Amplitude des Spektrums des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des Spektrums des zweiten Rippelstroms, insbesondere vollständig, addierend oder, insbesondere vollständig, subtrahierend überlagert erzeugt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sich ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms mit einem Maximum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms überlagert. Vorzugsweise ist es allerdings beim Überlagern der Spektren vorgesehen, dass eine Phasenlage des ersten Rippelstroms, insbesondere um 180°, gedreht zu einer Phasenlage des zweiten Rippelstroms erzeugt wird. In der Folge überlagem sich der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom allerdings mit gegensätzlichen Phasenlagen wodurch der dritte Rippelstrom minimiert oder im besten Fall sogar zumindest teilweise ausgelöscht wird.Preferably, it is provided that an amplitude of the spectrum of the first ripple current and an amplitude of the spectrum of the second ripple current, in particular completely, adding or, in particular completely, are subtractively superimposed generated. In particular, it is provided that a maximum of an amplitude of the first ripple current is superposed with a maximum of an amplitude of the second ripple current. However, it is preferably provided when superimposing the spectra that a phase position of the first ripple current, in particular by 180 °, is generated rotated to a phase position of the second ripple current. As a result, the first ripple current and the second ripple current overlap, however, with opposite phase positions whereby the third ripple current is minimized or at best even at least partially extinguished.
Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass beim Erzeugen der Rippelströme eine Phasenlage des ersten Rippelstroms und eine Phasenlage des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt werden. Durch das Abstimmen der jeweiligen Phasenlage wird der Zeitpunkt der jeweiligen Nulldurchgänge aufeinander abgestimmt. Insbesondere wird dann eine konstante Phasenverschiebung erwirkt.Furthermore, it is preferably provided that, when generating the ripple currents, a phase position of the first ripple current and a phase position of the second ripple current are matched to one another. By tuning the respective phase position of the time of the respective zero crossings is matched. In particular, a constant phase shift is then obtained.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass beim Abstimmen der Phasenlage die Phasenlage des ersten Rippelstroms und die Phasenlage des zweiten Rippelstroms um 180° versetzt zueinander erzeugt werden. Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom werden also gegenphasig bzw. mit Phasenopposition erzeugt. Vorteilhaft ist, dass sich dadurch der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom gegenseitig minimieren bzw. sogar zumindest teilweise auslöschen.Furthermore, it is preferably provided that, when tuning the phase position, the phase position of the first ripple current and the phase position of the second ripple current are generated offset by 180 ° to one another. The first ripple current and the second ripple current are thus generated in phase opposition or with phase opposition. It is advantageous that thereby minimize the first Rippelstrom and the second Rippelstrom each other or even extinguish at least partially.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass, insbesondere nur, der erste Rippelstrom zur Minimierung des dritten Rippelstroms an den zweiten Rippelstrom angepasst erzeugt wird. So ist es vorzugsweise vorgesehen, dass lediglich der erste Rippelstrom angepasst wird und somit lediglich die Gleichspannungsladevorrichtung zum Anpassen des ersten Rippelstroms gesteuert wird, während die elektrische Antriebseinheit den zweiten Rippelstrom ungesteuert bereitstellen kann. Es ist jedoch vorzugsweise beabsichtigt, dass die Gleichspannungsladevorrichtung über die Amplitude und/oder die Phasenlage des zweiten Rippelstroms informiert wird.Furthermore, it is preferably provided that, in particular only, the first ripple current is generated adapted to minimize the third ripple current to the second ripple current. Thus, it is preferably provided that only the first ripple current is adjusted, and thus only the DC voltage charging device for adjusting the first ripple current is controlled, while the electric drive unit, the second ripple current can provide uncontrolled. However, it is preferably intended that the DC charging device is informed about the amplitude and / or the phase position of the second ripple current.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass, insbesondere, nur der zweite Rippelstrom zur Minimierung des dritten Rippelstroms an den ersten Rippelstrom angepasst erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform ist es vorzugsweise vorgesehen, dass, insbesondere lediglich, die elektrische Antriebseinheit derart gesteuert wird, dass der dritte Rippelstrom minimiert wird. Die elektrische Antriebseinheit wird dann beispielsweise über eine Amplitude und/oder eine Phasenlage des ersten Rippelstroms informiert und kann den zweiten Rippelstrom wie zuvor beschrieben an den ersten Rippelstrom anpassen. Der dritte Rippelstrom kann dadurch effektiv minimiert werden und der elektrische Energiespeicher kann sicherer geladen werden.Furthermore, it is preferably provided that, in particular, only the second ripple current is generated adapted to minimize the third ripple current to the first ripple current. In this embodiment, it is preferably provided that, in particular only, the electric drive unit is controlled such that the third ripple current is minimized. The electric drive unit is then informed, for example, about an amplitude and / or a phase position of the first ripple current and can adapt the second ripple current to the first ripple current as described above. The third ripple current can thereby be effectively minimized and the electrical energy storage can be charged more safely.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom mittels einem Gleichstromladekommunikationsprotokoll, welches zur Kommunikation zwischen der Gleichspannungsladevorrichtung und der elektrischen Antriebseinheit ausgebildet ist, abgestimmt erzeugt werden. Das Gleichstromladekommunikationsprotokoll kann beispielsweise als DC-Lade-Kommunikationsprotokoll (OCP) ausgebildet sein. Durch das Gleichstromladekommunikationsprotokoll wird beispielsweise das Laden von der Gleichspannungsladevorrichtung über die elektrische Antriebseinheit zum elektrischen Energiespeicher gesteuert. Vorzugsweise wird das Gleichstromladekommunikationsprotokoll um die Information über den ersten Rippelstrom und/oder den zweiten Rippelstrom erweitert, sodass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom aufeinander abgestimmt erzeugbar sind. Das erweiterte Gleichstromladekommunikationsprotokoll stellt vorzugsweise eine Verbindung zwischen der Gleichspannungsladevorrichtung und der elektrischen Antriebseinheit bereit.Furthermore, it is preferably provided that the first ripple current and the second ripple current are generated by means of a DC charging communication protocol, which is designed for communication between the DC voltage charging device and the electric drive unit. The DC charging communication protocol may be formed, for example, as a DC charging communication protocol (OCP). By the DC charging communication protocol, for example, the charging of the DC charging device via the electric drive unit to the electrical energy storage is controlled. Preferably, the DC charging communication protocol is extended by the information about the first ripple current and / or the second ripple current, so that the first ripple current and the second ripple current can be generated in a coordinated manner. The extended DC charging communication protocol preferably provides a connection between the DC charging device and the electric drive unit.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine weitere elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs zusätzlich zur elektrischen Antriebseinheit zur Spannungsanpassung genutzt wird. Die weitere elektrische Antriebseinheit erzeugt einen vierten Rippelstrom. Der dritte Rippelstrom wird in diesem Fall durch Überlagerung des ersten Rippelstroms, des zweiten Rippelstroms und des vierten Rippelstroms erzeugt. Es ist dann vorzugsweise vorgesehen, den ersten Rippelstrom, den zweiten Rippelstrom und den vierten Rippelstrom zur Minimierung des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt zu erzeugen.It can also be provided that a further electric drive unit of the motor vehicle is used in addition to the electric drive unit for voltage adjustment. The further electric drive unit generates a fourth ripple current. The third ripple current is generated in this case by superposition of the first ripple current, the second ripple current and the fourth ripple current. It is then preferably provided to generate the first ripple current, the second ripple current and the fourth ripple current in order to minimize the third ripple current.
Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Der elektrische Energiespeicher ist eingerichtet durch eine, insbesondere kraftfahrzeugexterne, Gleichspannungsladevorrichtung geladen zu werden. Eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsladevorrichtung ist durch eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs zu einer Ladespannung wandelbar und der elektrische Energiespeicher ist eingerichtet mit der Ladespannung geladen zu werden. Die Gleichspannungsladevorrichtung ist dazu eingerichtet einen ersten Rippelstrom zu erzeugen und die elektrische Antriebseinheit ist dazu eingerichtet einen zweiten Rippelstrom zu erzeugen. Die Gleichspannungsladevorrichtung und die elektrische Antriebseinheit sind ferner dazu eingerichtet, zusammen einen dritten Rippelstrom zu erzeugen und der dritte Rippelstrom ist insbesondere direkt, an den elektrischen Energiespeicher abgebbar. Als ein wichtiger Gedanke der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugbar sind.The invention relates to a charging device for charging an electrical energy storage of a motor vehicle. The electrical energy store is set up to be charged by a direct voltage charging device, in particular a motor vehicle external. An output voltage of the DC charging device can be converted by an electric drive unit of the motor vehicle to a charging voltage and the electrical energy store is set to be charged with the charging voltage. The DC charging device is configured to generate a first ripple current and the electric drive unit is configured to generate a second ripple current. The DC charging device and the electric drive unit are further adapted to generate a third Rippelstrom together and the third ripple current is in particular directly, can be delivered to the electrical energy storage. As an important idea of the invention, it is provided that the first ripple current and the second ripple current can be generated in a coordinated manner in order to minimize the alternating current component of the third ripple current.
Insbesondere sind eine Frequenz des ersten Rippelstroms und/oder eine Frequenz des zweiten Rippelstroms und/oder eine Phasenlage des ersten Rippelstroms und/oder eine Phasenlage des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugbar.In particular, a frequency of the first ripple current and / or a frequency of the second ripple current and / or a phase position of the first ripple current and / or a phase position of the second ripple current can be generated coordinated with one another.
Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Personenkraftwagen (PKW) ausgebildet, kann aber beispielsweise auch als Nutzkraftfahrzeug, beispielsweis als Lastkraftwagen (LKW), ausgebildet sein.The motor vehicle is preferably designed as a passenger car (PKW), but may for example be designed as a utility vehicle, for example as a truck (truck).
Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen der Ladeeinrichtung anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten der Ladeeinrichtung sind jeweils dazu ausgebildet, die jeweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the charging device. The subject components of the charging device are each designed to carry out the respective method steps.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention.
Zur näheren Erläuterung der Funktionsweise sind im Folgenden Verfahren dargestellt, die Verwendungsmöglichkeiten von Ausführungsformen der Ladeeinrichtung aufzeigen.For a more detailed explanation of the mode of operation, methods are shown below that show possible uses of embodiments of the charging device.
Zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, bei welchem der elektrische Energiespeicher durch eine Gleichspannungsladevorrichtung geladen wird, wird eine Ausgangsspannung der Gleichspannungsladevorrichtung durch eine elektrische Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs in eine Ladespannung gewandelt. Der elektrische Energiespeicher wird mit der Ladespannung geladen, wobei die Gleichspannungsladevorrichtung einen ersten Rippelstrom erzeugt und die elektrische Antriebseinheit einen zweiten Rippelstrom erzeugt. Die Gleichspannungsladevorrichtung und die elektrische Antriebseinheit erzeugen zusammen einen dritten Rippelstrom. Der dritte Rippelstrom wird an den elektrischen Energiespeicher abgegeben.For charging an electrical energy store of a motor vehicle, wherein the electrical energy storage by a DC charging device is charged, an output voltage of the DC charging device is converted by an electric drive unit of the motor vehicle into a charging voltage. The electrical energy store is charged with the charging voltage, wherein the DC charging device generates a first ripple current and the electric drive unit generates a second ripple current. The DC charging device and the electric drive unit together generate a third ripple current. The third ripple current is delivered to the electrical energy store.
Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom werden zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugt. The first ripple current and the second ripple current are generated matched to minimize the AC component of the third ripple current.
Beim Erzeugen der Rippelströme kann ein Spektrum des ersten Rippelstroms und ein Spektrum des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt werden.When generating the ripple currents, a spectrum of the first ripple current and a spectrum of the second ripple current can be matched to one another.
Eine Amplitude des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des zweiten Rippelstroms werden versetzt zueinander erzeugt.An amplitude of the first ripple current and an amplitude of the second ripple current are generated offset to each other.
Eine Amplitude des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des zweiten Rippelstroms können addierend oder subtrahierend überlagernd erzeugt werden.An amplitude of the first ripple current and an amplitude of the second ripple current can be generated in an additive or subtracting superimposing manner.
Beim Erzeugen der Rippelströme kann eine Phasenlage des ersten Rippelstroms und eine Phasenlage des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt werden.When generating the ripple currents, a phase position of the first ripple current and a phase position of the second ripple current can be matched to one another.
Beim Abstimmen der Phasenlagen kann die Phasenlage des ersten Rippelstroms und die Phasenlage des zweiten Rippelstroms um 180° versetzt zueinander erzeugt werden.When tuning the phase positions, the phase position of the first ripple current and the phase position of the second ripple current can be generated offset by 180 ° to each other.
Der erste Rippelstrom kann zur Minimierung des dritten Rippelstroms an den zweiten Rippelstrom angepasst erzeugt werden.The first ripple current may be generated adapted to minimize the third ripple current to the second ripple current.
Der zweite Rippelstrom kann zur Minimierung des dritten Rippelstroms an den ersten Rippelstrom angepasst erzeugt werden.The second ripple current may be generated adapted to minimize the third ripple current to the first ripple current.
Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom können mittels einem Gleichstromladekommunikationsprotokoll, welches zur Kommunikation zwischen der Gleichspannungsladevorrichtung und der elektrischen Antriebseinheit ausgebildet ist, abgestimmt erzeugt werden.The first ripple current and the second ripple current may be generated by means of a DC charging communication protocol adapted for communication between the DC charging device and the electric drive unit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher und einer elektrischen Antriebseinheit, und einer kraftfahrzeugexternen Gleichspannungsladevorrichtung; -
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung mit einem Gleichstromladekommunikationsprotokoll; und -
3 eine schematische Darstellung eines ersten Rippelstroms und eines zweiten Rippelstroms, welche zusammen einen dritten Rippelstrom erzeugen.
-
1 a schematic plan view of a motor vehicle with an electrical energy storage and an electric drive unit, and a motor vehicle external DC charging device; -
2 a schematic representation of an embodiment of a charging device according to the invention with a DC charging communication protocol; and -
3 a schematic representation of a first ripple current and a second ripple current, which together generate a third ripple current.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
In
Das Kraftfahrzeug
Die elektrische Antriebseinheit
Die elektrische Antriebseinheit
Weiterhin ist eine Gleichspannungsladevorrichtung
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Gleichspannungsladevorrichtung
Die Gleichspannungsladevorrichtung
Die Ausgangsspannung
Die Gleichspannungsladevorrichtung
Die elektrische Antriebseinheit
Da der erste Rippelstrom
Der erste Rippelstrom
Beim Abstimmen des ersten Rippelstroms
Beim Abstimmen des ersten Rippelstroms
Beim versetzten Erzeugen der Phasenlagen
Es kann nun beispielsweise sein, dass der erste Rippelstrom
Die Steuerungsverbindung
Das Gleichstromladekommunikationsprotokoll
Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Phasenlage
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- Ladeeinrichtungloader
- 33
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 44
- elektrische Antriebseinheitelectric drive unit
- 55
- GleichspannungsladevorrichtungDC charger
- 66
- Ausgangsspannungoutput voltage
- 77
- Ladespannungcharging voltage
- 88th
- erster Rippelstromfirst ripple current
- 99
- zweiter Rippelstromsecond ripple current
- 1010
- dritter Rippelstromthird ripple current
- 1111
- Spektrum des ersten RippelstromsSpectrum of the first ripple current
- 1212
- Spektrum des zweiten RippelstromsSpectrum of the second ripple current
- 1313
- Phasenlage des ersten RippelstromsPhase angle of the first ripple current
- 1414
- Phasenlage des zweiten RippelstromsPhase angle of the second ripple current
- 1515
- HochspannungsverbindungHigh-voltage connection
- 1616
- Steuerungsverbindungcontrol connection
- 1717
- GleichstromladekommunikationsprotokollDC charging communication protocol
- 1818
- Amplitude des ersten RippelstromsAmplitude of the first ripple current
- 1919
- Amplitude des zweiten RippelstromsAmplitude of the second ripple current
Claims (4)
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Legal Events
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Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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