EP2640595A2 - Ladesystem zum laden einer batterie eines fahrzeuges mit einem zwei-weg-laderegler - Google Patents

Ladesystem zum laden einer batterie eines fahrzeuges mit einem zwei-weg-laderegler

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EP2640595A2
EP2640595A2 EP11782621.4A EP11782621A EP2640595A2 EP 2640595 A2 EP2640595 A2 EP 2640595A2 EP 11782621 A EP11782621 A EP 11782621A EP 2640595 A2 EP2640595 A2 EP 2640595A2
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EP
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battery
charging
voltage
charge controller
circuit
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Ceased
Application number
EP11782621.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Deiml
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AVL Software and Functions GmbH
Original Assignee
AVL Software and Functions GmbH
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Filing date
Publication date
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    • 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
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • Charging system for charging a battery of a vehicle with a two-way charge controller
  • the present invention relates to a charging system for charging a battery of a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Electric motors are increasingly being used, either in hybrid drives, by one or more electric motors being drive-coupled with an internal combustion engine, or as sole drive motors for driving a purely electrically operated vehicle, such as a passenger car , a moped or moped or even a bicycle.
  • Electric motors which are preferably used in hybrid drives together or in addition to the internal combustion engines, are usually connected to a battery or a rechargeable battery, which, for example. be supplied by the brake power recovery and during operation of the internal combustion engine with electrical energy to charge accordingly. Consequently, it is not necessary to supply this battery via an external power supply network, e.g. while the vehicle is parked, in addition to charge.
  • the arranged in the vehicle charging system has for this purpose in addition to the battery and the electric motor to internal knowledge usually a converter for converting a DC voltage into an AC voltage when operating the electric motor and for converting an AC voltage into a DC voltage when charging the battery, a power grid charging port for connecting of the external power supply network and a voltage adjustment module for adapted charging of the battery according to the charging characteristic of the battery.
  • the object of the present invention to provide a charging system for charging a battery of a vehicle having a two-way charge controller, which uses only small, needs-sized components due to its circuit arrangement, whereby the charging system is inexpensive and space to produce optimized , and which also has a reduced number of power semiconductors used in the construction of the charging system, thus simplifying the manufacture of the charging system.
  • a charging system for charging a battery of a vehicle wherein the charging system has at least one converter for converting an AC voltage into a DC voltage when charging the battery and for converting a DC voltage into an AC voltage when operating an electric motor by the battery, a power grid charging port for connecting an external power supply network to the inverter, and at least one first switching unit for separating an electrically conductive connection between the inverter and the electric motor.
  • the charging system according to the invention is characterized by a directly and by means of a third switching unit interruptible connected to the battery two-way charge controller for charge-subsetting an input voltage from the external power supply network during the charging of the battery and charge-boosting an input voltage from the battery Charge a capacitor connected in parallel between the two-way charge controller and the inverter.
  • the two-way charge controller has a charging circuit independent of an operating circuit for operating the electric motor by the battery with the battery for charging the battery and the capacitor, wherein the charging circuit comprises a first positive conductor and a negative conductor.
  • the battery for example via the charging circuit and in particular via the plus conductor, to conduct an electric current to the two-way charge controller, so that the latter, preferably in the form of a boost converter, converts the input voltage generated by the battery into a higher one Output voltage converts to charge the capacitor or the DC link capacitor.
  • the two-way charge controller preferably in the form of a boost converter
  • the charging of the capacitor to a maximum voltage or to a voltage which is higher than the voltage of the external power supply network is especially important before plugging in the power supply socket to an external power grid to avoid inrush surges and consequently the battery, as well to protect the external power supply network itself against damage.
  • the capacitor in an intermediate circuit, which also has the parallel to the capacitor connected two-way charge controller and the battery connected in parallel, arranged.
  • the two-way charge controller or the electrical components provided for it are dimensioned, for example, to approximately 50W only.
  • a second mode of operation of the two-way charge controller is the charge of the battery or the vehicle battery, in this case, the two-way charge controller as a buck converter or Down converter acts to charge the battery by means of a network performance of the external power supply network, which has the usual characteristics, such as 220 to 240V (single-phase AC mains) or about 400V (three-phase network).
  • the two-way charge controller or the electrical components provided for this purpose for example, to about 3 to 100kW, preferably to about 5 to 50kW and more preferably to about 10 to 25kW dimensioned to allow fast charging of the battery without damaging, overcharging or fully charging the battery, monitoring and, in particular, controlling and regulating the charging and discharging
  • Discharge currents from and to the battery is effected, for example, by means of a charge control element, which is preferably a component of the two-way charge controller, which prevents overcharging and / or incomplete charging of the battery by controlled monitoring of the charge characteristics of the battery.
  • a charge control element which is preferably a component of the two-way charge controller, which prevents overcharging and / or incomplete charging of the battery by controlled monitoring of the charge characteristics of the battery.
  • the two-way charge controller is also able to detect the charging characteristics of the battery to allow a tuned charging the battery, for example by adjusting the charging current or the charging voltage. Consequently, the two-way charge controller is dimensioned to a necessary charging power and therefore does not have to be designed for a maximum traction power, whereby additional components are saved in contrast to the conventional charging systems.
  • the line between the electric motor and the at least one inverter should be separated by means of, for example, the first switching unit, which consists of at least one electrical switch. This prevents that the electric motor electrical energy of the external power supply network is supplied, which could be driven. An additional locking of the vehicle during the charging of the battery is therefore not required.
  • the two-way charge controller itself is connected in a circuit independent of the operating circuit. That is, the operating circuit used for operating the electric motor by the battery, and thus comprising at least the battery, the electric motor and the inverter, regardless of the charging circuit, which for charging the battery and the capacitor is used and at least the battery, the two-way charge controller and the capacitor and / or the inverter comprises, is connected.
  • an electric current flow controlled by the two-way charge regulator flows only through the charging circuit, which has for this purpose a first positive conductor which is connected to the positive pole of the battery and a negative conductor which is connected to the negative pole of the battery.
  • the negative conductor of the charging circuit corresponds to the negative conductor of the operating circuit.
  • the operating circuit has a second positive conductor and a negative conductor common to the charging circuit, wherein the operating circuit is interruptible by means of a second switching unit connected to the second positive conductor.
  • the charging circuit has a negative conductor independent of the operating circuit, which runs from the negative pole of the battery, via the two-way charge controller to, for example, to the intermediate circuit capacitor.
  • the operating circuit may preferably be interrupted by means of the second switching unit to allow charging of the capacitor or the battery by means of the charging circuit.
  • the second switching unit which preferably consists of an electrical switch is activated so that an electric current can flow through the operating circuit (switch on), then takes place at a still switched charging circuit bridging this charging circuit, thereby discharging the battery via the operating circuit and consequently comes to the operation or drive of the electric motor. Consequently, this second switching unit serves as galvanic isolation of the battery from the electric motor.
  • the charging circuit can also be separated from the battery during the drive of the electric motor by the battery, for example by means of a third switching unit (switch of the third switching unit is open).
  • the first positive conductor of the charging circuit has a first line section from the capacitor to the two-way charge controller and a second line section from the two-way charge controller to a positive pole of the battery, wherein the second switching unit between the charging circuit and the positive pole of the Battery is switched.
  • the charging circuit "bypasses" the second switching unit and consequently can not be interrupted by it.
  • the converter and preferably the DC side of the converter are also connected to the positive conductor or to the first line section of the positive conductor.
  • this second negative conductor of the charging circuit would have a first line section from a negative terminal of the battery to the two-way charge controller and a second line section from the two-way charge controller to the condenser.
  • the inverter and preferably the DC side of the inverter is connected to the negative conductor.
  • the two-way charge controller is preferably connected in parallel with the battery and / or preferably in parallel with the capacitor and / or with the converter.
  • the two-way charge controller has at least two power switches as electronic components, each power switch each comprising a transistor in parallel with a diode.
  • the two-way charge controller has at least one charge control element for charging power and control of the battery, which is preferably connected at least to the circuit breakers of the two-way charge controller and / or to the third switching unit of the two-way charge controller.
  • the charging control element is connected to, for example, a precharging circuit, which preferably consists of a resistor and a switching unit, this precharging circuit preferably being a component of the two-way charge controller and, for example, during charging or before charging the intermediate - Circular capacitor is used to prevent damage to the DC link capacitor due to excessive power surges from the battery.
  • a precharging circuit which preferably consists of a resistor and a switching unit, this precharging circuit preferably being a component of the two-way charge controller and, for example, during charging or before charging the intermediate - Circular capacitor is used to prevent damage to the DC link capacitor due to excessive power surges from the battery.
  • the charge control element it is possible, for example, to determine the required charging power of the battery, e.g. to generate a defined voltage when charging the battery. This is necessary due to the fact that the battery itself, which z. B. for the drive of the electric motor about 100kW power available, but even with about 3 to 100kW, preferably with about 5 to 50kW and more preferably with about 10 to 25kW from the external power grid is loadable.
  • the capacitor is not only used as a smoothing capacitor in the conversion of the alternating current into direct current, but is also used for temporary storage of electrical energy to avoid, for example inrush surges when plugging the power grid charging connection to the external power grid.
  • the capacitor is charged by means of electrical energy of the battery, which is transported by the two-way charge controller, so that ultimately the capacitor or the intermediate circuit has a higher voltage than the voltage of the external power supply network.
  • the inverter has at least two power switches per phase, each comprising a transistor in parallel with a diode, the two power switches being connected in series, and the power grid charging terminal being connected to a node between the two power switches. is closing.
  • the power grid charging terminal is preferably located on the AC side of the inverter to supply electrical power received from the external power grid to an inverter.
  • the converter preferably comprises three series circuits connected in parallel to each other, each comprising at least two power switches, wherein the series circuits are each connected in parallel to the capacitor.
  • the inverter is a double converter, which has a first and a second converter or inverter for converting the DC voltage of the battery into an AC voltage for the electric motor when operating the electric motor or an AC voltage of the external power supply network in a DC voltage for the battery during the charging of the battery, wherein the electric motor is connected in each case with the first and the second inverter.
  • the first switching unit for example, two switches or switching units, which are each connected between the first and the second inverter, so that these switching units can each separate a connection between the two converters.
  • the electric motor is a three-phase motor connected in a star connection, which is consequently connected between the two inverters or inverters of the double converter.
  • the two-way charge controller is part of the battery and therefore not a separate electrical component.
  • FIG. 1 shows a circuit of a first embodiment of the charging system according to the invention with a double converter
  • FIG. 2 shows a section of a circuit of a second embodiment of the charging system according to the invention.
  • a double inverter 2 which consists of a first inverter 2a and first inverter 2a and a second inverter 2b and second inverter 2b, an electric motor 3, a DC link capacitor 4 or capacitor 4, a two-way charge controller 5 and a battery 6 shown.
  • the two inverters 2 a and 2 b each have three series circuits arranged parallel to one another, which are composed of two series-connected power switches 7.
  • Each power switch consists of a diode 8, which is connected in parallel with a transistor 9.
  • the electric motor 3 is connected between the respective series-connected circuit breakers and consequently connected to both converters 2a and 2b.
  • the capacitor 4 is connected in parallel to the converters 2a and 2b and to the two-way charge controller 5 and the battery 6.
  • the power grid charging terminal 10 is connected at a node between each of the two series-connected circuit breakers 7 of the first inverter 2 a and the motor 3.
  • the first switching unit which consists of two switching units or switches 1 1a and 1 1 b shown in FIG. 1, switched such that an electrically conductive connection between the motor 3 and the power grid charging terminal 10 and the first inverter 2a is interrupted or disconnected (switch open).
  • This positioning of the first switching unit 11 a, 11 b also remains during the entire charging process, so that during the charging of the battery 6 by means of electrical energy from an external power supply network (not shown here) no electric current to the motor 3 can flow. This avoids the risk of the engine 3 being driven during the charging process and the vehicle starting to move.
  • the two-way charge controller 5 is connected via a charging circuit which has a positive conductor 12 a, 12 b and a negative conductor 13 with the battery 6 and the DC link capacitor 4.
  • the positive conductor 12a, 12b is composed of a first wiring harness or section 12a, which connects at least the capacitor 4 to the two-way charge controller 5, and a second line section 12b, which connects the two-way charge regulator 5 to the positive pole 6a of the battery 6 connects, together.
  • the negative conductor 13 corresponds according to the Fig.1 the negative conductor of the operating circuit.
  • the charging circuit is preferably used either to charge the capacitor 4 by means of the electrical energy of the battery 6 or to charge the battery 6 by means of the electrical energy of the external power supply network.
  • an independent of the charging circuit operating circuit with a second positive conductor 14 which is connected to the positive terminal 6a of the battery 6 and the negative conductor 13, which is connected to the negative terminal 6b of the battery 6 of the battery 6 from.
  • the operating circuit has a second switching unit 15 which is connected to the positive conductor 14 and which, for example, interrupts the
  • Operating circuit causes when e.g. the capacitor 4 or the battery 6 is charged or should be.
  • the switch 15 or the second switching unit 15 is closed and thus enables an electrically conductive operating circuit, the battery 6 is discharged to drive the electric motor 3. As a result, power is only supplied via the operating circuit when the electric motor 3 supplies electrical energy shall be.
  • the battery 6, the inverters 2 a, 2 b or the double converter 2 and the electric motor 3 are connected to this operating circuit.
  • the two-way charging port 5 is a component of the battery 6.
  • FIG. 2 shows a section of a circuit of a second embodiment of the charging system 1 according to the invention.
  • the DC link capacitor 4 is again connected in parallel to the two-way charge controller 5 and the battery 6.
  • the two-way charge controller 5 also has two power switches 7, each having a diode 8 connected in parallel with a transistor 9.
  • a precharge circuit which consists of a Wder- stand 23 and a to the Wderstand 23 in parallel fourth switching unit 24, connected.
  • an inductance 21 or coil 21 with a third switching unit 22 is connected in series with the positive pole 6a of the battery 6.
  • the second switching unit 15 which according to FIG. 2 consists of two switching units 15a and 15b or two switches 15a and 15b or the switches 15a and 15b 15 b open, so that no electric current can flow through the operating circuit, the third switching unit 22 is activated or closed.
  • an electric current via the positive conductor of the charging circuit to the coil 21, which serves as a magnetic latch when charging the capacitor 4, and continue to flow to the precharge circuit.
  • the fourth switching unit 24 is deactivated, i. opened, so the precharging of the capacitor 4 via the resistor 23, in order to avoid damage to the capacitor 4 due to, for example, power surges.
  • the fourth switching unit 24 is preferably activated or closed, whereby the electric current can flow unhindered via the corresponding power switch 7 to the capacitor 4, so that it is possible to increase the capacitor voltage he- heights that this ultimately exceeds the battery voltage. This corresponds to the operation of a boost converter or a boost converter.
  • the charging control element 20 is connected to the circuit breakers 7 of the two-way charge controller 5 and the third 22 and fourth switching unit 24 and controls or regulates, preferably the charging of the battery 6 so that it can not be overcharged or the charge of the Battery is not prematurely terminated, although this is not fully charged. In addition, it is possible that the charging control element 20 and the charging of the
  • DC link capacitor 4 controls and regulates, so that raising the
  • Capacitor voltage above the value of the battery voltage can be done without the capacitor is damaged during charging.
  • it is up to the charge control element 20 to drive the power switches 7 of the two-way charge controller, respectively according to their function to be performed, to charge either the capacitor through the battery or the battery through an external power supply network.
  • the third switching unit 22 is preferably a component of the two-way charge controller 5 and is not part of the battery 6,

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei das Ladesystem mindestens einen Umrichter zum Umrichten einer Wechselspannung in eine Gleichspannung beim Laden der Batterie sowie zum Umrichten einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beim Betreiben eines Elektromotors durch die Batterie, einen Stromnetz-Ladeanschluss zum Anschließen eines externen Stromversorgungsnetzes an den Umrichter, und mindestens eine erste Schalteinheit zum Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Umrichter und dem Elektromotor umfasst, wobei das Ladesystem zudem einen unmittelbar und mittels einer dritten Schalteinheit unterbrechbar mit der Batterie verbundenen Zwei-Weg-Laderegler zum Lade-Tiefsetzen einer Eingangsspannung aus dem externen Stromversorgungsnetz während des Ladevorganges der Batterie und zum Lade-Hochsetzen einer Eingangsspannung aus der Batterie zum Aufladen eines zwischen dem Zwei-Weg-Laderegler und dem Umrichter parallel geschalteten Kondensators aufweist, wobei der Zwei-Weg-Laderegler einen von einem Betriebsschaltkreis zum Betreiben des Elektromotors durch die Batterie unabhängigen Ladeschaltkreis mit der Batterie zum Laden der Batterie und des Kondensators aufweist, wobei der Ladeschaltkreis einen ersten Positivleiter und einen Negativleiter umfasst.

Description

Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges mit einem Zwei-Weg-Laderegler
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aufgrund der fortschreitenden Entwicklung bzgl. der Antriebe eines Fahrzeuges finden Elekt- romotoren zunehmend Verwendung, entweder in Hybridantrieben, indem ein oder mehrere Elektromotoren mit einem Verbrennungsmotor antriebstechnisch gekoppelt sind, oder auch als alleinige Antriebsmotoren zum Antreiben eines rein elektrisch betriebenen Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Pkws, eines Mofas oder Mopeds oder auch eines Fahrrads. Elektromotoren, welche vorzugweise in Hybridantrieben gemeinsam bzw. neben den Verbrennungsmotoren Verwendung finden, sind üblicherweise mit einer Batterie oder einem Akkumulator verbunden, welche z.B. durch die Bremskraftrückgewinnung und während des Betriebes des Verbrennungsmotors mit elektrischer Energie versorgt werden, um sich entsprechend aufzuladen. Demzufolge ist es nicht erforderlich diese Batterie beispielsweise über ein externes Stromversorgungsnetz, z.B. während das Fahrzeug geparkt wird, zusätzlich aufzuladen.
Anders verhält es sich bei den rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen, bei denen lediglich ein oder mehrere Elektromotoren den Antrieb des Fahrzeuges übernehmen. Es ist verständ- lieh, dass auch hier die den Elektromotor mit elektrischem Strom versorgende Batterie ebenfalls durch beispielsweise die Bremskraftrückgewinnung mit elektrischer Energie versorgt werden kann, jedoch reicht diese Energierückgewinnung nicht aus, um beispielsweise einen Pkw über eine längere Distanz hinweg zu bewegen. Zudem entfallen zusätzliche Energieumwandler, wie beispielsweise der Verbrennungsmotor in den Hybridantrieben. Folglich ist es erforderlich die Batterie dieses Elektrofahrzeuges zusätzlich mittels beispielsweise externer Stromversorgungsnetze aufzuladen.
Das dazu im Fahrzeug angeordnete Ladesystem weist dafür nebst der Batterie und dem Elektromotor nach firmeninterner Kenntnis zumeist einen Umrichter zum Umrichten einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beim Betreiben des Elektromotors und zum Umrichten einer Wechselspannung in eine Gleichspannung beim Laden der Batterie, einen Stromnetz-Ladeanschluss zum Anschließen des externen Stromversorgungsnetzes und ein Spannungsanpassungsmodul zum angepassten Laden der Batterie gemäß der Ladecharakteristik der Batterie auf.
Zumeist ist besonders das Spannungsanpassungsmodul, welches beispielsweise während dem Laden der Batterie zum Einsatz kommt, bzw. dessen Bauteile derart hoch dimensioniert, dass sowohl die Nutzleistung des Elektromotors, die beispielsweise ca. 100KW betragen kann, genauso über das Spannungsanpassungsmodul geführt wird, wie auch die Netzleistung des externen Stromversorgungsnetzes zum Laden der Batterie. Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welches einen Zwei-Weg-Laderegler aufweist, der aufgrund seiner Schaltkreisanordnung lediglich kleine, bedarfsgerecht dimensionierte Bauteile verwendet, wodurch das Ladesystem kostengünstig und bauraumoptimiert herzustellen ist, und welches zudem eine reduzierte Anzahl der im Aufbau des Ladesystems verwendeten Leistungshalbleiter aufweist, wodurch die Herstellung des Ladesystem folglich vereinfacht wird.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung mittels eines Ladesystems zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges gemäß dem Anspruch 1.
Demnach wird ein Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges beansprucht, wobei das Ladesystem mindestens einen Umrichter zum Umrichten einer Wechselspannung in eine Gleichspannung beim Laden der Batterie sowie zum Umrichten einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beim Betreiben eines Elektromotors durch die Batterie, einen Strom netz-Ladeanschluss zum Anschließen eines externen Stromversorgungsnetzes an den Umrichter, und mindestens eine erste Schalteinheit zum Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Umrichter und dem Elektromotor umfasst. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Ladesystem durch einen unmittelbar und mittels einer dritten Schalteinheit unterbrechbar mit der Batterie verbundenen Zwei-Weg-Laderegler zum Lade-Tiefsetzen einer Eingangsspannung aus dem externen Stromversorgungsnetz während des Ladevorganges der Batterie und zum Lade-Hochsetzen einer Eingangsspannung aus der Batterie zum Aufladen eines zwischen dem Zwei-Weg-Laderegler und dem Umrichter parallel geschalteten Kondensators aus. Zudem weist der Zwei-Weg-Laderegler einen von einem Betriebsschaltkreis zum Betreiben des Elektromotors durch die Batterie unabhängigen Ladeschaltkreis mit der Batterie zum Laden der Batterie und des Kondensators auf, wobei der Ladeschaltkreis einen ersten Positivleiter und einen Negativleiter umfasst. Infolgedessen ist es möglich, dass die Batterie beispielsweise über den Ladeschaltkreis und im Speziellen über den Plusleiter einen elektrischen Strom an den Zwei-Weg-Laderegler leitet, so dass dieser vorzugsweise in Form eines Hochsetzstellers bzw. Aufwärtswandler die von der Batterie erzeugte Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung wandelt, um den Kondensator bzw. den Zwischenkreiskondensator aufzuladen.
Das Aufladen des Kondensators auf eine maximale Spannung bzw. auf eine Spannung, die höher ist als die Spannung des externen Stromversorgungsnetzes ist vor allem vor dem Anstecken des Stromnetz-Ladeanschlusses an ein externes Stromversorgungsnetz wichtig, um Einsschaltstromstöße zu vermeiden und folglich die Batterie, wie auch das externe Strom- Versorgungsnetz selbst vor einer Beschädigung zu bewahren.
Beispielsweise ist der Kondensator in einem Zwischenkreis, der zudem den parallel zum Kondensator geschalteten Zwei-Weg-Laderegler sowie die parallel geschaltete Batterie aufweist, angeordnet.
Bei einer Aufladung des Kondensators sind der Zwei-Weg-Laderegler bzw. die dafür vorgesehenen elektrischen Bauteile beispielsweise auf ca. lediglich 50W dimensioniert.
Eine zweite Funktionsweise des Zwei-Weg-Ladereglers ist die Ladung der Batterie bzw. der Fahrzeugbatterie, indem in diesem Fall der Zwei-Weg-Laderegler als Tiefsetzsteller bzw. Abwärtswandler fungiert, um die Batterie mittels einer Netzleistung des externen Stromversorgungsnetzes, welches die üblichen Kenngrößen, wie z.B. 220 bis 240V (einphasiges Wechselstromnetz) oder ca. 400V (Drehstromnetz) aufweist, zu laden. Dafür sind der Zwei-Weg-Laderegler bzw. die dafür vorgesehenen elektrischen Bauteile beispielsweise auf ca. 3 bis 100kW, bevorzugt auf ca. 5 bis 50kW und besonders bevorzugt auf ca.10 bis 25kW dimensioniert, um ein schnelles Laden der Batterie zu ermöglichen, ohne die Batterie zu beschädigen, zu„überladen" oder nicht vollständig zu laden. Eine Überwachung und insbesondere eine Steuerung und Regelung der Lade- und
Entladeströme von und zu der Batterie wird beispielsweise mittels eines Ladesteuerungselementes, welches vorzugsweise ein Bestandteil des Zwei-Weg-Ladereglers ist, bewirkt, welches durch eine kontrollierte Überwachung der Ladecharakteristik der Batterie ein Überladen und/oder ein unvollständiges Laden der Batterie verhindert.
Folgerichtig ist der Zwei-Weg-Laderegler auch in der Lage die Ladecharakteristik der Batterie zu erfassen, um ein darauf abgestimmtes Laden der Batterie zu ermöglichen, beispielsweise durch ein Anpassen des Ladestroms oder der Ladespannung. Demzufolge ist der Zwei-Weg-Laderegler auf eine notwendige Ladeleistung dimensionierbar und muss folglich nicht auf eine maximale Traktionsleistung ausgelegt werden, wodurch zusätzliche Bauteile im Gegensatz zu den konventionellen Ladesystemen eingespart werden.
Es ist weiterhin anzumerken, dass um ein Laden der Batterie zu ermöglichen die Leitung zwischen dem Elektromotor und dem mindestens einen Umrichter mittels beispielsweise der ersten Schalteinheit, welche aus mindestens einem elektrischen Schalter besteht, getrennt werden sollte. Dadurch wird verhindert, dass dem Elektromotor elektrische Energie des externen Stromversorgungsnetzes zugeführt wird, wodurch dieser angetrieben werden könnte. Eine zusätzliche Arretierung des Fahrzeuges während des Ladevorganges der Batterie ist somit nicht erforderlich.
Der Zwei-Weg-Laderegler selbst ist in einem von dem Betriebsschaltkreis unabhängigen Schaltkreis geschaltet. D.h., dass der Betriebsschaltkreis, welcher zum Betrieb des Elektromotors durch die Batterie verwendet wird und folglich zumindest die Batterie, den Elektromo- tor und den Umrichter umfasst, unabhängig von dem Ladeschaltkreis, welcher zum Laden der Batterie und des Kondensators genutzt wird und zumindest die Batterie, den Zwei-Weg- Laderegler sowie den Kondensator und/oder den Umrichter umfasst, geschalten ist.
Somit fließt ein durch den Zwei-Weg-Laderegler geregelter elektrischer Stromfluss lediglich über den Ladeschaltkreis, welcher zu diesem Zwecke einen ersten Positivleiter, welcher an dem Pluspol der Batterie angeschlossen ist und einen Negativleiter, welcher an dem Minuspol der Batterie angeschlossen ist, aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Negativleiter des Ladeschaltkreises dem Negativleiter des Betriebsschaltkreises.
Demnach weist der Betriebsschaltkreis einen zweiten Positivleiter und einen mit dem Ladeschaltkreis gemeinsamen Negativleiter auf, wobei der Betriebsschaltkreis mittels einer an dem zweiten Positivleiter angeschlossenen zweiten Schalteinheit unterbrechbar ist.
Es ist jedoch auch denkbar, dass der Ladeschaltkreis einen von dem Betriebsschaltkreis unabhängigen Negativleiter aufweist, welcher vom Minuspol der Batterie, über den Zwei- Weg-Laderegler bis beispielsweise zum Zwischenkreiskondensator verläuft. Der Betriebsschaltkreis kann vorzugsweise mittels der zweiten Schalteinheit unterbrochen werden, um ein Laden des Kondensators oder der Batterie mittels des Ladeschaltkreises zu ermöglichen.
Wrd die zweite Schalteinheit, welche vorzugsweise aus einem elektrischen Schalter besteht derart aktiviert, dass ein elektrischer Strom über den Betriebsschaltkreis fließen kann (Schalter ein), so erfolgt bei einem noch zugeschalteten Ladeschaltkreis ein Überbrücken dieses Ladeschaltkreises, wodurch es zur Entladung der Batterie über den Betriebsschaltkreis und folglich zum Betrieb bzw. Antrieb des Elektromotors kommt. Folglich dient diese zweite Schalteinheit als galvanische Trennung der Batterie vom Elektromotor.
Der Ladeschaltkreis kann während des Antriebes des Elektromotors durch die Batterie auch beispielsweise mittels einer dritten Schalteinheit von der Batterie abgetrennt werden (Schalter der dritten Schalteinheit ist offen). In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Positivleiter des Ladeschaltkreises einen ersten Leitungsabschnitt vom Kondensator zum Zwei-Weg-Laderegler und einen zweiten Leitungsabschnitt vom Zwei-Weg-Laderegler zu einem Pluspol der Batterie auf, wobei die zweite Schalteinheit demnach zwischen dem Ladeschaltkreis und dem Pluspol der Batte- rie geschaltet ist.
Demzufolge„umgeht" der Ladeschaltkreis die zweite Schalteinheit und kann folglich von dieser nicht unterbrochen werden. Weiterführend ist beispielsweise auch der Umrichter und vorzugsweise die Gleichspannungsseite des Umrichters mit dem Positivleiter bzw. mit dem ersten Leitungsabschnitt des Positivleiters verbunden.
Es ist auch denkbar, dass in Anlehnung an die Anordnung des ersten Positivleiters der Zwei- Weg-Laderegler mit einem von dem Betriebsschaltkreis unabhängigen zweiten Negativleiter mit dem Minuspol der Batterie verbunden ist. Infolgedessen würde beispielsweise dieser zweite Negativleiter des Ladeschaltkreises einen ersten Leitungsabschnitt von einem Minuspol der Batterie zum Zwei-Weg-Laderegler und einen zweiten Leitungsabschnitt vom Zwei-Weg-Laderegler zum Kondensator aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist beispielsweise der Umrichter und vorzugsweise die Gleichspannungsseite des Umrichters mit dem Negativleiter verbunden.
Infolgedessen ist der Zwei-Weg-Laderegler vorzugsweise parallel zu der Batterie und/oder bevorzugt parallel zum Kondensator und/oder zum Umrichter geschalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Zwei-Weg-Laderegler mindestens zwei Leistungsschalter als elektronische Bauteile auf, wobei jeder Leistungsschalter jeweils einen Transistor in Parallelschaltung zu einer Diode umfasst.
Dadurch ist es möglich beispielsweise einen gleichgerichteten elektrischen Strom, kommend von der Batterie über einen Leistungsschalter zu dem Kondensator zu leiten, um Letzteren aufladen zu können. Andererseits ist es möglich einen durch den Umrichter und den Kondensator gleichgerichteten elektrischen Strom über einen Leistungsschalter zu der Batterie zu transportieren, um folglich die Batterie aufzuladen. Vorzugsweise weist der Zwei-Weg-Laderegler mindestens ein Ladesteuerungselement zur Ladeleistungsregelung und -Steuerung der Batterie auf, welches vorzugsweise zumindest mit den Leistungsschaltern des Zwei-Weg-Ladereglers und/oder mit der dritten Schalteinheit des Zwei-Weg-Ladereglers verbunden ist. Es ist auch denkbar, dass das Ladesteuerungselement mit beispielsweise einem Vorladekreislauf, welcher bevorzugt aus einem Widerstand und einer Schalteinheit besteht, verbunden ist, wobei dieser Vorladekreislauf vorzugsweise ein Bestandteil des Zwei-Weg- Ladereglers darstellt und beispielsweise beim Laden bzw. vor dem Laden des Zwischen- kreiskondensators eingesetzt wird, um eine Beschädigung des Zwischenkreiskondensators durch zu große Stromstöße aus der Batterie zu verhindern.
Mittels des Ladesteuerungselements ist es beispielsweise möglich die benötigte Ladeleistung der Batterie zu bestimmen, um z.B. eine definierte Spannung bei der Ladung der Batterie zu erzeugen. Dies ist erforderlich aufgrund der Tatsache, dass die Batterie selbst, welche z. B. für den Antrieb des Elektromotors ca. 100kW Leistung zur Verfügung stellen kann, selbst jedoch beispielsweise mit ca. 3 bis100kW, vorzugsweise mit ca. 5 bis 50kW und besonders bevorzugt mit ca. 10 bis 25kW aus dem externen Stromversorgungsnetz ladbar ist.
Es ist weiterhin anzumerken, dass der Kondensator nicht nur als Glättungskondensator bei der Umwandlung des Wechselstromes in Gleichstrom Verwendung findet, sondern auch zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie verwendet wird, um beispielsweise Einschaltstromstöße beim Anstecken des Stromnetz-Ladeanschlusses an das externe Stromversorgungsnetz zu vermeiden. Dafür wird der Kondensator mittels elektrischer Energie der Batterie, welche durch den Zwei- Weg-Laderegler transportiert wird, geladen, so dass letztendlich der Kondensator bzw. der Zwischenkreis eine höhere Spannung aufweist als die Spannung des externen Stromversorgungsnetzes. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Umrichter mindestens zwei Leistungsschalter je Phase auf, die jeweils einen Transistor in Parallelschaltung zu einer Diode umfassen, wobei die zwei Leistungsschalter in Reihe geschaltet sind, und wobei der Stromnetz-Ladeanschluss an einem Knotenpunkt zwischen den zwei Leistungsschaltern ange- schlössen ist.
Demzufolge befindet sich der Stromnetz-Ladeanschluss bevorzugt auf der Wechselstromseite des Umrichters, um von dem externen Stromversorgungsnetz aufgenommene elektrische Energie einem Umrichter zuzuführen.
Des Weiteren umfasst der Umrichter vorzugsweise drei zueinander parallel geschaltete Reihenschaltungen aus jeweils mindestens zwei Leistungsschaltern, wobei die Reihenschaltungen jeweils parallel zum Kondensator geschaltet sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Umrichter ein Doppelumrichter, welcher einen ersten und einen zweiten Umrichter bzw. Inverter zur Wandlung der Gleichspannung der Batterie in eine Wechselspannung für den Elektromotor beim Betreiben des Elektromotors oder eine Wechselspannung des externen Stromversorgungsnetzes in eine Gleichspannung für die Batterie während des Ladevorgangs der Batterie aufweist, wobei der Elekt- romotor jeweils mit dem ersten und dem zweiten Umrichter verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die erste Schalteinheit beispielsweise aus zwei Schaltern bzw. Schalteinheiten, welche jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Umrichter geschalten sind, so dass diese Schalteinheiten jeweils eine Verbindung zwischen den beiden Umrichtern trennen können.
Es ist zudem denkbar, dass der Elektromotor ein in eine Sternschaltung geschalteter Drehstrommotor ist, welcher folglich zwischen den beiden Umrichtern bzw. Invertern des Doppelumrichters geschaltet ist.
Zudem ist es möglich, dass der Zwei-Weg-Laderegler ein Teil der Batterie ist und folglich kein eigenständiges elektrisches Bauteil. Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft zwei Schaltkreise von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ladesystems dargestellt sind. Komponenten, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Komponenten nicht in allen Figuren gekennzeichnet und erläutert sein müssen.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Schaltkreis einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems mit einem Doppelumrichter, und
Fig. 2 einen Ausschnitt eines Schaltkreis einer zweiten Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Ladesystems.
In der Fig. 1 ist ein Schaltkreis einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems 1 mit einem Doppelumrichter 2, welcher aus einem ersten Umrichter 2a bzw. ersten Inverter 2a und einem zweiten Umrichter 2b bzw. zweiten Inverter 2b besteht, einem Elekt- romotor 3, einem Zwischenkreiskondensator 4 bzw. Kondensator 4, einem Zwei-Weg- Laderegler 5 und einer Batterie 6 dargestellt.
Die beiden Umrichter 2a und 2b weisen jeweils drei parallel zueinander angeordnete Reihenschaltungen, welche sich aus jeweils zwei in Reihe geschaltete Leistungsschalter 7 zu- sammensetzen, auf. Jeder Leistungsschalter besteht aus einer Diode 8, welche parallel zu einem Transistor 9 geschalten ist.
Der Elektromotor 3 ist zwischen die jeweils in Reihe geschalteten Leistungsschalter geschaltet und folglich mit beiden Umrichtern 2a und 2b verbunden. Der Kondensator 4 ist parallel zu den Umrichtern 2a und 2b sowie zu dem Zwei-Weg-Laderegler 5 und der Batterie 6 geschalten.
Der Stromnetz-Ladeanschluss 10 ist an einem Knotenpunkt zwischen den jeweils zwei in Reihe geschalteten Leistungsschaltern 7 des ersten Umrichters 2a und dem Motor 3 ange- schlössen. Vor dem Ladevorgang wird die erste Schalteinheit, welche gemäß Fig. 1 aus zwei Schalteinheiten bzw. Schaltern 1 1a und 1 1 b besteht, derart geschalten, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Motor 3 und dem Stromnetz-Ladeanschluss 10 bzw. dem ersten Umrichter 2a unterbrochen bzw. getrennt wird (Schalter offen). Diese Positionierung der ers- ten Schalteinheit 11 a, 11 b bleibt auch während des gesamten Ladevorganges bestehen, so dass während der Ladung der Batterie 6 mittels elektrischer Energie aus einem externen Stromversorgungsnetz (hier nicht gezeigt) kein elektrischer Strom zum Motor 3 fließen kann. Dadurch wird die Gefahr, dass der Motor 3 während des Ladevorgangs angetrieben wird und das Fahrzeug sich in Bewegung setzt, vermieden.
Der Zwei-Weg-Laderegler 5 ist über einen Ladeschaltkreis welcher einen Positivleiter 12a, 12b und einen Negativleiter 13 aufweist mit der Batterie 6 und dem Zwischenkreiskondensa- tor 4 verbunden. Der Positivleiter 12a, 12b setzt sich aus einem ersten Leitungsstrang bzw. - abschnitt 12a, welcher zumindest den Kondensator 4 mit dem Zwei-Weg-Laderegler 5 ver- bindet und einem zweiten Leitungsabschnitt 12b, welcher den Zwei-Weg-Laderegler 5 mit dem Pluspol 6a der Batterie 6 verbindet, zusammen. Der Negativleiter 13 entspricht gemäß der Fig.1 dem Negativleiter des Betriebsschaltkreises.
Der Ladeschaltkreis wird vorzugsweise dafür genutzt entweder den Kondensator 4 mittels der elektrischen Energie der Batterie 6 aufzuladen oder die Batterie 6 mittels der elektrischen Energie des externen Stromversorgungsnetzes zu laden.
Demgegenüber geht ein von dem Ladeschaltkreis unabhängiger Betriebsschaltkreis mit einem zweiten Positivleiter 14, welcher an dem Pluspol 6a der Batterie 6 angeschlossen ist und dem Negativleiter 13, welcher an dem Minuspol 6b der Batterie 6 angeschlossen ist von der Batterie 6 aus. Zudem weist der Betriebsschaltkreis eine an dem Positivleiter 14 geschaltete zweite Schalteinheit 15 auf, welche beispielsweise eine Unterbrechung des
Betriebschaltkreises bewirkt, wenn z.B. der Kondensator 4 oder die Batterie 6 aufgeladen wird bzw. werden soll.
Ist der Schalter 15 bzw. die zweite Schalteinheit 15 geschlossen und ermöglicht somit einen elektrisch leitenden Betriebschaltkreis, so erfolgt ein Entladen der Batterie 6 zum Antrieb des Elektromotors 3. Infolgedessen wird lediglich dann Strom über den Betriebsschaltkreis geführt, wenn der Elektromotor 3 mit elektrischer Energie versorgt werden soll. Mit diesem Betriebsschaltkreis sind gemäß der Fig.1 die Batterie 6, die Umrichter 2a, 2b bzw. der Doppelumrichter 2 und der Elektromotor 3 verbunden.
Es ist denkbar, dass der Zwei-Weg-Ladeanschluss 5 ein Bestandteil der Batterie 6 ist.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Schaltkreises einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems 1. Hierbei wird nur ein Umrichter 2a aufgeführt, der jedoch die gleiche Bauweise aufzeigt, wie der Umrichter 2a der Fig. 1 und dementsprechend hier nicht weiter erläutert werden soll. Auch der Zwischenkreiskondensator 4 ist wieder parallel zum Zwei-Weg-Laderegler 5 und zur Batterie 6 geschalten.
Der Zwei-Weg-Laderegler 5 weist ebenfalls zwei Leistungsschalter 7 mit jeweils einer parallel zu einem Transistor 9 geschalteten Diode 8 auf. Zudem ist zwischen den zwei Leistungsschaltern 7 des Zwei-Weg-Ladereglers 5 ein Vorladeschaltkreis, welcher aus einem Wder- stand 23 und einer zu dem Wderstand 23 parallel geschalteten vierte Schalteinheit 24 besteht, geschalten.
Der Weiteren ist eine Induktivität 21 bzw. Spule 21 mit einer dritten Schalteinheit 22 in Reihe mit dem Pluspol 6a der Batterie 6 geschalten. Infolgedessen ist es möglich bei beispielswei- se einem Aufladen des Zwischenkreiskondensators 4 durch die Batterie 6 die zweite Schalteinheit 15, welche gemäß Fig. 2 aus zwei Schalteinheiten 15a und 15 b bzw. zwei Schalter 15a und 15b besteht zu deaktivieren bzw. die Schalter 15a und 15 b zu öffnen, so dass kein elektrischer Strom mehr über den Betriebsschaltkreis fließen kann, wobei die dritte Schalteinheit 22 aktiviert bzw. geschlossen wird. Dadurch kann ein elektrischer Strom über den Positivleiter des Ladeschaltkreises zur Spule 21 , welche hierbei als magnetischer Zwischenspeicher beim Laden des Kondensators 4 dient, und weiter zum Vorladeschaltkreis fließen.
Ist die vierte Schalteinheit 24 deaktiviert, d.h. geöffnet, so erfolgt das Vorladen des Kondensators 4 über den Widerstand 23, um eine Beschädigung des Kondensators 4 aufgrund bei- spielsweise von Stromstößen zu vermeiden.
Erreicht die Kondensatorspannung vorgegebene Werte bzw. die Werte der Batteriespannung, so wird die vierte Schalteinheit 24 vorzugsweise aktiviert bzw. geschlossen, wodurch der elektrische Strom ungehindert über den entsprechenden Leistungsschalter 7 bis zum Kondensator 4 fließen kann, so dass es möglich ist die Kondensatorspannung derart zu er- höhen, dass diese letztendlich die Batteriespannung übersteigt. Dies entspricht der Funktionsweise eines Hochsetzstellers bzw. einen Aufwärtswandlers.
Das Ladesteuerungselement 20 ist an den Leistungsschaltern 7 des Zwei-Weg-Ladereglers 5 sowie an der dritten 22 und vierten Schalteinheit 24 angeschlossen und steuert bzw. regelt, vorzugsweise die Aufladung der Batterie 6 so dass diese beispielsweise nicht überladen werden kann bzw. die Ladung der Batterie nicht vorzeitig abgebrochen wird, obwohl diese noch nicht vollständig geladen ist. Zudem ist es möglich, dass das Ladesteuerungselement 20 auch die Aufladung des
Zwischenkreiskondensators 4 steuert und regelt, so dass ein Hochsetzen der
Kondensatorspannung über den Wert der Batteriespannung erfolgen kann, ohne dass der Kondensator beim Aufladevorgang beschädigt wird. Somit obliegt es dem Ladesteuerungselement 20 die Leistungsschalter 7 des Zwei-Weg- Ladereglers jeweils entsprechend ihrer auszuführenden Funktion anzusteuern, um entweder den Kondensator durch die Batterie oder die Batterie durch ein externes Stromversorgungsnetz aufzuladen. Es ist anzumerken, dass die dritte Schalteinheit 22 vorzugsweise ein Bestandteil des Zwei- Weg-Ladereglers 5 und kein Bestandteil der Batterie 6 ist,
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
1 Ladesystem
2 Doppelumrichter
2a erster Umrichter
2b zweiter Umrichter
3 Elektromotor
4 Zwischenkreiskondensator 5 Zwei-Weg-Laderegler
6 Batterie
6a Pluspol der Batterie
6b Minuspol der Batterie
7 Leistungsschalter
8 Diode
9 Transistor
10 Stromnetz-Ladeanschluss
11 a erster Schalter der ersten Schalteinheit
11 b zweiter Schalter der ersten Schalteinheit
12a erster Leitungsabschnitt des ersten Positivleiters
12b zweiter Leitungsabschnitt des ersten Positivleiters
13 Negativleiters
14 zweiter Positivleiter
15 zweite Schalteinheit
15a erster Schalter der zweiten Schalteinheit
15b zweiter Schalter der zweiten Schalteinheit
20 Ladesteuerungselement
21 Induktivität
22 dritte Schalteinheit
23 Widerstand
24 vierte Schalteinheit

Claims

Patentansprüche
Ladesystem (1) zum Laden einer Batterie (6) eines Fahrzeuges, wobei das Ladesystem (1) umfasst:
mindestens einen Umrichter zum Umrichten einer Wechselspannung in eine Gleichspannung beim Laden der Batterie (6) sowie zum Umrichten einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beim Betreiben eines Elektromotors (3) durch die Batterie (6), einen Stromnetz-Ladeanschluss (10) zum Anschließen eines externen Stromversorgungsnetzes an den Umrichter,
und mindestens eine erste Schalteinheit (11a, 11b) zum Trennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Umrichter und dem Elektromotor (3),
gekennzeichnet durch
einen unmittelbar und mittels einer dritten Schalteinheit (22) unterbrechbar mit der Batterie (6) verbundenen Zwei-Weg-Laderegler (5) zum Lade-Tiefsetzen einer Eingangsspannung aus dem externen Stromversorgungsnetz während des Ladevorganges der Batterie (6) und zum Lade-Hochsetzen einer Eingangsspannung aus der Batterie (6) zum Aufladen eines zwischen dem Zwei-Weg-Laderegler (5) und dem Umrichter (2, 2a, 2b), parallel geschalteten Kondensators (5), wobei der Zwei-Weg- Laderegler (5) einen von einem Betriebsschaltkreis zum Betreiben des Elektromotors (3) durch die Batterie (6) unabhängigen Ladeschaltkreis mit der Batterie (6) zum Laden der Batterie (6) und des Kondensators (4) aufweist, wobei der Ladeschaltkreis einen ersten Positivleiter (12a, 12b) und einen Negativleiter (13) umfasst.
Ladesystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Betriebsschaltkreis einen zweiten Positivleiter (14) und einen mit dem Ladeschaltkreis gemeinsamen Negativleiter (13) aufweist, wobei der Betriebsschaltkreis mittels einer an dem zweiten Positivleiter (14) angeordneten zweiten Schalteinheit (15, 15a, 15b) unterbrechbar ist.
3. Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Positivleiter (12a, 12b) einen ersten Leitungsabschnitt (12a) vom Kondensator (4) zum Zwei-Weg-Laderegler (5) und einen zweiten Leitungsabschnitt (12b) vom Zwei-Weg-Laderegler (5) zu einem Pluspol (6a) der Batterie (6) aufweist, wobei die zweite Schalteinheit (15) zwischen dem Ladeschaltkreis und dem Pluspol (6a) der Batterie (6) geschaltet ist.
4. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwei-Weg-Laderegler (5) parallel zu der Batterie (6) geschalten ist.
5. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwei-Weg-Laderegler (5) mindestens zwei Leistungsschalter (7) aufweist, wobei jeder Leistungsschalter (7) jeweils einen Transistor (9) in Parallelschaltung zu einer Diode (8) umfasst.
6. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwei-Weg-Laderegler (5) mindestens ein Ladesteuerungselement (20) zur Ladeleistungsregelung und -Steuerung der Batterie (6) aufweist.
7. Ladesystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ladesteuerungselement (20) zumindest mit den Leistungsschalter (7) und/oder der dritten Schalteinheit (22) des Zwei-Weg-Ladereglers (5) verbunden ist.
8. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kondensator (4) zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie verwendet wird, um Einschaltstromstöße beim Anstecken des Stromnetz-Ladeanschlusses (10) an das externe Stromversorgungsnetz zu vermeiden.
9. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umrichter mindestens zwei Leistungsschalter (7), die jeweils einen Transistor (9) in Parallelschaltung zu einer Diode (8) umfassen, aufweist, wobei die zwei Leistungsschalter (7) in Reihe geschaltet sind, und wobei der Stromnetz-Ladeanschluss (10) an einem Knotenpunkt zwischen den zwei Leistungsschaltern (7) angeschlossen ist.
10. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umrichter drei zueinander parallel geschaltete Reihenschaltungen aus jeweils mindestens zwei Leistungsschaltern (7) umfasst, wobei die Reihenschaltungen parallel zum Kondensator (4) geschaltet sind.
11. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umrichter ein Doppelumrichter (2) ist, welcher einen ersten (2a) und einen zweiten Umrichter (2b) zur Wandlung der Gleichspannung der Batterie (6)in eine Wechselspannung für den Elektromotor (3) beim Betreiben des Elektromotors (3) oder eine Wechselspannung des externen Stromversorgungsnetzes in eine Gleichspannung für die Batterie (6) während des Ladevorgangs der Batterie (6) aufweist, wobei der Elektromotor (3) jeweils mit dem ersten (2a) und dem zweiten Umrichter (2b) verbunden ist.
12. Ladesystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwei-Weg-Laderegler (5) Teil der Batterie (6) ist.
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