EP4595179A1 - Gleichspannungswandlervorrichtung, energieversorgungssystem und verfahren zum entladen eines zwischenkreiskondensators - Google Patents

Gleichspannungswandlervorrichtung, energieversorgungssystem und verfahren zum entladen eines zwischenkreiskondensators

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Publication number
EP4595179A1
EP4595179A1 EP23758243.2A EP23758243A EP4595179A1 EP 4595179 A1 EP4595179 A1 EP 4595179A1 EP 23758243 A EP23758243 A EP 23758243A EP 4595179 A1 EP4595179 A1 EP 4595179A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
converter
voltage
network
voltage network
connection
Prior art date
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Pending
Application number
EP23758243.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Scheuerer
Julian Veitengruber
Wolfgang Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4595179A1 publication Critical patent/EP4595179A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of DC sources
    • H02J1/12—Parallel operation of DC sources having power converters with further DC sources without power converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/30—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles

Definitions

  • DC-DC converter device power supply system and method for discharging an intermediate circuit capacitor
  • the present invention relates to a DC-DC converter device, in particular a DC-DC converter device for discharging an intermediate circuit capacitor, and a method for discharging an intermediate circuit capacitor.
  • the present invention further relates to a power supply system for an electric vehicle with such a DC-DC converter device.
  • Vehicles that are fully or at least partially electrically powered usually have at least two voltage levels.
  • a low-voltage network in the range of, for example, approx. 12 V is provided, which feeds consumers with lower power.
  • a high-voltage network in the range of a few hundred volts is provided, which feeds an electric drive system and usually also includes a so-called traction battery.
  • the publication DE 10 2009 055 053 A1 describes a method and a device for discharging an energy storage device, in particular an intermediate circuit capacitor, in a high-voltage network of a motor vehicle.
  • Disclosure of the invention discloses a DC-DC converter device, a power supply system and methods for discharging an intermediate circuit capacitor with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • a DC-DC converter device with a first DC-DC converter and at least one second DC-DC converter.
  • the first DC-DC converter is designed to be coupled to a first DC voltage network at a first connection.
  • the first DC-DC converter is designed to be coupled to a second DC voltage network at a second connection.
  • the second DC-DC converter is designed to be coupled to the first DC voltage network at a first connection.
  • the second DC-DC converter is designed to be coupled to the second DC voltage network at a second connection.
  • the first DC-DC converter is designed to transmit electrical energy from the first connection to the second connection of the first DC-DC converter.
  • the second DC-DC converter is designed to simultaneously transmit electrical energy from the second connection to the first connection of the second DC-DC converter.
  • a power supply system for an electric vehicle with a high-voltage network and a low-voltage network and a DC-DC converter device according to the invention is provided in the high-voltage network.
  • the first connections of the first DC-DC converter and the second DC-DC converter are electrically coupled to the high-voltage network.
  • the second connections of the first DC-DC converter and the second DC-DC converter are electrically coupled to the low-voltage vehicle electrical system.
  • a method for discharging an intermediate circuit capacitor provided in a first direct current network is coupled to a second direct current network by means of a direct current converter device, in particular the aforementioned direct current converter device according to the invention.
  • the direct current converter device comprises at least two direct current converters.
  • a first direct current converter is coupled to the first direct current network at a first connection and to a second direct current network at a second connection.
  • a second direct current converter is coupled to the first direct current network at a first connection and to the second direct current network at a second connection.
  • the following two steps are carried out simultaneously.
  • electrical energy is transmitted from the first connection to the second connection of the first direct current converter by means of the first direct current converter.
  • electrical energy is transmitted from the second connection to the first connection of the second direct current converter by means of the second direct current converter.
  • Electric drive systems such as those used in electric vehicles, are usually powered by a direct current in the range of several hundred volts.
  • Capacitors particularly so-called intermediate circuit capacitors, are usually provided to stabilize this direct current. These capacitors must be able to be controlled and discharged quickly in the event of a fault, among other things. If this is implemented using a separate, additional circuit, this requires additional effort in terms of costs and installation space.
  • the present invention is based on the knowledge that in electric vehicles, in addition to a high-voltage network with the electric drive system, another low-voltage network is usually provided.
  • the high-voltage network and the low-voltage network can be coupled to one another via a DC-DC converter device.
  • one idea of the present invention is to implement or at least support the discharge of the capacitances in the high-voltage network by means of the lossy DC-DC converter between the high-voltage network and the low-voltage network.
  • a device is used as the DC-DC converter device which comprises at least two separate DC-DC converter units.
  • a first DC-DC converter unit converts electrical energy from the high-voltage network to the low-voltage network, while in parallel a second DC-DC converter unit converts electrical energy from the low-voltage network to the high-voltage network in the opposite direction.
  • the electrical energy is transmitted in both directions simultaneously, with losses in the form of thermal energy also occurring in each DC-DC converter unit.
  • the electrical energy initially stored in the capacitors of the high-voltage network can thus be converted into thermal energy (e.g. current heat losses) during the simultaneous DC-DC conversion in the two DC-DC converter units, and the electrical energy stored in the capacitors is thus reduced without the need for additional separate circuit units.
  • DC-DC converter arrangements such as those used for coupling the high-voltage network and the low-voltage network in an electric vehicle, are in many cases designed for bidirectional operation anyway, ie for a DC-DC converter from the high-voltage network to the low-voltage network or vice versa from the low-voltage network to the high-voltage network.
  • DC-DC converter arrangements with several parallel DC-DC converter units are provided. The latter enables very good scaling, for example.
  • one or more DC-DC converter units can be activated depending on the power to be transmitted between the high-voltage network and the low-voltage network. In this way, the active DC-DC converter units can be operated very close to their optimal operating point, which can achieve a high level of efficiency.
  • a further operating mode in which some of these DC-DC converter units (at least one) are operated in such a way that electrical energy is transferred from the high-voltage network to the low-voltage network.
  • another part of the DC-DC converter units are operated in such a way that electrical energy is transferred from the low-voltage network to the high-voltage network.
  • electrical energy is transferred in a circle, so to speak.
  • all of the DC-DC converter units involved are lossy during operation, part of the energy is converted into thermal energy. In this way, the electrical energy previously stored in capacitive elements, such as the intermediate circuit capacitor, can be broken down and converted into thermal energy.
  • This thermal energy can be dissipated, for example, via a suitable cooling system. Since the process will generally only last a few seconds, the cooling system of the DC-DC converter device does not need to be expanded, or only needs to be expanded to a very small extent. Consequently, the electrical energy stored in capacities on the high-voltage network side can be reduced very quickly if required, without the need for complex additional components and measures.
  • the first connections of the first DC-DC converter and the first connections of the second DC-DC converter are each designed to be connected to an intermediate circuit capacitor.
  • the DC-DC converter device can comprise a control device. This control device can be designed to discharge the intermediate circuit capacitor, the first DC-DC converter and the to control the second DC-DC converter in the first operating mode.
  • the control device can therefore specifically control and carry out the discharging of the intermediate circuit capacitor.
  • control device is designed to set the first operating mode for discharging the intermediate circuit capacitor until an electrical voltage at the intermediate circuit capacitor falls below a predetermined threshold value. In this way, the electrical voltage can be reduced to a safe voltage level via the intermediate circuit capacitor and thus in the (deactivated) high-voltage network.
  • an electrical power that is transmitted from the first connection to the second connection of the first DC-DC converter is greater than an electrical power that is transmitted from the second connection to the first connection of the second DC-DC converter.
  • electrical energy is taken from the high-voltage network and the electrical energy storage devices present in the high-voltage network, such as the intermediate circuit capacitor.
  • an electrical power that is provided by the first DC-DC converter to the second connection of the first DC-DC converter corresponds to the electrical power that is fed in at the second connection of the second DC-DC converter.
  • the second DC-DC converter completely absorbs the electrical energy emitted by the first DC-DC converter. This means that no electrical energy is fed into the second DC voltage network.
  • a switching element for example a circuit breaker or similar, can be provided between the second connections of the first and second DC-DC converter and the second DC voltage network.
  • the second DC voltage network can be electrically isolated from the DC voltage converter and, on the other hand, the electrical energy stored in the first DC voltage network can be reduced by the electrical losses in the DC voltage converters.
  • care must be taken to ensure that the electrical voltage at the second connections of the DC-DC converters is within predetermined voltage ranges and, in particular, does not exceed a maximum limit value.
  • the second DC voltage network comprises a first DC voltage subnetwork and a second DC voltage subnetwork.
  • the first DC-DC converter can be designed to be coupled to the first DC-voltage sub-network of the second DC-voltage network at the second connection of the first DC-DC converter.
  • the second DC-DC converter can be designed to be coupled to the second DC-voltage sub-network of the second DC-voltage network at the second connection of the second DC-DC converter.
  • the first DC-DC converter and the second DC-DC converter are each connected to separate DC voltage sub-networks. This means that the individual DC sub-networks can be supplied with electrical energy independently of one another via separate DC-DC converters.
  • the DC-DC converter device can comprise a coupling element.
  • This coupling element is designed to electrically couple the first DC voltage subnetwork and the second DC voltage subnetwork to one another in the first operating mode.
  • electrical energy can be exchanged at the second connections of the DC-DC converters.
  • This makes it possible to feed the energy delivered by the first DC-DC converter to the second DC-DC converter into the second connection of the second voltage converter and in this way to reduce the electrical energy stored in the first DC-DC network through the electrical losses in the two DC-DC converters.
  • the first DC voltage network comprises a first sub-network and a second sub-network.
  • the first DC-DC converter can be designed to be coupled to the first sub-network of the first DC-DC voltage network at the first connection of the first DC-DC-DC converter
  • the second DC-DC converter can be designed to be coupled to the second sub-network of the first DC-DC voltage network at the first connection of the second DC-DC converter to be coupled.
  • the two DC-DC converters can each be connected to separate subnetworks of the first DC voltage network at the first connections.
  • the DC-DC converter device can comprise a coupling element. This coupling element can be designed to electrically couple the first sub-network and the second sub-network of the first DC voltage network to one another in the first operating mode.
  • the two DC-DC converters can be supplied with electrical energy from separate sub-networks during normal operation.
  • the two sub-networks can be electrically coupled to one another.
  • the first DC voltage converter and/or the second DC voltage converter is designed to alternately transmit electrical energy from the first DC voltage network to the second DC voltage network and from the second DC voltage network to the first DC voltage network.
  • the periods for changing the direction of transmission of the electrical energy can be selected to be relatively short.
  • the change can take place regularly with a period of a few milliseconds, 10 or 100 ms.
  • a maximum of as much energy can be transmitted as can be absorbed by the respective DC voltage network, in particular the second DC voltage network.
  • the electrical energy in the first DC voltage network can also be reduced by means of a single DC voltage converter, for example if one of the two DC voltage converters fails.
  • a second operating mode is provided in the DC-DC converter device.
  • the first DC-DC converter and/or the second DC-DC converter is designed to transmit electrical energy from the first connection to the second connection of the first DC-DC converter.
  • the first DC-DC converter and/or the second DC-DC converter can be designed to transmit electrical energy from the second connection to the first connection of the first DC-DC converter.
  • a further operating mode is provided in the DC-DC converter device in which the first DC-DC converter is designed to alternately transmit electrical energy from the first connection to the second connection of the first DC-DC converter and electrical energy from the second connection to the first connection of the second DC-DC converter. This also makes it possible to discharge the electrical energy stored on the high-voltage network side using just one DC-DC converter if, for example, the second DC-DC converter cannot be used due to a malfunction or the like.
  • Fig. 1 a schematic representation of a block diagram of an arrangement of a power supply network with a DC-DC converter device according to an embodiment
  • Fig. 5 a schematic representation of a block diagram of an arrangement of a power supply network with a DC-DC converter device according to another embodiment
  • Fig. 7 a flowchart as the basis for a method according to an embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a block diagram of a DC-DC converter device 10 for coupling a high-voltage network 2 with a low-voltage network 1.
  • the high-voltage network 2 and the low-voltage network 1 could be the corresponding on-board network of an electric vehicle.
  • electrical consumers such as control units, ventilation, comfort functions, multimedia components, etc. can be supplied with electrical energy via the low-voltage network 1.
  • the electrical voltage of the low-voltage network 1 is usually a maximum of 48 V, usually around 12 or 24 V.
  • the high-voltage network 2 can, for example, comprise an electrical drive system with an electrical machine 23.
  • a direct voltage of the high-voltage network 2 can be converted by means of an electrical power converter 22 into a single-phase or multi-phase alternating voltage, which is suitable for controlling the electrical machine 23 according to setpoint specifications.
  • an intermediate circuit capacitor 21 can be provided, for example.
  • the electrical voltage in the high-voltage network 2 can be several hundred volts.
  • the electrical voltage in the high-voltage network 2 can be in the range between 350 and 400 V or 800 V.
  • an electrical energy storage device for example a traction battery 30, can be provided in the high-voltage network 2, which is coupled to the high-voltage network 2 via a disconnector 31.
  • the low-voltage network 1 and the high-voltage network 2 can be electrically coupled to one another by means of a DC-DC converter device 10.
  • the DC-DC converter device 10 can be a device that enables bidirectional DC-DC conversion between the low-voltage network 1 and the high-voltage network 2.
  • the DC-DC converter device 10 can transfer electrical energy from the high-voltage network 2 to the low-voltage network 1, as well as electrical energy from the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2.
  • the DC-DC converter device 10 can comprise several units with DC-DC converters 11, 12.
  • the number of two DC-DC converters 11, 12 shown here is only an example. to explain the basic principle of the invention and is not intended to limit the present invention. In addition, three or more units of DC-DC converters are also possible.
  • the individual DC-DC converters 11, 12 can be designed the same or at least similar. Alternatively, it is also possible for the individual DC-DC converters 11, 12 to be designed differently, and in particular to be designed for a different maximum power transmission. By using several parallel DC-DC converters 11, 12, for example, the number of active DC-DC converters can be adjusted depending on the electrical power to be transmitted. In this way, the DC-DC converters can be operated as close as possible to their optimal operating point. This allows the efficiency of the DC-DC converters to be increased.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the energy flow in an operating mode in which, for example, electrical energy is provided by the traction battery 30.
  • the isolating switch 31 between the traction battery 30 and the high-voltage network 2 is closed.
  • the electrical energy can be used, on the one hand, to control the electrical machine 23 via the power converter 22.
  • electrical energy provided by the traction battery 30 can also be transferred to the low-voltage network 1 by means of the DC-DC converter device 10 in order to supply electrical consumers in the low-voltage network 1 with energy and/or to charge a battery in the low-voltage network 1.
  • one or more DC-DC converters 11, 12 can actively carry out a DC voltage conversion from the high-voltage network 2 to the low-voltage network 1.
  • Figure 3 shows a schematic representation of the energy flow in a further operating mode, in which, for example, electrical energy is transferred from an energy storage in the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2.
  • the isolating switch 31 between the traction battery 30 and the high-voltage network 2 is open.
  • the electrical voltage in the high-voltage network 2 can thus be adjusted to the electrical voltage at the traction battery 30.
  • the circuit breaker 31 can then be closed without a significant current flowing at the time of closing. In this way, sparks or the like can be avoided when the isolating switch 31 is closed.
  • FIG 4 shows a schematic representation of the energy flow in a further operating mode according to the invention.
  • the isolating switch 31 between the traction battery 30 and the high-voltage network 2 is open.
  • the intermediate circuit capacitor 21 is still charged.
  • at least one DC-DC converter 11, 12 of the DC-DC converter device 10 can transfer electrical energy from the high-voltage network and thus from the intermediate circuit capacitor 21 into the low-voltage network 1. If the electrical energy transferred in this way cannot be completely absorbed or consumed in the low-voltage network 1, at least one further DC-DC converter 11, 12 can convert electrical energy from the low-voltage network 1 towards the high-voltage network 2.
  • electrical energy is simultaneously transferred from the high-voltage network 2 to the low-voltage network 1 using a first part of the DC-DC converters 11, 12, and electrical energy is simultaneously transferred from the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2 using a further part of the DC-DC converters 11, 12.
  • the DC-DC converters 11, 12 are lossy modules, losses occur during the DC-DC conversion. Electrical energy is converted into thermal energy. Consequently, during the simultaneous voltage conversion from the high-voltage network 2 into the low-voltage network 1 and back into the high-voltage network 2, electrical energy is continuously converted into thermal energy. Thus, the electrical energy stored in the high-voltage network 2, for example the electrical energy in the intermediate circuit capacitor 21, is gradually reduced and converted into thermal energy. This thermal energy can be dissipated to the DC-DC converter 11, 12 using appropriate cooling devices. The electrical energy in the high-voltage network 2 can therefore be reduced even if no or only little electrical energy can be absorbed by the low-voltage network 1.
  • the low-voltage network 1 can absorb some of the electrical energy from the high-voltage network 2, additional electrical energy can be removed from the high-voltage network 2 through the simultaneous voltage conversion from the high-voltage network 2 to the low-voltage network 1 and vice versa from the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2.
  • This allows the electrical energy stored in the high-voltage network 2 to be discharged quickly.
  • This process for actively discharging the high-voltage network 2 or the capacitances in the high-voltage network 2 will usually take place within a few seconds.
  • the process for removing the electrical energy from the high-voltage network 2 can be carried out until the electrical voltage in the high-voltage network 2 falls below a predetermined threshold value.
  • a control device 13 can be provided to control the DC-DC converters 11, 12 in the operating model described above.
  • This control device 13 can, for example, specify target values for the direction of the voltage converters and the level of the output voltage at the individual DC-DC converters 11, 12, depending on the operating mode.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a block diagram of a DC-DC converter device 10 according to a further embodiment.
  • the DC-DC converter device 10 of this embodiment differs from the previously described embodiments in particular in that an additional separating element 16, for example a circuit breaker or the like, can be provided between the DC-DC converter device 10 and the low-voltage network 1.
  • the low-voltage network 1 can be electrically connected or separated from the DC-DC converter device 10 by means of this separating element 16.
  • All statements made previously in connection with the DC-DC converter device 10 apply.
  • the electrical connection between the DC-DC converter device 10 and the low-voltage network 1 is interrupted.
  • this can occur due to a cable break, a torn-off plug or similar.
  • the high-voltage network 2 can be discharged in a similar way to the procedure when the trend device 16 is open.
  • the electrical energy output by one DC-DC converter 11 on the low-voltage side must be completely absorbed by the other DC-DC converter 12.
  • care must be taken to ensure that the electrical voltage on the low-voltage network 1 side is within a permissible value range.
  • the DC-DC converters 11, 12 must be regulated in such a way that the electrical voltage output does not exceed a maximum permissible value.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a block diagram of a DC-DC converter device 10 according to yet another embodiment.
  • the DC-DC converter device 10 of this embodiment differs from the previously described embodiments in particular in that the DC-DC converters 11, 12 on the high-voltage network side and/or the low-voltage side can each be connected to separate high-voltage network sub-networks 2a, 2b or low-voltage network sub-networks la, lb.
  • the respective high-voltage network sub-networks 2a, 2b preferably have at least approximately the same electrical voltage level, and the respective low-voltage network sub-networks la, lb also preferably have at least approximately the same electrical voltage level.
  • this embodiment provides coupling elements 14, 15 which can electrically connect the sub-networks 2a, , 2b or la, lb on the low-voltage side or the high-voltage side. If, for example, several sub-networks la, lb are provided on the low-voltage side, these sub-networks la, lb can be electrically connected to one another by means of the coupling element 14. Similarly, several sub-networks 2a, 2b on the high-voltage side can be electrically connected to one another by means of a coupling element 15.
  • the respective sub-networks la, lb or 2a, 2b can be electrically connected to one another when electrical energy is to be dissipated in the high-voltage network 2 or one of the sub-networks 2a, 2b on the high-voltage side, as has already been explained in connection with the previous exemplary embodiments.
  • the coupling element 15 between the sub-networks 2a, 2b on the high-voltage side can, for example, comprise a 400/800V battery switch, as is used, for example, in 800V high-voltage on-board networks for charging at 400V DC charging stations.
  • modules of the traction battery 30 are changed from serial to parallel connection. This corresponds to a connection of the high-voltage sub-networks 2a, 2b analogous to a closed coupling element 15.
  • DC-DC converter devices 10 it is also possible to arrange two or more DC-DC converter devices 10 in parallel with one another. In this way, several forward and reverse feed paths as well as separation and coupling paths can be created between the subnetworks 2a, 2b and la, lb on the low-voltage side and the high-voltage side, respectively. In this case, a total of several DC-DC converters 11, 12 can be present.
  • a further operating mode can optionally be provided in which at least one DC-DC converter 11, 12 periodically alternately transmits electrical energy first to the high-voltage network 2 in the direction of the low-voltage network 1 and from the low-voltage network 1 in the direction of the high-voltage network 2.
  • the electrical energy in the high-voltage network 2 can be reduced even if only one DC-DC converter 11 or 12 is available, for example because the additional DC-DC converter 11 or 12 has failed. This means, for example, that a type of emergency operation is possible in the event of a DC-DC converter 11 or 12 failing.
  • the individual periods for the alternating transmission of electrical energy between the high-voltage network 2 and the low-voltage network 1 should be chosen as short as possible.
  • Figure 7 shows a flowchart on which a method for discharging an intermediate circuit capacitor is based according to one embodiment.
  • the method can be carried out in particular with a DC-DC converter device 10, as previously described in connection with FIGS. 1 to 6.
  • the method can in particular include any steps, as were also previously explained in connection with FIGS. 1 to 6 for the operation of the DC-DC converter device 10.
  • the previously described DC-DC converter device 10 can also include any components that may be required to implement the method described below.
  • High-voltage network 2 into the low-voltage network 1. At least one
  • DC-DC converters 11, 12 of the DC-DC converter device 10 mentioned DC voltage conversion in front of the high-voltage network 2 into the low-voltage network 1.
  • a DC voltage conversion takes place from the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2.
  • At least one further DC-DC converter 11, 12 of the DC-DC converter device 10 carries out the DC-voltage conversion from the low-voltage network 1 to the high-voltage network 2.
  • the described DC voltage conversions can be carried out at least until an electrical voltage in the high-voltage network 2 and thus across the intermediate circuit capacitor 21 falls below a predetermined threshold value.
  • the present invention relates to a discharge of energy storage devices in a high-voltage network.
  • a DC-DC converter device with at least two DC-DC converters is provided, with at least one DC-DC converter carrying out energy transfer from the high-voltage network to a low-voltage network and, in parallel, at least one further DC-DC converter carrying out energy transfer from the low-voltage network to the high-voltage network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Entladung von Energiespeichern wie beispielsweise Zwischenkreiskondensators in einem Hochvoltnetz, insbesondere einem Hochvoltnetz eines Elektrofahrzeug. Hierzu ist eine Gleichspannungswandlervorrichtung mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern vorgesehen, wobei mindestens ein Gleichspannungswandler eine Energieübertragung von dem Hochvoltnetz in einem Niedervoltnetz ausführt und parallel dazu mindestens ein weiterer Gleichspannungswandler eine Energieübertragung von dem Niedervoltnetz in das Hochvoltnetz ausführt.

Description

Beschreibung
Titel
Gleichspannungswandlervorrichtung, Energieversorgungssystem und Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichspannungswandlervorrichtung, insbesondere eine Gleichspannungswandlervorrichtung zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators, sowie ein Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Energieversorgungssystem für ein Elektrofahrzeug mit einer solchen Gleichspannungswandlervorrichtung.
Stand der Technik
Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen in der Regel über mindestens zwei Spannungsebenen. Einerseits ist ein Niedervoltnetz im Bereich von beispielsweise ca. 12 V vorgesehen, welches Verbraucher geringerer Leistung speist. Ferner ist ein Hochvoltnetz im Bereich von einigen hundert Volt vorgesehen, welches ein elektrisches Antriebssystem speist und in der Regel auch eine sogenannte Traktionsbatterie umfasst.
In einem Fehlerfall ist es dabei notwendig, Energiespeicherelemente in dem Hochvoltnetz, wie zum Beispiel Kondensatoren, möglichst rasch zu entladen. Hierzu können unter anderem zusätzliche, separate Entladeschaltungen vorgesehen sein.
Die Druckschrift DE 10 2009 055 053 Al beschreibt beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entladen eines Energiespeichers, insbesondere eines Zwischenkreiskondensators, in einem Hochspannungsnetz eines Kraftfahrzeugs.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung offenbart eine Gleichspannungswandlervorrichtung, ein Energieversorgungssystem und Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Gleichspannungswandlervorrichtung mit einem ersten Gleichspannungswandler und mindestens einem zweiten Gleichspannungswandler. Der erste Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, an einem ersten Anschluss mit einem ersten Gleichspannungsnetz gekoppelt zu werden. Ferner ist der erste Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, an einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Gleichspannungsnetz gekoppelt zu werden. Der zweite Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz gekoppelt zu werden.
Ferner ist der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, an einem zweiten Anschluss mit dem zweiten Gleichspannungsnetz gekoppelt zu werden. In einem ersten Betriebsmodus ist der erste Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, elektrische Energie von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers zu übertragen. Weiterhin ist in diesem ersten Betriebsmodus der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, gleichzeitig elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers zu übertragen.
Weiterhin ist vorgesehen:
Ein Energieversorgungssystem für ein Elektrofahrzeug mit einem Hochvoltnetz und einem Niedervoltnetz und einer erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlervorrichtung. In dem Hochvoltnetz ist ein Zwischenkreiskondensators vorgesehen. Die ersten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers und des zweiten Gleichspannungswandlers sind elektrisch mit dem Hochvoltnetz gekoppelt. Die zweiten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers und des zweiten Gleichspannungswandlers sind elektrisch mit dem Niedervoltbordnetz gekoppelt.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators, der in einem ersten Gleichspannungsnetz vorgesehen ist. Das erste Gleichspannungsnetz ist mittels einer Gleichspannungswandlervorrichtung, insbesondere der zuvor genannten erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlervorrichtung, mit einem zweiten Gleichspannungsnetz gekoppelt. Die Gleichspannungswandlervorrichtung umfasst mindestens zwei Gleichspannungswandler. Ein erster Gleichspannungswandler ist an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz gekoppelt und an einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Gleichspannungsnetz gekoppelt. Ein zweiter Gleichspannungswandler ist an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz gekoppelt und an einem zweiten Anschluss mit dem zweiten Gleichspannungsnetz gekoppelt. In dem Verfahren werden gleichzeitig die folgenden beiden Schritte ausgeführt. Einerseits wird mittels des ersten Gleichspannungswandlers elektrische Energie von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers übertragen. Andererseits wird mittels des zweiten Gleichspannungswandlers elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers übertragen.
Vorteile der Erfindung
Elektrische Antriebssysteme, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, werden in der Regel von einer elektrischen Gleichspannung im Bereich von einigen hundert Volt gespeist. Zur Stabilisierung dieser Gleichspannung sind üblicherweise Kondensatoren, insbesondere sogenannte Zwischenkreiskondensatoren, vorgesehen. Diese Kondensatoren müssen unter anderem im Fehlerfall kontrolliert und rasch entladen werden können. Wird diese durch eine separate, zusätzliche Schaltung realisiert, so ist hierfür ein zusätzlicher Aufwand in Form von Kosten und Bauraum erforderlich. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass in Elektrofahrzeugen neben einem Hochvoltnetz mit dem elektrischen Antriebssystem in der Regel ein weiteres Niedervoltnetz vorgesehen ist. Das Hochvoltnetz und das Niedervoltnetz können über eine Gleichspannungswandlervorrichtung miteinander gekoppelt sein. Auf diese Weise kann elektrische Energie zwischen dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz ausgetauscht werden. Da bei dieser Energieübertragung zwischen dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz auch Verluste auftreten, ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, die Entladung der Kapazitäten in dem Hochvoltnetz durch die verlustbehaftete Gleichspannungswandler zwischen dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz zu realisieren oder zumindest zu unterstützen.
Hierbei wird als Gleichspannungswandlervorrichtung eine Vorrichtung eingesetzt, welche mindestens zwei separate Gleichspannungswandlereinheiten umfasst. Eine erste Gleichspannungswandlereinheit wandelt dabei elektrische Energie von dem Hochvoltnetz zu dem Niedervoltnetz, während parallel dazu eine zweite Gleichspannungswandlereinheit in umgekehrter Richtung elektrische Energie von dem Niedervoltnetz zu dem Hochvoltnetz wandelt. Auf diese Weise wird die elektrische Energie gleichzeitig in beide Richtungen übertragen, wobei in jeder Gleichspannungswandlereinheit auch Verluste in Form von thermischer Energie auftreten. Somit kann die zunächst in den Kondensatoren des Hochvoltnetzes gespeicherte elektrische Energie, während der simultanen Gleichspannungswandlung in den beiden Gleichspannungswandlereinheiten in thermische Energie (bspw. Stromwärmeverluste) gewandelt werden und somit die in den Kondensatoren gespeicherte elektrische Energie abgebaut wird, ohne dass hierzu zusätzliche separate Schaltungseinheiten erforderlich sind.
Gleichspannungswandleranordnungen, wie sie beispielsweise zur Kopplung des Hochvoltnetz und des Niedervoltnetzes in einem Elektrofahrzeug verwendet werden, sind in sehr vielen Fällen ohnehin für einen bidirektionalen Betrieb ausgelegt, d. h. für eine Gleichspannungswandler vom Hochvoltnetz zum Niedervoltnetz oder umgekehrt vom Niedervoltnetz zum Hochvoltnetz. Darüber hinaus sind ebenfalls in sehr vielen Anwendungsfällen für die Kopplung von Hochvoltnetz und Niedervoltnetz Gleichspannungswandleranordnungen mit mehreren parallelen Gleichspannungswandlereinheiten vorgesehen. Letzteres ermöglicht beispielsweise eine sehr gute Skalierung. Beispielsweise können je nach zu übertragender Leistung zwischen Hochvoltnetz und Niedervoltnetz eine oder mehrere Gleichspannungswandlereinheiten aktiviert werden. Auf diese Weise können die jeweils aktiven Gleichspannungswandlereinheiten sehr nahe an ihren optimalen Betriebspunkt betrieben werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß ist ein weiterer Betriebsmodus vorgesehen, in welchem ein Teil dieser Gleichspannungswandlereinheiten (mindestens eine) derart betrieben wird, dass elektrische Energie von dem Hochvoltnetz zu dem Niedervoltnetz übertragen wird. Gleichzeitig wird ein weiterer Teil der Gleichspannungswandlereinheiten (ebenfalls mindestens eine) derart betrieben, dass elektrische Energie von dem Niedervoltnetz in das Hochvoltnetz übertragen wird. Auf diese Weise wird elektrische Energie sozusagen im Kreis übertragen. Da alle beteiligten Gleichspannungswandlereinheiten jedoch in ihrem Betrieb verlustbehaftet sind, wird ein Teil der Energie dabei in thermische Energie umgewandelt. Auf diese Weise kann die zuvor in kapazitiven Elementen, wie zum Beispiel dem Zwischenkreiskondensator, gespeicherte elektrische Energie, abgebaut und in thermische Energie umgewandelt werden. Diese thermische Energie kann beispielsweise über ein geeignetes Kühlsystem abgeführt werden. Da der Vorgang in der Regel nur wenige Sekunden andauern wird, muss hierzu das Kühlsystem der Gleichspannungswandlervorrichtung nicht oder nur in sehr geringem Maße erweitert werden. Folglich kann auf diese Weise bei Bedarf die auf der Seite des Hochvoltnetzes in Kapazitäten gespeicherte elektrische Energie sehr rasch abgebaut werden, ohne dass hierzu aufwändige zusätzliche Komponenten und Maßnahmen erforderlich sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers und die ersten Anschlüsse des zweiten Gleichspannungswandlers jeweils dazu ausgelegt, mit einem Zwischenkreiskondensator verbunden zu werden. Ferner kann die Gleichspannungswandlervorrichtung eine Steuereinrichtung umfassen. Diese Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, zum Entladen des Zwischenkreiskondensators den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler in dem ersten Betriebsmodus anzusteuern.
Somit kann durch die Steuereinrichtung das Entladen des Zwischenkreiskondensators gezielt kontrolliert und ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt zum Entladen des Zwischenkreiskondensators den ersten Betriebsmodus einzustellen, bis eine elektrische Spannung an dem Zwischenkreiskondensator einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise kann die elektrische Spannung über den Zwischenkreiskondensator und somit in dem (deaktivierten) Hochvoltnetz auf ein ungefährliches Spannungsniveau abgesenkt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist in dem ersten Betriebsmodus eine elektrische Leistung, die von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers übertragen wird, größer als eine elektrische Leistung, die von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers übertragen wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass dem Hochvoltnetz und den in dem Hochvoltnetz vorhandenen elektrischen Energiespeichern, wie beispielsweise dem Zwischenkreiskondensator, elektrische Energie entnommen wird. Neben der Umwandlung der elektrischen Energie in thermische Energie aufgrund der elektrischen Verluste in den Gleichspannungswandlern ist es darüber hinaus auch möglich, elektrische Energie von dem Hochvoltnetz in das Niedervoltnetz einzuspeisen und beispielsweise eine in dem Niedervoltnetz vorhandene Batterie aufzuladen oder Verbraucher in dem Niedervoltnetz mit Energie versorgen.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht in dem ersten Betriebsmodus eine elektrische Leistung, die von dem ersten Gleichspannungswandler dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers bereitgestellt wird, der elektrischen Leistung, die an dem zweiten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers eingespeist wird. Mit anderen Worten, der zweite Gleichspannungswandler nimmt die von dem ersten Gleichspannungswandler abgegebene elektrische Energie vollständig auf. Somit wird keine elektrische Energie in das zweite Gleichspannungsnetz eingespeist. Gegebenenfalls kann zwischen den zweiten Anschlüssen des ersten und zweiten Gleichspannungswandlers und dem zweiten Gleichspannungsnetz ein Schaltelement, beispielsweise ein Trennschalter o. ä. vorgesehen sein. Somit kann zum Beispiel in einer Gefahrensituation zum einen das zweite Gleichspannungsnetz von dem Gleichspannungswandler elektrisch getrennt werden und zum anderen die in dem ersten Gleichspannungsnetz gespeicherte elektrische Energie durch die elektrischen Verluste in den Gleichspannungswandlern abgebaut werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die elektrische Spannung an den zweiten Anschlüssen der Gleichspannungswandler sich innerhalb vorgegebener Spannungsbereiche bewegt und insbesondere einen maximaler Grenzwert nicht überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das zweite Gleichspannungsnetz ein erstes Gleichspannungsteilnetz und ein zweites Gleichspannungsteilnetz. Hierbei kann der erste Gleichspannungswandler dazu ausgelegt sein, an dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers mit dem ersten Gleichspannungsteilnetz des zweiten Gleichspannungsnetzes gekoppelt zu werden. Ferner kann der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt sein, an dem zweiten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers mit dem zweiten Gleichspannungsteilnetz des zweiten Gleichspannungsnetzes gekoppelt zu werden. Mit anderen Worten, der erste Gleichspannungswandler und der zweite Gleichspannungswandler sind jeweils mit separaten Gleichspannungsteilnetzen verbunden. Somit können die einzelnen Gleichspannungsteilnetze über separate Gleichspannungswandler unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt werden. Ferner kann die Gleichspannungswandlervorrichtung ein Koppelelement umfassen. Dieses Koppelelement ist dazu ausgelegt, das erste Gleichspannungsteilnetz und das zweite Gleichspannungsteilnetz in dem ersten Betriebsmodus elektrisch miteinander zu koppeln. Somit kann in diesem ersten Betriebsmodus elektrische Energie an den zweiten Anschlüssen der Gleichspannungswandler ausgetauscht werden. Hierdurch ist es möglich, die von dem ersten Gleichspannungswandler an dem zweiten Gleichspannungswandler abgegebene Energie in den zweiten Anschluss des zweiten Spannungswandler einzuspeisen und auf diese Weise die in dem ersten Gleichspannungsnetz gespeicherte elektrische Energie durch die elektrischen Verluste in den beiden Gleichspannungswandlern abzubauen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erste Gleichspannungsnetz ein erstes Teilnetz und ein zweites Teilnetz. Hierbei kann der erste Gleichspannungswandler dazu ausgelegt sein, an dem ersten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers mit dem ersten Teilnetz des ersten Gleichspannungsnetzes gekoppelt zu werden, und der zweite Gleichspannungswandler kann dazu ausgelegt sein, an dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandler mit dem zweiten Teilnetz des ersten Gleichspannungsnetzes gekoppelt zu werden. Mit anderen Worten, die beiden Gleichspannungswandler können an den ersten Anschlüssen jeweils an getrennten Teilnetzen des ersten Gleichspannungsnetzes angeschlossen sein. Ferner kann die Gleichspannungswandlervorrichtung ein Koppelelement umfassen. Dieses Koppelelement kann dazu ausgelegt sein, das erste Teilnetz und das zweite Teilnetz des ersten Gleichspannungsnetz in dem ersten Betriebsmodus elektrisch miteinander zu koppeln. Somit können einerseits die beiden Gleichspannungswandler im Normalbetrieb von separaten Teilnetzen mit elektrischer Energie versorgt werden. Ferner können für die erfindungsgemäße Entladung elektrischen Energie in dem ersten Betriebsmodus die beiden Teilnetze elektrisch miteinander gekoppelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Gleichspannungswandler und/oder der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, abwechselnd elektrische Energie von dem ersten Gleichspannungsnetz in das zweite Gleichspannungsnetz und von dem zweiten Gleichspannungsnetz in das erste Gleichspannungsnetz zu übertragen. Insbesondere können die Perioden für den Wechsel der Übertragungsrichtung der elektrischen Energie relativ kurz gewählt werden. Beispielsweise kann der Wechsel regelmäßig mit einer Periodendauer von jeweils einigen Millisekunden, 10 oder 100 ms erfolgen. Insbesondere kann dabei jeweils maximal so viel Energie übertragen werden, wie von dem jeweiligen Gleichspannungsnetz, insbesondere dem zweiten Gleichspannungsnetz aufgenommen werden kann. Auf diese Weise kann auch mittels eines einzelnen Gleichspannungswandlers, beispielsweise beim Ausfall eines der beiden Gleichspannungswandler, die elektrische Energie in dem ersten Gleichspannungsnetz abgebaut werden. Gemäß einer Ausführungsform ist in der Gleichspannungswandlervorrichtung ein zweiter Betriebsmodus vorgesehen. In diesem zweiten Betriebsmodus ist der erste Gleichspannungswandler und/oder der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, elektrische Energie von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers zu übertragen. Ferner kann in einem dritten Betriebsmodus der erste Gleichspannungswandler und/oder der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt sein, elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers zu übertragen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Betriebsmodi handeln, die dazu verwendet werden, um auf konventionelle Weise elektrische Energie entweder von Hochvoltnetz in das Niedervoltnetz oder umgekehrt von dem Niedervoltnetz in das Hochvoltnetz zu übertragen.
Gemäß einer Ausführungsform ist in der Gleichspannungswandlervorrichtung ein weiterer Betriebsmodus vorgesehen in welchem der erste Gleichspannungswandler dazu ausgelegt ist, elektrische Energie abwechselnd von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers und elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers zu übertragen. Somit ist auch ein Entladen der auf der Hochvoltnetzseite gespeicherten elektrischen Energie durch nur einen Gleichspannungswandler möglich, falls beispielsweise der zweite Gleichspannungswandler aufgrund einer Fehlfunktion oder ähnlichem nicht genutzt werden kann.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eine Anordnung von Energieversorgungsnetz mit einer Gleichspannungswandlervorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Energieflusses durch eine Gleichspannungswandlervorrichtung in einem Betriebsmodus;
Fig. 3: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Energieflusses durch eine Gleichspannungswandlervorrichtung in einem weiteren Betriebsmodus;
Fig. 4: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Energieflusses durch eine Gleichspannungswandlervorrichtung in einem Betriebsmodus zum Entladen des Zwischenkreiskondensators;
Fig. 5: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eine Anordnung von Energieversorgungsnetz mit einer Gleichspannungswandlervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eine Anordnung von Energieversorgungsnetz mit einer Gleichspannungswandlervorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform; und
Fig. 7: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandlervorrichtung 10 zur Kopplung eines Hochvoltnetzes 2 mit einem Niedervoltnetz 1. Bei dem Hochvoltnetz 2 und dem Niedervoltnetz 1 kann es sich beispielsweise um die entsprechenden Bordnetze eines Elektrofahrzeugs handeln. Zum Beispiel können durch das Niedervoltnetz 1 elektrische Verbraucher wie Steuergeräte, Lüftung, Komfortfunktionen, Multimediakomponenten o. ä. mit elektrischer Energie versorgt werden. Die elektrische Spannung des Niedervoltnetz 1 liegt in der Regel bei maximal 48 V, in der Regel bei ca. 12 oder 24 V.
Das Hochvoltnetz 2 kann beispielsweise ein elektrischen Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine 23 umfassen. Beispielsweise kann eine Gleichspannung des Hochvoltnetzes 2 mittels eines elektrischen Stromrichters 22 in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung konvertiert werden, die dazu geeignet ist, die elektrische Maschine 23 gemäß Sollwertvorgaben anzusteuern. Zur Stabilisierung der Gleichspannung am Eingang des Stromrichters 22 kann beispielsweise ein Zwischenkreiskondensator 21 vorgesehen sein. Die elektrische Spannung in dem Hochvoltnetz 2 kann einige hundert Volt betragen. Beispielsweise kann die elektrische Spannung im Hochvoltnetz 2 im Bereich zwischen 350 bis 400 V oder 800 V liegen.
Ferner kann in dem Hochvoltnetz 2 ein elektrischer Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie 30 vorgesehen sein, welche über einen Trennschalter 31 mit dem Hochvoltnetz 2 gekoppelt ist.
Das Niedervoltnetz 1 und das Hochvoltnetz 2 können mittels einer Gleichspannungswandlervorrichtung 10 elektrischen miteinander gekoppelt werden. Insbesondere kann es sich bei der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 um eine Vorrichtung handeln, welche eine bidirektionale Gleichspannungswandlung zwischen dem Niedervoltnetz 1 und dem Hochvoltnetz 2 ermöglicht. Mit anderen Worten, die Gleichspannungswandlervorrichtung 10 kann sowohl elektrische Energie von dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 übertragen, als auch elektrische Energie von dem Niedervoltnetz 1 zu dem Hochvoltnetz 2.
Wie in Figur 1 weiter dargestellt, kann die Gleichspannungswandlervorrichtung 10 mehrere Einheiten mit Gleichspannungswandler 11, 12 umfassen. Die hier dargestellte Anzahl von zwei Gleichspannungswandler 11, 12 ist nur beispielhaft zu Erläuterung des erfindungsgemäßen Grundprinzips zu verstehen und soll keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellen. Darüber hinaus sind auch drei oder mehr Einheiten von Gleichspannungswandler möglich.
Die einzelnen Gleichspannungswandler 11, 12 können dabei gleich oder zumindest gleichartig ausgeführt sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die einzelnen Gleichspannungswandler 11, 12 unterschiedlich ausgelegt sind, und insbesondere für eine unterschiedliche maximale Leistungsübertragung ausgelegt sind. Durch die Verwendung mehrerer paralleler Gleichspannungswandler 11, 12 kann beispielsweise die Anzahl der aktiven Gleichspannungswandler in Abhängigkeit der zu übertragenden elektrischen Leistung angepasst werden. Auf diese Weise können die Gleichspannungswandler möglichst nahe an ihrem optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Somit kann die Effizienz der Gleichspannungswandler gesteigert werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Energieflusses in einem Betriebsmodus, bei welchem beispielsweise elektrische Energie von der Traktionsbatterie 30 bereitgestellt wird. Hierbei ist der Trennschalter 31 zwischen der Traktionsbatterie 30 und dem Hochvoltnetz 2 geschlossen. Die elektrische Energie kann einerseits dazu genutzt werden, über den Stromrichter 22 die elektrische Maschine 23 anzusteuern. Darüber hinaus kann von der Traktionsbatterie 30 bereitgestellte elektrische Energie auch mittels der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 in das Niedervoltnetz 1 übertragen werden, um elektrische Verbraucher in dem Niedervoltnetz 1 mit Energie zu versorgen und/oder eine Batterie in dem Niedervoltnetz 1 aufzuladen. Hierbei können, wie oben bereits angedeutet, ein oder mehrere Gleichspannungswandler 11, 12 aktiv eine Gleichspannungswandlung von dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 ausführen.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Energieflusses in einem weiteren Betriebsmodus, bei welchem beispielsweise elektrische Energie aus einem Energiespeicher in dem Niedervoltnetz 1 in das Hochvoltnetz 2 übertragen wird. Hierbei ist der Trennschalter 31 zwischen der Traktionsbatterie 30 und dem Hochvoltnetz 2 geöffnet. Beispielsweise kann durch einen solchen Energiefluss der Zwischenkreiskondensators 21 in dem Hochvoltnetz 2 aufgeladen werden. Somit kann die elektrische Spannung in dem Hochvoltnetz 2 der elektrischen Spannung an der Traktionsbatterie 30 angeglichen werden. Daraufhin kann der Trennschalter 31 geschlossen werden ohne dass zum Zeitpunkt des Schließens ein signifikanter Strom fließt. Auf diese Weise können Funkenbildungen o. ä. beim Schließen des Trennschalters 31 vermieden werden.
Figur 4 schließlich zeigt eine schematische Darstellung des Energieflusses in einem erfindungsgemäßen weiteren Betriebsmodus. Hierbei ist der Trennschalter 31 zwischen der Traktionsbatterie 30 und dem Hochvoltnetz 2 geöffnet. Unmittelbar nach dem Öffnen dieses Trennschalters 31 ist der Zwischenkreiskondensators 21 noch aufgeladen. Für eine aktive Entladung des Zwischenkreiskondensators 21 kann mindestens ein Gleichspannungswandler 11, 12 der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 elektrische Energie von dem Hochvoltnetz und somit aus dem Zwischenkreiskondensators 21 in das Niedervoltnetz 1 übertragen. Kann die dabei übertragene elektrische Energie nicht vollständig in dem Niedervoltnetz 1 aufgenommen bzw. verbraucht werden, so kann mindestens ein weiterer Gleichspannungswandler 11, 12 elektrische Energie von dem Niedervoltnetz 1 in Richtung des Hochvoltnetzes 2 konvertieren. In diesem Fall wird also gleichzeitig mit einem ersten Teil der Gleichspannungswandler 11, 12 elektrische Energie von dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 übertragen und mit einem weiteren Teil der Gleichspannungswandler 11, 12 elektrische Energie von dem Niedervoltnetz 1 in das Hochvoltnetz 2 übertragen.
Da die Gleichspannungswandler 11, 12 verlustbehaftete Baugruppen sind, entstehen bei der Gleichspannungswandlung Verluste. Dabei wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt. Folglich wird bei der gleichzeitigen Spannungswandlung vom Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 und zurück in das Hochvoltnetz 2 kontinuierlich elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt. Somit wird die in dem Hochvoltnetz 2 gespeicherte elektrische Energie, beispielsweise die elektrische Energie in den Zwischenkreiskondensators 21, nach und nach abgebaut und in thermische Energie umgewandelt. Diese thermische Energie kann mittels entsprechender Kühleinrichtungen an den Gleichspannungswandler 11, 12 abgeführt werden. Somit kann die elektrische Energie in dem Hochvoltnetz 2 selbst dann abgebaut werden, wenn durch das Niedervoltnetz 1 keine oder nur wenig elektrische Energie aufgenommen werden kann.
Selbst wenn das Niedervoltnetz 1 einen Teil der elektrischen Energie aus dem Hochvoltnetz 2 aufnehmen kann, so kann durch die gleichzeitige Spannungswandlung von dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 und umgekehrt von dem Niedervoltnetz 1 in das Hochvoltnetz 2 zusätzlich elektrische Energie aus dem Hochvoltnetz 2 abgebaut werden. Somit kann eine rasche Entladung der in dem Hochvoltnetz 2 gespeicherten elektrischen Energie erfolgen. In der Regel wird dieser Vorgang zum aktiven Entladen des Hochvoltnetzes 2 bzw. der Kapazitäten in dem Hochvoltnetz 2 innerhalb weniger Sekunden erfolgen. Insbesondere kann der Vorgang zum Abbau der elektrischen Energie aus Hochvoltnetz 2 so lange ausgeführt werden, bis die elektrische Spannung in dem Hochvoltnetz 2 unter einen vorgegebenen Schwellwert sinkt.
Zur Steuerung der Gleichspannungswandler 11, 12 in den zuvor beschriebenen Betriebsmodell kann beispielsweise eine Steuervorrichtung 13 vorgesehen sein. Diese Steuervorrichtung 13 kann beispielsweise je nach Betriebsmodus Sollwerte für die Richtung der Spannungswandler sowie die Höhe der Ausgangsspannung an den einzelnen Gleichspannungswandlern 11, 12 vorgeben.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandlervorrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Gleichspannungswandlervorrichtung 10 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen insbesondere dadurch, dass zwischen der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 und dem Niedervoltnetz 1 ein zusätzliches Trennelement 16, beispielsweise ein Leistungsschalter o. ä., vorgesehen sein kann. Durch dieses Trennelement 16 kann das Niedervoltnetz 1 mit der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 elektrisch verbunden oder getrennt werden. Insbesondere ist beispielsweise bei einer Gefahrensituation ein Öffnen des Trennelements 16 möglich, um einen weiteren Energiefluss in das Niedervoltnetz 1 zu verhindern. Darüber hinaus gelten alle bereits zuvor in Zusammenhang mit der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 gemachten Ausführungen.
Anstelle des oben beschriebenen Trennelements 16 zwischen der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 und dem Niedervoltnetz 1 ist es auch möglich, dass bei einem im Fehlerfall, beispielsweise infolge eines Unfalls oder ähnlichem, die elektrische Verbindung zwischen Gleichspannungswandlervorrichtung 10 und Niedervoltnetz 1 unterbrochen wird. Beispielsweise kann dies durch einen Kabelbruch, einen abgerissenen Stecker o. ä. erfolgen. In diesem Fall kann das Entladen des Hochvoltnetzes 2 analog zu dem Vorgehen bei geöffneter Trendvorrichtung 16 erfolgen.
Soll bei geöffnetem Trennelement 16 elektrische Energie aus dem Hochvoltnetz 2 abgebaut werden, wie dies zuvor bereits beschrieben worden ist, so muss die von dem einen Gleichspannungswandler 11 auf der Niedervoltseite ausgegebene elektrische Energie vollständig von dem jeweils anderen Gleichspannungswandler 12 aufgenommen werden. Hierbei muss bei der Regelung der Gleichspannungswandler 11, 12 darauf geachtet werden, dass die elektrische Spannung auf der Seite des Niedervoltnetzes 1 sich innerhalb eines zulässigen Wertebereiches bewegt. Insbesondere müssen die Gleichspannungswandler 11, 12 derart geregelt werden, dass die ausgegebene elektrische Spannung einen maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandlervorrichtung 10 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Die Gleichspannungswandlervorrichtung 10 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen insbesondere dadurch, dass die Gleichspannungswandler 11, 12 auf der Hochvoltnetzseite und/oder der Niedervoltseite jeweils an getrennte Hochvoltnetz-Teilnetzen 2a, 2b bzw. Niedervoltnetz-Teilenetzen la, lb angeschlossen werden können. Bevorzugt weisen die jeweiligen Hochvoltnetz- Teilnetze 2a, 2b zumindest annähernd ein gleiches elektrisches Spannungsniveau auf, und auch die jeweiligen Niedervoltnetz-Teilnetze la, lb weisen vorzugsweise ein zumindest annähernd gleiches elektrisches Spannungsniveau auf. Ferner sind diese Ausführungsform Koppelelemente 14, 15 vorgesehen, welche die Teilnetze 2a, , 2b bzw. la, lb auf der Niedervoltseite bzw. der Hochvoltseite elektrisch miteinander verbinden können. Sind beispielsweise auf der Niedervoltseite mehrere Teilnetze la, lb vorgesehen, so können diese Teilnetze la, lb mittels des Koppelelements 14 elektrisch miteinander verbunden werden. Analog können mehrere Teilnetze 2a, 2b auf der Hochvoltseite mittels eines Koppelelements 15 elektrisch miteinander verbunden werden. Insbesondere können die jeweiligen Teilnetze la, lb bzw. 2a, 2b dann elektrisch miteinander verbunden werden, wenn elektrische Energie in dem Hochvoltnetz 2 bzw. einem der Teilnetze 2a, 2b auf der Hochvoltseite abgebaut werden soll, wie dies bereits in Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsbeispielen erläutert wurde.
Das Koppelelement 15 zwischen den Teilnetzen 2a, 2b auf der Hochvoltseite kann beispielsweise eine 400/800V-Batterieumschaltung umfassen, wie sie zum Beispiel bei 800V Hochvolt-Bordnetzen zum Laden an 400V DC-Ladesäulen verwendet wird. Hierbei werden Module der Traktionsbatterie 30 von serieller auf parallele Verschaltung geändert. Dies entspricht einer Verbindung der Hochvolt- Teilnetze 2a, 2b analog zu einem geschlossenen Koppelelement 15.
Ferner ist es auch möglich, zwei oder mehrere Gleichspannungswandlervorrichtungen 10 parallel zueinander anzuordnen. Auf diese Weise können mehrere Vorwärts- und Rückwärtsspeisepfade sowie Trenn- und Koppelpfade zwischen den Teilnetzen 2a, , 2b bzw. la, lb auf der Niedervoltseite bzw. der Hochvoltseite entstehen. Hierbei können somit insgesamt mehrere Gleichspannungswandler 11, 12 vorliegen.
In den voraufgegangenen Ausführungsform wird zum Abbau der in dem Hochvoltnetz 2 gespeicherten elektrischen Energie von mindestens einem Gleichspannungswandler 11, 12 elektrische Energie von dem Hochvoltnetz 2 in Richtung des Niedervoltnetz 1 gewandelt und gleichzeitig von mindestens einem weiteren Gleichspannungswandler 11, 12 elektrische Energie von dem Niedervoltnetz 1 in Richtung des Hochvoltnetz 2 gewandelt.
Darüber hinaus kann gegebenenfalls ein weiterer Betriebsmodus vorgesehen sein, in welchem mindestens eine Gleichspannungswandler 11, 12 periodisch abwechselnd elektrische Energie zunächst dem Hochvoltnetz 2 in Richtung des Niedervoltnetz 1 und von dem Niedervoltnetz 1 in Richtung des Hochvoltnetz 2 überträgt. Auf diese Weise kann die elektrische Energie in dem Hochvoltnetz 2 auch dann abgebaut werden, wenn nur ein Gleichspannungswandler 11 oder 12 zur Verfügung steht, beispielsweise weil der weitere Gleichspannungswandler 11 oder 12 ausgefallen ist. Somit ist zum Beispiel eine Art Notfallbetrieb beim Ausfall eines Gleichspannungswandlers 11 oder 12 möglich. Die einzelnen Perioden für die abwechselnden Übertragung der elektrischen Energie zwischen dem Hochvoltnetz 2 und dem Niedervoltnetz 1 sind dabei möglichst kurz zu wählen. Hierdurch kann vermieden werden, dass die elektrische Spannung insbesondere auf der Niedervoltseite 2 einen zu hohen Wert annimmt und gegebenenfalls einen maximalen Grenzwert überschreiten würde. Grundsätzlich ist auch bei dieser Betriebsweise darauf zu achten, dass elektrischen Spannungen innerhalb vorgegebener Wertebereiche bleiben und insbesondere maximale Grenzwerte nicht überschreiten.
Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren kann insbesondere mit einer Gleichspannungswandlervorrichtung 10 ausgeführt werden, wie sie zuvor in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 beschrieben worden ist. Dabei kann das Verfahren insbesondere beliebige Schritte umfassen, wie sie ebenfalls zuvor in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 6 für den Betrieb der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 erläutert wurden. Analog kann auch die zuvor beschriebene Gleichspannungswandlervorrichtung 10 beliebige Komponenten umfassen, die zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sein können.
Zum Entladen der elektrischen Energie in dem Hochvoltnetz 2, insbesondere zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators 21 in dem Hochvoltnetz 2 werden gleichzeitig die folgenden 2 Schritte ausgeführt.
In einem Schritt S1 erfolgt eine Gleichspannungswandlung von dem
Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1. Dabei führt mindestens ein
Gleichspannungswandler 11, 12 der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 die genannte Gleichspannungswandlung vor dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 1 aus.
Gleichzeitig erfolgt in einem Schritt S2 eine Gleichspannungswandlung von dem Niedervoltnetz 1 in das Hochvoltnetz 2. Dabei führt mindestens ein weiterer Gleichspannungswandler 11, 12 der Gleichspannungswandlervorrichtung 10 die Gleichspannungswandlung von dem Niedervoltnetz 1 in das Hochvoltnetz 2 aus.
Die beschriebenen Gleichspannungswandlungen können mindestens solange ausgeführt werden, bis eine elektrische Spannung in dem Hochvoltnetz 2 und somit über dem Zwischenkreiskondensators 21 einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Entladung von Energiespeichern in einem Hochvoltnetz. Hierzu ist eine Gleichspannungswandlervorrichtung mit mindestens zwei Gleichspannungswandlern vorgesehen, wobei mindestens ein Gleichspannungswandler eine Energieübertragung von dem Hochvoltnetz in einem Niedervoltnetz ausführt und parallel dazu mindestens ein weiterer Gleichspannungswandler eine Energieübertragung von dem Niedervoltnetz in das Hochvoltnetz ausführt.

Claims

Ansprüche
1. Gleichspannungswandlervorrichtung (10), mit: einem ersten Gleichspannungswandler (11), der dazu ausgelegt ist, an einem ersten Anschluss mit einem ersten Gleichspannungsnetz (2) gekoppelt zu werden und an einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Gleichspannungsnetz (1) gekoppelt zu werden; und einem zweiten Gleichspannungswandler (12), der dazu ausgelegt ist, an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz (2) gekoppelt zu werden und an einem zweiten Anschluss mit dem zweiten Gleichspannungsnetz (1) gekoppelt zu werden; wobei in einem ersten Betriebsmodus der erste Gleichspannungswandler (11) dazu ausgelegt ist, elektrische Energie von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) zu übertragen, und der zweite Gleichspannungswandler (12) dazu ausgelegt ist, gleichzeitig elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12) zu übertragen.
2. Gleichspannungswandlervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers (11) und des zweiten Gleichspannungswandlers (12) dazu ausgelegt sind, mit einem Zwischenkreiskondensator (21) verbunden zu werden, und wobei die Gleichspannungswandervorrichtung (10) eine Steuereinrichtung (13) umfasst, die dazu ausgelegt ist, zum Entladen des Zwischenkreiskondensators (21) den ersten Gleichspannungswandler (11) und den zweiten Gleichspannungswandler (12) in dem ersten Betriebsmodus anzusteuern.
3. Gleichspannungswandlervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (13) dazu ausgelegt ist, zum Entladen des Zwischenkreiskondensators (21) den ersten Betriebsmodus einzustellen, bis eine elektrische Spannung über dem Zwischenkreiskondensator (21) einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet.
4. Gleichspannungswandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den ersten Betriebsmodus eine elektrische Leistung, die von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) übertragen wird, größer ist, als eine elektrische Leistung, die von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12) übertragen wird.
5. Gleichspannungswandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den ersten Betriebsmodus eine elektrischen Leistung, die von dem ersten Gleichspannungswandler (11) dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) bereitgestellt wird, einer elektrischen Leistung entspricht, die an dem zweiten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12) eingespeist wird.
6. Gleichspannungswandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Gleichspannungsnetz (1) ein erstes Gleichspannungsteilnetz (la) und ein zweites Gleichspannungsteilnetz (lb) umfasst, wobei der erste Gleichspannungswandler (11) dazu ausgelegt ist, an dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) mit dem ersten Gleichspannungsteilnetz (la) des zweiten Gleichspannungsnetzes (1) gekoppelt zu werden, und der zweite Gleichspannungswandler (12) dazu ausgelegt ist, an dem zweiten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12) mit dem zweiten Gleichspannungsteilnetz (lb) des zweiten Gleichspannungsnetzes (1) gekoppelt zu werden, und wobei die Gleichspannungswandlervorrichtung (10) ein Koppelelement (14) umfasst, das dazu ausgelegt ist, das erste Gleichspannungsteilnetz (la) und das zweite Gleichspannungsteilnetz (lb) in dem ersten Betriebsmodus elektrisch miteinander zu koppeln.
7. Gleichspannungswandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Gleichspannungsnetz (2) ein erstes Teilnetz (2a) und ein zweites Teilnetz (2b) umfasst, wobei der erste Gleichspannungswandler (11) dazu ausgelegt ist, an dem ersten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) mit dem ersten Teilnetz (2a) des ersten Gleichspannungsnetzes (2) gekoppelt zu werden, und der zweite Gleichspannungswandler (12) dazu ausgelegt ist, an dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12) mit dem zweiten Teilnetz (2b) des ersten Gleichspannungsnetzes (2) gekoppelt zu werden, und wobei die Gleichspannungswandlervorrichtung (10) ein weiteres Koppelelement (15) umfasst, das dazu ausgelegt ist, das erste Teilnetz (2a) und das zweite Teilnetz (2b) des ersten Gleichspannungsnetzes (2) in dem ersten Betriebsmodus elektrisch miteinander zu koppeln.
8. Gleichspannungswandervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einem zweiten Betriebsmodus der erste Gleichspannungswandler (11) und/oder der zweite Gleichspannungswandler (12) dazu ausgelegt sind, elektrische Energie von dem ersten Gleichspannungsnetz (2) zu dem zweiten Gleichspannungsnetz (1) zu übertragen, und in einem dritten Betriebsmodus der erste Gleichspannungswandler (11) und/oder der zweite Gleichspannungswandler dazu ausgelegt sind, elektrische Energie von dem zweiten Gleichspannungsnetz (1) zu dem ersten Gleichspannungsnetz (2) zu übertragen.
9. Gleichspannungswandervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in einem weiteren Betriebsmodus der erste Gleichspannungswandler (11) dazu ausgelegt ist, elektrische Energie abwechselnd von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11) und von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (11) zu übertragen.
10. Elektrofahrzeug, mit: einem Hochvoltnetz (2) mit einem Zwischenkreiskondensator (21); einem Niedervoltnetz (1); und einer Gleichspannungswandlervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die ersten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers (11) und des zweiten Gleichspannungswandlers (12) elektrisch mit dem Hochvoltnetz (1) gekoppelt sind, und wobei die zweiten Anschlüsse des ersten Gleichspannungswandlers (11) und des zweiten Gleichspannungswandlers (12) elektrisch mit dem Niedervoltnetz gekoppelt sind.
11. Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators (21) in einem ersten Gleichspannungsnetz (2) mittels einer Gleichspannungswandlervorrichtung (10), die mindestens zwei Gleichspannungswandler (11, 12) umfasst, wobei ein erster Gleichspannungswandler (11) an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz (2) gekoppelt ist und an einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Gleichspannungsnetz (1) gekoppelt ist, und ein zweiter Gleichspannungswandler (12) an einem ersten Anschluss mit dem ersten Gleichspannungsnetz (2) gekoppelt ist und an einem zweiten Anschluss mit dem zweiten Gleichspannungsnetz (1) gekoppelt ist, und wobei in dem Verfahren gleichzeitig die folgenden Schritte ausgeführt werden:
Übertragen (Sl) von elektrische Energie von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss des ersten Gleichspannungswandlers (11), und Übertragen (S2) von elektrische Energie von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss des zweiten Gleichspannungswandlers (12).
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