KR20220164033A - 차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템 - Google Patents

차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220164033A
KR20220164033A KR1020227038513A KR20227038513A KR20220164033A KR 20220164033 A KR20220164033 A KR 20220164033A KR 1020227038513 A KR1020227038513 A KR 1020227038513A KR 20227038513 A KR20227038513 A KR 20227038513A KR 20220164033 A KR20220164033 A KR 20220164033A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
converter
rectifier
converters
charging circuit
Prior art date
Application number
KR1020227038513A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102713514B1 (ko
Inventor
프란츠 파일쉬프터
마르틴 괴첸베르거
Original Assignee
비테스코 테크놀로지스 게엠베하
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 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 filed Critical 비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Publication of KR20220164033A publication Critical patent/KR20220164033A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102713514B1 publication Critical patent/KR102713514B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—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
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—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
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/084—Three-wire systems; Systems having more than three wires for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—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
    • H02J1/106—Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—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
    • H02J1/108—Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—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
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series
    • 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
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/23—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/25—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20—Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 AC 전압 단자(WA), 승압 컨버터로 설계된 적어도 2개의 갈바닉 절연 DC 전압 컨버터(W1, W2), 및 이 DC 전압 컨버터(W1, W2)를 AC 전압 단자(WA)에 연결하는 정류기(G)를 포함하고, 전환 스위치(US)를 더 포함하는 차량용 고전압 충전 회로에 관한 것이다. 충전 회로는 전환 스위치(US)를 통해 제1 DC 전압 컨버터(W1)에 선택적으로 연결되는 제1 및 제2 DC 전압 단자(A1, A2)를 갖는다. 충전 회로는 제2 DC 전압 컨버터에 영구적으로 연결된 제3 DC 전압 단자(A3)를 포함하고, 충전 회로는 또한 제어기(S)를 포함하고, 제어기는, 제1 모드에서 적어도 750V 및 최대 1000V의 제1 목표 출력 전압에 따라 그리고 제2 모드에서 최대 480V 또는 최대 450V의 제2 목표 출력 전압에 따라 DC 컨버터를 제어하도록 설계된다. 본 발명은 또한 차량용 고전압 충전 회로를 포함하는 온보드 차량용 전기 시스템에 관한 것이다.

Description

차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템
본 발명은 차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템에 관한 것이다.
전기 구동부를 가진 차량, 즉 소위 전기 자동차 및 하이브리드 차량은 차량의 전기 구동부에 전력을 공급하기 위한 충전식 배터리를 갖는다. 또한 전기 에너지를 공급받아야 하는 전기 가열 요소 또는 전자 시스템과 같은 다른 전기 구성요소도 있다. 게다가, 소위 플러그인 차량의 경우, 적어도 하나의 전기 단자를 통해 외부로부터 차량을 충전할 가능성이 있다. 이를 가능한 한 빨리 수행할 수 있기 위해 400볼트를 초과하는 높은 정격 전압, 예를 들어, 600볼트 또는 특히 800볼트 또는 1000볼트 레벨의 정격 전압을 갖는 충전식 배터리를 사용하는 시도가 있다.
다른 구성요소는 이와 다른 전압, 예를 들어, 400볼트의 전압을 위해 설계되었으며, 예를 들어, 12볼트의 정격 전압을 위해 설계된 저전압 구성요소도 여전히 존재한다. 위에서 언급된 기능을 구현할 수 있기 위해, 동일한 차량용 전기 시스템 내에서 언급된 다수의 상이한 전압 레벨을 고려하여, 상이한 정격 전압을 갖는 차량용 전기 시스템 구획을 링크하기 위한 다수의 DC-DC 컨버터 및 또한 다른 구성요소를 사용할 수 있다.
본 발명의 목적은 차량용 전기 시스템의 상이한 전압 레벨 및 언급된 기능을 비용을 고려하여 더 적은 수의 구성요소로 구현할 수 있는 가능성을 제시하는 것이다.
본 목적은 독립 청구항의 주제에 의해 달성된다. 추가 속성, 특징, 실시예 및 이점은 종속 청구항, 설명 및 도 1에서 나타난다.
2개의 DC-DC 컨버터가 연결된 정류기를 포함하는 차량용 고전압 충전 회로를 설계하는 것이 제안된다. 상이한 전압 레벨을 갖는 상이한 구성요소 또는 전기 시스템 분기는 모드(또는 전환 스위치의 스위칭 상태)에 따라 전환 스위치를 통해 이러한 DC-DC 컨버터 중 하나에 연결될 수 있다. 또 다른 DC 전압 단자는 추가 구성요소(자체 전압 레벨 포함)를 연결하는 가능성을 구현하기 위해 DC-DC 컨버터를 통하지 않고 직접 정류기에 연결된다. 따라서 추가 컨버터 없이 전환 스위치를 통해 전기 에너지를 다른 구성요소에 공급할 수 있다. 또한 정류기의 DC 전압 측에 직접 연결하면 DC 전압 레벨을 형성할 수 있음과 동시에 컨버터에 이러한 유형의 전압 공급이 가해지지 않고, 또한 컨버터 전압 이외의 전압이 공급을 위해 제공될 수 있다.
따라서 본 발명은 AC 단자, 적어도 2개의 DC-DC 컨버터 및 정류기를 갖는 차량용 고전압 충전 회로를 제안한다. DC-DC 컨버터는 갈바닉 절연되고, 바람직하게는 갈바닉 절연이 구현된 변압기를 포함한다. 특히, DC-DC 컨버터는 승압 컨버터로 설계된다. 이 경우에, DC-DC 컨버터는 정류기에 연결되는 제1 측(특히 DC 전압 측), 및 제1 측 또는 정류기와 반대쪽에 제2 측을 갖는다. DC-DC 컨버터는 제1 측의 전압이 DC-DC 컨버터로부터 각각의 제2 측으로 전달될 수 있는 방식으로 승압 컨버터로 설계되고, 여기서 제2 측의 전압은 제1 측의 전압보다 더 크다. DC-DC 컨버터는 정류기를 통해 AC 전압 단자에 연결된다. 이 경우에, 특히, DC-DC 컨버터의 제1 측은 정류기에 연결된다.
충전 회로는 또한 전환 스위치와 제1 및 제2 DC 전압 단자를 갖는다. 이들은 전환 스위치에 연결된다. 제1 및 제2 DC 전압 단자는 전환 스위치를 통해 DC-DC 컨버터에 선택적으로 연결된다. 따라서 전환 스위치는 선택적으로 제1 DC 전압 단자를 제1 DC-DC 컨버터에 연결하거나, 또는 제2 DC 전압 단자를 제1 DC-DC 컨버터에 연결한다. 다른 모드에서, 다른 DC 전압 단자는 (전환 스위치를 통해) 제1 DC-DC 컨버터에 연결되며, 여기서 DC-DC 컨버터는 또한 다른 모드에서 (전환 스위치를 통해 제1 DC-DC 컨버터에 연결된) 각각의 DC 전압 단자에 다른 변환 비율 또는 다른 전압을 전달한다. 따라서 DC 전압 단자는 전환 스위치를 통해 DC-DC 컨버터에 선택적으로 연결될 수 있고, 이것은 상이한 DC 전압 단자에서 상이한 정격 전압을 제공할 수 있기 위해 제1 DC-DC 컨버터의 상이한 출력 전압과 결합될 수 있다. 이것은 상이한 정격 전압 또는 동작 전압을 갖는 구성요소 또는 전기 시스템 분기에 전력을 공급하는 데 사용된다. 그 결과, 상이한 정격 전압 또는 동작 전압의 구성요소 또는 전기 시스템 분기에는 상이한 전압이 공급될 수 있으며, 이 경우에 제1 DC-DC 컨버터는 상이한 동작 전압에 사용될 수 있고 또는 상이한 구성요소 또는 전기 시스템 분기에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 다른 모드("절연 모드")는 또한 전환 스위치가 예를 들어, 안전상의 이유로, 2개의 DC 전압 단자 중 어느 것도 개방 스위칭 위치에 대응하는 제1 DC-DC 컨버터에 연결하지 않는 것을 고려할 수 있다.
충전 회로는 제3 DC 전압 단자를 갖는다. 상기 제3 DC 전압 단자는 제2 DC-DC 컨버터에 연결된다. 이 경우에, 특히 안전상의 이유로 예를 들어 영구적으로 공급되어야 하는 구성요소 또는 전기 시스템 분기에 전력을 공급하기 위해 연결은 영구적인 것이 바람직하다. 예를 들어, 저전압 전기 시스템 분기는 제3 DC 전압 단자와 이에 연결된 제2 DC-DC 컨버터를 통해 공급될 수 있다. 이 경우에, 제3 DC 전압 단자는 정류기에 의해 생성된 예를 들어 약 12V(또는 또한 24V 또는 48V) 레벨의 전압으로부터 저전압 전기 시스템 분기를 위한 전압을 생성하도록 설정된 저전압 컨버터에 연결된다.
충전 회로는 바람직하게는 또한 제어기를 갖는다. 제어기는, 제1 모드에서, 적어도 750V(또는 적어도 650V) 및 최대 1000V(또는 최대 1200V), 예를 들어, 약 800볼트인 제1 목표 출력 전압에 따라 DC-DC 컨버터(즉, 제1 및 제2 DC-DC 컨버터)를 구동하도록 설정된다. 제어기는 또한 제2 모드에서, 대략 절반(+/-25% 또는 +10%), 예를 들어, 최대 480볼트 또는 최대 450볼트인 제2 목표 출력 전압에 따라 DC-DC 컨버터를 구동하도록 설정된다. 제3 DC 전압 단자에 연결된 저전압 컨버터는 제1 언급된 상위 전압 범위와 제2 언급된 하위 전압 범위 모두로부터 저전압, 예를 들어, 대략 12볼트, 24볼트 또는 48볼트를 생성하도록 설정된다.
제1 목표 출력 전압은 적어도 750볼트(또는 적어도 560V)이다. 제1 목표 출력 전압은 또한 예를 들어 충전식 배터리 또는 고전압 전기 시스템 분기에 전력을 공급하기 위해 최대 1000볼트 또는 최대 1100볼트 또는 1200V일 수 있고, 즉 일반적으로 적어도 하나의 상태에서 적어도 750볼트, 즉 이의 동작 전압 범위의 고전압을 필요로 하는 구성요소는 적어도 750볼트인 구획을 갖는다. 관련 구성요소는 적어도 하나의 상태에서 최소 동작 전압이 750볼트(또는 650V)에서 동작하도록 설계된다. 이것은 예를 들어 충전식 배터리를 완전히 충전하여 최대 충전 상태에 도달하기 위해, 정격 전압이 800볼트인 충전식 배터리의 경우 특히 그렇다. 제1 모드에서, 전환 스위치는 제1 DC-DC 컨버터를 제1 DC 전압 단자에 연결한다.
제2 모드에서, 전환 스위치는 바람직하게는 제1 모드에서와는 상이한 스위칭 상태를 갖는다. 그 결과, 최대 480볼트 또는 최대 450볼트인 하위 전압이 전환 스위치를 통해 제2 DC 전압 단자에 공급될 수 있고, 그 결과 구성요소 또는 전기 시스템 분기가 제2 DC 전압 단자에 제공될 수 있으며, 이 제2 DC 전압 단자에는 최대 480볼트 또는 최대 450볼트(즉 최대 동작 전압 = 480볼트 또는 450볼트용으로 설계됨)가 공급되지만 650볼트 또는 750볼트 이상에서 동작하도록 설계되지는 않는다. 이것은 예를 들어 약 400볼트의 정격 전압을 갖지만 또한 450 또는 480볼트의 전압에서 비파괴적으로 동작할 수 있는 전기 가열 요소의 경우이며, 즉 최대 허용 동작 전압이 정격 동작 전압보다 10%, 15% 또는 20% 높은 구성요소이다. 가열 요소의 경우에, 이것은 열 관성으로 인해 단기적으로 더 높은 출력이 허용되기 때문에 가능하다. 전기적으로 동작되는 공조 압축기도 또한 여기에 사용될 수 있다. 제2 모드에서, 전환 스위치는 제2 DC-DC 컨버터를 제1 DC-DC 컨버터에 연결한다.
충전 회로는 또한 구성 회로를 포함하는 것이 바람직하다. DC-DC 컨버터는 상기 구성 회로를 통해 정류기에 연결된다. 구성 회로는 DC-DC 컨버터를 (제1 구성에서) 병렬로 또는 (제2 구성에서) 직렬로 서로 연결하고, 이러한 방식으로 또한 정류기에 연결하도록 설정된다. 따라서 구성 회로는, 제1 구성에서, 정류기를 향하는 DC-DC 컨버터 측(= 제1 측)을 서로 병렬로 연결하고, DC-DC 컨버터를 정류기에 병렬로 연결하도록 설정된다. 구성 회로는 또한 제2 구성에서 정류기를 향하는 DC-DC 컨버터 측(=제1 측)을 서로 직렬로 연결하도록 설정된다. 이 결과 형성된 직렬 회로는 정류기에 연결되며, 특히 그 결과 형성된 직렬 회로의 단부는 정류기와 병렬로 연결된다. 따라서 DC-DC 컨버터는 제2 구성이 이 구성 회로에 의해 제공되는 경우 이 직렬 구성으로 정류기에 연결된다. 정류기의 DC 전압 측이 미리 결정된 한계 미만의 전압을 출력할 때 병렬 구성이 (특히 제어기에 의해) 설정될 수 있고, 정류기가 이 한계보다 큰 DC 전압을 출력할 때 직렬 구성이 설정될 수 있다. 전자의 경우, 정류기의 최대 입력 전압보다 낮은 비교적 낮은 전압은 예를 들어 정류기를 통해 단상 충전하는 것에 의해 생성될 수 있다. 3상 충전의 경우, 정류기의 DC 전압 측에 더 높은 전압이 있고, 그 결과 직렬 구성을 설정할 수 있고, 여기서 DC-DC 컨버터의 제1 측과, 이에 연결된 임의의 링크 회로 커패시터는 각각 정류기에서 출력되는 전압의 절반만을 수신한다. 이는 (직렬 연결로 인해) 정류기의 최대 입력 전압 미만으로 전압이 반분되기 때문이다. 정류기의 최대 입력 전압은 각각의 제1 측, 즉 정류기에 연결된 측을 나타낸다.
구성 회로는 2개의 스위치를 포함할 수 있고, 이 스위치 각각은 (두 전위에 대해) 병렬 연결을 제공하기 위해 컨버터의 제1 측의 전위를 서로 연결한다. 게다가, 구성 회로는 특히 병렬 연결을 위해 제공된 스위치가 개방될 때 DC-DC 컨버터의 제1 측의 전위를 서로 직렬로 연결하는 다른 스위치 또는 다이오드 또는 다이오드 회로를 가질 수 있다. 다이오드 회로는 직렬로 연결된 2개의 다이오드를 가질 수 있으며, 이들 다이오드의 연결 지점은 바람직하게는 AC 전압 단자의 중성 전도체 단자에 연결된다.
직렬 구성으로부터 병렬 구성으로 전환할 때 기생 커패시턴스 및/또는 링크 회로 커패시터는, 구성이 변경되었을 때, 특히 스위치를 사용하여 구성을 설정하기 전에 발생하는 전압으로 사전 충전될 수 있다. 대응하는 사전 충전 또는 방전은 변경된 구성으로 인해 변경된 전압으로 인해 발생하는 전하 등화("돌입 전류")를 크게 줄인다. 이를 위해, 사전 충전 또는 방전을 위한 다양한 옵션을 고려할 수 있다. 제어기는 두 구성 간에 변경이 있을 때 DC-DC 컨버터 중 하나(특히 제2 컨버터)를 통해 정류기에 연결된 저전압 컨버터를 구동하여 DC-DC 컨버터에 연결되거나 DC-DC 컨버터의 제1 측 또는 제2 측에 존재하는 커패시턴스를 재충전하도록 설정될 수 있다. 이들은 DC-DC 컨버터의 제1 측(또는 제2 측) 또는 정류기의 DC 전압 측의 커패시턴스(링크 회로 커패시터 및/또는 기생 커패시턴스)일 수 있다. 특히, 이들은 구성 회로에서 볼 수 있는 바와 같이 정류기 측 또는 DC-DC 컨버터 측의 커패시턴스일 수 있다. 특히, 이것은 정류기의 DC 전압 측의 링크 회로 커패시턴스, 즉 정류기와 구성 회로 사이의 링크 회로 커패시턴스와 관련된다. 대응하는 전하 역전은 바람직하게는 AC 측에서 전하 상태가 변할 때, 즉 단상 충전 상태, 다상 충전 상태 및 충전 없음 상태 간에 상태 전이가 수행될 때, 특히 상태들 간에, 즉 단상 충전 상태 또는 다상 충전 상태 간에 전이가 있는 경우 항상 수행된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제어기는 전하 전송을 위해 DC-DC 컨버터의 양측에 있는 커패시터 간에 전하 전송 회로를 구동하거나 활성화하도록 설정될 수 있다. 대응하는 전하 전송 회로는 수동적일 수 있고, 예를 들어, 스위치와 저항기를 포함할 수 있고, 또는 구성 회로의 양측에 있는 커패시터들 간에 또는 다른 DC-DC 컨버터의 커패시터들 간에 전하 등화를 위한 (바람직하게는 양방향) 컨버터의 의미에서 활성일 수 있다. 또한, 제어기는 커패시터의 방전 회로를 활성화하도록 설정될 수 있으며, 이는 DC-DC 컨버터에 연결된 커패시터에 영향을 미친다. 특히, DC-DC 컨버터의 양측에 있는 커패시터들 간에 존재하는 전술된 전하 전송 회로가 제공될 수 있다. 정류기의 DC 전압 측에 연결된 커패시터를 수동적으로 또는 능동적으로 사전 충전 또는 방전하도록 설정된 전하 전송 회로를 제공하는 것도 가능하다.
DC-DC 컨버터는 동일한 설계일 수 있다. 이 경우에, DC-DC 컨버터는 특히 동일한 정격 전력을 갖도록, 바람직하게는 또한 동일한 설계를 갖는 동일한 구성요소를 갖도록 설계된다. 특히, DC-DC 컨버터는 동일한 입력 전압 범위와 동일한 출력 전압 범위, 동일한 변환 비율을 갖는 트랜지스터를 갖는다. 또한, DC-DC 컨버터는 동일한 정격 전류 또는 최대 전류를 가질 수 있다.
일 실시예는 전환 스위치에 연결된 적어도 DC-DC 컨버터, 즉 제1 DC-DC 컨버터가 양방향 설계인 것을 제공한다. 제어기는, 제1 모드에서, 전환 스위치에 연결된 DC-DC 컨버터를 구동하여 정류기에 연결된 이 DC-DC 컨버터 측에 전압을 생성하도록 설정될 수 있다.
보조 소비자 단자는 DC-DC 컨버터에 연결된 정류기 측, 즉 정류기의 DC 전압 측에 제공될 수 있다. 그 결과, 전압은 보조 소비자 단자에서 분기될 수 있으며, 전압은 또한 구성 회로를 통해 DC-DC 컨버터의 제1 측에 (완전히 또는 부분적으로) 적용된다. 제어기는 DC-DC 컨버터 중 하나(특히 제1 컨버터)를 구동하여 제2 측의 전압을 제1 측의 전압으로 변환한 다음 (직접 또는 구성 회로를 통해) 보조 소비자 단자에 공급하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 충전식 배터리가 정류기와는 반대쪽 DC-DC 컨버터 측에 연결되면, 이것은 관련 DC-DC 컨버터를 통해 그리고 필요한 경우 전환 스위치를 통해 보조 소비자 단자에, 즉 정류기의 DC 전압 측에 에너지를 전달할 수 있다. 이것은 특히 제1 DC-DC 컨버터에 적용된다. 또 다른 양태는 정류기가 또한 양방향 설계일 수 있고 정류기의 DC 전압 측에 인가되는 DC 전압을 AC 전압 단자를 통해 피드백하기 위한 AC 전압으로 생성하도록 설정될 수 있다는 점이다. 이 경우에, 전기 에너지는 제1 DC 전압 단자, 제2 DC 전압 단자 또는 보조 소비자 단자를 통해 공급될 수 있고; 제어기는 관련 에너지의 전달을 제어하도록 설정된다.
특히, 제1 DC 전압 단자가 충전식 배터리에 연결되고, 이 단자에 연결된 제1 DC-DC 컨버터는 보조 소비자 단자를 통해 적어도 하나의 보조 소비자에 전력을 공급할 수 있기 위해 컨버터의 제2 측의 전압을 컨버터의 (정류기에 연결된) 제1 측의 전압으로 변환하도록 설정될 수 있는 것으로 제공될 수 있다. 저전압 전기 시스템 분기는 제2 DC-DC 컨버터를 통해 저전압 컨버터를 통해 연결될 수 있다. 제어기는, 특히 구성 회로가 (제어기에 의해 제어되는) 상태를 변경하기 전에, 다가올 구성 변경에 대해 예상되는 새로운 전압으로 기존 커패시턴스(링크 회로 커패시터 및/또는 기생 커패시턴스)를 재충전하기 위해 상기 저전압 전기 시스템 분기를 구동하여 저전압 전기 시스템 분기로부터 보조 소비자 단자, 제2 DC-DC 컨버터의 제1 측 또는 정류기의 DC 전압 측으로 전기 에너지를 전송하도록 설계될 수 있다. 구성요소 또는 전기 시스템 분기는 제2 DC 전압 단자에 연결될 수 있고, 이 구성요소는 바람직하게는 충전식 배터리가 아니고, 전기 시스템 분기는 충전식 배터리, 특히 전기 가열 요소 또는 전기적으로 동작되는 공조 압축기를 갖지 않는다.
DC-DC 컨버터의 제2 측, 즉 정류기와는 반대쪽 측은 영구적으로 또는 스위칭 요소를 통해 서로 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우에, DC-DC 컨버터의 하나의 전위는 다른 전위에 전환 가능하게 연결되고; 따라서 스위칭 요소는 2개의 극으로 설계될 수 있다. 전환 스위치는 이러한 유형의 스위칭 요소와 결합될 수 있다. 또한, 전환 스위치는 제1 DC-DC 컨버터의 제2 측과 2개의 DC 전압 단자 사이에 제공되지 않고, 한편으로는 DC-DC 컨버터의 제2 측들 사이 그리고 DC-DC 컨버터의 2개의 제2 측과 DC 전압 단자 사이에 제공될 수 있다. DC 전압 단자를 제1 DC-DC 컨버터의 제2 측에 선택적으로 연결하는 전환 스위치 대신 또는 전환 스위치와 조합하여, DC-DC 컨버터의 제2 측의 병렬 연결을 위한 연결부를 선택적으로 제1 및 제2 DC 전압 단자에 연결하는 전환 스위치 디바이스를 제공하는 것이 가능하다. 이 전환 스위치 디바이스는 또한 목표 방식으로 DC-DC 컨버터의 제2 측들 사이에 병렬 연결을 수립하거나 개방할 수 있는 기능 또는 스위칭 요소를 갖는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 전환 스위치에 더하여 또는 전환 스위치 대신에, 정류기를 향하는 제1 DC-DC 컨버터 측을 전환 가능하게 정류기와는 반대쪽 제2 DC-DC 컨버터 측에 연결하고, 대안적으로 또는 추가적으로 정류기와는 반대쪽 제1 DC-DC 컨버터 측을 선택적으로 제1 또는 제2 DC 전압 단자에 연결하는 전환 스위치 디바이스를 제공하는 것이 가능하다. DC-DC 컨버터의 제2 측의 병렬 연결이 개방된 경우, DC-DC 컨버터는 제어기에 의해 (동시에) 서로 다른 동작 모드로 구동될 수 있다. 이는 특히 DC-DC 컨버터 내 클록 동작을 위해 상이한 출력 전압 또는 컨버터 전력 또는 듀티 사이클을 갖는 동작 모드에 적용된다. 전환 스위치 디바이스는 또한 2극으로 설계된다. 정류기와는 반대쪽 제1 또는 제2 DC-DC 컨버터 측은 또한 관련 DC-DC 컨버터의 제2 측이라고 한다. DC-DC 컨버터의 반대쪽 측, 즉 정류기를 향하는 측은 관련 DC-DC 컨버터의 제1 측이라고 한다.
전환 스위치 및/또는 전환 스위치 디바이스는 스위칭 요소로서 전기 기계 스위칭 요소를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 반도체 스위칭 요소는 전환 스위치 또는 전환 스위치 디바이스를 형성하는 데 사용된다. 전기 기계 스위칭 요소와 반도체 스위칭 요소를 모두 사용하는 것도 고려할 수 있으며, 이는 특히 전환 스위치 디바이스의 경우이고, 이 경우 DC-DC 컨버터의 제2 측들 사이의 병렬 연결은 바람직하게는 전기 기계 스위칭 요소에 의해 스위칭되고, (제1) DC-DC 컨버터와 DC 전압 단자 사이의 선택 가능한 연결은 반도체 스위칭 요소에 의해 스위칭 가능하게 형성된다. 반도체 스위칭 요소는 바람직하게는 트랜지스터, 특히 MOSFET 또는 IGBT이다. 트랜지스터는 전환 스위치 또는 전환 스위치 디바이스의 스위칭 요소로서 개별적으로 사용될 수 있고, 또는 예를 들어 특히 바디 다이오드가 있는 트랜지스터가 사용될 때 연속적으로 연결된 한 쌍의 트랜지스터로 제공될 수 있다. 제1 모드에서, 전환 스위치 또는 전환 스위치 디바이스는 제1 DC 전압 단자를 제1 DC-DC 컨버터에 연결하고, 제2 모드에서 제2 DC 전압 단자를 제1 DC-DC 컨버터에 연결한다. 제어기는 이에 따라 전환 스위치 또는 전환 스위치 디바이스를 구동하도록 설정된다.
본 명세서에 예시된 충전 회로를 포함하는 차량용 전기 시스템이 또한 설명된다. 이 경우에, 차량용 전기 시스템의 충전식 배터리는 제1 DC 전압 단자에 연결된다. 충전식 배터리는 특히 고전압 구성요소로 설계된 견인용 충전식 배터리이다. 충전식 배터리는 충전식 리튬 배터리일 수 있다. 충전식 배터리는 적어도 750볼트 또는 적어도 950볼트, 특히 대략 800볼트의 레벨의 표준 동작 전압(정격 전압)을 가질 수 있다. 차량용 전기 시스템의 소비자는 제2 DC 전압 단자에 제공될 수 있다. 이 소비자는 충전식 배터리와는 상이한 표준 동작 전압(정격 전압), 즉 특히 본질적으로 그 절반(+25% 또는 +/-10%)을 갖는다. 제2 DC 전압 단자에 연결된 소비자의 표준 동작 전압(정격 전압)은 본질적으로 400볼트 또는 420볼트, 예를 들어, 적어도 350볼트, 특히 500볼트 또는 600볼트 이하이다. 기존의 400볼트 구성요소는 본 명세서에서 소비자로 사용될 수 있다. 또한, 소비자의 최대 동작 전압(설계에 의해 지정된 최대 전압)은 (또한 일시적으로만) 바람직하게는 400볼트 초과, 예를 들어, 대략 420, 440 또는 특히 450볼트이다. 이것은 특히 전기 가열 요소의 경우이고, 그 이유는 열 관성이 소비자에게 피해를 입히지 않고 짧은 시간 동안 더 높은 전압 또는 더 높은 전력을 허용하기 때문이다. 전기 공조 압축기 등은 또한 제2 DC 전압 단자에 연결된 소비자로 사용될 수 있다.
제1 DC 전압 단자에 연결된 충전식 배터리는 일반적으로 제1 구성요소, 특히 제1 소비자일 수 있다. 충전식 배터리는 예를 들어 충전 과정 동안 소비자를 나타낸다. 제2 DC 전압 단자에 연결된 소비자는 특히 일반적으로 제2 구성요소 또는 제2 소비자일 수 있다. 이 소비자는 400볼트 소비자 또는 400볼트 구성요소라고도 한다. 제1 DC 전압 단자는 (스위치를 통해) 보조 소비자 단자에 연결될 수 있다. 충전식 배터리는 (스위치를 통해) 보조 소비자 단자에 연결될 수 있고, (추가 스위치를 통해) 제1 DC 전압 단자에 연결될 수 있다. 충전식 배터리의 정격 전압은 특히 제1 모드에서 본질적으로 제1 DC 전압 단자의 전압에 대응할 수 있고; 제1 모드에서, DC 전압 단자의 전압은 제1 DC-DC 컨버터를 통해 충전식 배터리의 목표 충전 전압으로 조정될 수 있다. 충전식 배터리의 단자 전압이 한계를 초과하는 경우, 이것은 보조 소비자 단자, 특히 제1 DC 전압 단자에 연결될 수 있다. 충전식 배터리의 단자 전압이 한계를 초과하지 않는 경우, 이것은 제1 DC 전압 단자에 연결될 수 있으며, 특히 보조 소비자 단자에는 연결되지 않는다. 이에 따라 제어기에 의해 제어되는 스위치는 적절한 전환 스위칭을 위해 제공될 수 있다. 제어기는 이러한 연결을 제어하도록 설계된다.
제3 직류 전압 단자에 연결된 구성요소는 제3 구성요소라고 할 수 있다. 이 경우, 특히 전기 시스템 분기(제4 구성요소)는 제3 DC 전압 단자에 연결된다. 전기 시스템 분기 또는 제3 구성요소는 또한 차량용 전기 시스템의 일부이다. 전기 시스템 분기 또는 제3 구성요소의 표준 동작 전압은, 특히 제2 소비자의 표준 동작 전압의 대략 2배인 적어도 750볼트 또는 적어도 950볼트이다. 제3 DC 전압 단자에 연결된 구성요소(전기 시스템 분기)의 표준 동작 전압은 본질적으로 제1 구성요소(제1 DC 전압 단자의 충전식 배터리)의 표준 동작 전압에 대응할 수 있다. 그러나, 편차가 최대 +/- 10% 또는 최대 +/- 25%인 다른 동작 전압도 가능하다. 표준 동작 전압은 관련 구성요소의 설계가 기초하는 전압을 말하며, 정격 전압이라고도 한다. 제2 DC 전압 단자의 구성요소는 400볼트 또는 420볼트의 정격 전압을 가질 수 있지만, 바람직하게는 예를 들어 적어도 10% 또는 적어도 20%만큼 더 높은 최대 동작 전압을 위해 설계되며, 그 결과 구성요소는 대략 440볼트 또는 450볼트의 더 높은 전압에서 (임시) 동작하도록 설계된다.
제2 DC 전압 단자, 즉 제2 구성요소에 연결된 소비자는 바람직하게는 전기 가열 요소이다. 특히, 이것은 배기 가스 후처리 디바이스(예를 들어, 전기 가열식 촉매 컨버터)의 전기 가열 요소, 구동부와 같은 전력 전자 시스템의 냉각 회로, 내부 히터 또는 창 히터의 냉각 회로의 가열 요소이다. 제3 DC 전압 단자, 즉 제3 구성요소에 연결된 전기 시스템 분기는 특히 하류 저전압 구성요소와 함께 저전압 전압 컨버터를 가질 수 있다. 이들은 특히 12볼트(또는 24볼트 또는 48볼트)의 정격 전압용으로 설계된다. 그 결과, 제3 DC 전압 단자에 연결된 전기 시스템 분기는 엔터테인먼트 시스템 및 온보드 컴퓨터와 같은 알려진 12볼트 전자 구성요소가 있는 12볼트 차량용 전기 시스템이거나, 또는 잠금 방지 제동 시스템, 운전자 지원 시스템, 조명 등과 같은 안전 관련 전자 시스템일 수 있다.
일 양태는, 충전 회로에 의해 또는 차량용 전기 시스템에 의해, 제1 및 제2 구성요소, 즉 예를 들어 제1 DC 전압 단자에서 충전식 배터리(특히 충전식 배터리의 충전 모드에서 소비자)와, 제2 DC 전압 단자에서 가열 요소와 같은 다른 소비자가 전환 스위치를 사용하여 동시에 동작될 수 있다는 것이다. 이 경우, 제1 및 제2 DC 전압 단자는 DC-DC 컨버터에 교대로 연결되고, 전환 스위치를 통해 DC-DC 컨버터에 의해 공급되고, 여기서 대응하는 DC 전압 단자를 연결하는 각각의 지속 시간과 반복률은 연결된 구성요소에 대한 유효 전력을 나타낸다. 이 경우, 전환 스위치는 충전식 배터리에 대한 목표 충전 전력에 따라 그리고 제2 소비자에 대한 목표 전력에 따라 동작될 수 있다. 특히, 전환 스위치는 반복적으로, 바람직하게는 주기적으로 전환될 수 있고, 듀티 사이클은 각각의 DC 전압 단자에 의해 출력되는 전력을 나타낸다. 이 경우, 제어기는 우선순위 사양에 따라 충전식 배터리에 대한 목표 충전 전력의 가중치 및 제2 소비자에 대한 목표 전력의 가중치를 설정하도록 설정될 수 있다. 이것은 충전식 배터리의 목표 충전 전력과 실제 충전 전력 사이의 오차를 최소화해야 하는지 또는 제2 소비자의 목표 전력과 실제 전력 간의 차이를 최소화해야 하는지 여부를 나타낼 수 있다. 그러나, 또한 목표 충전 전력과 실제 충전 전력 간의 지정된 최대 편차 및/또는 목표 전력과 실제 전력 간의 최대 편차와 같은, 두 구성요소와 두 전력 모두에 영향을 주는 목표를 지정하는 것도 가능하다. 또한, 우선순위 사양은 시간적인 면에서 제어될 수 있고, 예를 들어, 한편으로는 충전식 배터리가 사전 충전되어야 하는 시점과, 다른 한편으로는 제2 소비자가 특정 양의 에너지(열량)를 제공해야 한 시점이 서로 상이하도록 제어될 수 있다. 예를 들어 출발 날짜를 선택하면 이 날짜 이전에 충전식 배터리가 이미 완전히 충전될 수 있는 반면, 출발 시간이 가까워질수록 우선순위는 제2 소비자, 즉 전기 가열 쪽으로 이동하고, 대부분의 전력은 제2 소비자에게 전달되어 충전 용량이 희생된다. 제어기는 또한 가중치 중 적어도 하나의 함수로서 듀티 사이클을 설정하도록 설정될 수 있고, 전환 스위치는 듀티 사이클에 따라 전환된다. 전환 스위치는 제1 DC 전압 단자에 전달되는 전체 전력의 비율과, 제2 DC 전압 단자를 통해 전달되는 전력의 비율(이전 것에 상보적임)을 나타낸다. 언급된 바와 같이, 듀티 사이클은 예를 들어 시간에 따라 다른 우선순위를 허용하기 위해 가변적일 수 있지만, 제1 및 제2 구성요소의 동작 상태는 또한 우선순위 사양에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 우선순위는, 충전 상태가 최소 한계 미만인 경우에, 제2 소비자로부터, 즉 가열 요소로부터 충전식 배터리를 충전하는 것으로 이동될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 차량용 전기 시스템과 차량용 충전 회로에 대한 설명을 제공하는 데 사용된다.
도 1은 AC 전압 단자를 통해 외부 AC 전압 소스에 연결될 수 있는 연결된 구성요소(K1, K2, K3)가 있는 충전 회로를 도시한다. AC 전압 단자는 예를 들어 표준화된 충전 소켓으로 설계될 수 있다. 여기에 연결된 충전 회로는 AC 전압 단자에 연결된 AC 전압 측을 갖는 정류기를 갖는다. DC 전압측은 구성 회로(KS)를 통해 2개의 DC-DC 컨버터(W1, W2)에 연결된다. 정류기는 구성 회로(KS)를 통해 2개의 DC-DC 컨버터(W1, W2)에 연결된다.
구성 회로는 2개의 스위치를 갖고, 2개의 스위치는, 폐쇄된 상태에서, DC-DC 컨버터(W1, W2)의 2개의 제1 측, 즉 정류기(G)를 향하는 측을 서로 병렬로 연결한다. 또한, 2개의 직렬 다이오드(D)로 구성된 다이오드 회로는 구성 회로의 일부이며, 다이오드는 스위치가 개방되어 있을 때 DC-DC 컨버터(W1, W2)의 제1 측을 서로 직렬로 연결할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제1 DC-DC 컨버터(W1)의 제1 측에 연결된다. 제2 커패시터(C2)는 제2 DC-DC 컨버터(W2)의 제1 측에 연결된다. 이들 커패시터는 DC-DC 컨버터(W1, W2)의 제1 측의 전압을 평활화하는 데 사용된다.
DC-DC 컨버터(W1, W2)는 정류기(G)와는 반대쪽에 제2 측을 더 갖는다. 추가 커패시터(C1, C2)는 DC-DC 컨버터의 제2 측의 전압을 평활화하기 위해 이러한 제2 측에 연결된다. 상기 커패시터는 또한 링크 회로 커패시터로 지칭될 수 있다. 이는 커패시터(C1, C2)에도 동일하게 적용된다. 전환 스위치(US)는 제1 DC-DC 컨버터(W1)의 제2 측에 연결되고, 전환 스위치를 통해 제1 DC 전압 단자(A1) 또는 제2 DC 전압 단자(A2)가 선택적으로 연결될 수 있다. 제3 DC 전압 단자(A3)는 제2 DC-DC 컨버터(W2)의 제2 측에 연결된다.
보조 소비자 단자는 정류기의 DC 전압 측에 직접 연결된다.
제1 구성요소(K1)는 제1 DC 전압 단자(A1)에 연결된다. 제1 구성요소(K1)는 충전식 배터리, 예를 들어, 고전압 충전식 배터리, 특히 대략 800볼트 또는 850볼트의 정격 전압을 갖는 충전식 배터리일 수 있다. 제2 구성요소(K2)는 제2 단자(A2)에 연결된다. 이것은 바람직하게는 (또한 일시적으로만) 450볼트의 최대 동작 전압을 위해 설계된 400볼트 구성요소이다. 이것은 가열 요소 또는 전기 공조 압축기일 수 있다. 구성요소(K1)는 일반적으로 구성요소(K2)보다 높은 정격 전압을 갖고, 특히 제2 구성요소(K2)의 정격 전압보다 약 2배 큰, 또는 심지어 단지 180% 또는 190%에 대응하는 정격 전압을 갖는다.
전환 스위치는 2극을 갖도록 설계되고, 제1 DC 전압 단자의 두 전위 또는 제2 DC 전압 단자(A2)의 두 전위에 대한 선택적인 연결을 제공한다. 전환 스위치는 제1 DC 전압 단자도 제2 DC 전압 단자도 제1 DC-DC 컨버터(W1)에 연결되어 있지 않은 제3 스위칭 상태 또는 모드를 더 가질 수 있다.
제3 구성요소(K3)는 제3 DC 전압 단자에 연결된다. 이것은 특히 저전압 전압 컨버터이고, 예를 들어, 12볼트(또는 24볼트 또는 48볼트)의 정격 전압이 제공되는 제2 측(제2 DC-DC 컨버터와 반대쪽 측)을 갖는 컨버터이다. 저전압 DC-DC 컨버터는, 적어도 800볼트 또는 950볼트의 정격 전압이 제공되고 제2 DC-DC 컨버터(W2)를 향하는 제1 측을 가질 수 있다. 제3 DC 전압 단자(A3)에 직접 연결된 이러한 유형의 저전압 DC-DC 컨버터를 갖는 저전압 전기 시스템 분기를 제공하는 것이 가능하다. 따라서 구성요소(K3)는 저전압 전기 시스템 분기를 위한 자리 표시자일 수 있다. 이 저전압 전기 시스템 분기에는 구성요소의 정격 전압에 따라 적절한 동작 전압을 제공하기 위해 저전압 컨버터가 제공되는 구성요소가 있지만, 구성요소(K1)는 또한 관련 정격 전압을 초과하는 (임시) 동작 전압을 위해 설계된다. 충전식 배터리, 특히 800볼트 충전식 배터리는 바람직하게는 제1 DC 전압 단자에 연결된다. 약 400V의 동작 전압을 위해 설계되고 약 420V 또는 450V의 최대 동작 전압을 위해 설계된 구성요소(예를 들어, 가열 요소)는 제2 DC 전압 단자에 연결될 수 있다. 충전식 배터리는 정격 전압을 초과하는 전압에서 동작될 때 손상될 수 있고, 그 결과 바람직하게는 충전식 배터리가 제2 DC 전압 단자에는 연결되지 않는다.
제1 정류기는 800V 레벨(상위 전압 범위) 및 또한 450V 레벨(하위 전압 범위)에서 전환 스위치 측의 전압을 출력하도록 설계된다.
전기 구동부는 (바람직하게는 절연 스위치 디바이스를 통해) 보조 소비자 단자에 연결될 수 있으며, 특히 전기 구동부의 인버터 및 가능하게는 이에 연결된 전기 기계, 이러한 목적으로 설계된 가열 요소 또는 공조 압축기와 같은 800볼트 구성요소 및/또는 정격 전압이 800볼트인 고전압 충전식 배터리에 연결될 수 있다. 이것은 (절연 스위치를 통해) 제1 DC 전압 단자에도 연결된 동일한 충전식 배터리일 수 있다. 또한, (가능하게는 절연 스위치 디바이스를 통해) 직접 DC 전압 충전 단자는 (아마도 절연 스위치 디바이스를 통해) 보조 소비자 단자에 연결될 수 있다. 이것은 직접 충전을 허용하기 위해 (바람직하게는 자체 절연 스위치를 통해) 충전식 배터리에 연결된다. 제1 DC 전압 단자는 또한 (바람직하게는 또한 전환 가능한 방식으로, 특히 전환 스위치를 통해 전환 가능한 방식으로) 충전식 배터리에 연결되기 때문에, 충전식 배터리는 (예를 들어 충전 상태가 한계 미만인 경우 사전 충전을 위해) 제1 DC-DC 컨버터(W1), 전환 스위치(U) 및 제1 DC 전압 단자를 통해 충전될 수 있고, 바람직하게는 충전 상태가 한계 미만이 아닌 경우, 직접 DC 전압 충전 단자를 통해 균등하게 충전될 수 있다.
언급된 바와 같이, 전환 스위치는 한편으로는 제1 및 제2 DC 전압 단자(A1, A2)와 제1 DC-DC 컨버터(W1)의 제2 측 사이에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 이와 조합으로, 전환 스위치 디바이스는 크로스(cross)로 표시된 지점, 즉 DC-DC 컨버터(W1, W2)의 제2 측의 병렬 연결부에 제공될 수 있다.
전환 스위치는 2개의 또는 바람직하게는 3개의 전환 위치를 가질 수 있고, 즉 제1 DC 전압 단자(A1)가 컨버터(W1)에 연결된 제1 상태, 제2 DC 전압 단자(A1)가 컨버터에 연결된 제2 상태, 및 언급된 2개의 DC 전압 단자 중 어느 것도 제1 컨버터에 연결되지 않은 제3 상태를 가질 수 있다. 전환 스위치 디바이스는 또한 제1 또는 제2 DC 전압 단자가 DC-DC 컨버터의 제2 측에 연결되는 2개의 상태를 가질 수 있으며, 2개의 명명된 DC 전압 단자 중 어느 것도 DC-DC 컨버터(W1, W2)에 연결되지 않은 추가 상태를 가질 수 있고, 또한 제1 DC-DC 컨버터(W1)의 제2 측이 제2 DC-DC 컨버터(W2)의 제2 측으로부터 분리된 제4 상태를 가질 수 있다. 그렇지 않은 경우, 2개의 DC-DC 컨버터(W1, W2)의 제2 측은 서로 병렬로 (2극 방식으로) 연결된다.

Claims (11)

  1. 차량용 고전압 충전 회로로서,
    AC 전압 단자(WA),
    승압 컨버터로 설계된 적어도 2개의 갈바닉 절연 DC-DC 컨버터(W1, W2),
    상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)를 상기 AC 전압 단자(WA)에 연결하는 정류기(G) 및
    전환 스위치(US)
    를 포함하되,
    상기 충전 회로는 상기 전환 스위치(US)를 통해 상기 제1 DC-DC 컨버터(W1)에 선택적으로 연결된 제1 및 제2 DC 전압 단자(A1, A2)를 갖고,
    상기 충전 회로는 상기 제2 DC-DC 컨버터에 영구적으로 연결된 제3 DC 전압 단자(A3)를 갖고,
    상기 충전 회로는 제어기(S)를 더 포함하되, 상기 제어기는, 제1 모드에서, 적어도 750V 및 최대 1000V인 제1 목표 출력 전압에 따라 상기 DC-DC 컨버터를 구동하고, 제2 모드에서, 최대 480V 또는 최대 450V인 제2 목표 출력 전압에 따라 상기 DC-DC 컨버터를 구동하도록 설정된, 차량용 고전압 충전 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)는 구성 회로(D, KS)를 통해 상기 정류기(G)에 연결되고, 상기 구성 회로는, 제1 구성에서, 상기 정류기(G)를 향하는 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2) 측을 서로 병렬로 연결하고, 이 병렬 구성에서 상기 DC-DC 컨버터 측을 상기 정류기(G)에 연결하도록 설정되고, 제2 구성에서, 상기 정류기(G)를 향하는 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2) 측을 서로 직렬로 연결하고, 이 직렬 구성에서 상기 DC-DC 컨버터 측을 상기 정류기(G)에 연결하도록 설정된, 차량용 고전압 충전 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어기는, 두 구성 간에 변경이 있을 때, 상기 DC-DC 컨버터(W1; W2) 중 하나를 통해 상기 정류기(G)에 연결된 저전압 컨버터를 구동하여 상기 DC-DC 컨버터에 연결된 커패시턴스(C1, C2; Z1, Z2)를 충전하도록 설정되고, 또는 상기 제어기는, 상기 구성 회로의 양측에 있는 커패시터들 간에 또는 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)의 양측에 있는 커패시터들 간에 또는 상이한 DC-DC 컨버터(W1; W2)의 커패시터들 간에 전하 전송 회로를 구동하여 전하를 전송하도록 설정되고, 또는 상기 제어기는 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)에 연결된 커패시터(C1, C2; Z1, Z2)의 방전 회로를 활성화하도록 설정된, 차량용 고전압 충전 회로.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)는 동일한 설계인, 차량용 고전압 충전 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환 스위치(US)에 연결된 적어도 DC-DC 컨버터(W1)는 양방향 설계이고, 상기 제어기는 상기 제2 모드에서 상기 전환 스위치(US)에 연결된 DC-DC 컨버터(W1)를 구동하여 상기 정류기에 연결된 DC-DC 컨버터(W1) 측에 전압을 생성하도록 설정되고, 상기 DC-DC 컨버터(W1, W2)에 연결된 정류기(G) 측에는 보조 소비자 단자(A)가 연결되는, 차량용 고전압 충전 회로.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 모드에서, 상기 전환 스위치(US)는 상기 제1 및 제2 DC 전압 단자(A1, A2)를 상기 제1 DC-DC 컨버터(W1)에 교대로 반복적으로 또는 주기적으로 또는 미리 결정된 가변 듀티 사이클에 따라 연결하도록 설정된, 차량용 고전압 충전 회로.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환 스위치에 추가로 또는 상기 전환 스위치 대신에, 전환 스위치 디바이스가 제공되고, 상기 전환 스위치 디바이스는 상기 정류기(G)와는 반대쪽 상기 제1 DC-DC 컨버터(G1) 측을 스위칭 가능하게 상기 정류기(G)와는 반대쪽 상기 제2 DC-DC 컨버터(G2) 측에 연결하고/하거나 선택 가능하게 상기 제1 또는 제2 DC 전압 단자(A1, A2)에 연결하는, 차량용 고전압 충전 회로.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 차량용 충전 회로를 포함하는 차량용 전기 시스템으로서, 충전식 배터리(K1)가 상기 제1 DC 전압 단자(A1)에 연결되고, 본질적으로 400V 또는 420V의 표준 동작 전압을 갖는 소비자(K2)가 상기 제2 DC 전압 단자(A2)에 연결되고, 적어도 750V 또는 적어도 950V의 표준 동작 전압을 갖는 전기 시스템 분기(K3)가 상기 제3 DC 전압 단자(A3)에 연결되는, 차량용 전기 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 DC 전압 단자(A2)에 연결된 소비자(K2)는 배기 가스 후처리 디바이스의 전기 가열 요소, 전력 전자 시스템의 냉각 회로, 내부 히터 또는 창 히터이고, 상기 제3 DC 전압 단자(A3)에 연결된 전기 시스템 분기는 저전압 전압 컨버터와, 상기 저전압 전압 컨버터를 통해 상기 제3 DC 전압 단자(A3)에 연결된 하류 저전압 구성요소를 포함하는, 차량용 전기 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제어기(S)는 상기 충전식 배터리에 대한 목표 충전 전력에 따라 그리고 상기 제2 소비자에 대한 목표 전력에 따라 상기 전환 스위치를 구동하도록 설정된, 차량용 전기 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어기는 우선순위 사양에 따라 상기 충전식 배터리에 대한 목표 충전 전력의 가중치 및 상기 제2 소비자에 대한 목표 전력의 가중치를 설정하도록 설정되고, 상기 가중치 중 적어도 하나에 따라 듀티 사이클을 설정하도록 설정되고, 상기 전환 스위치는 상기 듀티 사이클에 따라 전환되는, 차량용 전기 시스템.
KR1020227038513A 2020-04-03 2021-03-25 차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템 KR102713514B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020204336.1 2020-03-04
DE102020204336.1A DE102020204336B4 (de) 2020-04-03 2020-04-03 Fahrzeugseitige Hochvolt-Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz
PCT/EP2021/057677 WO2021197991A1 (de) 2020-04-03 2021-03-25 Fahrzeugseitige hochvolt-ladeschaltung und fahrzeugbordnetz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220164033A true KR20220164033A (ko) 2022-12-12
KR102713514B1 KR102713514B1 (ko) 2024-10-07

Family

ID=75339722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227038513A KR102713514B1 (ko) 2020-04-03 2021-03-25 차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230017971A1 (ko)
KR (1) KR102713514B1 (ko)
CN (1) CN115298054A (ko)
DE (1) DE102020204336B4 (ko)
WO (1) WO2021197991A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021115167A1 (de) 2021-06-11 2022-12-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug-Hochspannungsbordnetz

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180041061A1 (en) * 2014-12-22 2018-02-08 James McLaughlin Three Phase Charger Accommodating Wide Input Voltage Range With Flexible Single Phase Input Options
DE102018000491A1 (de) * 2018-01-22 2018-07-12 Daimler Ag Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug
US20200091830A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Yazaki Corporation Vehicle power supply device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007737A1 (de) 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Energiewandlervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und entsprechendes Ladegerät
DE102012203612A1 (de) 2012-03-07 2013-09-12 Robert Bosch Gmbh Batterieladegerät mit Spannungswandler und Verfahren zum Laden von Batterien
DE102018210579A1 (de) 2018-06-28 2020-01-02 Continental Automotive Gmbh Fahrzeugseitige Ladeschaltung
DE102018216236B4 (de) 2018-09-24 2020-12-10 Vitesco Technologies GmbH Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher
DE102018216233A1 (de) 2018-09-24 2020-03-26 Continental Automotive Gmbh Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180041061A1 (en) * 2014-12-22 2018-02-08 James McLaughlin Three Phase Charger Accommodating Wide Input Voltage Range With Flexible Single Phase Input Options
DE102018000491A1 (de) * 2018-01-22 2018-07-12 Daimler Ag Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug
US20200091830A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Yazaki Corporation Vehicle power supply device

Also Published As

Publication number Publication date
CN115298054A (zh) 2022-11-04
DE102020204336A1 (de) 2021-10-07
WO2021197991A1 (de) 2021-10-07
KR102713514B1 (ko) 2024-10-07
DE102020204336B4 (de) 2022-01-13
US20230017971A1 (en) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11607967B2 (en) Vehicle electrical system having a power inverter and an electric motor for stepping up voltage
US10189357B2 (en) Reduced ripple converter for hybrid drive systems
US8963482B2 (en) Power supply apparatus for electrically powered vehicle and method for controlling the same
US11569745B2 (en) Electrical system having boost converter functionality
US11581841B2 (en) Electrical system having boost converter functionality
US20130106365A1 (en) Electric motored vehicle and method for controlling electrically charging the same
US9520741B2 (en) System for charging electrical storage device and method of making same
US11970072B2 (en) Vehicle electrical system having a power inverter and electric motor for stepping down voltage
US11728732B2 (en) Electrical system having buck converter functionality
US9045046B2 (en) Electrical charging system
US9425717B2 (en) Device and method for supplying an electric drive with electric current
US20200016991A1 (en) Conversion device, associated control method and associated vehicle
US11383607B1 (en) Bi-directional electrical charging system for a motor vehicle
US7084525B2 (en) Power system to transfer power between a plurality of power sources
KR102713514B1 (ko) 차량의 고전압 충전 회로 및 온보드 차량용 전기 시스템
WO2021199954A1 (ja) 電力変換装置
KR102008751B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
US11411505B2 (en) DC-DC converter with pre-charging of a first electrical network from a second electrical network
US20240343141A1 (en) Electrical drive system for a vehicle and method for operating a corresponding electrical drive system
KR20210126752A (ko) 축전지, 교류 전압 연결부 및 직류 전압 연결부를 갖는 온보드 차량 전기 시스템
KR102008752B1 (ko) 차량용 전력 제어 장치
KR101875914B1 (ko) 철도 차량용의 에너지 충전 및 방전을 위한 시스템
Tan et al. Design of a battery-ultracapacitor hybrid energy storage system with power flow control for an electric vehicle
CN221340219U (zh) 充放电系统和车辆
CN115107535B (en) Electrical system with boost conversion function

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant