WO2016184773A1 - Stationäre leistungssteuerungsschaltung und teilstationäre leistungssteuerungsschaltung - Google Patents

Stationäre leistungssteuerungsschaltung und teilstationäre leistungssteuerungsschaltung Download PDF

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Franz Pfeilschifter
Martin Brüll
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    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Definitions

  • Each semiconductor is associated with costs, overhead in cabling, cooling effort, and control effort.
  • semiconductors which have a high switching frequency or can also switch off current, for example MOSFETs are associated with high costs. It is therefore an object of the invention to provide a way to reduce the said effort. Presentation of the invention
  • At least a power ⁇ path-selection stage with the plurality of power sources or power lowering a power modulation stage can be switched supplied ⁇ to (so for several power sink / power sources, and thus for several Functions) to use the same power modulation level.
  • This relates in particular to stationary functions, ie functions of stationary devices, such as stationary drives, charging stations,
  • Inverters for photovoltaic installations (or other preferably regenerative power generating installations), inverters for feeding energy from mobile batteries (eg Traction batteries) into a stationary supply network and other.
  • mobile batteries eg Traction batteries
  • the power modulating stage (also shortened as the modulation level hereinafter) can be derverwendet for various functions such as ⁇ by a controllable Leis ⁇ tung-path selecting step (shortened as a selection stage be ⁇ records) provided at least, which is connected to the modulation stage. By means of this stage, the appropriate power paths can be selected, which lead through the modulation stage.
  • the invention is directed to stationary or semi-stationary applications, and more particularly to applications in which an electrically or hybrid powered vehicle is electrically connected to a stationary subnet or at least one stationary vehicle terminal.
  • a change ⁇ clamping voltage signal can be generated in a desired shape in particular.
  • the at least one modulation level is especially adapted to generate a power signal, the current profile, clamping ⁇ voltage gradient, or the variation of the performance even averaged over time yields (about averaging over a time window or low-pass filtering) an (approximated) sine wave, such as for driving an electrical machine.
  • a sine wave is a single or multi-phase signal.
  • Switching operations of the modulation stage are not bound to specific times, as is the case with phase-angle control of thyristors.
  • the modulation stage is bound to switching operations to specific current phase conditions or conditions with respect to the phase position (of the current or the voltage), for example at zero crossings.
  • the service life of the modulation stage or of the switching elements of the modulation stage is in particular at least 10 6 and above. preferably at least 10 or at least 10 operations at rated switching power of the modulation stage or the switching elements. Particularly preferred switching elements are used which have no wear and are unlimited in the number of switching cycles.
  • the modulation stage is preferably for
  • At least one of the selection stages may be provided for easy connection and disconnection of one or more terminals, which may be considered as binary power control since only two different power levels (corresponding to 0% and 100%) are provided.
  • the connection and the separation of the selection stages is carried out in the sense of a pulse width modulation method, wherein the time averaging results in a multiplicity of further performance levels (between 0% and 100%).
  • the selection stages are therefore for phase control or vibration packet control.
  • a drive device which is (at least) upstream of the drive stages, capable of driving the selection stages in accordance with a power specification in accordance with a phase nanodetection or for oscillation packet drive.
  • the at least one selection stages is set up, the performance or Set power (or the at least one power path ) in several stages (ins ⁇ particular more than two) or substantially continuously, in particular by pulse width modulation or by setting a duty ratio.
  • the at least one modulation level is set according to a modulation ⁇ signal to adjust the power or the power path, wherein a time averaging of the modulation signal of the Leis ⁇ tung standard value and being able to be controlled by the degree of modulation and a power measurement on an output.
  • a stationary power control circuit which comprises at least one controllable power path selection stage and at least one controllable power having a modulation stage.
  • the stationary power control circuit is provided with a first and a second terminal side.
  • the first and second on ⁇ connection side are interconnected via the at least one power path-selection stage and the at least one perfor- mance modulation stage.
  • in stages at more from ⁇ is preferably (at least) one provided between the modulating stage and the first terminal side, and it can be switched on at least a further selection step between the modulating stage and the second terminal side intermediately.
  • the at least one of the terminal sides has a plurality of terminals (for connecting different power sources or power sinks) which are selectably connected to a power terminal of the at least one power modulation stage via the at least one power path selection stage.
  • At least one connection side a stationary supply network, local power sources such as photovoltaic, biogas, wind or combined heat and power plants or other power sources can be connected.
  • local power sources such as photovoltaic, biogas, wind or combined heat and power plants or other power sources
  • consumers may be connected, such as pumps, fans, conveyor belts, grinders, shredders, heaters, air conditioners or other electrical consumers, such as consumers, such as those found in industrial plants.
  • energy storage can be connected, which are stationary or mobile.
  • the modulation stage comprises at least one switching element, in particular at least one power semiconductor, preferably a power semiconductor which can be controlled by drive signals, for example a power transistor.
  • the power semi ⁇ conductor can in particular a field effect transistor (especially with insulated gate) or a bipolar transistor, such as a metal insulator semiconductor field effect transistor (MISFET), in particular a metal-oxide-semiconductor-field-effect transistor (MOSFET) ) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the power semiconductor may also be a GTO thyristor (GTO: Gate Turn Off).
  • the selection level (or each selection level) includes a
  • the switching element preferably at least one for each of the terminals of the selection stage.
  • the switching element can be designed as an electromechanical switch, but is preferably a power semiconductor, in particular a controllable power semiconductor.
  • the switching element of the selection stage is in particular a
  • Transistor for example a field effect transistor such as a MOSFET or a bipolar transistor, for example an IGBT.
  • the switching element may be provided in the form of a thyristorba ⁇ overbased electronic switch, for example in the form of at least one thyristor, or in the form min ⁇ least a TRIACs.
  • the switching element may comprise a GTO thyristor.
  • the modulation stage counter ⁇ opposite ends are connected to different power source or power sink, and may further be connected to different terminals (network terminals and vehicle terminals).
  • a first group of power sinks or power sources may be connected to one of the selection stages while at a further one of the selection stages, a second group of power sinks or power source may be connected.
  • the first group may be stationary and connected to a grid connection of the selection stage, and a second group may be mobile and connected via a vehicle electrical connection to the further selection stage.
  • the plurality of terminals of the terminal sides include at least one power connection, at least one electric vehicle ⁇ connection or one or more power connections and one or more vehicle terminals.
  • a grid connection is designed for a voltage and the frequency of a supply network and is in particular an AC connection.
  • the power connection may be one or more phases and is designed especially for None ⁇ derhard.
  • the mains connection can be designed for a rated AC voltage of 100, 110, 120, 220 or 230 V at 50 or 60 Hz.
  • the modulation and selection stages connected to the terminals are designed for these nominal voltage (s) and frequency (s). Of the
  • Mains connection can be designed as plug-in connection, for example as a socket, out of ⁇ if power sources or sinks per
  • the power supply can be configured as a connection element for permanent connection, for example as a clamping, screwing or riveting connection; in the simplest case as a simple ladder end.
  • the vehicle connection can be configured as a connector element which is set up for the electrical (detachable) connection of a vehicle, in particular for the plug connection of a high-voltage vehicle electrical system.
  • the Fahr ⁇ zeugan gleich is therefore for coupling a
  • the driving ⁇ lighter outlet is formed according to the standard IEC 62196 or compatible with one of the connector types defined there.
  • a first of the Leis ⁇ processing path selection stages comprises at least one power connector.
  • a Second of the power path selection stages includes at least one vehicle electrical connection. When a plurality of electrical terminals vehicle this may be provided for different vehicle functions, such as for an electric air compressor for a heating resistor and / or a vehicle power supply battery (specifically, a high-voltage traction battery ⁇ ) or its load module.
  • the stationary power control circuit is preferably equipped with a drive device. This is drivingly connected to the at least one modulation stage and the at least one power path selection stage.
  • the stationary power control circuit may have a data interface, which for data transmission, such as control commands, detected operating parameters, ... from a vehicle and to a
  • Vehicle is arranged, in particular the vehicle which is connected to a connection side of the power control circuit.
  • the aforementioned embodiments relate to a
  • the power modulation level is stationary or mobile in a vehicle.
  • a first of the power path selection stages is stationary.
  • Another of the power path selection stages is mobile in a vehicle.
  • the power control circuit has a first and a second terminal side. The first and second ports are via the power path selectors and at least one
  • Power modulation stage interconnected.
  • the first of the connection pages is stationary.
  • the second of the terminal sides has a plurality of terminals selectably connected to a power terminal of the at least one power modulation stage via the plurality of power path selection stages.
  • the first connection side may have a mains connection.
  • the power control circuit may be further equipped with a rectifier. This is located between the first port side and the power modulation stage.
  • DC-DC link Between the rectifier and the modulation stage results in a DC-DC link.
  • This can in particular be connected to another DC power source (or sink), in particular to a high-voltage battery, a photovoltaic system or a fuel cell.
  • DC power source or sink
  • These forward ⁇ -mentioned components are preferably stationary, and can be connected directly or via an optional voltage converter or voltage regulator to the DC voltage intermediate circuit.
  • a biogas, wind power or combined heat and power plant or other power source ⁇ may further be connected to the rectifier.
  • the modulation stage is stationary.
  • the other of the power path selection stages which is mobile in a vehicle, is connected to the modulation stage via a (detachable) vehicle connection.
  • the modulation stage can be stationary and connected to a supply network via a mains connection (eg PV inverter).
  • the modulation level is mobile in a vehicle.
  • the modulation stage is in particular via a vehicle connection indirectly via a stationary Rectifier connected to a supply network or is directly connected to a supply network.
  • a further embodiment provides that the modulation stage is mobile in a vehicle.
  • the modulation stage connects a mobile electrical energy store to the other mobile power path selection stage.
  • the audio signal ⁇ onslay further connecting the mobile electric energy storage with the first, stationary power path-selection stage via a vehicle connector.
  • At least one of the selection stages can be set up to connect individual phases of the connected connection side, which is multiphase, controllably connected in a star or delta connection.
  • one of the off ⁇ optionally step can be used, at least, which are connected accordingly.
  • Star-Dreieicks switching applies equally to stationary and semi-stationary power control circuits.
  • the selection steps can for this purpose comprise switch elements, which are connected between different phases, and capable of switching the phases in a triangle configuration in ⁇ be known manner, or, optionally, in a star configuration can turn (with star point).
  • the respective connection side is three-phase.
  • the modulation stage is stationary.
  • the modulation stage may have a DC power connection.
  • a sta ⁇ tionary power generation plant is connected or connectable.
  • the power generation plant is in particular a photovoltaic system.
  • the modulation stage connects the sta ⁇ tionary DC power supply with the power ⁇ path selection stages.
  • the prefix "power” means that the so-called characteristic (modulation level, selection level, connections, control circuit, power path, semiconductors, etc.) for a current of at least 1 A, at least 10 A, at least 50 A or at least 100 A, if appropriate at least 200 or 300 A is designed.
  • the selection stage and / or the modulation stage are preferably for nominal operating voltages of at least 12V, at least 42 or 48 volts, of at least 60 V or even of at least 350 V, 360 V, 380 V or 400 V, in particular of at least 500 V or 600 V designed.
  • the individual switching elements of the selection stage and / or the modulation stage may be designed with peak-cut voltages of at least 60V, at least 250V, or of at least 400V or 600V, 650V. Switching elements with peak reverse voltages of at least 800, 1200 or at least 3300 V can also be used.
  • the elements mentioned here can be designed as in the application DE 10 2013 019 395 and in the application
  • FIG. 1 shows a stationary application in which a
  • Power modulation stage 10 of a power path selection stage 20 is connected upstream. On the side of the power ⁇ path-selection stage 20 which is opposite to the power modulation stage 10, a plurality of loads are provided, wherein the power path selection stage 20 on the one hand, the consumer can switch individually or separated, and, secondly, the performance of each consumer preferably by can set multi-cycle control or phase control pulse width modulation or ⁇ .
  • the power path selection stage 20 is followed by power sinks or power sources (generally: power components 30-36) that are stationary.
  • the power components 30 and 32 may be different (stationary) drives, for example, a pump, a fan, a crushing plant such as a grinder, or the like.
  • the power components 34 and 36 may correspond to a (stationary) heater or an air conditioner (or an electrically driven air conditioning compressor).
  • the modulation stage is connected (via an optional rectifier 40, which may also include a smoothing capacitor) to a first side 50 followed by an AC supply network.
  • the opposite side corresponds to the second terminal side 60, which is connected to the first side 50 (among others) via the modulation stage 10 and the selection stage 20.
  • the modulation stage 10 is connected via the rectifier 40 to an AC power supply. Between the modulation stage 10 and the rectifier 40, a DC intermediate voltage network is formed. This can optionally be closed directly to a (stationary or mobile) DC component at ⁇ such as a photovoltaic system, to a fuel cell system, or to a (stationary or mobile, for example. Used for traction) electric high-voltage battery.
  • a (stationary or mobile) DC component at ⁇ such as a photovoltaic system, to a fuel cell system, or to a (stationary or mobile, for example. Used for traction) electric high-voltage battery.
  • a driving device C is anticiannd with the Modulati ⁇ onstress 10 and the selection stage 20 is connected, as represented by the double arrows is.
  • the dash that is on a connecting line indicates that it is a multi-phase connection, preferably a three-phase connection.
  • 60 connections in the form of plug connections but also of other connections may be provided to connect to the first side of the supply network, or connect the components 30-36 on the second side.
  • all elements shown are stationary, such as part of an electrical system of a building or industrial operation.
  • Figures 2-6 show semi-stationary applications.
  • FIGS. 1-6 correspond to elements whose (last) two digits are identical or have the same properties. Deviating from this, elements with comparable reference symbols as mentioned above can be stationary or mobile and thus have different properties.
  • FIG. 2 shows a partially stationary case, in which a modulation stage 110 precedes a selection stage 120, the modulation stage 110 (via a rectifier 140 connected upstream of the modulation stage) connecting a first connection side 150 to a second connection side 160.
  • the first connection side 150 is set up for connection to a stationary supply network.
  • the second connection side 160 is partially set up for a stationary connection of components 130, 132, as well as for the connection of mobile components 134, 136.
  • the second connection side 160 therefore comprises stationary connections a1, a2 (set up for the stationary connection of components to the stationary selection stage 120) as well as mobile connections bl, b2 arranged for the connection of mobile components 134, 136 to the stationary selection stage 120.
  • the terminals al, a2 can therefore be referred to as network connections and are suitable for stationary connection of components.
  • the connections bl, b2 can be used as electrical
  • the dot-dash line represents a boundary between a mobile section M and a stationary section S. Therefore, the terminals bl and b2 are also on this line because beyond the line (in the section M) are mobile components are present and this side of the line (in the section S) stationary components.
  • FIG. 2 shows only one selection stage 120, which can be used both with vehicle connections bl, b2 and with network connections. connections al, a2 is connected.
  • This selection stage therefore serves for the controlled connection of mobile and stationary components, in particular for the selection of power paths which are purely stationary, and power paths leading to a mobile component.
  • a modulation stage 210 is shown, which is connected to a first connection side 250 via an (optional) rectifier 240.
  • This first connection side 250 is designed for connection to a supply network.
  • a plurality of selection stages 220a, b are shown, which are connected together on the Mo ⁇ dulationstress 210th
  • the selection stage 220a is connected to stationary components 230, 232, in particular to the second side 260.
  • stationary connections or power connections are provided as in FIG. 2 with the reference symbols a1, a2, which are connected to the selection stage 220a.
  • vehicle connections are preferably provided, for example as shown in FIG.
  • the selection stage 220a is provided for connection of stationary components (such as stationary drives 230, 232), and the selection stage 220b is provided for connection of mobile components, such as an electrically operated air conditioning compressor 234 of a vehicle and a
  • FIG. 4 shows a modulation stage 310 which is connected via a (optionally optional) rectifier 340 to a first connection side 350 which serves for connection to a (stationary) supply network.
  • a first selection stage 320a connects the modulation stage 310 to a second connection side 360 via network connections, and a second selection stage 320b is connected to the modulation stage 310 via a vehicle connection and is present inside a vehicle.
  • the first Selection stage 320a connected component 330, 332 are stationary, while the connected to the second selection stage 320b ⁇ connected components 334, 336 as well as the second selection stage itself are present in a vehicle mobile.
  • the mobile components are power transmitting ⁇ is connected via the second selection stage, since the second selection stage via a vehicle terminal (not shown) is connected to the power control circuit.
  • the mobile section M therefore includes the components 334 and 336 as well as the second selection stage 320b.
  • the modulation stage 310 and the first selection stage 320a are stationary.
  • the rectifier is in particular configured to transmit energy from the first connection side to the modulation stage or in the direction of the modulation stage.
  • the rectifier may be adapted to transfer energy from the Modulati ⁇ onsease coming to the first terminal side, and this corresponds to the case of a mobile power source feeds the energy in a stationary component or a stationary (Versogungs-) etwork.
  • FIG. 5 shows a mobile modulation stage 410, which is followed by a mobile (second) selection stage 420b, while a first selection stage 420a is stationary and is connected to the vehicle-side modulation stage 410 via a vehicle connection (not shown).
  • the mobile section M therefore includes 420a, the modulation stage 410 and the second from ⁇ selection stage.
  • the mobile components 434 and 436 are connected to the second selection stage via the second connection side.
  • the stationary components 430, 432 are also connected via the second connection side 460, in particular via the first selection stage 420a.
  • the second connection side 460 therefore comprises a stationary part (with mains connections, not shown) and a mobile part, in which on-board network connections are provided in order to connect mobile components 434 and 436 to the mobile second selection stage 420b.
  • a modulation stage 510 is connected to a first connection side 550.
  • the first connection side 550 is designed in this case for a DC voltage.
  • the modulation stage 510 is therefore connected directly, ie without a rectifier, to the first connection side 550.
  • An energy store for example a high-voltage accumulator 570, may be connected to this first connection side 550. If the first connection side is stationary, a photovoltaic system or a photovoltaic system with an upstream DCDC converter can be connected instead of or in combination with the high-voltage accumulator.
  • the energy store is in particular an electric energy storage (ie, designed for receiving and delivering electrical energy) and can be considered electrostatically ⁇ diagrammatic storage (capacitor), electrochemical storage (accumulator) or electrochemical storage (supercapacitors sator) may be formed, or may be a non-electrically-storing Have memory unit and converter, such as a fuel cell device or a compressed air reservoir with corresponding mechanical-electrical converters.
  • the first connection side is mobile (ie lies within the mobile region M), and corresponds in particular to a connection to the high-voltage traction battery 570 of a vehicle.
  • a second selection stage 520b connected downstream of the modulation stage 510 is likewise provided in a mobile manner, while a first selection stage 520a is stationary (ie within the stationary area S).
  • the first selection stage 520a can be connected to the Modula ⁇ tion stage 510 (not shown) via a vehicle connector.
  • Stationary two components 530, 532 are further provided, which are connected via a second connection side 560 to the first selection stage 520a.
  • two mobile components 534 and 536 are provided, which are connected to the second selection stage via the second connection side.
  • the second terminal side comprises two parts, namely a stationary part and a mobile part, which is located in a vehicle, and to which the components 534 and 536 are connected to the second selection stage 520b.
  • the second part is thus an on-board electrical system connection.
  • the selection stage can be mobile (ie arranged on the vehicle side), while at least one connected component nents, such as a consumer, is stationary and at least one component, such as a consumer, is mobile or arranged on the vehicle side.
  • “mobile” describes the possibility of mobility, so that in principle mobile, yet temporary (parking) components fall under it.
  • the vehicle can be connected to the stationary components and support, for example, a supply network by means of the vehicle-side traction battery (or be charged by this). Furthermore, by the connection described here, a vehicle-side component of the stationary supply network (or other stationary components such as a local power plant such as a photovoltaic system) can be fed, such as an air conditioner or an electric heater on board the vehicle.
  • a vehicle-side component of the stationary supply network or other stationary components such as a local power plant such as a photovoltaic system
  • a local power plant such as a photovoltaic system
  • the memory 550 may be a stationary energy store, for example a stationary high-voltage battery.
  • the modulation stage may be stationary or mobile and connected via a vehicle connection.
  • the first connection side 550 is in a (two-conductor-based)
  • This can be a local (house-internal) direct voltage network, such as a direct voltage network, in which also feed a photovoltaic system or a fuel cell system, or may be an intermediate circuit, which consists only between a rectifier and the modulation stage.
  • a local (house-internal) direct voltage network such as a direct voltage network, in which also feed a photovoltaic system or a fuel cell system, or may be an intermediate circuit, which consists only between a rectifier and the modulation stage.

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Abstract

Es wird eine stationäre Leistungssteuerungsschaltung mit mindestens einer steuerbaren Leistungspfad-Auswahlstufe (10), einer Leistungs-Modulationsstufe (20) mit ersten und zweiten Anschlussseite (50, 60) beschrieben. Diese Anschlussseiten (50, 60) sind über die Leistungspfad-Auswahlstufe (20) und die mindestens eine Leistungs-Modulationsstufe (10) miteinander verbunden. Mindestens eine der Anschlussseiten (50, 60) weist mehrere Anschlüsse auf, die über die mindestens eine Leistungspfad-Auswahlstufe (20) auswählbar mit einem Leistungsanschluss der mindestens einen Leistungs-Modulationsstufe (10) verbunden sind. Es wird ferner eine teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung mit mehreren steuerbaren Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b), und einer Leistungs-Modulationsstufe (210) beschrieben. Die Leistungs-Modulationsstufe (210) ist stationär oder mobil. Eine der Leistungspfad-Auswahlstufen ist stationär und die andere ist mobil. Zwei Anschlussseiten sind über die Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b) und die Leistungs-Modulationsstufe (240) verbunden sind. Die erste der Anschlussseiten (250) ist stationär. Mehrere Anschlüsse der zweiten Anschlussseite (260) können über die Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b) auswählbar mit der Leistungs-Modulationsstufe (210) verbunden werden.

Description

Beschreibung
Stationäre Leistungssteuerungsschaltung und teilstationäre LeistungssteuerungsSchaltung
In Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb, d.h. in elektrischen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen sind eine Vielzahl von Leistungshalbleiter verbaut. Ebenso in den damit verbindbaren stationären Ladevorrichtungen oder stationären Netzen finden sich eine Vielzahl von Leistungshalbleitern.
Jeder Halbleiter ist mit Kosten, Aufwand bei der Verkabelung, Aufwand zur Kühlung und Aufwand bei der Ansteuerung verbunden. Insbesondere Halbleiter, die eine hohe Schaltfrequenz aufweisen bzw. auch Strom abschalten können, beispielsweise MOSFETs, sind mit hohen Kosten verbunden. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich der genannte Aufwand reduzieren lässt. Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Eigen¬ schaften ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Um die Verwendung von Leistungshalbleitern effizienter zu gestalten, wird vorgeschlagen, zumindest eine Leistungs¬ pfad-Auswahlstufe zu verwenden, mit der mehrere Leistungsquellen oder Leistungssenken einer Leistungs-Modulationsstufe zuge¬ schaltet werden können, um so für mehrere Leistungssenken/Leistungsquellen (und somit für mehrere Funktionen) die gleiche Leistungs-Modulationsstufe zu verwenden. Dies betrifft insbesondere stationäre Funktionen, d.h. Funktionen stationärer Vorrichtungen, etwa stationäre Antriebe, Ladestationen,
Wechselrichter für Photovoltaikanlagen (oder andere vorzugsweise regenerative Energieerzeugungsanlagen) , Wechselrichter zur Einspeisung von Energie aus mobilen Batterien (etwa Traktionsbatterien) in ein stationäres Versorgungsnetz und anderes .
Die Leistungs-Modulationsstufe (auch verkürzt als Modulati- onsstufe bezeichnet) kann für verschiedene Funktionen wie¬ derverwendet werden, indem mindestens eine steuerbare Leis¬ tungspfad-Auswahlstufe (auch verkürzt als Auswahlstufe be¬ zeichnet) bereitgestellt wird, die mit der Modulationsstufe verbunden ist. Mittels dieser Stufe lassen sich die geeigneten Leistungspfade wählen, die durch die Modulationsstufe führen. Die Erfindung richtet sich an stationäre Anwendungen oder teilstationäre Anwendungen und insbesondere Anwendungen, bei denen ein elektrisch oder hybrid angetriebenes Fahrzeug elektrisch mit einem stationären Teilnetz oder zumindest einem stationären Fahrzuganschluss verbunden ist.
Mit der Modulationsstufe kann insbesondere ein Wechselspan¬ nungssignal in gewünschter Form erzeugt werden. Die mindestens eine Modulationsstufe ist insbesondere zur Erzeugung eines Leistungssignals eingerichtet, dessen Stromverlauf, Span¬ nungsverlauf oder der Verlauf der Leistung selbst zeitlich gemittelt (etwa Mittelung über ein Zeitfenster oder Tiefpassfilterung) eine (angenäherte) Sinuswelle ergibt, etwa zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine. Als Sinuswelle wird ein ein- oder auch mehrphasiges Signal bezeichnet. Die Modulati¬ onsstufe ist gemäß einer ersten Variante insbesondere in der Lage, einen Stromfluss unabhängig von der aktuellen Phasenlage, von dem aktuellen Stromwert und von dem aktuellen Spannungswert, an- und auszuschalten.
Schaltvorgänge der Modulationsstufe sind nicht an bestimmte Zeitpunkte gebunden, wie es etwa bei Phasenanschnittsteuerungen von Thyristoren der Fall ist. Gemäß einer weiteren Variante ist die Modulationsstufe an Schaltvorgänge zu bestimmten aktuellen Phasenlagen bzw. Bedingungen bzgl. der Phasenlage (des Stroms oder der Spannung) gebunden, etwa an Nulldurchgänge. Die Lebensdauer der Modulationsstufe bzw. der Schaltelemente der Modulationsstufe beträgt insbesondere mindestens 106 und vor- zugsweise mindestens 10 oder mindestens 10 Schaltspiele bei Nennschaltleistung der Modulationsstufe bzw. der Schaltelemente. Besonders bevorzugt werden Schaltelemente verwendet, die keinen Verschleiß aufweisen und in der Anzahl der Schaltspiele unbegrenzt sind. Die Modulationsstufe ist vorzugsweise für
Schaltvorgänge mit einer Frequenz von mindestens 20 Hz, 100 Hz oder 200 Hz, und vorzugsweise mindestens 1 kHz, mindestens 5 kHz oder mindestens 10 oder 20 kHz oder mindestens 100kHz. Zumindest eine der Auswahlstufen kann zur einfachen Zuschaltung und Trennung einer oder mehrere Anschlüsse vorgesehen werden, wobei dies als binäre Leistungssteuerung angesehen werden kann, da nur zwei verschiedene Leistungsniveaus (entsprechend 0% und 100%) vorgesehen sind. Vorzugsweise wird jedoch die Zuschaltung und die Trennung der Auswahlstufen im Sinne eines Pulswei- tenmodulationsverfahrens ausgeführt, wobei sich durch die zeitliche Mittelung eine Vielzahl weiterer Leistungsniveaus (zwischen 0% und 100%) ergibt. Die Auswahlstufen sind daher zur Phasenanschnittsteuerung oder zur Schwingungspaketsteuerung. Vorzugsweise ist eine Ansteuervorrichtung, die (zumindest) den Ansteuerstufen ansteuernd vorgeschaltet ist, in der Lage, gemäß einer Leistungsvorgabe die Auswahlstufen gemäß einer Phase- nanschnittansteuerung oder zur Schwingungspaketansteuerung anzusteuern. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Aus- wahlstufen eingerichtet, die Leistung bzw . Leistungen (oder auch den mindestens einen Leistungspfad) in mehreren Stufen (ins¬ besondere mehr als zwei) oder im Wesentlichen kontinuierlich einzustellen, insbesondere durch Pulsweitenmodulation bzw. durch Einstellen eines Tastverhältnisses. Die mindestens eine Modulationsstufe ist eingerichtet, gemäß einem Modulations¬ signal die Leistung bzw. den Leistungspfad einzustellen, wobei eine zeitliche Mittelung des Modulationssignals der Leis¬ tungsvorgabe entspricht bzw. wobei über den Modulationsgrad und eine Strommessung auf eine Leistung geregelt werden kann.
Es wird eine stationäre Leistungssteuerungsschaltung beschrieben, die mindestens eine steuerbare Leistungspfad- Auswahlstufe und mindestens einer steuerbaren Leis- tungs-Modulationsstufe aufweist. Die stationäre Leistungs- steuerungsschaltung ist mit einer ersten und einer zweiten Anschlussseite ausgestattet. Die erste und die zweite An¬ schlussseite sind über die mindestens eine Leistungs- pfad-Auswahlstufe und die mindestens eine Leis- tungs-Modulationsstufe miteinander verbunden. Es kann (mindestens) eine Auswahlstufe zwischen der Modulationsstufe und der ersten Anschlussseite geschaltet sein, oder es kann (mindestens) eine Auswahlstufe zwischen der Modulationsstufe und der zweiten Anschlussseite zwischengeschaltet sein. Bei mehreren Aus¬ wahlstufen ist vorzugsweise (mindestens) eine zwischen der Modulationsstufe und der ersten Anschlussseite vorgesehen, und es kann mindestens eine weitere Auswahlstufe zwischen der Modulationsstufe und der zweiten Anschlussseite zwischenge- schaltet sein.
Die mindestens eine der Anschlussseiten weist mehrere Anschlüsse (zum Anschluss verschiedener Leistungsquellen oder Leistungssenken) auf, die über die mindestens eine Leistungs- pfad-Auswahlstufe auswählbar mit einem Leistungsanschluss der mindestens einen Leistungs-Modulationsstufe verbunden sind.
An die mindestens eine Anschlussseite kann ein stationäres Versorgungsnetz, örtliche Leistungsquellen wie Photovoltaik- , Biogas-, Windkraft oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen oder auch andere Leistungsquellen angeschlossen werden. Ferner können Verbraucher angeschlossen werden, wie Pumpen, Lüfter, Förderbänder, Mahlwerke, Zerkleinerungsanlangen, Heizungen, Klimaanlagen oder auch andere elektrische Verbraucher, bei- spielsweise Verbraucher, wie sie in Industriebetrieben auftreten. Zudem können Energiespeicher angeschlossen werden, die stationär oder mobil sind.
Die Modulationsstufe umfasst mindestens ein Schaltelement, insbesondere mindestens einen Leistungshalbleiter, vorzugsweise einen durch Ansteuersignale ansteuerbaren Leistungshalbleiter, beispielsweise einen Leistungstransistor. Der Leistungshalb¬ leiter kann insbesondere ein Feldeffekttransistor (insbesondere mit isoliertem Gate) oder ein Bipolartransistor sein, etwa ein MISFET (metal insulator semiconductor field effect transistor, Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor) , insbesondere ein MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) . Ferner kann der Leistungshalbleiter auch ein GTO-Thyristor (GTO: Gate Turn Off) sein . Die Auswahlstufe (bzw. jede Auswahlstufe) umfasst ein
Schaltelement, vorzugsweise mindestens eines für jeden der Anschlüsse der Auswahlstufe. Das Schaltelement kann als elektromechanischer Schalter ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise ein Leistungshalbleiter, insbesondere ein an- steuerbarer Leistungshalbleiter.
Das Schaltelement der Auswahlstufe ist insbesondere ein
Transistor, beispielsweise ein Feldeffekttransistor wie ein MOSFET oder ein Bipolartransistor, beispielsweise ein IGBT. Alternativ kann das Schaltelement in Form eines thyristorba¬ sierten elektronischen Schalters vorgesehen sein, beispielsweise in Form mindestens eines Thyristors, oder in Form min¬ destens eines TRIACs . Ferner kann das Schaltelement einen GTO-Thyristor umfassen.
Es können mehrere Leistungspfad-Auswahlstufen vorgesehen sein, die parallel an die Leistungs-Modulationsstufe angeschlossen sind. Die mehreren Auswahlstufen sind an der gleichen Seite der Modulationsstufe angeschlossen, wobei dies als "parallel an- geschlossen" bezeichnet wird. Ein Anschluss einer Auswahlstufe ist mit der Modulationsstufe verbunden, wobei ein Anschluss einer zweiten Auswahlstufe an der gleichen Stelle mit der Modula¬ tionsstufe verbunden ist. Die der Modulationsstufe entgegen¬ gesetzten Enden sind mit unterschiedlichen Leistungsquelle oder Leistungssenken verbunden und können ferner mit unterschiedlichen Anschlüssen (Netzanschlüsse und Fahrzeuganschlüsse) verbunden sein. Es können an eine der Auswahlstufe eine erste Gruppe von Leistungssenken oder Leistungsquellen angeschlossen werden, während an eine Weitere der Auswahlstufen eine zweite Gruppe von Leistungssenken oder Leistungsquelle angeschlossen werden kann. Die erste Gruppe kann stationär sein und an einen Netzanschluss der Auswahlstufe angeschlossen werden, und eine zweite Gruppe kann mobil sein und über einen elektrischen Fahrzeuganschluss der weiteren Auswahlstufe angeschlossen werden .
Die mehreren Anschlüsse der Anschlussseiten umfassen mindestens einen Netzanschluss , mindestens einen elektrischen Fahrzeug¬ anschluss oder ein oder mehrere Netzanschlüsse sowie ein oder mehrere Fahrzeuganschlüsse. Ein Netzanschluss ist für eine Spannung und die Frequenz eines Versorgungsnetzes ausgelegt und ist insbesondere ein Wechselstromanschluss . Der Netzanschluss kann ein- oder mehrphasig sein und ist insbesondere für Nie¬ derspannung ausgelegt. Beispielsweise kann der Netzanschluss für eine Wechselstrom-Nennspannung von 100, 110, 120, 220 oder 230 V bei 50 oder 60 Hz ausgelegt sein. Insbesondere die an die Anschlüsse angeschlossenen Modulations- und Auswahlstufen sind für diese Nennspannung (en) und Frequenz (en) ausgelegt. Der
Netzanschluss kann als Steckanschluss , etwa als Buchse, aus¬ gestaltet sein, falls Leistungsquellen oder -senken per
Steckkontakt verbunden werden sollen. Alternativ kann der Netzanschluss als Verbindungselement für dauerhafte Verbin- düngen ausgestaltet sein, etwa als Klemm-, Schraub-, oder Nietverbindung; im einfachsten Fall als ein einfaches Leiterende. Der Fahrzeuganschluss kann als Steckverbinderelement ausgestaltet sein, der zum elektrischen (lösbaren) Anschluss eines Fahrzeugs eingerichtet ist, insbesondere zum Steckan- schluss eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs. Der Fahr¬ zeuganschluss ist daher zum Ankoppeln eines
PHEV ( Plug-in-Hybridfahrzeug, englisch: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) oder eines Elektrofahrzeugs ) vorgesehen. Der Fahr¬ zeuganschluss ist gemäß der Norm IEC 62196 bzw. kompatibel mit einer der dort definierten Steckverbindervarianten ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine erste der Leis¬ tungspfad-Auswahlstufen mindestens einen Netzanschluss . Eine Zweite der Leistungspfad-Auswahlstufen umfasst mindestens einen elektrischen Fahrzeuganschluss . Bei mehreren elektrischen Fahrzeuganschlüssen können diese für unterschiedliche Fahrzeugfunktionen vorgesehen sein, etwa für einen elektrischen Klimakompressor, für einen Heizwiderstand und/oder für eine Bordnetzbatterie (insbesondere eine Hochvolt-Traktions¬ batterie) bzw. deren Lademodul.
Die stationäre Leistungssteuerungsschaltung ist vorzugsweise mit einer Ansteuervorrichtung ausgestattet . Diese ist ansteuernd mit der mindestens einen Modulationsstufe und der mindestens einen Leistungspfad-Auswahlstufe verbunden. Die stationäre Leistungssteuerungsschaltung kann eine Datenschnittstelle aufweisen, die zur Datenübertragung, etwa Steuerbefehle, er- fasste Betriebsparameter, ... von einem Fahrzeug und an ein
Fahrzeug eingerichtet ist, insbesondere das Fahrzeug, das an einer Anschlussseite der Leistungssteuerungsschaltung angeschlossen ist. Die vorangehend genannten Ausführungsformen betreffen eine
Leistungssteuerungsschaltung, bei der die Modulationsstufe (n) und die Auswahlstufe (n) stationär sind, wobei betreffende Anschlüsse eine Verbindung mit mobilen Einheiten (Fahrzeugen) ermöglichen. Im Folgenden werden weitere erfindungsgemäße Leistungssteuerungsschaltungen beschrieben, wobei vorgesehen ist, dass zumindest eine der Auswahlstufen und/oder die Mo¬ dulationsstufe mobil sind und in einem Fahrzeug untergebracht sind. Die Leistungssteuerungsschaltungen weisen daher Anschlüsse zum Anbinden dieser mobilen Komponenten (d.h. mobile Modulationsstufe bzw. mobile Auswahlstufe) auf. Die mobilen Komponenten sind aufgrund der Anschlüsse der Leistungssteue¬ rungsschaltung anbindbar. Es ergibt sich ein teilstationäres bzw. teilmobiles System. Es wird daher eine teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung beschrieben, mit mehreren steuerbaren Leistungspfad-Auswahlstufen und mindestens einer steuerbaren Leis- tungs-Modulationsstufe . Die Leistungs-Modulationsstufe ist stationär oder liegt mobil in einem Fahrzeug vor. Eine Erste der Leistungspfad-Auswahlstufen ist stationär. Eine weitere der Leistungspfad-Auswahlstufen liegt mobil in einem Fahrzeug vor. Die Leistungssteuerungsschaltung hat eine erste und eine zweite Anschlussseite. Die erste und die zweite Anschlussseite sind über die Leistungspfad-Auswahlstufen und die mindestens eine
Leistungs-Modulationsstufe miteinander verbunden. Die Erste der Anschlussseiten ist stationär. Die zweite der Anschlussseiten weist mehrere Anschlüsse auf, die über die mehreren Leis- tungspfad-Auswahlstufen auswählbar mit einem Leistungsanschluss der mindestens einen Leistungs-Modulationsstufe verbunden sind.
Die erste Anschlussseite kann einen Netzanschluss aufweisen. Die Leistungssteuerungsschaltung kann ferner mit einem Gleich- richter ausgestattet sein. Dieser befindet sich zwischen der ersten Anschlussseite und der Leistungs-Modulationsstufe .
Zwischen dem Gleichrichter und der Modulationsstufe ergibt sich ein Gleichspannungs-Zwischenkreis . Dieser kann insbesondere mit einer anderen Gleichstrom-Leistungsquelle (oder auch -Senke) verbunden werden, insbesondere mit einer Hochvoltbatterie, einer Photovoltaikanlage oder einer Brennstoffzelle. Diese voran¬ gehend genannten Komponenten sind vorzugsweise stationär und können direkt oder über einen optionalen Spannungswandler oder Spannungsregler mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis verbunden werden. An den Gleichrichter kann ferner eine Biogas-, Windkraftoder Kraft-Wärme-Kopplungsanlage oder eine andere Leistungs¬ quelle angeschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulationsstufe stationär. Die Weitere der Leistungspfad-Auswahlstufen, welche mobil in einem Fahrzeug vorliegt, ist über einen (lösbaren) Fahrzeug- anschluss mit der Modulationsstufe verbunden.
Weiterhin kann die Modulationsstufe stationär sein und über einen Netzanschluss an ein Versorgungsnetz angeschlossen sein (z.B. PV-Wechselrichter) . Alternativ liegt die Modulationsstufe mobil in einem Fahrzeug vor. Die Modulationsstufe ist insbesondere über einen Fahrzeuganschluss mittelbar über einen stationären Gleichrichter mit einem Versorgungsnetz verbunden oder ist unmittelbar mit einem Versorgungsnetz verbunden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Modulati- onsstufe mobil in einem Fahrzeug vorliegt. Die Modulationsstufe verbindet einen mobilen elektrischen Energiespeicher mit der weiteren, mobilen Leistungspfad-Auswahlstufe. Die Modulati¬ onsstufe verbindet ferner den mobilen elektrischen Energiespeicher mit der ersten, stationären Leistungspfad-Auswahlstufe über einen Fahrzeuganschluss .
Zumindest eine der Auswahlstufen kann eingerichtet sein, einzelne Phasen der daran angeschlossenen Anschlussseite, die mehrphasig ausgeführt ist, steuerbar in Stern- oder Dreieck- Schaltung zu verbinden. Hierzu kann zumindest eine der Aus¬ wahlstufen verwendet werden, welche entsprechend angeschlossen sind. Die Stern-Dreieicks-Umschaltung betrifft stationäre und teilstationäre Leistungssteuerungsschaltungen gleichermaßen. Die Auswahlstufen können hierzu Schalterelemente aufweisen, die zwischen verschiedene Phasen geschaltet sind, und die in be¬ kannter Weise die Phasen in Dreieckskonfiguration schalten können, oder wahlweise in Sternkonfiguration (mit Sternpunkt) schalten können. Vorzugsweise ist die betreffende Anschlussseite dreiphasig .
Schließlich wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Modulationsstufe stationär ist. Die Modulationsstufe kann einen Gleichstrom-Netzanschluss aufweisen. An diese ist eine sta¬ tionäre Energieerzeugungsanlage angeschlossen oder an- schließbar. Die Energieerzeugungsanlage ist insbesondere eine Photovoltaikanlage . Die Modulationsstufe verbindet den sta¬ tionären Gleichstrom-Netzanschluss mit den Leistungs¬ pfad-Auswahlstufen . Der Präfix „Leistung" bedeutet, dass das so bezeichnete Merkmal (Modulationsstufe, Auswahlstufe, Anschlüsse, Ansteuerungs- schaltung, Leistungspfad, Halbleiter, etc.) für eine Stromstärke von mindestens 1 A, mindestens 10 A, mindestens 50 A oder mindestens 100 A, gegebenenfalls von mindestens 200 oder 300 A ausgelegt ist.
Die Auswahlstufe und/oder die Modulationsstufe sind vorzugsweise für Nenn-Betriebsspannungen von mindestens 12V, mindestens 42 oder 48 Volt, von mindestens 60 V oder auch von mindestens 350 V, 360 V, 380 V oder 400 V, insbesondere von mindestens 500 V oder 600 V ausgelegt. Ferner können die einzelnen Schaltelemente der Auswahlstufe und/oder der Modulationsstufe mit Spitzensperr- Spannungen von mindestens 60V, mindestens 250 V oder von mindestens 400 V oder 600 V, 650 V ausgelegt sein. Es können ferner Schaltelemente mit Spitzensperrspannungen von mindestens 800, 1200 oder mindestens 3300 V verwendet werden. Die hier genannten Elemente können ausgestaltet sein, wie in der Anmeldung DE 10 2013 019 395 und in der Anmeldung
PCT/EP2014/072213 beschrieben ist; es werden für die gleichen Elemente in dieser Beschreibung die gleichen oder entsprechende Bezeichnungen wie in den genannten Anmeldungen verwendet.
Die Figuren 1 - 5 zeigen beispielhafte Anwendungen zur Erläuterung von Ausführungsformen stationärer und teilstationärer LeistungssteuerungsSchaltungen . Die Figur 1 zeigt eine stationäre Anwendung, bei der eine
Leistungs-Modulationsstufe 10 einer Leistungspfad-Auswahlstufe 20 vorgeschaltet ist. Auf der Seite der Leistungs¬ pfad-Auswahlstufe 20, die der Leistungs-Modulationsstufe 10 entgegengesetzt ist, sind mehrere Verbraucher vorgesehen, wobei die Leistungspfad-Auswahlstufe 20 zum einen die Verbraucher einzeln zuschalten oder abtrennen kann, und zum anderen vorzugsweise die Leistung jedes Verbrauchers durch Pulsweiten¬ modulation oder Schwingungspaketansteuerung oder Phasenanschnittsteuerung einstellen kann. Allgemein sind der Leis- tungspfad-Auswahlstufe 20 Leistungssenken oder Leistungsquellen (allgemein: Leistungskomponenten 30 - 36) nachgeschaltet, die stationär sind. Die Leistungskomponenten 30 und 32 können beispielsweise unterschiedliche (stationäre) Antriebe sein, etwa einer Pumpe, eines Lüfters, einer Zerkleinerungsanlage wie ein Mahlwerk, oder ähnliches. Die Leistungskomponenten 34 und 36 können einer (stationären) Heizung oder einer Klimaanlage (bzw. einem elektrisch betriebenen Klimakompressor) entsprechen.
Die Modulationsstufe ist (über einen optionalen Gleichrichter 40, der auch einen Glättungskondensator umfassen kann) mit einer ersten Seite 50 verbunden, an die sich ein Wechselstrom-Versorgungsnetz anschließt. Die entgegengesetzte Seite entspricht der zweiten Anschlussseite 60, die (unter anderem) über die Modulationsstufe 10 und die Auswahlstufe 20 mit der ersten Seite 50 verbunden ist.
Die Modulationsstufe 10 ist über den Gleichrichter 40 an ein Wechselstrom-Versorgungsnetz angeschlossen. Zwischen der Modulationsstufe 10 und dem Gleichrichter 40 ist ein Gleich- spannungs-Zwischennetz ausgebildet. Dieses kann ggf. direkt an eine (stationäre oder mobile) Gleichspannungs-Komponente an¬ geschlossen werden, etwa an eine Photovoltaikanlage, an eine Brennstoffzellenanlage, oder an einen (stationären oder mobilen bspw. zur Traktion verwendeten) elektrischen Hochvoltspeicher.
Eine Ansteuervorrichtung C ist ansteuernd mit der Modulati¬ onsstufe 10 und der Auswahlstufe 20 verbunden, wie es mit den Doppelpfeilen darstellt ist.
Mit dem Querstrich, der sich auf einer Verbindungslinie befindet, wird angegeben, dass es sich um eine mehrphasige Verbindung handelt, vorzugsweise um eine dreiphasige Verbindung. An der ersten und/oder an der zweiten Seite 50, 60 können Anschlüsse in Form von Steckanschlüssen aber auch von anderen Verbindungen (Schraub-, Einrast-, Löt- oder Einrastverbindungen) vorgesehen sein, um an der ersten Seite das Versorgungsnetz anzuschließen, oder um an der zweiten Seite die Komponenten 30-36 anzuschließen. In der Figur 1 sind alle dargestellten Elemente stationär, etwa Teil einer elektrischen Anlage eines Gebäudes oder industriellen Betriebs . Die Figuren 2-6 zeigen teilstationäre Anwendungen. In den Figuren 1-6 entsprechen sich Elemente, deren (letzten) beiden Ziffern identisch sind, bzw. haben die gleichen Eigenschaften. Abweichend hiervon können Elemente mit wie vorangehend erwähnt vergleichbaren Bezugszeichen stationär oder mobil sein und hierdurch abweichende Eigenschaften haben.
Die Figur 2 zeigt einen teilstationären Fall, bei dem eine Modulationsstufe 110 einer Auswahlstufe 120 vorgeschaltet ist, wobei die Modulationsstufe 110 (über einen der Modulationsstufe vorgeschalteten Gleichrichter 140) eine erste Anschlussseite 150 mit einer zweiten Anschlussseite 160 verbindet.
Die erste Anschlussseite 150 ist zum Anschluss an ein stationäres Versorgungsnetz eingerichtet. Die zweite Anschlussseite 160 ist teilweise für einen stationären Anschluss von Komponenten 130, 132 eingerichtet, sowie für die Anschluss von mobilen Komponenten 134, 136. Die zweite Anschlussseite 160 umfasst daher stationäre Anschlüsse al, a2 (eingerichtet zur stationären Anbindung von Komponenten an die stationäre Auswahlstufe 120) sowie mobile Anschlüsse bl, b2 eingerichtet für den Anschluss von mobilen Komponenten 134, 136 an die stationäre Auswahlstufe 120. Die Anschlüsse al, a2 können daher als Netzanschlüsse bezeichnet werden und sind zur stationären Anbindung von Komponenten geeignet. Die Anschlüsse bl, b2 können als elektrischen
Fahrzeuganschluss bezeichnet werden, da über diese mobile Komponenten, d.h. Komponenten eines Fahrzeugs angeschlossen werden . Wie auch in Figuren 2-6 stellt die strichpunktierte Linie eine Grenzstelle zwischen einem mobilen Abschnitt M und einem stationären Abschnitt S dar. Daher befinden sich auch die Anschlüsse bl und b2 an dieser Linie, da jenseits der Linie (in dem Abschnitt M) mobile Komponenten vorliegen und diesseits der Linie (in dem Abschnitt S) stationäre Komponenten vorliegen.
In der Figur 2 ist lediglich eine Auswahlstufe 120 dargestellt, die sowohl mit Fahrzeuganschlüssen bl, b2 als auch mit Netz- anschlüssen al, a2 verbunden ist. Diese Auswahlstufe dient daher zur gesteuerten Anbindung von mobilen und stationären Komponenten, insbesondere zur Auswahl von Leistungspfaden, die rein stationär sind, und Leistungspfaden, die zu einer mobilen Komponente führen.
In der Figur 3 ist wie in den Figuren 1 und 2 eine Modulationsstufe 210 dargestellt, die über einen (optionalen) Gleichrichter 240 mit einer ersten Anschlussseite 250 verbunden ist. Diese erste Anschlussseite 250 ist zum Anschluss an ein Versorgungsnetz ausgebildet. Im Gegensatz zu den Figuren 1 und 2 sind mehrere Auswahlstufen 220a, b dargestellt, die gemeinsam an die Mo¬ dulationsstufe 210 angeschlossen sind. Die Auswahlstufe 220a ist mit stationären Komponenten 230, 232 verbunden, insbesondere an der zweiten Seite 260. Es sind vorzugsweise stationäre Anschlüsse bzw. Netzanschlüsse wie in Figur 2 mit den Bezugszeichen al, a2 vorgesehen, die mit der Auswahlstufe 220a verbunden sind. Es sind ferner vorzugsweise Fahrzeuganschlüsse vorgesehen, etwa wie in Fig. 2 mit den Bezugszeichen bl, b2 dargestellt ist, welche mit der anderen Auswahlstufe 220b verbunden sind. Die Auswahlstufe 220a ist zur Anbindung stationärer Komponenten vorgesehen (etwa stationäre Antriebe 230, 232) , und die Auswahlstufe 220b ist zur Anbindung mobiler Komponenten vorgesehen, etwa ein elektrisch betriebener Klimakompressor 234 eines Fahrzeugs und ein
Heizwiderstand 236 eines Fahrzeugs. In der Figur 3 liegen jedoch beide Auswahlstufen 220a, b stationär vor, d.h. innerhalb des Abschnitt S, während die mobilen Komponenten 234, 236 in dem mobilen Abschnitt M liegen. In der Figur 4 ist wie in den vorangehend beschriebenen Figuren eine Modulationsstufe 310 dargestellt, die über einen (ggf. optionalen) Gleichrichter 340 mit einer ersten Anschlussseite 350 angeschlossen ist, welche zur Anbindung an ein (stationäres) Versorgungsnetz dient. Eine erste Auswahlstufe 320a verbindet die Modulationsstufe 310 mit einer zweiten Anschlussseite 360 über Netzanschlüsse und eine zweite Auswahlstufe 320b ist über einen Fahrzeuganschluss mit der Modulationsstufe 310 verbunden und liegt innerhalb eines Fahrzeugs vor. Die an die erste Auswahlstufe 320a angeschlossenen Komponente 330, 332 sind stationär, während die an die zweite Auswahlstufe 320b ange¬ schlossenen Komponenten 334, 336 wie auch die zweite Auswahlstufe selbst mobil in einem Fahrzeug vorliegen. Die mobilen Komponenten sind über die zweite Auswahlstufe leistungsübertragend ange¬ bunden, da die zweite Auswahlstufe über einen Fahrzeuganschluss (nicht dargestellt) der Leistungssteuerungsschaltung angeschlossen ist. In den mobilen Abschnitt M fallen daher die Komponenten 334 und 336 sowie die zweite Auswahlstufe 320b. Insbesondere die Modulationsstufe 310 und die erste Auswahlstufe 320a sind stationär. Allgemein ist der Gleichrichter insbesondere eingerichtet, Energie von der ersten Anschlussseite an die Modulationsstufe bzw. in die Richtung der Modulationsstufe zu übertragen. Alternativ oder in Kombination hiermit kann der Gleichrichter eingerichtet sein, Energie von der Modulati¬ onsstufe kommend an die ersten Anschlussseite zu übertragen, wobei dies den Fall einer mobilen Energiequelle entspricht, die Energie in eine stationäre Komponente oder ein stationäres (Versogungs- ) etz einspeist.
In der Figur 5 ist eine mobile Modulationsstufe 410 dargestellt, der eine mobile (zweite) Auswahlstufe 420b nachgeschaltet ist, während eine erste Auswahlstufe 420a stationär ist und über einen Fahrzeuganschluss (nicht dargestellt) an die fahrzeugseitige Modulationsstufe 410 angeschlossen ist. Der mobile Abschnitt M umfasst daher die Modulationsstufe 410 und die zweite Aus¬ wahlstufe 420a. Die mobilen Komponenten 434 und 436 sind über die zweite Anschlussseite an die zweite Auswahlstufe angeschlossen. Die stationären Komponenten 430, 432 sind ebenso über die zweite Anschlussseite 460 angeschlossen, insbesondere über die erste Auswahlstufe 420a. Die zweite Anschlussseite 460 umfasst daher einen stationären Teil (mit Netzanschlüssen, nicht dargestellt) , sowie einen mobilen Teil, in dem Bordnetzanschlüsse vorgesehen sind, um mobile Komponenten 434 und 436 an die mobile zweite Auswahlstufe 420b anzubinden.
In der Figur 6 ist eine Modulationsstufe 510 an eine erste Anschlussseite 550 angeschlossen. Die erste Anschlussseite 550 ist in diesem Fall für eine Gleichspannung ausgelegt. Die Modulationsstufe 510 ist daher direkt, d.h. ohne Gleichrichter, an der ersten Anschlussseite 550 angeschlossen. Ein Energiespeicher, beispielsweise ein Hochvoltakkumulator 570, kann an diese erste Anschlussseite 550 angeschlossen sein. Falls die erste Anschlussseite stationär ist, kann eine Photovoltaikanlage bzw. eine Photovoltaikanlage mit vorgeschaltetem DCDC-Wandler anstatt oder in Kombination mit dem Hochvoltakkumulator angeschlossen sein. Der Energiespeicher ist insbesondere ein elektrischer Energiespeicher (d.h. zur Aufnahme und Abgabe elektrischer Energie ausgestaltet) und kann als elektrosta¬ tischer Speicher (Kondensator) , elektrochemischer Speicher (Akkumulator) oder elektrochemischer Speicher ( Superkonden- sator) ausgebildet sein, oder kann eine nicht elektrisch speichernde Speichereinheit und Wandler aufweisen, etwa eine BrennstoffZeilenvorrichtung oder ein Druckluftspeicher mit entsprechenden mechanisch-elektrischen Wandlern.
In der Figur 6 ist die erste Anschlussseite mobil (d.h. liegt innerhalb des mobilen Bereichs M) , und entspricht insbesondere einem Anschluss zur Hochvolt-Traktionsbatterie 570 eines Fahrzeugs. Eine der Modulationsstufe 510 nachgeschaltete zweite Auswahlstufe 520b ist ebenso mobil vorgesehen, während eine erste Auswahlstufe 520a stationär vorliegt (d.h. innerhalb des stationären Bereichs S) . Die erste Auswahlstufe 520a kann über einen Fahrzeuganschluss (nicht dargestellt) mit der Modula¬ tionsstufe 510 verbunden werden. Stationär sind ferner zwei Komponenten 530, 532 vorgesehen, die über eine zweite Anschlussseite 560 an die erste Auswahlstufe 520a angeschlossen sind. Zudem sind zwei mobile Komponenten 534 und 536 vorgesehen, die über die zweite Anschlussseite mit der zweiten Auswahlstufe verbunden sind. Auch hier umfasst die zweite Anschlussseite zwei Teile, nämlich einen stationären Teil und einen mobilen Teil, der sich in einem Fahrzeug befindet, und an dem die Komponenten 534 und 536 an die zweite Auswahlstufe 520b angeschlossen sind. Der zweite Teil ist somit ein fahrzeugseitiger Bordnetzanschluss . Ferner kann die Auswahlstufe mobil sein (d.h. fahrzeugseitig angeordnet) , während mindestens eine angeschlossene Kompo- nenten, etwa ein Verbraucher, stationär ist und mindestens eine Komponente, etwa ein Verbraucher, mobil ist bzw. fahrzeugseitig angeordnet ist. Hier beschreibt "mobil" die Möglichkeit der Mobilität, so dass auch prinzipiell mobile und dennoch zeitweise stehende (parkende) Komponenten darunter fallen.
Auf diese Weise kann das Fahrzeug mit den stationären Komponenten verbunden werden und beispielsweise ein Versorgungsnetz mittels der fahrzeugseitigen Traktionsbatterie stützen (oder auch von diesem geladen werden) . Ferner kann durch die hier beschriebene Anbindung eine fahrzeugseitige Komponente von dem stationären Versorgungsnetz (oder einer anderen stationären Komponenten wie ein lokales Kraftwerk wie eine Photovoltaikanlage) gespeist werden, etwa eine Klimaanlage oder eine elektrische Heizung an Bord des Fahrzeugs.
Bei einer anderen als der in Fig. 6 dargestellten Unterteilung mittels der strichpunktierten Linie kann der Speicher 550 ein stationärer Energiespeicher sein, etwa eine stationäre Hoch- voltbatterie . In diesem Fall kann die Modulationsstufe stationär oder mobil sein und über einen Fahrzeuganschluss angebunden sein. In allen anhand Fig. 6 dargestellten Fällen befindet sich die erste Anschlussseite 550 in einem ( zweileiterbasiertem)
Gleichspannungsnetz. Dieses kann ein lokales (Haus-internes) Gleichspannungsnetz sein, etwa ein Gleichspannungsnetz, in das auch eine Photovoltaikanlage oder eine Brennstoffzellenanlage einspeisen, oder kann ein Zwischenkreis sein, der nur zwischen einem Gleichrichter und der Modulationsstufe besteht.

Claims

Ansprüche
1. Stationäre Leistungssteuerungsschaltung mit
mindestens einer steuerbaren Leistungspfad- Auswahlstufe (10) ;
mindestens einer steuerbaren Leistungs-Modulationsstufe (20) ;
einer ersten und einer zweiten Anschlussseite (50, 60); wobei die erste und die zweite Anschlussseite (50, 60) über die mindestens eine Leistungspfad-Auswahlstufe (20) und die mindestens eine Leistungs-Modulationsstufe (10) miteinander verbunden sind und
mindestens eine der Anschlussseiten (50, 60) mehrere Anschlüsse aufweist, die über die mindestens eine
Leistungspfad-Auswahlstufe (20) auswählbar mit einem Leistungsanschluss der mindestens einen Leis¬ tungs-Modulationsstufe (10) verbunden sind.
2. Stationäre Leistungssteuerungsschaltung nach Anspruch 1, die mehrere Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b) umfasst, die parallel an die Leistungs-Modulationsstufe (210) ange¬ schlossen sind.
3. Stationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die mehreren Anschlüsse mindestens einen Netzanschluss (al, a2) und/oder mindestens einen elektrischen Fahrzeuganschluss (bl, b2) umfassen.
4. Stationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste der Leistungs¬ pfad-Auswahlstufen mindestens einen Netzanschluss (al, a2) umfasst und eine zweite der Leistungspfad-Auswahlstufen mindestens einen elektrischen Fahrzeuganschluss (bl, b2) umfasst .
5. Stationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der
vorangehenden Ansprüche, mit einer Ansteuervorrichtung (C) , die ansteuernd mit der mindestens einen Modulationsstufe (10) und der mindestens einen Leistungspfad-Auswahlstufe (20) verbunden ist.
Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung mit
einer oder mehreren steuerbaren Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b) ;
mindestens einer steuerbaren Leistungs-Modulationsstufe (210) ;
wobei die Leistungs-Modulationsstufe (210) stationär ist oder mobil in einem Fahrzeug vorliegt, eine erste der Leis¬ tungspfad-Auswahlstufen (320a) stationär ist und eine weitere der Leistungspfad-Auswahlstufen (320b) mobil in einem Fahrzeug vorliegt; und
einer ersten und einer zweiten Anschlussseite (150, 160); wobei die erste und die zweite Anschlussseite (150, 160) über die Leistungspfad-Auswahlstufen (220a, b) und die mindestens eine Leistungs-Modulationsstufe (240) mit¬ einander verbunden sind und
die erste der Anschlussseiten (250) stationär ist und die zweite der Anschlussseiten (260) mehrere Anschlüsse aufweist, die über die mehreren Leistungs¬ pfad-Auswahlstufen (220a, b) auswählbar mit einem
Leistungsanschluss der mindestens einen Leis¬ tungs-Modulationsstufe (210) verbunden sind.
Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach Anspruch 6, wobei die erste Anschlussseite (350) einen Netzanschluss aufweist und die Leistungssteuerungsschaltung ferner mit einem Gleichrichter (340) ausgestattet ist, der zwischen der ersten Anschlussseite (350) und der Leis¬ tungs-Modulationsstufe (310) geschaltet ist.
Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Modulationsstufe (310) stationär ist und die weitere der Leistungspfad-Auswahlstufen (320b) , welche mobil in einem Fahrzeug vorliegt, über einen Fahrzeuganschluss mit der Modulationsstufe verbunden ist.
9. Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach Anspruch 6, oder 7, wobei die Modulationsstufe (310) stationär ist und über einen Netzanschluss an ein Versorgungsnetz angeschlossen ist, oder wobei die Modulationsstufe (410) mobil in einem Fahrzeug vorliegt und über einen Fahrzeuganschluss mittelbar über einen stationären Gleichrichter (440) oder unmittelbar mit einem Versorgungsnetz verbunden ist.
10. Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 - 9, wobei die Modulationsstufe (510) mobil in einem Fahrzeug vorliegt und einen mobilen elektrischen Energiespeicher (570) mit der weiteren, mobilen Leistungspfad-Auswahlstufe (520b) verbindet und ferner den mobilen elektrischen Energiespeicher (570) mit der ersten, stationären Leistungspfad-Auswahlstufe (520a) über einen Fahrzeuganschluss verbindet.
11. Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 - 10, wobei zumindest eine der Auswahlstufen eingerichtet ist, einzelne Phasen der daran angeschlossenen
Anschlussseite, die mehrphasig ausgeführt ist, steuerbar in Stern- oder Dreieckschaltung zu verbinden.
12. Teilstationäre Leistungssteuerungsschaltung nach einem der Ansprüche 6 - 10, wobei die Modulationsstufe stationär ist und einen Gleichstrom-Netzanschluss aufweist, an den eine stationäre Energieerzeugungsanlage, insbesondere eine Photovoltaikanlage, anschließbar ist, wobei die Modulati¬ onsstufe den stationären Gleichstrom-Netzanschluss mit den Leistungspfad-Auswahlstufen verbindet.
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