WO2019072968A1 - Energiebereitstellungseinrichtung - Google Patents

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Tobias Graßl
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Definitions

  • the invention relates to an energy supply device for providing electrical energy for a motor vehicle, having a network connection for connecting the energy supply device to an AC network, having at least one first connection device for establishing a wired electrical connection between the network connection and the motor vehicle and having at least one second connection device for Producing a wireless electrical connection between the mains connection and the motor vehicle, wherein the first connection device has a connection for connecting an electrical line provided for establishing the wired connection to the motor vehicle and / or the electrical line connected to the connection and the second connection device has a wireless charging device.
  • the document DE 10 2010 022 727 A1 is known.
  • This relates to a charging system for charging the traction battery of an electrically driven motor vehicle, comprising a first rectifier, which is galvanically connectable on the input side with an AC or three-phase supply network and the output side via a provided for stabilizing the generated DC voltage intermediate circuit with the input an output side connected to the traction battery charge control circuit is connected. It is provided that the intermediate circuit is connected to the output of a second rectifier, which is connected on the input side to a vehicle-side electrical winding, via the electrical energy from a connected to an AC or AC power supply charging network.
  • the document FR 2 985 868 A1 describes a charging system for batteries of a motor vehicle and the document DE 1 1 2012 005 145 T5 describes a fast-charging power supply system.
  • the energy supply device serves to provide electrical energy for the motor vehicle.
  • the energy supply device is connected via its network connection to the AC mains, preferably a public AC network, or at least connectable to this.
  • the energy supply device can take electrical power from the AC mains to the AC mains and make it available to the motor vehicle or transmitted to the motor vehicle.
  • the energy transmitted to the motor vehicle is used, for example, for charging an energy store of the motor vehicle, preferably a traction battery of the motor vehicle.
  • the traction battery is to be understood as meaning an energy store which is used to operate a traction drive of the motor vehicle, that is to say an electric machine by means of which the energy stored in the traction battery is stored electrical energy can be converted into mechanical energy, which is directed to driving the motor vehicle.
  • the energy supply device can transmit the electrical energy supplied via the mains connection on the one hand via a cable and on the other hand wirelessly to the motor vehicle.
  • the energy supply device can optionally be used for producing the wired electrical connection and / or the wireless electrical connection.
  • the energy supply device has the first connection device and the wireless electrical connection via the second connection device. Both the first connection device and the second connection device are in each case designed in a corresponding manner for producing the respective electrical connection.
  • the first connection device has the connection for connecting the electrical line provided for establishing the wired connection to the motor vehicle and / or the electrical line connected to the connection.
  • the wired connection to the motor vehicle can be produced or manufactured via the first connection device.
  • the power supply device is assigned at least the connection for connecting the electrical line, via which the wired electrical connection to the motor vehicle is finally present.
  • the connection is, for example, a plug connection which provides a plug connection via which the electrical line can be electrically connected to the first rectifier.
  • the electrical line may be part of the first connection device.
  • the line with the connection non-destructively releasably connectable that is connectable to the terminal so that it can be subsequently dissolved or disconnected nondestructively again from the terminal.
  • the electrical line permanently and inseparably, so not destructively releasably, is electrically connected to the first rectifier. In this case, for example, there is only the electrical line, but not the connection or plug connection.
  • the plug connection is arranged, for example, on a housing of the energy supply position device such that the plug connection to the electric line can be produced in a simple manner. This allows extremely flexible use of the energy supply device.
  • the first connection device is provided for transmitting a direct current to and / or from the motor vehicle and designed or transmitted by means of the first connection device, a direct current from or to the motor vehicle.
  • the second connection device has the wireless charging device.
  • an alternating current is transmitted from and / or to the motor vehicle.
  • the alternating current is supplied to the wireless charging device.
  • the wireless charging device is in the form of one or more coils, for example.
  • the energy supply device the alternating current drawn from the alternating current is first converted into direct current by means of the mains rectifier device for wirelessly providing the electrical energy for the motor vehicle. Subsequently, this direct current is converted back into alternating current, namely by means of the common inverter.
  • the frequency of the alternating current is converted to the requirements of the wireless charging device.
  • the frequency of the alternating current provided by means of the inverter is higher than the frequency of the alternating current drawn from the alternating current network via the mains connection. In that regard, a flexible operation of the energy supply device is possible.
  • the AC power from the AC grid is provided to the power supply device via the grid connection.
  • the second connection device is operable with alternating current, so it requires alternating current to its intended operation.
  • the first In contrast, the closing device is operated with direct current or requires direct current for its intended operation.
  • the first connection device and the second connection device are electrically connected in parallel to the mains connection. This is done via the common mains rectifier device and the common inverter.
  • the network rectifier device is used to convert alternating current to the mains connection into direct current, the latter being made available to the first connection device and the second connection device, namely via the inverter of the potential separation device.
  • the potential separation device is used for a galvanic separation of at least the first connection device and the network connection. This means that the power supply and the first connection device are mutually free potential, because their electrical potentials are separated from each other. In this way, a high level of security of the energy supply device is achieved because a user of the energy supply device is not exposed to an electrical current flow even if the energy supply device and the motor vehicle touch simultaneously, ie if he is not shocked.
  • the potential separation device is used in particular to separate the electrical potentials of the mains connection and the first connection device, because otherwise a galvanic connection between the energy supply device and the motor vehicle would be available. This is not the case for the second connection device due to the wireless energy transmission.
  • the potential separation device can be provided and designed to realize a galvanic separation between the mains connection and the second connection device.
  • the potential separation device preferably has, in addition to the inverter, an isolating transformer and more preferably a rectifier.
  • the rectifier is here via the isolation transformer connected to the inverter.
  • the inverter converts the DC voltage provided by the mains rectifier into an AC voltage, which is transformed by the isolating transformer into a further AC voltage. This additional AC voltage is converted by means of the rectifier into a DC voltage, which is finally made available to the first connection device.
  • the first connection device is preferably connected via the rectifier to the isolating transformer, the rectifier via the isolating transformer and the inverter and the isolation transformer via the inverter to the mains rectifier device.
  • the electrical isolation of the first connection device from the mains connection is achieved. If additionally or alternatively the electrical isolation of the second connection device from the mains connection is realized, then the second connection device is connected to the inverter via the isolating transformer and, as already explained, the isolating transformer is connected to the network rectifier arrangement via the inverter.
  • the electrical energy provided at the mains connection in the form of the alternating current can be provided to the motor vehicle by means of the first connection device, the second connection device or both at the same time. It can therefore be provided that the provision of the electrical energy for the motor vehicle takes place solely by means of the first connection device or solely by means of the second connection device. However, it can also be provided that the electric energy is supplied to the motor vehicle both by means of the first connection device and the second connection device, ie, in parallel or simultaneously.
  • a supply of the first connection device and the second connection device with electrical energy takes place indirectly by means of the common mains rectifier circuit, in particular exclusively by means of the common mains rectifier circuit. Due to the use of the common mains rectifier circuit for the first connection device and the second connection device, a save configuration of the energy supply device be realized, but at the same time a high degree of flexibility in the use of the energy supply device can be achieved because the motor vehicle or motor vehicles electrical energy can be made both wired and wireless available. Likewise, it may be provided to provide electrical energy to the motor vehicle by means of the first connection device and electrical energy to another motor vehicle by means of the second connection device.
  • the network rectifier device can be configured unidirectionally or bidirectionally. In the former case, electrical power can be taken from the AC mains by means of the mains rectifier device and supplied to the connection devices. The reverse direction is not provided. If, on the other hand, the bidirectional design of the network rectifier device is realized, then the network rectifier device can serve both to remove electrical energy from the AC network and supply it to the connection devices, as well as to transfer energy in the opposite direction. This means that, for example, energy is transmitted from the motor vehicle by means of the first connection device and / or the second connection device to the energy supply device and supplied from the latter via the network rectifier device to the AC network.
  • the first connection device and the second connection device Due to the integration of the first connection device and the second connection device in the energy supply device, it can also be provided to remove electrical energy from the motor vehicle by means of one of the connection devices and supply it to the further motor vehicle by means of the respective other one of the connection devices.
  • a very flexible operation of the energy supply device is realized or at least feasible.
  • a rectifier of the potential separation device and / or the second connection device are configured bidirectionally for this purpose.
  • the mains rectifier device comprises a mains rectifier, which is connected to the power supply on the one hand and on the other hand via the common inverter in parallel to the first connection device and the second connection device.
  • the power rectifier is used to rectify the alternating current drawn from the AC mains into direct current, which is then made available to the first connection device and the second connection device via the common inverter.
  • the mains rectifier is connected on the input side to the mains connection and connected on the output side via the inverter of the potential separation device to both the first connection device and the second connection device.
  • the energy supply device is adapted accordingly.
  • the power rectifier is designed such that it can supply the first connection device and the second connection device as a whole with an electrical power which corresponds to the sum of the nominal powers of the two connection devices. If this is not the case, that is, the nominal power of the mains rectifier is smaller than the sum of the rated power of the two connection devices, the energy supply device is preferably designed such that either only one of the two connection devices is operable, or that the actual power of at least one of the two connection devices is set so that it is smaller than the respective rated power.
  • the second connection device is shut down when electrical power is supplied to the motor vehicle by means of the first connection device.
  • the first connection device is shut down when electrical power is supplied to the motor vehicle by means of the second connection device.
  • the power rectifier device can have a plurality of power rectifiers, which in this case are preferably arranged parallel to one another.
  • the power rectifiers are in this respect on the one hand electrically connected to the mains connection and on the other hand to the potential separation device or the common inverter of the potential separation device.
  • a preferred further embodiment of the invention provides that the potential separation device has a rectifier which is electrically connected on the input side to the inverter and on the output side to the first connection device.
  • the potential separation device has in this respect in addition to the inverter via the rectifier.
  • the rectifier is electrically connected via the inverter to the mains rectifier device or the mains rectifier.
  • the first connection device is connected to the inverter via the rectifier.
  • the rectifier is used to rectify an alternating current into a direct current.
  • the alternating current is provided by the inverter, namely by converting the direct current provided by the mains rectifier into alternating current.
  • the direct current finally provided by the rectifier is supplied to the first connection device for transmission to the motor vehicle.
  • the motor vehicle can be connected directly to the rectifier via the first connection device.
  • the direct current provided by the rectifier is thus supplied directly to the motor vehicle via the first connection device.
  • the use of the rectifier enables a particularly low-loss transmission of electrical energy to the motor vehicle in the form of direct current.
  • the potential separation device has an isolating transformer with a primary winding and a secondary winding, the primary winding being electrically connected to the inverter and the secondary winding being connected to the first connecting line.
  • the isolating transformer causes the actual galvanic separation, which is achieved by means of the potential separation device.
  • the isolation transformer has the primary winding and the secondary winding, which are electrically separated from each other, preferably by a protective separation.
  • a reinforced insulation can be provided between the primary winding and the secondary winding.
  • the isolation transformer can also be designed as a conventional transformer.
  • the isolating transformer does not carry out a voltage conversion, so that an electrical voltage at the primary winding corresponds to an electrical voltage at the secondary winding.
  • a voltage conversion can of course be provided, wherein, for example, the electrical voltage present at the secondary winding is greater or smaller than the electrical voltage present at the primary winding.
  • the primary winding is electrically connected to the inverter and the secondary winding to the first terminal device.
  • the alternating current provided by the inverter is applied to the primary winding, which alternating current is converted by the isolating transformer into an alternating current present at the secondary winding.
  • This alternating current is provided to the first connection device, in particular via the rectifier.
  • the use of the isolation transformer has a particularly safe and reliable design of the energy supply device result.
  • the power rectifier is designed to rectify an electrical current present at the power supply with a power frequency and that the power inverter has an output power. current with a DC link frequency that is greater than the mains frequency.
  • an electrical current which has the mains frequency is applied to the mains connection.
  • This electric current or alternating current is equated by means of the mains rectifier device, that is converted into a direct current.
  • This direct current is in turn converted by means of the inverter into an alternating current, this alternating current having the intermediate circuit frequency.
  • the intermediate circuit frequency is higher than the mains frequency. Due to the higher frequency of the transformer may be made smaller than would be the case if the intermediate circuit frequency corresponded to the mains frequency. Particularly preferably, the intermediate circuit frequency is significantly higher than the mains frequency, preferably by a factor of at least 10, at least 100 or at least 1000.
  • the mains frequency is at most 50 Hz or at most 60 Hz, whereas the intermediate circuit frequency at least 1 kHz, at least 10 kHz, at least 25th kHz, at least 50 kHz, at least 75 kHz or at least 85 kHz.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the wireless charging device is designed for normal operation at a transmission frequency and the intermediate circuit frequency corresponds to the transmission frequency.
  • the transmission frequency is for example at least 1 kHz, at least 10 kHz, at least 25 kHz, at least 50 kHz, at least 75 kHz or at least 85 kHz.
  • a particularly efficient energy transfer from and to the motor vehicle can be achieved.
  • the inverter of the potential separation device for providing the alternating current necessary for operating the second connection device.
  • a further embodiment of the invention provides that at least one electrical component of a resonant circuit and / or a filter and / or a compensation network is connected electrically between the inverter and the isolating transformer.
  • the resonant circuit is a resonant electric circuit, which has at least one coil and a capacitor as electrical components.
  • the filter is an electrical circuit which filters out certain frequencies from the AC electrical power supplied by the inverter.
  • the filter has as an electrical component at least one coil and / or a capacitor.
  • the compensation network serves to compensate a leakage inductance.
  • a preferred further embodiment of the invention provides that the second connection device is electrically connected between the inverter, in particular the at least one electrical component, and the rectifier, in particular the isolation transformer, to the potential separation device.
  • the second connection device is thus not electrically connected across the entire potential separation device to the mains rectifier device, but to a terminal which is branched off from the potential separation device.
  • the second connection device is electrically connected between the inverter and the rectifier to the potential separation device. It can be provided that it is connected between the at least one electrical component of the resonant circuit or of the filter and the rectifier, between the inverter and the isolating transformer or between the at least one electrical component and the isolating transformer.
  • the inverter can be used in a particularly efficient manner for providing alternating current for the second connection device.
  • a preferred further embodiment of the invention provides that the first connection device and the second connection device are connected to the inverter via a switch device.
  • the switch device By means of the switch device, at least one of the connection devices, that is to say the first connection device and / or the second connection device, can be electrically separated from the inverter, at least single-phase or-alternatively-multi-phase.
  • the switch device enables efficient operation of the power supply device by switching off those of the connection devices which is not currently required.
  • the switch device has at least one switch which is connected on the one hand to a connection point electrically present between the inverter and the rectifier to the potential separation device and on the other hand to the first connection device and / or the second connection device.
  • the switch of the switch device is so far in the potential separation device connected to this electrically, namely at the connection point. This is electrically between see the inverter, in particular the at least one electrical component, and the rectifier, in particular the isolation transformer before.
  • the switch is connected on the one hand to the connection point and on the other hand to one of the connection devices.
  • This connection device can either be electrically connected to or disconnected from the connection point by means of the switch.
  • the connection device In a first switching position of the switch, the connection device is electrically connected to the connection point and separated from it in a second switching position.
  • each of the connection devices is associated with such a switch.
  • the switch device has a first switch for the first connection device and a second switch for the second connection device.
  • the first switch and the second switch the above statements for the switch are respectively used.
  • the first switch is electrically present between the connection point and the first connection device and the second switch is electrically present between the connection point and the second connection device.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the network rectifier device and the potential separation device are arranged in a common housing of the energy supply device.
  • the connection of the first connection device is also present on or in the housing.
  • the common housing is prepared, for example, for wall mounting, but can also be arranged at another suitable location.
  • the invention preferably further relates to a method for operating an energy supply device for providing electrical energy for a motor vehicle, in particular an energy supply device according to the statements in the context of this description, wherein the energy supply device via a network connection for connecting the energy supply device to an AC network, via at least one first connection means for Producing a wired electrical connection between the mains connection and the motor vehicle, and having at least one second connection device for establishing a wireless electrical connection between the mains connection and the motor vehicle, wherein the first connection device provided a connection for connecting one for establishing the wired connection to the motor vehicle electrical line and / or connected to the terminal electrical Line and the second connection device comprises a wireless charging device.
  • first connection device and the second connection means are connected via a common mains rectifier device and a common inverter of a potential separation device to the mains connection.
  • the invention for example, it is provided to select a suitable operating mode from the above-mentioned operating modes, that is to say the first operating mode and the second operating mode, and to set it at the rectifier device.
  • a suitable operating mode from the above-mentioned operating modes, that is to say the first operating mode and the second operating mode, and to set it at the rectifier device.
  • it is provided in particular to adjust the switch device, which has also already been mentioned, accordingly. This allows a particularly flexible operation of the energy supply device.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an energy supply device for providing electrical energy for a motor vehicle.
  • the figure shows a schematic representation of an energy supply device 1, which is provided and designed to provide electrical energy for a motor vehicle not shown in detail.
  • the energy supply device 1 has a housing 2, in which essential components are arranged.
  • the energy supply device 1 has a network connection 3 for connecting the energy supply device 1 to an AC network, preferably a public grid. Royal AC power, on.
  • the power supply 3 is designed in three phases.
  • the energy supply device 1 has a first connection device 4 and a second connection device 5.
  • the first connection device 4 is provided and configured for producing a wired electrical connection between the network connection 3 and the motor vehicle, whereas the second connection device 5 for producing a wireless electrical connection Connection between the grid connection 3 and the motor vehicle is provided and designed.
  • the first connection device 4 has a first connection 6 and the second connection device 5 has a second connection 7.
  • the first terminal 6 and - optionally - the second terminal 7 are preferably each formed as a plug connection.
  • an electrical line 8 can be connected, via which finally the electrical connection to the motor vehicle can be produced.
  • the line 8 has on its end remote from the first terminal 6 a plug 9 or the like for the electrical connection of the line 8 to the motor vehicle.
  • a wireless charging device 1 1 is connected to the second terminal 7 - preferably by means of a line 10 - .
  • the wireless charging device 1 1, for example, in the form of a coil.
  • the first connection device 4 and the second connection device 5 are connected to the network connection 3 via a common network rectifier device 12.
  • the power rectifier device 12 has a single power rectifier 13.
  • several power rectifier 13 form part of the power rectifier device 12, these power rectifiers 13 are preferably electrically connected in parallel to each other.
  • the mains rectifier 13 is connected on the one hand to the mains connection 3. On the other hand, it is connected to the first connection device 4 and the second connection device 5 or the corresponding connection 6 or 7 connected, namely via a common inverter 14, which is part of a potential separation device 15.
  • the potential separation device 15 has, in addition to the inverter 14, an isolating transformer 16 and a rectifier 17.
  • at least one electrical component may be present, which is for example part of a resonant circuit and / or a filter.
  • the isolating transformer 16 of the potential separation device 15 serves to realize a galvanic isolation, in particular a protective separation, of at least the first connection device 4 from the mains connection 3 or the mains rectifier 13.
  • the first connection device 4 is connected via the rectifier 17, the isolating transformer 16, the component 18 (FIG. if present) and the inverter 14 are electrically connected to the mains rectifier 13, namely in the order given.
  • connection device 5 is connected to the mains connection 3 or the mains rectifier device 12 via only a part of the potential separation device 15, ie at least not to the rectifier 17.
  • connection device 5 is (optionally) via the isolating transformer 16, which is at least one component 18 (Also optional) and the inverter 14 connected to the mains connection 3 and the power rectifier device 12.
  • the second connection device 5 is connected to a connection point 19 which lies between the inverter 14 and the rectifier 17, in particular between the inverter 14 and the isolation transformer 16.
  • a connection point 19 which lies between the inverter 14 and the rectifier 17, in particular between the inverter 14 and the isolation transformer 16.
  • the inverter 14 of the potential separation device 15 serves on the one hand for the galvanic isolation of the connection device 4 from the network rectifier device 12 and on the other hand for the provision of an alternating current for the second connection device 5.
  • a switching device 20 is connected to the connection point 19, which has a first switch 21 for the first connection device 4 and a second switch 22 for the second connection device 5.
  • the first switch 21 is connected, on the one hand, to the connection point 19 and, on the other hand, to the first connection device 4, namely via at least the rectifier 17, in the exemplary embodiment shown here additionally via the isolating transformer 16 (optional).
  • the second switch 22 is connected on the one hand to the connection point 19 and on the other hand to the second connection device 5.
  • the energy supply device 1 described has the advantage that a high degree of integration is achieved by the connection devices 4 and 5 are supplied via the common mains rectifier device 12 and the inverter 14 with electric current.
  • the essential components of the energy supply device 1 are arranged in the common housing 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiebereitstellungseinrichtung (1) zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Netzanschluss (3) zum Anschließen der Energiebereitstellungseinrichtung (1) an ein Wechselstromnetz, mit mindestens einer ersten Anschlusseinrichtung (4) zum Herstellen einer kabelgebundenen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss (3) und dem Kraftfahrzeug und mit mindestens einer zweiten Anschlusseinrichtung (5) zum Herstellen einer kabellosen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss (3) und dem Kraftfahrzeug, wobei die erste Anschlusseinrichtung (4) einen Anschluss (6) zum Anschließen einer zum Herstellen der kabelgebundenen Verbindung zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenen elektrischen Leitung (8) und/oder die an den Anschluss (6) angeschlossene elektrische Leitung (8) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) eine Drahtlosladeeinrichtung (11) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung (4) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) über eine gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung (12) und einen gemeinsamen Wechselrichter (14) einer Potentialtrennungseinrichtung (15) an den Netzanschluss (3) angeschlossen sind.

Description

Energiebereitstellungseinrichtung
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Energiebereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Netzanschluss zum Anschließen der Energiebereitstellungseinrichtung an ein Wechselstromnetz, mit mindestens einer ersten Anschlusseinrichtung zum Herstellen einer kabelgebundenen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss und dem Kraftfahrzeug und mit mindestens einer zweiten Anschlusseinrichtung zum Herstellen einer kabellosen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss und dem Kraftfahrzeug, wobei die erste Anschlusseinrichtung einen Anschluss zum Anschließen einer zum Herstellen der kabelgebundenen Verbindung zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenen elektrischen Leitung und/oder die an den Anschluss angeschlossene elektrische Leitung und die zweite Anschlusseinrichtung eine Drahtlosladeeinrichtung aufweist.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2010 022 727 A1 bekannt. Diese betrifft ein Ladesystem zum Laden der Trakti- onsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Gleichrichter, der eingangsseitig mit einem Wechselspannungs- oder Drehstrom-Versorgungsnetz galvanisch verbindbar ist und der ausgangssei- tig über einen zur Stabilisierung der erzeugten Gleichspannung vorgesehenen Zwischenkreis mit dem Eingang einer ausgangsseitig mit der Traktions- batterie verbundenen Laderegelschaltung verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Zwischenkreis mit dem Ausgang eines zweiten Gleichrichters verbunden ist, der eingangsseitig mit einer fahrzeugseitigen elektrischen Wicklung verbunden ist, über die elektrische Energie aus einer an ein Wechselspannungs- oder Drehstrom-Versorgungsnetz angeschlossenen Ladesta- tion mit einer an das Kraftfahrzeug anfügbaren, eine stationäre elektrische Wicklung umfassenden Ankoppelvorrichtung induktiv auf das Kraftfahrzeug übertragen werden kann. Weiterhin beschreiben die Druckschrift FR 2 985 868 A1 ein Ladesystem für Batterien eines Kraftfahrzeugs und die Druckschrift DE 1 1 2012 005 145 T5 ein Schnelllade-Stromversorgungssystem.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Energiebereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Energiebereitstellungseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere bei gleichzeitig geringem Bauraum äußerst flexibel einsetzbar ist. Dies wird erfindungsgemäß mit einer Energiebereitstellungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschlusseinrichtung über eine gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung und einen gemeinsamen Wechselrichter einer Potentialtrennungseinrichtung an den Netzanschluss ange- schlössen sind.
Die Energiebereitstellungseinrichtung dient dem Bereitstellen von elektrischer Energie für das Kraftfahrzeug. Hierzu ist die Energiebereitstellungseinrichtung über ihren Netzanschluss mit dem Wechselstromnetz verbunden, vorzugsweise einem öffentlichen Wechselstromnetz, oder mit diesem zumindest verbindbar. Die Energiebereitstellungseinrichtung kann über den Netzanschluss dem Wechselstromnetz elektrische Energie entnehmen und dem Kraftfahrzeug zur Verfügung stellen beziehungsweise an das Kraftfahrzeug übertragen. Die an das Kraftfahrzeug übertragene Energie wird beispielswei- se zum Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, bevorzugt einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, verwendet. Unter der Traktionsbatterie ist ein Energiespeicher zu verstehen, welcher zum Betreiben eines Traktionsantriebs des Kraftfahrzeugs herangezogen wird, also einer elektrischen Maschine, mittels welcher die in der Traktionsbatterie zwischengespeicherte elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden kann, welche auf ein Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtet ist.
Die Energiebereitstellungseinrichtung kann die über den Netzanschluss zu- geführte elektrische Energie einerseits kabelgebunden und andererseits kabellos zu dem Kraftfahrzeug übertragen. Hierzu kann die Energiebereitstellungseinrichtung wahlweise zur Herstellung der kabelgebundenen elektrischen Verbindung und/oder der kabellosen elektrischen Verbindung herangezogen werden. Zur Herstellung der kabelgebundenen elektrischen Verbin- dung verfügt die Energiebereitstellungseinrichtung über die erste Anschlusseinrichtung und zum Herstellen der kabellosen elektrischen Verbindung über die zweite Anschlusseinrichtung. Sowohl die erste Anschlusseinrichtung als auch die zweite Anschlusseinrichtung sind jeweils entsprechend zum Herstellen der jeweiligen elektrischen Verbindung ausgestaltet.
Es ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung den Anschluss zum Anschließen der zum Herstellen der kabelgebundenen Verbindung zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenen elektrischen Leitung und/oder die an den Anschluss angeschlossenen elektrischen Leitung aufweist. Über die erste An- Schlusseinrichtung ist die kabelgebundene Verbindung zu dem Kraftfahrzeug herstellbar oder hergestellt. Hierzu ist der Energiebereitstellungseinrichtung zumindest der Anschluss zum Anschließen der elektrischen Leitung zugeordnet, über welchen die kabelgebundene elektrische Verbindung zu dem Kraftfahrzeug schlussendlich vorliegt. Der Anschluss ist beispielsweise ein Steckanschluss, welcher eine Steckverbindung bereitstellt, über welche die elektrische Leitung mit dem ersten Gleichrichter elektrisch verbindbar ist.
Selbstverständlich kann zusätzlich die elektrische Leitung Bestandteil der ersten Anschlusseinrichtung sein. Beispielsweise ist die Leitung mit dem Anschluss zerstörungsfrei lösbar verbindbar, also derart mit dem Anschluss verbindbar, dass sie nachfolgend zerstörungsfrei wieder von dem Anschluss gelöst beziehungsweise getrennt werden kann. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Leitung permanent und unlösbar, also nicht zerstörungsfrei lösbar, mit dem ersten Gleichrichter elektrisch verbunden ist. In diesem Fall liegt beispielsweise lediglich die elektrische Leitung, nicht jedoch der Anschluss beziehungsweise Steckanschluss vor.
Der Steckanschluss ist beispielsweise an einem Gehäuse der Energiebereit- Stellungseinrichtung derart angeordnet, dass die Steckverbindung zu der elektrischen Leitung auf einfache Art und Weise herstellbar ist. Dies ermöglicht eine äußerst flexible Nutzung der Energiebereitstellungseinrichtung. Die erste Anschlusseinrichtung ist zum Übertragen eines Gleichstroms zu und/oder von dem Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgebildet beziehungs- weise wird mittels der ersten Anschlusseinrichtung ein Gleichstrom von oder zu dem Kraftfahrzeug übertragen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die zweite Anschlusseinrichtung die Drahtlosladeeinrichtung aufweist. Mithilfe der zweiten Anschlusseinrichtung wird ein Wechselstrom von und/oder zu dem Kraftfahrzeug übertragen. Bei einer Übertragung des Wechselstroms zu dem Kraftfahrzeug wird der Wechselstrom der Drahtlosladeeinrichtung zugeführt. Die Drahtlosladeeinrichtung liegt beispielsweise in Form einer oder mehrerer Spulen vor. Mittels der Energiebereitstellungseinrichtung wird zum kabellosen Bereitstellen der elektrischen Energie für das Kraftfahrzeug der aus dem Wechselstrom entnommene Wechselstrom zunächst mittels der Netzgleichrichtereinrichtung in Gleichstrom umgesetzt. Anschließend wird dieser Gleichstrom wieder in Wechselstrom umgesetzt, nämlich mittels des gemeinsamen Wechselrichters. Hierbei wird die Frequenz des Wechselstroms an die Anforderungen der Drahtlosladeeinrichtung umgesetzt. Insbesondere ist die Frequenz des mittels des Wechselrichters bereitgestellten Wechselstroms höher als die Frequenz des über den Netzanschluss aus dem Wechselstromnetz entnommenen Wechselstroms. Insoweit ist ein flexibler Betrieb der Energiebereitstellungseinrichtung möglich.
Über den Netzanschluss wird der Energiebereitstellungseinrichtung Wechselstrom aus dem Wechselstromnetz bereitgestellt. Lediglich die zweite Anschlusseinrichtung ist jedoch mit Wechselstrom betreibbar, benötigt also Wechselstrom zu ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb. Die erste An- schlusseinrichtung wird hingegen mit Gleichstrom betrieben beziehungsweise benötigt Gleichstrom für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb. Um eine besonders kompakte Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung zu erzielen, sind die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschlussein- richtung elektrisch parallel an den Netzanschluss angeschlossen. Dies erfolgt über die gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung und den gemeinsamen Wechselrichter.
Die Netzgleichrichtereinrichtung dient dem Umwandeln von an den Netzan- schluss bereitgestelltem Wechselstrom in Gleichstrom, wobei letzterer der ersten Anschlusseinrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung zur Verfügung gestellt wird, nämlich über den Wechselrichter der Potentialtrennungseinrichtung. Die Potentialtrennungseinrichtung dient einer galvanischen Trennung zumindest der ersten Anschlusseinrichtung und des Netz- anschlusses. Das bedeutet, dass der Netzanschluss und die erste Anschlusseinrichtung untereinander potential frei sind, weil ihre elektrischen Potentiale voneinander getrennt sind. Hierdurch wird eine hohe Sicherheit der Energiebereitstellungseinrichtung erzielt, weil ein Benutzer der Energiebereitstellungseinrichtung auch bei einem gleichzeitigen Berühren der Ener- giebereitstellungseinrichtung und des Kraftfahrzeugs keinem elektrischen Stromfluss ausgesetzt ist, er also keinen elektrischen Schlag versetzt bekommt. Die Potentialtrennungseinrichtung dient insbesondere der Trennung der elektrischen Potentiale des Netzanschlusses und der ersten Anschlusseinrichtung, weil ansonsten eine galvanische Verbindung zwischen der Energiebereitstellungseinrichtung und dem Kraftfahrzeug vorläge. Dies ist für die zweite Anschlusseinrichtung aufgrund der kabellosen Energieübertragung nicht der Fall. Zusätzlich oder alternativ kann jedoch die Potentialtrennungseinrichtung zur Realisierung einer galvanischen Trennung zwischen dem Netzanschluss und der zweiten Anschlusseinrichtung vorgesehen und ausgebildet sein.
Die Potentialtrennungseinrichtung weist bevorzugt zusätzlich zu dem Wechselrichter einen Trenntransformator und weiter bevorzugt einen Gleichrichter auf. Beispielsweise ist der Gleichrichter hierbei über den Trenntransformator an dem Wechselrichter angeschlossen. Der Wechselrichter setzt die von der Netzgleichrichtereinrichtung bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung um, welche von dem Trenntransformator in eine weitere Wechselspannung transformiert wird. Diese weitere Wechselspannung wird mithilfe des Gleichrichters in eine Gleichspannung umgewandelt, welche schlussendlich der ersten Anschlusseinrichtung zur Verfügung gestellt wird. In anderen Worten ist die erste Anschlusseinrichtung bevorzugt über den Gleichrichter an den Trenntransformator, der Gleichrichter über den Trenntransformator und den Wechselrichter und der Trenntransformator über den Wechsel- richter an die Netzgleichrichtereinrichtung angeschlossen. Hierdurch wird die galvanische Trennung der ersten Anschlusseinrichtung von dem Netzan- schluss erzielt. Ist zusätzlich oder alternativ die galvanische Trennung der zweiten Anschlusseinrichtung von dem Netzanschluss realisiert, so ist die zweite Anschlusseinrichtung über den Trenntransformator an den Wechsel- richter und - wie bereits erläutert - der Trenntransformator über den Wechselrichter an die Netzgleichrichteranordnung angeschlossen.
Die an dem Netzanschluss in Form des Wechselstroms bereitgestellte elektrische Energie kann dem Kraftfahrzeug mittels der ersten Anschlusseinrich- tung, der zweiten Anschlusseinrichtung oder beiden gleichzeitig bereitgestellt werden. Es kann also vorgesehen sein, dass das Bereitstellen der elektrischen Energie für das Kraftfahrzeug allein mittels der ersten Anschlusseinrichtung oder allein mittels der zweiten Anschlusseinrichtung erfolgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die elektrische Energie dem Kraftfahr- zeug sowohl mittels der ersten Anschlusseinrichtung als auch der zweiten Anschlusseinrichtung, also parallel beziehungsweise gleichzeitig, bereitgestellt wird.
In jedem Fall erfolgt jedoch mittelbar eine Versorgung der ersten Anschluss- einrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung mit elektrischer Energie mittels der gemeinsamen Netzgleichrichterschaltung, insbesondere ausschließlich mittels der gemeinsamen Netzgleichrichterschaltung. Aufgrund der Verwendung der gemeinsamen Netzgleichrichterschaltung für die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschlusseinrichtung kann eine platz- sparende Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung realisiert sein, gleichzeitig jedoch eine hohe Flexibilität bei der Nutzung der Energiebereitstellungseinrichtung erzielt werden, weil dem Kraftfahrzeug beziehungsweise den Kraftfahrzeugen elektrische Energie sowohl kabelgebunden als auch kabellos zur Verfügung gestellt werden kann. Ebenso kann es vorgesehen sein, mittels der ersten Anschlusseinrichtung dem Kraftfahrzeug elektrische Energie und mittels der zweiten Anschlusseinrichtung einem weiteren Kraftfahrzeug elektrische Energie zur Verfügung zu stellen.
Die Netzgleichrichtereinrichtung kann unidirektional oder bidirektional ausgebildet sein. In ersterem Fall kann mittels der Netzgleichrichtereinrichtung dem Wechselstromnetz elektrische Energie entnommen und den Anschlusseinrichtungen zugeführt werden. Die umgekehrte Richtung ist nicht vorgesehen. Ist hingegen die bidirektionale Ausgestaltung der Netzgleichrichtereinrichtung realisiert, so kann die Netzgleichrichtereinrichtung sowohl dem Entnehmen von elektrischer Energie aus dem Wechselstromnetz und deren Zuführung zu den Anschlusseinrichtungen dienen als auch einer Energieübertragung in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, dass beispielsweise Energie von dem Kraftfahrzeug mittels der ersten Anschlusseinrichtung und/oder der zweiten Anschlusseinrichtung zu der Energiebereitstellungseinrichtung übertragen und von dieser über die Netzgleichrichtereinrichtung dem Wechselstromnetz zugeführt wird.
Aufgrund der Integration der ersten Anschlusseinrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung in die Energiebereitstellungseinrichtung kann es zudem vorgesehen sein, mittels einer der Anschlusseinrichtungen dem Kraftfahrzeug elektrische Energie zu entnehmen und mittels der jeweils anderen der Anschlusseinrichtungen dem weiteren Kraftfahrzeug zuzuführen. Insoweit ist ein äußerst flexibler Betrieb der Energiebereitstellungseinrichtung realisiert oder zumindest umsetzbar. Beispielsweise sind hierzu ein Gleichrichter der Potentialtrennungseinrichtung und/oder die zweite Anschlusseinrichtung bidirektional ausgestaltet. Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Netzgleichrichtereinrichtung einen Netzgleichrichter aufweist, der einerseits an den Netzanschluss und andererseits über den gemeinsamen Wechselrichter parallel an die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschluss- einrichtung elektrisch angebunden ist. Der Netzgleichrichter dient dem Gleichrichten des dem Wechselstromnetz entnommenen Wechselstroms in Gleichstrom, welcher anschließend der ersten Anschlusseinrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung über den gemeinsamen Wechselrichter zur Verfügung gestellt wird. Hierzu ist der Netzgleichrichter eingangsseitig an den Netzanschluss angeschlossen und ausgangsseitig über den Wechselrichter der Potentialtrennungseinrichtung sowohl mit der ersten Anschlusseinrichtung als auch der zweiten Anschlusseinrichtung verbunden.
Die der ersten Anschlusseinrichtung und der zweiten Anschlusseinrichtung in Summe zugeführte elektrische Leistung wird also über den Netzgleichrichter geführt. Vorzugsweise ist die Energiebereitstellungseinrichtung insoweit entsprechend angepasst. Beispielsweise ist der Netzgleichrichter derart ausgelegt, dass er die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschlusseinrichtung insgesamt mit einer elektrischen Leistung versorgen kann, welche der Summe der Nennleistungen der beiden Anschlusseinrichtungen entspricht. Ist dies nicht der Fall, ist also die Nennleistung des Netzgleichrichters kleiner als die Summe der Nennleistung der beiden Anschlusseinrichtungen, so ist die Energiebereitstellungseinrichtung bevorzugt derart ausgestaltet, dass entweder jeweils lediglich eine der beiden Anschlusseinrichtungen betreibbar ist, oder dass die Istleistung wenigstens einer der beiden Anschlusseinrichtungen derart eingestellt wird, dass sie kleiner ist als die jeweilige Nennleistung.
In ersterem Fall wird also beispielsweise die zweite Anschlusseinrichtung stillgelegt, wenn dem Kraftfahrzeug mittels der ersten Anschlusseinrichtung elektrische Energie zugeführt wird. Umgekehrt wird die erste Anschlusseinrichtung stillgelegt, wenn dem Kraftfahrzeug mittels der zweiten Anschlusseinrichtung elektrische Energie zugeführt wird. Anstelle des Stilllegens kann auch jeweils eine Reduzierung der Istleistung der entsprechenden An- schlusseinrichtung vorgesehen sein, nämlich bevorzugt derart, dass die Summe der Istleistungen der beiden Anschlusseinrichtungen der Nennleistung des Netzgleichrichters beziehungsweise der Netzgleichrichtereinrichtung entspricht.
Selbstverständlich kann die Netzgleichrichtereinrichtung mehrere Netzgleichrichter aufweisen, welche in diesem Fall bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Die Netzgleichrichter sind insoweit einerseits an den Netzan- schluss und jeweils andererseits an die Potentialtrennungseinrichtung bezie- hungsweise den gemeinsamen Wechselrichter der Potentialtrennungseinrichtung elektrisch angeschlossen.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Potentialtrennungseinrichtung einen Gleichrichter aufweist, der eingangsseitig an den Wechselrichter und ausgangsseitig an die erste Anschlusseinrichtung elektrisch angeschlossen ist. Die Potentialtrennungseinrichtung verfügt insoweit zusätzlich zu dem Wechselrichter über den Gleichrichter. Der Gleichrichter ist über den Wechselrichter an die Netzgleichrichtereinrichtung beziehungsweise den Netzgleichrichter elektrisch angeschlossen. Zudem ist die erste Anschlusseinrichtung über den Gleichrichter an den Wechselrichter angeschlossen. Der Gleichrichter dient dem Gleichrichten eines Wechselstroms in einen Gleichstrom. Der Wechselstrom wird von dem Wechselrichter bereitgestellt, nämlich durch Umwandeln des von der Netzgleichrichtereinrichtung bereitgestellten Gleichstroms in Wechselstrom. Der von dem Gleichrichter schlussendlich bereitgestellte Gleichstrom wird der ersten Anschlusseinrichtung zur Übertragung an das Kraftfahrzeug zugeführt. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug über die erste Anschlusseinrichtung unmittelbar an den Gleichrichter anschließbar. Der von dem Gleichrichter bereitgestellte Gleichstrom wird also unmittelbar über die erste Anschlusseinrichtung dem Kraftfahrzeug zugeführt. Die Verwendung des Gleichrichters ermöglicht eine besonders verlustarme Übertragung elektrischer Energie an das Kraftfahrzeug in Form von Gleichstrom. Inn Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Potentialtrennungseinrichtung einen Trenntransformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklung an den Wechselrichter und die Sekundärwicklung an die erste Anschlusslei- tung elektrisch angeschlossen ist. Der Trenntransformator bewirkt die eigentliche galvanische Trennung, die mittels der Potentialtrennungseinrichtung erzielt wird. Der Trenntransformator weist die Primärwicklung und die Sekundärwicklung auf, welche elektrisch voneinander getrennt sind, vorzugsweise durch eine Schutztrennung. Hierzu kann zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung eine verstärkte Isolierung vorgesehen sein. Der Trenntransformator kann jedoch auch als herkömmlicher Transformator ausgestaltet sein.
Der Trenntransformator nimmt beispielsweise keine Spannungsumsetzung vor, sodass eine elektrische Spannung an der Primärwicklung einer elektrischen Spannung an der Sekundärwicklung entspricht. Alternativ kann jedoch selbstverständlich eine solche Spannungsumsetzung vorgesehen sein, wobei beispielsweise die an der Sekundärwicklung vorliegende elektrische Spannung größer oder kleiner ist als die an der Primärwicklung vorliegende elektrische Spannung.
Die Primärwicklung ist an den Wechselrichter und die Sekundärwicklung an die erste Anschlusseinrichtung elektrisch angeschlossen. An der Primärwicklung liegt insoweit der von dem Wechselrichter bereitgestellte Wechselstrom an, welcher von dem Trenntransformator in einen an der Sekundärwicklung vorliegenden Wechselstrom umgesetzt wird. Dieser Wechselstrom wird der ersten Anschlusseinrichtung bereitgestellt, insbesondere über den Gleichrichter. Die Verwendung des Trenntransformators hat eine besonders sichere und zuverlässige Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung zur Folge.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Netzgleichrichter zum Gleichrichten eines an dem Netzanschluss vorliegenden elektrischen Stroms mit einer Netzfrequenz ausgebildet ist und der Wechselrichter ausgangssei- tig elektnschen Strom mit einer Zwischenkreisfrequenz bereitstellt, die größer ist als die Netzfrequenz. An dem Netzanschluss liegt also während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der Energiebereitstellungseinrichtung ein elektrischer Strom an, der die Netzfrequenz aufweist. Dieser elektrische Strom beziehungsweise Wechselstrom wird mithilfe der Netzgleichrichtereinrichtung gleichgesetzt, also in einen Gleichstrom umgesetzt. Dieser Gleichstrom wird wiederum mithilfe des Wechselrichters in einen Wechselstrom umgesetzt, wobei dieser Wechselstrom die Zwischenkreisfrequenz aufweist.
Um eine besonders kompakte Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung zu erzielen, ist die Zwischenkreisfrequenz höher als die Netzfrequenz. Aufgrund der höheren Frequenz kann der Transformator kleiner ausgestaltet sein als dies der Fall wäre, wenn die Zwischenkreisfrequenz der Netzfrequenz entspräche. Besonders bevorzugt ist die Zwischenkreisfrequenz deutlich höher als die Netzfrequenz, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 10, mindestens 100 oder mindestens 1000. Beispielsweise beträgt die Netzfrequenz höchstens 50 Hz oder höchstens 60 Hz, wohingegen die Zwischenkreisfrequenz mindestens 1 kHz, mindestens 10 kHz, mindestens 25 kHz, mindestens 50 kHz, mindestens 75 kHz oder mindestens 85 kHz beträgt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drahtlosladeeinrichtung zum bestimmungsgemäßen Betrieb bei einer Übertragungsfrequenz ausgebildet ist und die Zwischenkreisfrequenz der Übertragungs- frequenz entspricht. Die Übertragungsfrequenz beträgt beispielsweise mindestens 1 kHz, mindestens 10 kHz, mindestens 25 kHz, mindestens 50 kHz, mindestens 75 kHz oder mindestens 85 kHz. Mit einer derartigen Übertragungsfrequenz kann eine besonders effiziente Energieübertragung von und zu dem Kraftfahrzeug erzielt werden. Es ist vorgesehen, den Wechselrichter der Potentialtrennungseinrichtung zum Bereitstellen des für das Betreiben der zweiten Anschlusseinrichtung notwendigen Wechselstroms heranzuziehen. Somit kann auf einen separaten Wechselrichter für die zweite Anschlusseinrichtung verzichtet werden, sodass die Energiebereitstellungseinrichtung besonders kompakt ausfällt. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass elektrisch zwischen dem Wechselrichter und dem Trenntransformator wenigstens ein elektrisches Bauelement eines Schwingkreises und/oder eines Filters und/oder eines Kompensationsnetzwerks angeschlossen ist. Der Schwingkreis stellt eine resonanzfähige elektrische Schaltung dar, welche als elektrische Bauelemente wenigstens eine Spule und einen Kondensator aufweist. Der Filter ist hingegen eine elektrische Schaltung, welche bestimmte Frequenzen aus dem von dem Wechselrichter bereitgestellten elektrischen Wechselstrom herausfiltert. Der Filter weist als elektrisches Bauelement wenigstens eine Spule und/oder einen Kondensator auf. Das Kompensationsnetzwerk dient einer Kompensation einer Streuinduktivität. Die Verwendung des Schwingkreises und/oder des Filters und/oder des Kompensationsnetzwerks ermöglicht eine besonders effektive Energieübertragung von beziehungsweise zu dem Kraftfahrzeug.
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die zweite Anschlusseinrichtung elektrisch zwischen dem Wechselrichter, insbesondere dem wenigstens einen elektrischen Bauelement, und dem Gleich- richter, insbesondere dem Trenntransformator, an die Potentialtrennungseinrichtung angeschlossen ist. Die zweite Anschlusseinrichtung ist also nicht über die gesamte Potentialtrennungseinrichtung an die Netzgleichrichtereinrichtung elektrisch angeschlossen, sondern an einen Anschluss, der aus der Potentialtrennungseinrichtung abgezweigt ist. Hierzu ist die zweite An- Schlusseinrichtung elektrisch zwischen dem Wechselrichter und dem Gleichrichter an die Potentialtrennungseinrichtung angeschlossen. Es kann vorgesehen sein, dass sie zwischen dem wenigstens einen elektrischen Bauelement des Schwingkreises beziehungsweise des Filters und dem Gleichrichter, zwischen dem Wechselrichter und dem Trenntransformator oder zwi- sehen dem wenigstens einen elektrischen Bauelement und dem Trenntransformator angeschlossen ist. Auf diese Art und Weise kann der Wechselrichter auf besonders effiziente Art und Weise zum Bereitstellen von Wechselstrom für die zweite Anschlusseinrichtung genutzt werden. Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschlusseinrichtung über eine Schaltereinrichtung an den Wechselrichter angeschlossen sind. Mittels der Schaltereinrichtung kann wenigstens eine der Anschlusseinrichtungen, also die erste Anschlusseinrichtung und/oder die zweite Anschlusseinrichtung, elektrisch von dem Wechselrichter getrennt werden, zumindest einphasig oder - alternativ - mehrphasig. Die Schaltereinrichtung ermöglicht einen effizienten Betrieb der Energiebereitstellungseinrichtung durch Abschalten jeweils derjenigen der Anschlusseinrichtungen, welche derzeit nicht benötigt wird.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schaltereinrichtung wenigstens einen Schalter aufweist, der einerseits an einen elektrisch zwischen dem Wechselrichter und dem Gleichrichter vorliegenden Anschlusspunkt an die Potentialtrennungseinrichtung und andererseits an die erste Anschlusseinrichtung und/oder die zweite Anschlusseinrichtung angeschlossen ist. Der Schalter der Schaltereinrichtung ist insoweit in der Potentialtrennungseinrichtung an diese elektrisch angeschlossen, nämlich an dem Anschlusspunkt. Dieser liegt elektrisch zwi- sehen dem Wechselrichter, insbesondere dem wenigstens einen elektrischen Bauelement, und dem Gleichrichter, insbesondere dem Trenntransformator, vor.
Der Schalter ist einerseits an den Anschlusspunkt und andererseits an eine der Anschlusseinrichtungen angeschlossen. Diese Anschlusseinrichtung kann mithilfe des Schalters entweder elektrisch mit dem Anschlusspunkt verbunden oder von ihm getrennt werden. In einer ersten Schaltstellung des Schalters ist die Anschlusseinrichtung mit dem Anschlusspunkt elektrisch verbunden und in einer zweiten Schaltstellung von ihm getrennt. Bevorzugt ist jeder der Anschlusseinrichtungen ein solcher Schalter zugeordnet. Beispielsweise weist also die Schaltereinrichtung einen ersten Schalter für die erste Anschlusseinrichtung und einen zweiten Schalter für die zweite Anschlusseinrichtung vor. Für den ersten Schalter und den zweiten Schalter sind die vorstehenden Ausführungen für den Schalter jeweils heranzuziehen. Der erste Schalter liegt elektrisch zwischen dem Anschlusspunkt und der ersten Anschlusseinrichtung und der zweite Schalter elektrisch zwischen dem Anschlusspunkt und der zweiten Anschlusseinrichtung vor. Mithilfe des Schalters beziehungsweise der Schalter ist ein flexibler Betrieb der Energie- bereitstellungseinrichtung umsetzbar.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Netzgleichrichtereinrichtung und die Potentialtrennungseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse der Energiebereitstellungseinrichtung angeordnet sind. Bevorzugt liegt auch der Anschluss der ersten Anschlusseinrichtung an beziehungsweise in dem Gehäuse vor. Das gemeinsame Gehäuse ist beispielsweise für eine Wandmontage vorbereitet, kann jedoch auch an anderer geeigneter Stelle angeordnet werden. Durch die Anordnung der gemeinsamen Netzgleichrichtereinrichtung und des gemeinsamen Wechselrichter so- wie - optional - des Anschlusses der ersten Anschlusseinrichtung an beziehungsweise in dem Gehäuse wird eine besonders kompakte Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung realisiert.
Die Erfindung betrifft vorzugsweise weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Energiebereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Energiebereitstellungseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Energiebereitstellungseinrichtung über einen Netzanschluss zum Anschließen der Energiebereitstellungseinrichtung an ein Wechselstromnetz, über mindestens eine erste Anschlusseinrichtung zum Herstellen einer kabelgebundenen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss und dem Kraftfahrzeug, und über mindestens eine zweite Anschlusseinrichtung zum Herstellen einer kabellosen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss und dem Kraftfahrzeug verfügt, wobei die erste Anschlusseinrichtung einen Anschluss zum Anschließen einer zum Herstellen der kabelgebundenen Verbindung zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenen elektrischen Leitung und/oder die an dem Anschluss angeschlossene elektrische Leitung und die zweite Anschlusseinrichtung eine Drahtlosladeeinrichtung aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Anschlusseinrichtung und die zweite Anschluss- einrichtung über eine gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung und einen gemeinsamen Wechselrichter einer Potentialtrennungseinrichtung an dem Netzanschluss angeschlossen sind. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Energiebereitstellungseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Energiebereitstellungseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwie- sen wird.
Gemäß der Erfindung ist es beispielsweise vorgesehen, aus den vorstehend erwähnten Betriebsarten, also der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart, eine geeignete Betriebsart auszuwählen und an der Gleichrichter- einrichtung einzustellen. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, die Schaltereinrichtung, welche ebenfalls bereits erwähnt wurde, entsprechend einzustellen. Dies ermöglicht ein besonders flexibles Betreiben der Energiebereitstellungseinrichtung. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Darstellung einer Energiebereitstellungseinrich- tung zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Energiebereitstellungseinrichtung 1 , die zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgebildet ist. Die Energiebe- reitstellungseinrichtung 1 verfügt über ein Gehäuse 2, in welchem wesentliche Komponenten angeordnet sind. Weiterhin weist die Energiebereitstellungseinrichtung 1 einen Netzanschluss 3 zum Anschließen der Energiebereitstellungseinrichtung 1 an ein Wechselstromnetz, vorzugsweise ein öffent- liches Wechselstromnetz, auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Netzanschluss 3 dreiphasig ausgeführt.
Weiterhin verfügt die Energiebereitstellungseinrichtung 1 über eine erste An- Schlusseinrichtung 4 und eine zweite Anschlusseinrichtung 5. Die erste Anschlusseinrichtung 4 ist zum Herstellen einer kabelgebundenen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss 3 und dem Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgebildet, wohingegen die zweite Anschlusseinrichtung 5 zum Herstellen einer kabellosen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzan- schluss 3 und dem Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgebildet ist. Die erste Anschlusseinrichtung 4 weist einen ersten Anschluss 6 und die zweite Anschlusseinrichtung 5 einen zweiten Anschluss 7 auf. Der erste Anschluss 6 und - optional - auch der zweite Anschluss 7 sind bevorzugt jeweils als Steckanschluss ausgebildet.
An den Anschluss 6 ist eine elektrische Leitung 8 anschließbar, über welche schlussendlich die elektrische Verbindung zu dem Kraftfahrzeug herstellbar ist. Beispielsweise weist die Leitung 8 auf ihrem dem ersten Anschluss 6 abgewandten Ende einen Stecker 9 oder dergleichen zum elektrischen Verbin- den der Leitung 8 mit dem Kraftfahrzeug auf. An den zweiten Anschluss 7 ist - vorzugsweise mittels einer Leitung 10 - eine Drahtlosladeeinrichtung 1 1 angeschlossen. Die Drahtlosladeeinrichtung 1 1 liegt beispielsweise in Form einer Spule vor. Die erste Anschlusseinrichtung 4 und die zweite Anschlusseinrichtung 5 sind über eine gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung 12 an den Netzanschluss 3 angeschlossen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die Netzgleichrichtereinrichtung 12 über einen einzigen Netzgleichrichter 13. Alternativ können selbstverständlich auch mehrere Netzgleichrichter 13 Bestandteil der Netzgleichrichtereinrichtung 12 bilden, wobei diese Netzgleichrichter 13 vorzugsweise elektrisch zueinander parallel geschaltet sind. Der Netzgleichrichter 13 ist einerseits an den Netzanschluss 3 angeschlossen. Andererseits ist er an die erste Anschlusseinrichtung 4 und die zweite Anschlusseinrichtung 5 beziehungsweise den entsprechenden Anschluss 6 beziehungsweise 7 angeschlossen, nämlich über einen gemeinsamen Wechselrichter 14, der Bestandteil einer Potentialtrennungseinrichtung 15 ist.
Die Potentialtrennungseinrichtung 15 weist zusätzlich zu dem Wechselrichter 14 ein Trenntransformator 16 sowie einen Gleichrichter 17 auf. Optional kann wenigstens ein elektrisches Bauelement vorliegen, welches beispielsweise Bestandteil eines Schwingkreises und/oder eines Filters ist. Der Trenntransformator 16 der Potentialtrennungseinrichtung 15 dient der Realisierung einer galvanischen Trennung, insbesondere einer Schutztrennung, zumindest der ersten Anschlusseinrichtung 4 von dem Netzanschluss 3 beziehungsweise dem Netzgleichrichter 13. Hierzu ist die erste Anschlusseinrichtung 4 über den Gleichrichter 17, den Trenntransformator 16, das Bauelement 18 (falls vorhanden) und den Wechselrichter 14 elektrisch an den Netzgleichrichter 13 angeschlossen, nämlich in der angegebenen Reihenfolge.
Die zweite Anschlusseinrichtung 5 ist hingegen über lediglich einen Teil der Potentialtrennungseinrichtung 15 an den Netzanschluss 3 beziehungsweise die Netzgleichrichtereinrichtung 12 angeschlossen, nämlich zumindest nicht an den Gleichrichter 17. Beispielsweise ist also die Anschlusseinrichtung 5 über den Trenntransformator 16 (optional), das wenigstens eine Bauelement 18 (ebenfalls optional) und den Wechselrichter 14 an den Netzanschluss 3 beziehungsweise die Netzgleichrichtereinrichtung 12 angeschlossen.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Anschlussein- richtung 5 an einen Anschlusspunkt 19 angeschlossen, der zwischen dem Wechselrichter 14 und dem Gleichrichter 17, insbesondere zwischen dem Wechselrichter 14 und dem Trenntransformator 16 liegt. Eine derartige Ausgestaltung einer Energiebereitstellungseinrichtung 1 hat den Vorteil, dass der Wechselrichter 14 der Potentialtrennungseinrichtung 15 einerseits der galva- nischen Trennung der Anschlusseinrichtung 4 von der Netzgleichrichtereinrichtung 12 und andererseits dem Bereitstellen eines Wechselstroms für die zweite Anschlusseinrichtung 5 dient. Zum wahlweisen Betreiben der ersten Anschlusseinrichtung 4, der zweiten Anschlusseinrichtung 5 oder beider Anschlusseinrichtungen 4 und 5 ist an den Anschlusspunkt 19 eine Schalteinrichtung 20 angeschlossen, die einen ersten Schalter 21 für die erste Anschlusseinrichtung 4 und einen zweiten Schalter 22 für die zweite Anschlusseinrichtung 5 aufweist. Der erste Schalter 21 ist einerseits an den Anschlusspunkt 19 und andererseits an die erste Anschlusseinrichtung 4 angeschlossen, nämlich über zumindest den Gleichrichter 17, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich auch über den Trenntransformator 16 (optional). Der zweite Schalter 22 ist einer- seits an den Anschlusspunkt 19 und andererseits an die zweite Anschlusseinrichtung 5 angeschlossen.
Die beschriebene Energiebereitstellungseinrichtung 1 hat den Vorteil, dass ein hoher Integrationsgrad erzielt ist, indem die Anschlusseinrichtungen 4 und 5 über die gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung 12 und dem Wechselrichter 14 mit elektrischem Strom versorgt werden. Zudem sind die wesentlichen Komponenten der Energiebereitstellungseinrichtung 1 in dem gemeinsamen Gehäuse 2 angeordnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Energiebereitstellungseinrichtung (1 ) zum Bereitstellen elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Netzanschluss (3) zum Anschließen der Energiebereitstellungseinrichtung (1 ) an ein Wechselstromnetz, mit mindestens einer ersten Anschlusseinrichtung (4) zum Herstellen einer kabelgebundenen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss (3) und dem Kraftfahrzeug und mit mindestens einer zweiten Anschlusseinrichtung (5) zum Herstellen einer kabellosen elektrischen Verbindung zwischen dem Netzanschluss (3) und dem Kraftfahrzeug, wobei die erste Anschlusseinrichtung (4) einen Anschluss (6) zum Anschließen einer zum Herstellen der kabelgebundenen Verbindung zu dem Kraftfahrzeug vorgesehenen elektrischen Leitung (8) und/oder die an den Anschluss (6) angeschlossene elektrische Leitung (8) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) eine Drahtlosladeeinrichtung (1 1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlusseinrichtung (4) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) über eine gemeinsame Netzgleichrichtereinrichtung (12) und einen gemeinsamen Wechselrichter (14) einer Potentialtrennungseinrichtung (15) an den Netzanschluss (3) angeschlossen sind.
Energiebereitstellungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Netzgleichrichtereinrichtung (12) einen Netzgleichrichter (13) aufweist, der einerseits an den Netzanschluss (3) und andererseits über den gemeinsamen Wechselrichter (14) parallel an die erste Anschlusseinrichtung (4) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) elektrisch angebunden ist.
Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialtrennungseinrichtung (15) einen Gleichrichter (17) aufweist, der eingangsseitig an den Wechselrichter (14) und ausgangsseitig an die erste Anschlusseinrichtung (4) angeschlossen ist.
4. Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialtrennungseinrichtung (15) einen Trenntransformator (16) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Primärwicklung an den Wechselrichter (14) und die Sekundärwicklung an die erste Anschlusseinrichtung (4) elektrisch angeschlossen ist.
Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzgleichrichter (13) zum Gleichrichten eines an dem Netzanschluss (3) vorliegenden elektrischen Stroms mit einer Netzfrequenz ausgebildet ist und der Wechselrichter (14) ausgangsseitig elektrischen Strom mit einer Zwi- schenkreisfrequenz bereitstellt, die größer ist als die Netzfrequenz.
Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlosladeeinrichtung (1 1 ) zum bestimmungsgemäßen Betrieb bei einer Übertragungsfrequenz ausgebildet ist und die Zwischenkreisfrequenz der Übertragungsfrequenz entspricht.
Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch zwischen dem Wechselrichter (14) und dem Trenntransformator (16) wenigstens ein elektrisches Bauelement (18) eines Schwingkreises und/oder eines Filters und/oder eines Kompensationsnetzwerks angeschlossen ist.
Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlusseinrichtung (5) elektrisch zwischen dem Wechselrichter (14), insbesondere dem wenigstens einen elektrischen Bauelement (18), und dem Gleichrichter (17), insbesondere dem Trenntransformator (16), an die Potentialtrennungseinrichtung (15) angeschlossen ist.
9. Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlusseinrichtung (4) und die zweite Anschlusseinrichtung (5) über eine Schaltereinrichtung (20) an den Wechselrichter (14) angeschlossen sind.
10. Energiebereitstellungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinrichtung (20) wenigstens einen Schalter (21 ,22) aufweist, der einerseits an einen elektrisch zwischen dem Wechselrichter (14) und dem Gleichrichter (17) vorliegenden Anschlusspunkt (19) an die Potentialtrennungseinrichtung (15) und andererseits an die erste Anschlusseinrichtung (4) und/oder die zweite Anschlusseinrichtung (5) angeschlossen ist.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009020504A1 (de) * 2009-05-08 2010-12-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Ladeanordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug
DE102010022727A1 (de) 2010-05-22 2011-11-24 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Ladesystem zum Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs
FR2985868A1 (fr) 2012-01-16 2013-07-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation pour recharger des batteries d'un vehicule automobile
EP2657063A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-30 Brusa Elektronik AG Ladevorrichtung
DE112012005145T5 (de) 2011-12-08 2014-10-16 Institute For Energy Application Technologies Co., Ltd. Schnelllade-Stromversorgungssystem
DE102013220548A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers
EP2983267A1 (de) * 2013-03-29 2016-02-10 Nissan Motor Co., Ltd. Stromversorgungsvorrichtung, fahrzeug und kontaktloses stromversorgungssystem
DE102016102053A1 (de) * 2016-02-05 2017-08-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Schaltungssystem für eine Ladestation, Ladestation und Verwenden einer Ladestation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10340724B2 (en) * 2017-04-04 2019-07-02 Gm Gloval Technology Operations Llc Inductive and conductive onboard charging systems

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009020504A1 (de) * 2009-05-08 2010-12-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Ladeanordnung für ein Fahrzeug und Fahrzeug
DE102010022727A1 (de) 2010-05-22 2011-11-24 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Ladesystem zum Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs
DE112012005145T5 (de) 2011-12-08 2014-10-16 Institute For Energy Application Technologies Co., Ltd. Schnelllade-Stromversorgungssystem
FR2985868A1 (fr) 2012-01-16 2013-07-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'alimentation pour recharger des batteries d'un vehicule automobile
EP2657063A1 (de) * 2012-04-27 2013-10-30 Brusa Elektronik AG Ladevorrichtung
EP2983267A1 (de) * 2013-03-29 2016-02-10 Nissan Motor Co., Ltd. Stromversorgungsvorrichtung, fahrzeug und kontaktloses stromversorgungssystem
DE102013220548A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers
DE102016102053A1 (de) * 2016-02-05 2017-08-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Schaltungssystem für eine Ladestation, Ladestation und Verwenden einer Ladestation

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