WO2023208693A1 - Ladevorrichtung zum direktionalen laden eines elektrischen energiespeichers eines fahrzeugs - Google Patents

Ladevorrichtung zum direktionalen laden eines elektrischen energiespeichers eines fahrzeugs Download PDF

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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • Charging device for directional charging of an electrical energy storage device of a vehicle
  • the invention relates to a charging device for charging an electrical energy storage device of a vehicle.
  • the charging device has an input side for connecting the charging device to a charging unit external to the vehicle. By means of an output side of the charging device, the charging device can be connected to the electrical energy storage of the vehicle.
  • the charging device has a first DC-DC converter, which is connected between the input side and the output side in order to provide an output voltage on the output side depending on an input voltage on the input side.
  • DE 102020 007 840 A1 discloses a step-up converter for converting an electrical energy storage device of an electrically driven vehicle.
  • a DC/DC converter can be used for this, for example.
  • An object of the present invention is to improve bidirectional charging functionality of an electrically powered vehicle. This task is solved by a charging device according to claim 1. Useful further training results from the dependent patent claims.
  • One aspect of the invention relates to a charging device for charging an electrical energy storage device of a vehicle
  • a first DC-DC converter which is connected between the input side and the output side, for providing an output voltage on the output side depending on an input voltage on the input side
  • a second DC-DC converter which is connected in parallel to the first DC-DC converter, for providing a feedback voltage on the input side depending on a battery voltage on the output side.
  • Bidirectional charging of an electrically operated vehicle can be improved by the charging device according to the invention or proposed.
  • the charging device can thus enable bidirectional charging of the vehicle with an on-board electrical system voltage of, for example, 800 volts on a 400 volt charging structure.
  • the charging device according to the invention also allows a recovery process from the electrical energy storage to be carried out.
  • the charging device according to the invention results in the advantages, for example, that 400 volt downward compatibility with feedback can be met or carried out in accordance with standards.
  • the proposed charging device does not allow complex, extremely fast sensing of a fault current and switching off within the permitted 7000 A 2 s. Due to the significantly lower feedback power, for example between 10 and 20 kW compared to the conventional 150 kW charging power, the use of DC/DC is also possible converter of the on-board charger is conceivable.
  • the second DC-DC converter can be used to pre-charge the line between the vehicle and the charging station.
  • the proposed charging device provides the use of a galvanically isolated DC/DC converter for regeneration.
  • a galvanic can also be used for this purpose separate DC/DC converter of the vehicle's internal on-board charger (OBC) can be used.
  • OBC on-board charger
  • the proposed charging device cannot use the first DC-DC converter, i.e. the actual charging converter, for the recovery of energy, but can use a separate galvanically isolated DC/DC converter (second DC-DC converter) for the recovery or can use the DC/DC converter of an On -Use a board charger so that the feedback is arranged parallel to the charging converter (first DC-DC converter) and thus enables bidirectional charging without making the charging converter (first DC-DC converter) itself bidirectional.
  • first DC-DC converter i.e. the actual charging converter
  • second DC-DC converter galvanically isolated DC/DC converter
  • the DC/DC converter of an On -Use a board charger so that the feedback is arranged parallel to the charging converter (first DC-DC converter) and thus enables bidirectional charging without making the charging converter (first DC-DC converter) itself bidirectional.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a charging device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of the charging device from FIG. 1;
  • Fig. 1 shows a charging device 1 for charging an electrical energy storage device 2 of a vehicle.
  • the vehicle can be, for example, electric operated or electrically powered vehicle, such as a plug-in vehicle or an electric vehicle.
  • the charging device 1 can be referred to, for example, as a charging device or charging unit. With the help of the charging device 1, the electrical energy storage 2 can be charged depending on a voltage of a DC charging station.
  • the charging device 1 has an input side 3 for connecting the charging device 1 to a charging unit 4 external to the vehicle.
  • the vehicle-external charging unit 4 can be, for example, a DC voltage source, a DC power source or a DC charging infrastructure or a DC charging station. With the help of the vehicle-external charging unit 4, a direct voltage can in particular be provided.
  • the charging device 1 has an output side 5. With the help of the output side 5, the charging device 1 can be connected to the electrical energy storage 2. The charging device 1 is thus switched between the vehicle-external charging unit and the electrical energy storage 2.
  • an input voltage UE can be present on the input side 3. This is provided by the vehicle-external charging unit 4.
  • the input voltage UE can be 400 volts. This input voltage UE can be converted or transformed into the output voltage UA using a first DC-DC converter 6 of the charging device 1.
  • the first DC-DC converter 6 is specifically connected or switched between the input side 3 and the output side 5.
  • the output voltage UA can thus be provided on the output side 5 depending on the input voltage UE. This is used to charge or electrically supply the electrical energy storage 2 and thus the vehicle 1.
  • a high-voltage on-board electrical system or an on-board electrical system of the vehicle can be electrically supplied.
  • the input voltage UE which is, for example, 400 volts
  • the output voltage UA can be, for example, 800 volts, so that the electrical energy storage can be charged.
  • the electrical energy storage 2 has a voltage level of 800 volts.
  • the first DC-DC converter 6 is designed to be particularly unidirectional. Due to its electrical components, such as semiconductor elements and diodes, this only allows current to flow from the input side 3 to the output side 5.
  • a further DC-DC converter 6 is required and a separate second DC-DC converter 7 is provided.
  • This second DC-DC converter 7 can be, for example, a galvanically isolated DC/DC converter.
  • This second DC-DC converter 7, which is separate from the first DC-DC converter, serves in particular to carry out a feedback process.
  • energy present in the electrical energy storage 2 can be made available to the vehicle-external charging unit 4, for example.
  • a battery voltage UBatt of the electrical energy storage 2 can be converted into a feedback voltage UR.
  • This feedback voltage UR can be present on the input side 3, for example.
  • the 800 volts that are present as a voltage in the electrical energy storage 2 can be converted to a voltage level of 400 volts.
  • the battery voltage UBatt has 400 volts and, for example, the feedback voltage UR is increased to a voltage level of 800 volts with the aid of the second DC-DC converter 7.
  • Both the first DC-DC converter 6 and the second DC-DC converter 7 can be used either as a step-up converter or step-up converter and/or a step-down converter or step-down converter.
  • first DC-DC converter 6 and the second DC-DC converter 7 are connected in parallel to one another.
  • An output side A1 of the first DC-DC converter 6 is electrically connected to an input side E2 of the second DC-DC converter 7.
  • the input side E1 of the first DC-DC converter 6 can be electrically connected to the output side A2 of the second DC-DC converter 7.
  • separating elements 8 can be provided between the output side A2 of the second DC-DC converter 7 and the input side E1 of the first DC-DC converter 6.
  • the current path via the second DC-DC converter 7 to the input side 3 can be referred to as a feedback path or feedback line.
  • the second DC-DC converter 7 can be galvanically isolated from the input side 3.
  • the separating elements 8 can be used for this.
  • an EMC filter 9 is arranged between the output side 5 and the second DC-DC converter 7, i.e. between the output side 5 and the input side E2. This means that the battery voltage UBatt can be filtered accordingly for energy recovery.
  • FIG. 1 A further possible embodiment of the charging device 1 from FIG. 1 is shown in FIG. It is shown here that the second DC-DC converter 7 is part of an integrated charger 10 of the vehicle. Such a charger 10 can in particular be an on-board charger. This primarily serves to be able to charge the electrical energy storage device at an AC voltage source or an AC charging connection 11. By using the second DC-DC converter 7 integrated there or a DC-DC converter of the charger 10, components or components for energy recovery can be saved.
  • the EMC filter 9 can also be arranged in front of the second DC-DC converter 7.
  • the output side A2 of the second DC-DC converter 7 can be connected to the input side 3 via the separating elements 8, as already described above.
  • the charger 10 is a rectifier, it has a power factor correction filter 12 and an AC EMC filter. These are connected between the AC voltage source 11 or an AC voltage section of the vehicle and the output side 5.
  • switching elements 14 are provided between the power factor correction filter 12 (PFC “Power Factor Correction”).
  • PFC Power Factor Correction
  • the switching elements 14 are switched so that a current flow from the alternating voltage source 11 to the electrical energy storage 2 is possible. If If a feedback process is to be carried out, the switching elements 14 are switched so that the output side A2 is connected to the input side 3. Furthermore, in this case the separating elements 8 are closed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, mit einer Eingangsseite (3) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (4), einer Ausgangsseite (5) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit dem elektrischen Energiespeicher (2) des Fahrzeugs, einem ersten Gleichspannungswandler (6), welcher zwischen der Eingangsseite (3) und der Ausgangsseite (5) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (UÄ) an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung (UE) der Eingangsseite (3), gekennzeichnet, durch einen zweiten Gleichspannungswandler (7), welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler (6) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise-Spannung (UR) an der Eingangsseite (3) abhängig von einer Batteriespannung (UBatt) an der Ausgangsseite (5).

Description

Ladevorrichtung zum direktionalen Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist eine Eingangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit auf. Mittels einer Ausgangsseite der Ladevorrichtung kann die Ladevorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden werden. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung einen ersten Gleichspannungswandler, welcher zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite verschaltet ist, um eine Ausgangsspannung an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung der Eingangsseite bereitzustellen.
Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen mit einer 800 Volt-Batterie muss zum Laden an derzeit noch überwiegend 400 Volt-Ladesäulen eine Abwärtskompatibilität sichergestellt werden. Diese wird beispielsweise entweder durch eine auf 400 Volt umschaltbare Batterie oder durch einen galvanisch gekoppelten auf 400 Volt bis 800 Volt ausgelegten DC/DC-Wandler bereitgestellt. Im Falle eines Aufwärtswandeins (Boostern) gibt es bei der Norm „CHAdeMO 3.0“ die Anforderung, dass in einem Isolations-Fehlerfall der Fehlerstrom nur maximal 7000 A2s betragen darf. Dies lässt sich nur mit einer Diode im Ladepfad sicherstellen. Durch eine Diode wird zwar die Norm erfüllt, jedoch kann damit nicht mehr bidirektional an 400 Volt-Ladesäulen geladen werden.
Beispielsweise offenbart die DE 102020 007 840 A1 einen Aufwärtswandler zum Wandeln eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Hierzu kann ein DC/DC-Wandler beispielsweise verwendet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bidirektionale Ladefunktionalität eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, mit
- einer Eingangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit,
- einer Ausgangsseite zum Verbinden der Ladevorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs,
- einem ersten Gleichspannungswandler, welcher zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung der Eingangsseite,
- einen zweiten Gleichspannungswandler, welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise-Spannung an der Eingangsseite abhängig von einer Batteriespannung an der Ausgangsseite.
Durch die erfindungsgemäße beziehungsweise vorgeschlagene Ladevorrichtung kann ein bidirektionales Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs verbessert werden. Somit kann die Ladevorrichtung ein bidirektionales Laden des Fahrzeugs mit einer Bordnetzspannung mit beispielsweise 800 Volt an einer 400 Volt-Ladestruktur ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann neben dem Laden des elektrisch betriebenen Fahrzeugs auch ein Rückspeisevorgang aus dem elektrischen Energiespeicher durchgeführt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ergeben sich beispielsweise die Vorteile, dass eine 400 Volt-Abwärtskompatibilität mit Rückspeisung normkonform erfüllt beziehungsweise durchgeführt werden kann. Insbesondere erlaubt die vorgeschlagene Ladevorrichtung keine aufwendige, extrem schnelle Sensierung eines Fehlerstroms und Abschaltung innerhalb der erlaubten 7000 A2s. Durch die deutlich geringere Rückspeiseleistung, beispielsweise zwischen 10 und 20 kW gegenüber der herkömmlichen 150 kW Ladeleistung, ist auch die Verwendung des DC/DC-Wandlers des On-Boad-Laders denkbar. Insbesondere kann der zweite Gleichspannungswandler dazu verwendet werden, um die Leitung zwischen Fahrzeug und Ladestation vorzuladen.
Somit liefert die vorgeschlagene Ladevorrichtung die Anwendung eines galvanisch getrennten DC/DC-Wandlers zur Rückspeisung. Hierzu kann des Weiteren ein galvanisch getrennter DC/DC-Wandler des fahrzeuginternen On-Board-Chargers (OBC) verwendet werden.
Durch die Verwendung des zweiten Gleichspannungswandlers kann eine Rückspeisung (RPT „Reverse Power Transfer“) ermöglicht werden. Insbesondere kann die vorgeschlagene Ladevorrichtung für das Rückspeisen von Energie nicht den ersten Gleichspannungswandler, also den eigentlichen Ladewandler, nutzen, sondern einen separaten galvanisch getrennten DC/DC-Wandler (zweiter Gleichspannungswandler) für das Rückspeisen verwenden oder kann den DC/DC-Wandler eines On-Board-Laders dazu nutzen, so dass die Rückspeisung parallel zum Ladewandler (erster Gleichspannungswandler) angeordnet ist und damit ein bidirektionales Laden ermöglicht ist, ohne den Ladewandler (erster Gleichspannungswandler) selbst bidirektional auszuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Ladevorrichtung aus Fig.1 ;
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt eine Ladevorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein elektrisch betriebenes beziehungsweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Plug-in-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, handeln.
Die Ladevorrichtung 1 kann beispielsweise als Ladeeinrichtung beziehungsweise Ladeeinheit bezeichnet werden. Mit Hilfe der Ladevorrichtung 1 kann der elektrische Energiespeicher 2 in Abhängigkeit einer Spannung einer Gleichspannungsladesäule geladen werden.
Hierzu weist die Ladevorrichtung 1 eine Eingangsseite 3 zum Verbinden der Ladevorrichtung 1 mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 auf. Bei der fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 kann es sich beispielsweise um eine Gleichspannungsquelle, Gleichstromleistungsquelle oder um eine DC-Ladeinfrastruktur beziehungsweise eine DC- Ladesäule handeln. Mit Hilfe der fahrzeugexternen Ladeeinheit 4 kann insbesondere eine Gleichspannung bereitgestellt werden. Des Weiteren weist die Ladevorrichtung 1 eine Ausgangsseite 5 auf. Mit Hilfe der Ausgangsseite 5 kann die Ladevorrichtung 1 mit dem elektrischen Energiespeicher 2 verbunden werden. Somit ist die Ladevorrichtung 1 quasi zwischen der fahrzeugexternen Ladeeinheit und dem elektrischen Energiespeicher 2 geschalten. Beispielsweise kann an der Eingangsseite 3 eine Eingangsspannung UE anliegen. Diese wird durch die fahrzeugexterne Ladeeinheit 4 zur Verfügung gestellt. Beispielsweise kann die Eingangsspannung UE 400 Volt betragen. Diese Eingangsspannung UE kann mit Hilfe eines ersten Gleichspannungswandlers 6 der Ladevorrichtung 1 in die Ausgangsspannung UA gewandelt beziehungsweise transformiert werden.
Der erste Gleichspannungswandler 6 ist speziell zwischen der Eingangsseite 3 und der Ausgangsseite 5 verschaltet beziehungsweise geschalten. Somit kann an der Ausgangsseite 5 in Abhängigkeit von der Eingangsspannung UE die Ausgangsspannung UA bereitgestellt werden. Diese dient zum Laden beziehungsweise elektrischen Versorgen des elektrischen Energiespeichers 2 und somit des Fahrzeugs 1. Insbesondere kann mit Hilfe der Ausgangsspannung UA ein Hochvoltbordnetz beziehungsweise ein Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch versorgt werden. Insbesondere kann die Eingangsspannung UE, welche beispielsweise 400 Volt beträgt, in eine dazu höhere Ausgangsspannung UA gewandelt werden. Hierbei kann die Ausgangsspannung UA beispielsweise 800 Volt betragen, so dass der elektrische Energiespeicher geladen werden kann. Beispielsweise weist der elektrische Energiespeicher 2 ein Spannungslevel von 800 Volt auf. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist der erste Gleichspannungswandler 6 insbesondere unidirektional ausgebildet. Dieser erlaubt durch seine elektrischen Komponenten, wie Halbleiterelemente und Dioden, nur einen Stromfluss von der Eingangsseite 3 zur Ausgangsseite 5. Damit aber ein bidirektionales Laden mit der Ladevorrichtung 1 durchgeführt werden kann, ohne den ersten Gleichspannungswandler 6 umzugestalten, ist ein zum ersten Gleichspannungswandler 6 weiterer und dazu separater zweiter Gleichspannungswandler 7 vorgesehen. Bei diesem zweiten Gleichspannungswandler 7 kann es sich beispielsweise um einen galvanisch getrennten DC/DC-Wandler handeln. Dieser zweite und insbesondere zum ersten Gleichspannungswandler separater Gleichspannungswandler 7 dient insbesondere zum Durchführen eines Rückspeisevorgangs. Somit kann eine in dem elektrischen Energiespeicher 2 vorhandene Energie an die fahrzeugexterne Ladeeinheit 4 beispielsweise zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 eine Rückspeisung beziehungsweise ein Rückspeisen vorgenommen werden. Mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 kann eine Batteriespannung UBatt des elektrischen Energiespeichers 2 in eine Rückspeise- Spannung UR gewandelt werden. Diese Rückspeise-Spannung UR kann beispielsweise an der Eingangsseite 3 anliegen. Somit können beispielsweise die 800 Volt, welche als Spannung im elektrischen Energiespeicher 2 vorhanden sind, auf ein Spannungsniveau von 400 Volt gewandelt werden. Ebenso denkbar ist, dass die Batteriespannung UBatt 400 Volt aufweist und mit Hilfe des zweiten Gleichspannungswandlers 7 die Rückspeise- Spannung UR mit einer Spannungslage von 800 Volt beispielsweise hochgesetzt wird.
Sowohl der erste Gleichspannungswandler 6 als auch der zweite Gleichspannungswandler 7 können entweder als Hochsetzsteller beziehungsweise Aufwärtswandler und/oder Tiefsetzsteller beziehungsweise Abwärtswandler verwendet werden.
Insbesondere sind der erste Gleichspannungswandler 6 und der zweite Gleichspannungswandler 7 parallel zueinander verschalten. Eine Ausgangsseite A1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 ist mit einer Eingangsseite E2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 elektrisch verbunden. Die Eingangsseite E1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 kann mit der Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 elektrisch verbunden werden. Zusätzlich können zwischen der Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 und der Eingangsseite E1 des ersten Gleichspannungswandlers 6 Trennelemente 8 vorgesehen sein. Somit kann ein Stromfluss zwischen dem zweiten Gleichspannungswandler 7 und der Eingangsseite 3 getrennt oder leitend geschalten werden.
Insbesondere kann der Strompfad über den zweiten Gleichspannungswandler 7 hin zu der Eingangsseite 3 als Rückspeisepfad beziehungsweise Rückspeiseleitung bezeichnet werden.
Der zweite Gleichspannungswandler 7 ist gegenüber Eingangsseite 3 galvanisch trennbar. Hierzu können die Trennelemente 8 verwendet werden.
Beispielsweise ist zwischen der Ausgangsseite 5 und dem zweiten Gleichspannungswandler 7, also zwischen der Ausgangsseite 5 und der Eingangsseite E2, ein EMV-Filter 9 angeordnet. Somit kann für die Rückspeisung die Batteriespannung UBatt entsprechend gefiltert werden.
In der Fig. 2 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung der Ladevorrichtung 1 aus der Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass der zweite Gleichspannungswandler 7 Bestandteil eines integrierten Ladegeräts 10 des Fahrzeugs ist. Bei einem solchen Ladegerät 10 kann es sich insbesondere um einen On-Board-Lader (On-Board-Charger) handeln. Dieser dient primär dazu, den elektrischen Energiespeicher auch an einer Wechselspannungsquelle beziehungsweise einem AC-Ladenanschluss 11 laden zu können. Durch die Verwendung des dort integrierten zweiten Gleichspannungswandlers 7 beziehungsweise eines Gleichspannungswandlers des Ladegeräts 10 können Komponenten beziehungsweise Bauteile für die Rückspeisung eingespart werden.
Hierbei kann wiederum ebenfalls das EMV-Filter 9 vor dem zweiten Gleichspannungswandler 7 angeordnet sein. Die Ausgangsseite A2 des zweiten Gleichspannungswandlers 7 ist wie bereits oben geschildert über die Trennelemente 8 mit der Eingangsseite 3 verbindbar. Da es sich bei dem Ladegerät 10 um einen Gleichrichter handelt, weist dieser einen Leistungsfaktorkorrekturfilter 12 und einen AC-EMV-Filter auf. Diese sind zwischen der Wechselspannungsquelle 11 beziehungsweise einem Wechselspannungsabschnitt des Fahrzeugs und der Ausgangsseite 5 geschalten. Um bei der Verwendung eines Rückspeisevorgangs die Komponenten 12, 13 spannungsfrei schalten zu können, sind zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter 12 (PFC „Power Factor Correction“) Schaltelemente 14 vorgesehen. Für einen herkömmlichen Betrieb des Ladegeräts werden die Schaltelemente 14 so geschalten, dass ein Stromfluss von der Wechselspannungsquelle 11 hin zum elektrischen Energiespeicher 2 möglich ist. Wenn ein Rückspeisevorgang vorgenommen werden soll, so werden die Schaltelemente 14 so geschalten, dass die Ausgangsseite A2 mit der Eingangsseite 3 verbunden ist. Des Weiteren werden in diesem Fall die Trennelemente 8 geschlossen.
Bezugszeichenliste
1 Ladevorrichtung
2 elektrischer Energiespeicher
3 Eingangsseite der Ladevorrichtung
4 fahrzeugexterne Ladeeinheit
5 Ausgangsseite Ladevorrichtung
6 erster Gleichspannungswandler
7 zweiter Gleichspannungswandler
8 Trennelemente
9 EMV-Filter
10 integriertes Ladegerät
11 Wechselspannungsquelle
12 Lei stu n g sfa kto rko rre ktu rf i I te r
13 AC-EMV-Filter
A1 Ausgangsseite des ersten Gleichspannungswandlers
A2 Ausgangsseite des zweiten Gleichspannungswandlers
E1 Eingangsseite des ersten Gleichspannungswandlers
E2 Eingangsseite des zweiten Gleichspannungswandlers
UA Ausgangsspannung
UE Eingangsspannung
UBatt Batteriespannung
UR Rückspeise-Spannung

Claims

Patentansprüche Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, mit
- einer Eingangsseite (3) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (4),
- einer Ausgangsseite (5) zum Verbinden der Ladevorrichtung (1) mit dem elektrischen Energiespeicher (2) des Fahrzeugs,
- einem ersten Gleichspannungswandler (6), welcher zwischen der Eingangsseite (3) und der Ausgangsseite (5) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (UA) an der Ausgangsseite abhängig von einer Eingangsspannung (UE) der Eingangsseite (3), wobei der erster Gleichspannungswandler (6) selbst nicht bidirektional, also nur unidirektional ausgeführt ist, gekennzeichnet, durch
- einen zweiten Gleichspannungswandler (7), welcher parallel zum ersten Gleichspannungswandler (6) verschaltet ist, zum Bereitstellen einer Rückspeise- Spannung (UR) an der Eingangsseite (3) abhängig von einer Batteriespannung (UBatt) an der Ausgangsseite (5) so dass eine Rückspeisung von Energie nur über den zweiten Gleichspannungswandler (7) ermöglicht ist. Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gleichspannungswandler (7) zumindest gegenüber der Eingangsseite (3) galvanisch trennbar ist. Ladevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ausgangsseite (5) und dem zweiten Gleichspannungswandler (7) ein EMV-Filter (9) angeordnet ist. Ladevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gleichspannungswandler (7) Bestandteil eines integrierten Ladegeräts
(10) des Fahrzeugs ist.
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