DE-102016202288-B4 - Ladevorrichtung zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung anschließbaren elektrischen Energiespeichers

Abstract

Ladevorrichtung (30) zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung (30) anschließbaren elektrischen Energiespeichers (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit: - einer ersten Anschlusseinheit (16) zum Anschließen an den elektrischen Energiespeicher (14), - einer zweiten Anschlusseinheit (18) zum Anschließen an ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (12), mit jeweils einem Anschlusselement für jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12), - genau einem Lademodul (32, 34, 36) pro Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12), wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) einen jeweiligen Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) zum Zuführen einer einphasigen elektrischen Wechselspannung und einen jeweiligen Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aufweist, wobei der Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) an dem Anschlusselement der dem Lademodul (32, 34, 36) zugeordneten Phase (P1, P2, P3) des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) angeschlossen ist, wobei die Gleichspannungsanschlüsse (62, 64, 66) der Lademodule (32, 34, 36) in Reihe geschaltet an die erste Anschlusseinheit (16) angeschlossen sind, wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) an seinem Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) eine Bypass-Diode (50, 52, 54) aufweist.

Inventors

• Stefan Dünsbier

Assignees

• AUDI AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20160215

Claims (9)

1. Ladevorrichtung (30) zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung (30) anschließbaren elektrischen Energiespeichers (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit: - einer ersten Anschlusseinheit (16) zum Anschließen an den elektrischen Energiespeicher (14), - einer zweiten Anschlusseinheit (18) zum Anschließen an ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (12), mit jeweils einem Anschlusselement für jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12), - genau einem Lademodul (32, 34, 36) pro Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12), wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) einen jeweiligen Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) zum Zuführen einer einphasigen elektrischen Wechselspannung und einen jeweiligen Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aufweist, wobei der Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) an dem Anschlusselement der dem Lademodul (32, 34, 36) zugeordneten Phase (P1, P2, P3) des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) angeschlossen ist, wobei die Gleichspannungsanschlüsse (62, 64, 66) der Lademodule (32, 34, 36) in Reihe geschaltet an die erste Anschlusseinheit (16) angeschlossen sind, wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) an seinem Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) eine Bypass-Diode (50, 52, 54) aufweist.
2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Überwachungsschaltung (44), über die die in Reihe geschalteten Gleichspannungsanschlüsse (62, 64, 66) der Lademodule (32, 34, 36) an die erste Anschlusseinheit (16) angeschlossen sind.
3. Ladevorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Überwachungsschaltung (44) eine Rückstromschutzdiode (48) aufweist.
4. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass zum Bereitstellen eines modularen Aufbaus der Ladevorrichtung (30) jedes der Lademodule (32, 34, 36) als einzeln handhabbare Baueinheit ausgebildet ist.
5. Ladevorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass jedes der Lademodule (32, 34, 36) eine eigene Kühleinheit (38, 40, 42) aufweist, die von seiner Baueinheit umfasst ist.
6. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Lademodule (32, 34, 36) ausgebildet sind, im Wesentlichen die gleiche elektrische Gleichspannung bereitzustellen.
7. Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Anlage, die einen elektrischen Energiespeicher (14) aufweist, sowie einer an die elektrische Anlage angeschlossenen Antriebseinheit, wobei die elektrische Anlage eine an den elektrischen Energiespeicher (14) angeschlossene Ladevorrichtung (30) zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers (14) aufweist, mit: - einer Anschlusseinheit (18) zum Anschließen an ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz (12), die jeweils ein Anschlusselement für jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) aufweist, - genau einem Lademodul (32, 34, 36) pro Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12), wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) einen jeweiligen Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) zum Zuführen einer einphasigen elektrischen Wechselspannung und einen jeweiligen Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aufweist, wobei der Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) an dem Anschlusselement der dem Lademodul (32, 34, 36) zugeordneten Phase (P1, P2, P3) des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) angeschlossen ist, wobei die Gleichspannungsanschlüsse (62, 64, 66) der Lademodule (32, 34, 36) in Reihe geschaltet an den elektrischen Energiespeicher (14) angeschlossen sind, wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) an seinem Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) eine Bypass-Diode (50, 52, 54) aufweist.
8. Verfahren zum Aufladen eines an eine Ladevorrichtung (30) angeschlossenen elektrischen Energiespeichers (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung (30) mit elektrischer Energie aus einem mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetz (12) versorgt wird, indem an jede Phase (P1, P2, P3) des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) jeweils genau ein Lademodul (32, 34, 36) mit einem jeweiligen Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) angeschlossen wird, wobei dem Lademodul (32, 34, 36) über seinen jeweiligen Wechselspannungsanschluss (56, 58, 60) eine einphasige elektrische Wechselspannung des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes (12) zugeführt wird, wobei jedes Lademodul (32, 34, 36) durch Wandeln der wechselspannungsseitig zugeführten elektrischen Energie an einem jeweiligen Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) eine elektrische Gleichspannung bereitstellt, wobei der Energiespeicher (14) über die in Reihe geschalteten Gleichspannungsanschlüsse (62, 64, 66) der Lademodule (32, 34, 36) aufgeladen wird, wobei jedes der Lademodule (32, 34, 36) an seinem Gleichspannungsanschluss (62, 64, 66) eine Bypass-Diode (50, 52, 54) aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens eines der Lademodule (32, 34, 36) stromgeregelt und die weiteren der Lademodule (32, 34, 36) spannungsgeregelt betrieben werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung anschließbaren elektrischen Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Anschlusseinheit zum Anschließen an den elektrischen Energiespeicher, einer zweiten Anschlusseinheit zum Anschließen an ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz, mit jeweils einem Anschlusselement für jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes, und wenigstens einem Lademodul pro Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes, wobei jedes der Lademodule einen jeweiligen Wechselspannungsanschluss zum Zuführen einer einphasigen elektrischen Wechselspannung und einen jeweiligen Gleichspannungsanschluss zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aufweist, wobei der Wechselspannungsanschluss an dem Anschlusselement der dem Lademodul zugeordneten Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes angeschlossen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Anlage, die einen elektrischen Energiespeicher aufweist, sowie einer an die elektrische Anlage angeschlossenen Antriebseinheit, wobei die elektrische Anlage eine an den elektrischen Energiespeicher angeschlossene Ladevorrichtung zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers aufweist, mit einer Anschlusseinheit zum Anschließen an ein mehrphasiges elektrisches Wechselspannungsnetz, die jeweils ein Anschlusselement für jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes aufweist, und wenigstens einem Lademodul pro Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes, wobei jedes der Lademodule einen jeweiligen Wechselspannungsanschluss zum Zuführen einer einphasigen elektrischen Wechselspannung und einen jeweiligen Gleichspannungsanschluss zum Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung aufweist, wobei der Wechselspannungsanschluss an dem Anschlusselement der dem Lademodul zugeordneten Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes angeschlossen ist. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Aufladen eines an eine Ladevorrichtung angeschlossenen elektrischen Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei die Ladevorrichtung mit elektrischer Energie aus einem mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetz versorgt wird, indem an jede Phase des mehrphasigen elektrischen Wechselspannungsnetzes jeweils wenigstens ein Lademodul mit einem jeweiligen Wechselspannungsanschluss angeschlossen wird, wobei dem Lademodul über seinen jeweiligen Wechselspannungsanschluss eine einphasige elektrische Wechselspannung zugeführt wird, wobei jedes Lademodul durch Wandeln der wechselspannungsseitig zugeführten elektrischen Energie an einem jeweiligen Gleichspannungsanschluss eine elektrische Gleichspannung bereitstellt. Eine gattungsgemäße Ladevorrichtung sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung angeschlossenen elektrischen Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der US 2015 / 0 180 252 A1 bekannt. Ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz, das hier durch ein öffentliches Energieversorgungsnetz gebildet ist, ist an eine Primärseite eines Dreiphasen-Wechselspannungstransformators angeschlossen. Sekundärseitig ist der Dreiphasen-Wechselspannungstransformator mit jeder Phase jeweils an einen Mittelanschluss eines zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschalter aufweisenden Halbbrückenmoduls angeschlossen. Die Halbbrückenmodule sind in Bezug auf ihre Reihenschaltung parallelgeschaltet und bilden dadurch einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis. An dem Gleichspannungszwischenkreis sind zwei weitere Halbbrückenmodule angeschlossen, deren Mittelanschlüsse jeweils auf einen Tiefpassfilter geführt sind, mittels welchem eine Gleichspannung bereitgestellt werden kann. Die beiden letztgenannten Halbbrückenmodule werden als DC/DC-Wandler betrieben, um aus der Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises andere Gleichspannungen in vorgebbarer Weise bereitstellen zu können. Diese können zum Laden von Akkumulatoren von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen genutzt werden. Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ist ein Fahrzeug, das eine elektrische Antriebseinheit aufweist, die im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs für dessen Antrieb zumindest anteilig eine entsprechende mechanische Antriebsleistung bereitstellt. Weist das Kraftfahrzeug ausschließlich eine elektrische Antriebseinheit auf, handelt es sich dabei um ein Elektrofahrzeug. Ist hingegen das Kraftfahrzeug darüber hinaus mit einer Verbrennungskraftmaschine versehen, um den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, handelt es sich dabei um ein Hybridfahrzeug. Bei einem Hybridfahrzeug können die elektrische Antriebseinheit und die Verbrennungskraftmaschine im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb auch gemeinsam betrieben werden. Moderne el