DE102011006096A1 - Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor - Google Patents

Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor Download PDF

Info

Publication number
DE102011006096A1
DE102011006096A1 DE102011006096A DE102011006096A DE102011006096A1 DE 102011006096 A1 DE102011006096 A1 DE 102011006096A1 DE 102011006096 A DE102011006096 A DE 102011006096A DE 102011006096 A DE102011006096 A DE 102011006096A DE 102011006096 A1 DE102011006096 A1 DE 102011006096A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
traction battery
control system
battery cell
charge control
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011006096A
Other languages
German (de)
Inventor
Robert Januschevski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102011006096A priority Critical patent/DE102011006096A1/en
Publication of DE102011006096A1 publication Critical patent/DE102011006096A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • B60L2210/12Buck converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • B60L2210/14Boost converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Abstract

The system (1) has an intermediate circuit capacitor (9) through which the traction battery cell assembly (2) is connected with the inverter (7). A direct current (DC)-DC regulator (10) works as high or low setting actuator in the direction of inverter of the traction battery cell assembly. The usual capacity of input and output of the DC-DC converter for same operation in the respective operating mode is set by the capacity of traction battery cell assembly and the intermediate circuit capacitor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Laderegelungssysteme finden Anwendung in hybridisierten oder elektrischen Antriebssystemen, insbesondere im Zusammenhang mit Traktionsbatterien in Form von Hochvoltbatterien.The present invention relates to a charge control system for a traction battery cell assembly of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Such charge control systems find application in hybridized or electric drive systems, especially in connection with traction batteries in the form of high voltage batteries.

Im Stand der Technik ist es bekannt, z. B. aus der Druckschrift DE 196 52 950 A1 oder der Druckschrift EP 0 849 112 A1 , eine Traktionsbatterie mittels des bordeigenen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs an einer externen Wechselspannungs- bzw. Drehstromquelle zu laden. Hierzu können Gleichstromsteller genutzt werden, welche mit dem Wechselrichter geeignet verbunden sind. Eine Anordnung eines Gleichstromstellers an einem Wechselrichter zeigt beispielsweise die Druckschrift DE 10 2005 041 825 A1 .In the prior art it is known, for. B. from the document DE 196 52 950 A1 or the publication EP 0 849 112 A1 to charge a traction battery by means of the on-board drive system of a motor vehicle to an external AC or three-phase source. For this purpose, DC controllers can be used, which are suitably connected to the inverter. An arrangement of a DC adjuster to an inverter shows, for example, the document DE 10 2005 041 825 A1 ,

Ausgehend vom bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund einer Traktionsbatterie zu verbessern, insbesondere die Herstellkosten hierfür zu reduzieren.Starting from the known prior art, it is an object of the present invention to improve a charge control system for a traction battery cell assembly of a traction battery, in particular to reduce the manufacturing costs thereof.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund eines Kraftfahrzeugs. Ein solcher Traktionsbatterie-Zellverbund, welcher zur Bildung einer Traktionsbatterie verwendet wird, weist wenigstens eine Batteriezelle auf, vorzugsweise mehrere zusammen geschaltete Batteriezellen, welche seriell oder auch parallel zusammengeschaltet sein können. Eine mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Traktionsbatterie, welche auch als Antriebsbatterie bekannt ist, wird in hybridisierten oder elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebssystemen zur Speisung von elektrischen Antriebsaggregaten verwendet, z. B. auch zur Versorgung weiterer Verbraucher mit elektrischer Energie. Ein Traktionsbatterie-Zellverbund ist insbesondere zur Bildung einer Hochvoltbatterie vorgesehen, deren Spannung mehrere hundert Volt betragen kann.According to the invention, a charging control system for a traction battery cell assembly of a motor vehicle is proposed. Such a traction battery cell network, which is used to form a traction battery, comprises at least one battery cell, preferably a plurality of interconnected battery cells, which may be connected in series or in parallel. A traction battery formed by the traction battery cell assembly, also known as a traction battery, is used in hybridized or electric vehicle drive systems for powering electric drive assemblies, e.g. B. also to supply other consumers with electrical energy. A traction battery cell assembly is intended in particular for forming a high-voltage battery whose voltage can be several hundred volts.

Das Laderegelungssystem umfasst neben dem Traktionsbatterie-Zellverbund weiterhin einen Wechselrichter bzw. Antriebswechselrichter, welcher über einen Ausgang, d. h. einen Ausgang des Leistungsteils, versorgungsseitig bzw. batterieseitig mittels eines Zwischenkreiskondensators mit dem Traktionsbatterie-Zellverbund verbunden ist. Der Wechselrichter ist auf übliche Weise mittels Leistungsschaltern und einer Steuerelektronik gebildet.In addition to the traction battery cell network, the charge control system further comprises an inverter or drive inverter, which is connected via an output, i. H. an output of the power unit, the supply side or the battery side is connected by means of a DC link capacitor to the traction battery cell network. The inverter is formed in the usual way by means of circuit breakers and control electronics.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist das Laderegelungssystem einen Gleichstromsteller auf, welcher als Hoch- oder Tiefsetzsteller in Richtung vom Wechselrichter zum Traktionsbatterie-Zellverbund arbeiten kann. Durch Verwendung eines derartigen Gleichstromstellers kann der Traktionsbatterie-Zellverbund im Ladebetrieb mit einem definierten Strom geladen werden. Hierzu wird das Ladespannungsniveau mittels des Gleichstromstellers durch Taktung wenigstens eines Schalters des Gleichstromstellers an ein vorgesehenes Ladespannungsniveau angepasst.In the context of the present invention, the charging control system has a DC converter, which can operate as a step-up or step-down converter in the direction from the inverter to the traction battery cell assembly. By using such a DC adjuster, the traction battery cell assembly can be charged in charging mode with a defined current. For this purpose, the charging voltage level is adjusted by means of the DC adjuster by clocking at least one switch of the DC adjuster to a designated charging voltage level.

Erfindungsgemäß weist das Laderegelungssystem hierbei einen Gleichstromsteller auf, welcher auf einfache Weise und insbesondere kostengünstig realisierbar ist. Die üblichen Kapazitäten an Eingang und Ausgang des Gleichstromstellers, welche zum Betrieb desselben in der jeweiligen Betriebsart Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller vorgesehen sind, werden hierbei vorteilhaft durch die Kapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds und den Zwischenkreiskondensator gebildet, insbesondere ausschließlich. Als Kapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds ist hierbei insbesondere jene bezeichnet, welche sich durch den Kondensatoreffekt, bedingt durch den Zellaufbau des Traktionsbatterie-Zellverbunds – ähnlich dem von Plattenkondensatoren am Traktionsbatterie-Zellverbund einstellt. Eine solche Kapazität ist im Ersatzschaltbild des Traktionsbatterie-Zellverbunds im Rahmen der Darstellung der Zellen als RC-Glieder berücksichtigt.According to the invention, the charge control system in this case has a DC converter, which can be realized in a simple manner and in particular cost-effectively. The usual capacity at the input and output of the DC adjuster, which are provided for operating the same in the respective mode boost converter or buck converter, are advantageously formed by the capacity of the traction battery cell network and the DC link capacitor, in particular exclusively. As a capacity of the traction battery cell network in this case, in particular those is referred to, which adjusts itself by the capacitor effect, due to the cell structure of the traction battery cell assembly - similar to that of plate capacitors on the traction battery cell assembly. Such a capacity is taken into account in the equivalent circuit diagram of the traction battery cell network in the context of the representation of the cells as RC elements.

Der mittels der Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators und des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Gleichstromsteller des Laderegelungssystems besteht vorteilhaft aus wenigen Bauelementen. Der Gleichstromsteller weist zusätzlich zu vorstehenden Kapazitäten eine elektrische Schaltung bzw. eine Spannungsregelungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Diode, einem ersten und einem zweiten Schalter sowie einer Spule, insbesondere einer Speicherdrossel, auf.The DC-DC converter of the charging control system formed by means of the capacitances of the DC link capacitor and the traction battery cell network advantageously consists of a few components. The DC-DC converter has, in addition to the above capacitors, an electrical circuit or a voltage regulating device with a first and a second diode, a first and a second switch and a coil, in particular a storage choke.

Bei einer vorteilhaften, einfach zu realisierenden Ausführungsform, ist die Spannungsregelungsvorrichtung gemäß einer H-Brücke mit einer ersten und einer zweiten Reihenschaltung ausgebildet, deren Mittenabgriffe durch einen Brückenzweig verbunden sind. Die erste Reihenschaltung der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Schaltung ist hierbei elektrisch parallel zum Ausgang des Wechselrichters, insbesondere zum Zwischenkreiskondensator, geschaltet und die zweite Reihenschaltung ist elektrisch parallel zum Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds geschaltet, i. e. parallel zur Kapazität bzw. Gesamtkapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds.In an advantageous, easy-to-implement embodiment, the voltage control device is designed according to an H-bridge with a first and a second series circuit whose Mittenabgriffe are connected by a bridge branch. The first series connection of the circuit formed according to an H-bridge is in this case electrically connected in parallel to the output of the inverter, in particular to the DC link capacitor, and the second series circuit is electrically connected in parallel to the input of the traction battery cell network, i. e. parallel to the capacity or total capacity of the traction battery cell assembly.

Jede der Reihenschaltungen beinhaltet hierbei einen Schalter und eine Diode, wobei die Mittenabgriffe der Reihenschaltungen via einer Spule, insbesondere einer Speicherdrossel im Brückenzweig der H-Brücke, verbunden sind. Die Schalter sind vorzugsweise mittels MOSFETs oder IGBTs gebildet oder allgemein als transistorisierte Schalter bzw. Leistungsschalter. Die Dioden sind in der jeweiligen Reihenschaltung derart angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung jeweils entgegengesetzt zur Spannungsrichtung der Spannung bzw. Klemmenspannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds an dessen Eingang ist, d. h. die Spannungsrichtung an den Ein- und Ausgangsklemmen der jeweiligen Reihenschaltung ist entgegen gesetzt zu der Durchlassrichtung der jeweiligen Dioden. Each of the series circuits in this case includes a switch and a diode, wherein the center taps of the series circuits via a coil, in particular a storage inductor in the bridge branch of the H-bridge, are connected. The switches are preferably formed by means of MOSFETs or IGBTs or generally as transistorized switches or power switches. The diodes are arranged in the respective series circuit such that their forward direction is in each case opposite to the voltage direction of the voltage or terminal voltage of the traction battery cell network at its input, ie the voltage direction at the input and output terminals of the respective series circuit is opposite to the forward direction of the respective diodes.

Vorgesehen ist, dass die erste Reihenschaltung, welche parallel zum Zwischenkreiskondensator geschaltet ist, in Spannungsrichtung der Spannung am Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds einen Schalter und eine Diode, die zweite Reihenschaltung, welche parallel zum Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds geschaltet ist, in Spannungsrichtung der Spannung am Eingang desselben eine Diode und einen Schalter aufweist. Weitere elektronische Bauelemente sind für die Spannungsregelungsvorrichtung vorteilhaft nicht erforderlich.It is provided that the first series circuit, which is connected in parallel to the intermediate circuit capacitor, in the voltage direction of the voltage at the input of the traction battery cell assembly, a switch and a diode, the second series circuit, which is connected in parallel to the input of the traction battery cell assembly, in the voltage direction of the voltage at the input thereof has a diode and a switch. Further electronic components are advantageously not required for the voltage regulation device.

Um den Traktionsbatterie-Zellverbund, i. e. die Batteriezellen desselben, mittels der Spannungsregelungsvorrichtung definiert laden zu können, ist weiterhin vorgesehen, die elektrische Verbindung der Eingänge der ersten und der zweiten Reihenschaltung der H-Brücke selektiv unterbrechbar auszubilden. Durch die Unterbrechung kann die Spannungsregelungsvorrichtung für einen Ladevorgang aktiviert werden, insbesondere deshalb, da die unmittelbare elektrische Verbindung zwischen einem Anschluss des Zwischenkreiskondensators bzw. des Wechselrichterausgangs und einem Anschluss des Traktionsbatterie-Zellverbunds unterbrochen wird und sich Strompfade nunmehr innerhalb der Spannungsregelungsvorrichtung einstellen. Zur selektiven Unterbrechung kann vorteilhaft ein Batterieschütz genutzt werden, welches im Regelfall Bestandteil einer mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildeten Traktionsbatterie ist. Alternativ kann ein zusätzlicher Schalter vorgesehen werden, um die Spannungsregelungsvorrichtung selektiv zu überbrücken. Die Ausgänge der ersten und zweiten Reihenschaltung sind elektrisch verbunden.To the traction battery cell group, i. e. the battery cells of the same, to be able to load defined by means of the voltage regulating device is further provided to form the electrical connection of the inputs of the first and the second series circuit of the H-bridge selectively interruptible. Due to the interruption, the voltage regulation device can be activated for a charging process, in particular because the direct electrical connection between a connection of the intermediate circuit capacitor or the inverter output and a connection of the traction battery cell network is interrupted and current paths now occur within the voltage regulation device. For selective interruption, a battery contactor can advantageously be used, which as a rule is part of a traction battery formed by means of the traction battery cell assembly. Alternatively, an additional switch may be provided to selectively bypass the voltage regulation device. The outputs of the first and second series circuits are electrically connected.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wechselrichter antriebsseitig selektiv mit einer ein- oder mehrphasig ausgelegten, insbesondere externen Energieversorgungsvorrichtung verbindbar ist. Die Energieversorgungsvorrichtung kann z. B. mittels eines 110 V, 230 V oder 400 V Wechsel- oder Drehstromanschlusses gebildet sein, welcher z. B. durch eine öffentliche Elektroladesäule zur Verfügung gestellt wird. Zur selektiven Verbindung kann das Laderegelungssystem wenigstens einen Schalter aufweisen, insbesondere je Phase, welcher ermöglicht, die Energieversorgungsvorrichtung an antriebsseitige Strangversorgungsanschlüsse des Wechselrichters anzuschalten. Hierbei ist der Wechselrichter insbesondere dazu ausgebildet, zum Laden der Batterie als Gleichrichter, vorzugsweise als passiver Gleichrichter, zu fungieren, insbesondere an dem mit dem Traktionsbatterie-Zellverbund verbindbaren Ausgang Gleichspannung bzw. Gleichstrom mittels der an die Strangversorgungsanschlüsse versorgten Energie bereitzustellen. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters kann hierbei größer oder kleiner als die Batteriespannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds am Eingang desselben sein.In one embodiment, it is provided that the inverter on the drive side is selectively connectable to a single- or multi-phase designed, in particular external power supply device. The power supply device may, for. B. by means of a 110 V, 230 V or 400 V alternating or three-phase connection, which z. B. is provided by a public electric charging station. For selective connection, the charging control system may comprise at least one switch, in particular per phase, which makes it possible to connect the power supply device to drive-side power supply connections of the inverter. In this case, the inverter is designed in particular to charge the battery as a rectifier, preferably as a passive rectifier, in particular to provide connectable to the traction battery cell network output DC or DC power supplied by the power to the power supply connections. In this case, the output voltage of the inverter can be greater or smaller than the battery voltage of the traction battery cell network at the input thereof.

Während des Ladebetriebs kann der Wechselrichter hierbei antriebsseitig selektiv von einer E-Maschine, vorzugsweise einer Drehfeldmaschine, getrennt sein. Zur Trennung ist wenigstens ein zweiter Schalter vorgesehen, insbesondere je Strangwicklung, welcher die elektrische Verbindung der Wicklungsstränge der E-Maschine zum Wechselrichter unterbricht.During the charging operation, the inverter can be selectively separated from an electric motor, preferably an induction motor, on the drive side. For separation at least a second switch is provided, in particular per strand winding, which interrupts the electrical connection of the winding strands of the electric motor to the inverter.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Laderegelungssystem einen Gleichrichter, insbesondere einen passiven Gleichrichter, aufweist, welcher dem batterieseitigen Ausgang des Wechselrichters zugeschaltet, insbesondere parallel dazu zugeschaltet ist, d. h. in Richtung zur Traktionsbatterie nach dem Zwischenkreiskondensator. Bei einem Laden der Batterie befindet sich die E-Maschine im Stillstand und der Wechselrichter wird nicht getaktet.In an alternative embodiment, it is provided that the charging control system comprises a rectifier, in particular a passive rectifier, which is connected to the battery-side output of the inverter, in particular connected in parallel thereto, d. H. towards the traction battery after the DC link capacitor. When charging the battery, the electric machine is at a standstill and the inverter is not clocked.

Der Gleichrichter ist hierbei vorzugsweise ebenfalls vorteilhaft zur Verbindung mit einer wie oben beschriebenen externen, ein- oder mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung ausgebildet, welche durch eine Ladesäule bereitgestellt sein kann.In this case, the rectifier is preferably also advantageously designed for connection to an external, single-phase or multi-phase power supply device as described above, which can be provided by a charging station.

Mittels des erfindungsgemäßen Laderegelungssystems kann auf einfache Weise ein Onboard-Ladegerät gebildet werden. Die Spannungsregelungsvorrichtung kann vorteilhaft in eine mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Traktionsbatterie integriert werden oder alternativ beispielsweise am Wechselrichter aufgenommen werden. Trennschütze werden in letztem Fall vorzugsweise ebenfalls am Wechselrichter aufgenommen, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse. Alternativ ist auch denkbar, die Spannungsregelungsvorrichtung und/oder die Trennschütze in einem separaten Gerät zu integrieren.By means of the charge control system according to the invention can be easily formed onboard charger. The voltage regulation device can advantageously be integrated into a traction battery formed by means of the traction battery cell assembly or, alternatively, be accommodated, for example, at the inverter. In the latter case, isolating contactors are preferably likewise accommodated on the inverter, in particular in a common housing. Alternatively, it is also conceivable to integrate the voltage regulation device and / or the isolating contactors in a separate device.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawings which show essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei der Wechselrichter als Gleichrichter wirken kann und selektiv trennbar mit einer E-Maschine und einer externen Energieversorgungsvorrichtung verbindbar ist; 1 an example charging system, wherein the inverter can act as a rectifier and selectively separable with an electric motor and an external power supply device is connectable;

2 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung im Unterschied zu 1 in den Wechselrichter integriert ist; 2 By way of example, a charge control system, wherein the voltage regulation device in contrast to 1 is integrated in the inverter;

3 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei ein Gleichrichter zum Wechselrichter parallel geschaltet ist; und 3 an exemplary charge control system, wherein a rectifier is connected in parallel to the inverter; and

4 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung im Unterschied zu 3 in den Wechselrichter integriert ist. 4 By way of example, a charge control system, wherein the voltage regulation device in contrast to 3 is integrated in the inverter.

In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Laderegelungssystem 1 für einen Traktionsbatterie-Zellverbund 2 eines Kraftfahrzeugs. Das Laderegelungssystem 1 ist dazu vorgesehen, den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 zum Zwecke eines Ladens bzw. während eines Ladebetriebs mit einem definierten Spannungsniveau bzw. Ladespannungsniveau zu beaufschlagen. 1 shows a charge control system 1 for a traction battery cell assembly 2 of a motor vehicle. The charge control system 1 is intended to be the traction battery cell assembly 2 to apply for a purpose of charging or during a charging operation with a defined voltage level or charging voltage level.

Der Traktionsbatterie-Zellverbund 2 weist wenigstens eine Batteriezelle 3 auf, welche im. Ersatzschaltbild 4 als RC-Glied 5 dargestellt ist, wobei jede Batteriezelle aufgrund ihres Aufbaus eine Kapazität und die Gesamtheit der. Zellen bzw. der Zellverbund 2 somit wiederum eine Kapazität bzw. Gesamtkapazität bereitstellt bzw. bildet. Miteinander verschaltete Batteriezellen 3 sind im Ersatzschaltbild 4 als RC-Glieder in Reihenschaltung dargestellt. Der Traktionsbatterie-Zellverbund 2 weist einen Eingang 6 auf, welcher mittels der Anschlussklemmen 6a und 6b gebildet ist und an welchem eine Spannung in Pfeilrichtung des Pfeils A anliegt. Hierbei bildet die Anschlussklemme 6a einen Pluspol, die Anschlussklemme 6b einen Minuspol.The traction battery cell network 2 has at least one battery cell 3 on which in the. Equivalent circuit 4 as an RC element 5 is shown, each battery cell due to their structure, a capacity and the totality of. Cells or the cell network 2 thus again provides or forms a capacity or total capacity. Interconnected battery cells 3 are in the equivalent circuit diagram 4 represented as RC elements in series connection. The traction battery cell network 2 has an entrance 6 on, which by means of terminals 6a and 6b is formed and to which a voltage in the arrow direction of the arrow A is applied. Here, the terminal forms 6a one positive pole, the terminal 6b a negative pole.

Das Laderegelungssystem 1 weist ferner einen Antriebswechselrichter bzw. Wechselrichter 7 mit einen Leistungsteil auf, welcher mittels Leistungshalbleiterschaltern, insbesondere in Form von MOSFETs oder IGBTs, gebildet ist und von einer Steuerelektronik gesteuert wird. Der batterieseitige bzw. versorgungsseitige Anschluss bzw. Ausgang 8 des Wechselrichters bzw. dessen Leistungsteils ist mittels eines Zwischenkreiskondensators 9 gebildet, welcher parallel zu den Klemmen 8a und 8b des Wechselrichters 7 geschaltet ist. Über den Ausgang 8 des Wechselrichters 7 wird für den Ladebetrieb eine Gleichspannung zur Verfügung gestellt, wobei die Klemme 8a einen Plus- und die Klemme 8b einen Minuspol ausbildet. Die zur Verfügung gestellte Spannung kann höher oder niedriger als die Spannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 sein. Zur Bereitstellung einer Gleichspannung arbeitet der Wechselrichter 7 im Ladebetrieb als Gleichrichter, insbesondere als passiver Gleichrichter. Hierzu wird die Leistungselektronik des Wechselrichters 7 geeignet gesteuert.The charge control system 1 also has a drive inverter or inverter 7 with a power unit, which is formed by means of power semiconductor switches, in particular in the form of MOSFETs or IGBTs, and is controlled by control electronics. The battery-side or supply-side connection or output 8th of the inverter or its power unit is by means of an intermediate circuit capacitor 9 formed, which parallel to the terminals 8a and 8b of the inverter 7 is switched. About the exit 8th of the inverter 7 a DC voltage is provided for the charging operation, the terminal 8a a plus and a clamp 8b forms a negative pole. The voltage provided may be higher or lower than the voltage of the traction battery cell assembly 2 be. The inverter works to provide a DC voltage 7 in charging mode as a rectifier, in particular as a passive rectifier. For this purpose, the power electronics of the inverter 7 suitably controlled.

Um eine vorgesehene, definierte Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 an dessen Eingangsklemmen 6a und 6b einstellen zu können, ist mittels der Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators 9 und des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 ein Gleichstromsteller 10 gebildet, wobei der Gleichstromsteller 10 daneben insbesondere keine weiteren Kondensatoren aufweist bzw. benötigt. Somit lässt sich die Gleichstromstellerfunktionalität einfach und kostengünstig realisieren. Die Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators 9 und des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 bilden insofern Eingangs- bzw. Ausgangskapazitäten des Gleichstromstellers 10.To a designated, defined charging voltage for the traction battery cell assembly 2 at its input terminals 6a and 6b to be able to adjust is by means of the capacitances of the DC link capacitor 9 and the traction battery cell assembly 2 a DC chopper 10 formed, wherein the DC adjuster 10 In particular, no additional capacitors has or need to be used. Thus, the DC chopper functionality can be realized easily and inexpensively. The capacities of the DC link capacitor 9 and the traction battery cell assembly 2 form insofar input or output capacitances of the DC adjuster 10 ,

Der Gleichstromsteller 10, welcher in Abhängigkeit des vorgesehenen Ladespannungsniveaus im Ladebetrieb als Hochsetzsteller oder alternativ als Tiefsetzsteller arbeitet, umfasst ferner eine elektrische Schaltung bzw. Spannungsregelungsvorrichtung 11 mit einer ersten 12 und einer zweiten Diode 13, einem ersten 14 und einem zweiten 15 Schalter sowie einer Spule 16, insbesondere in Form einer Speicherdrossel. Weitere elektronische Bauelemente weist die Spannungsregelungsvorrichtung 11 daneben vorteilhaft nicht auf.The DC-DC converter 10 which operates as a step-up converter or alternatively as a step-down converter as a function of the intended charging voltage level in the charging mode, furthermore comprises an electrical circuit or voltage regulating device 11 with a first 12 and a second diode 13 , a first 14 and a second one 15 Switch and a coil 16 , in particular in the form of a storage throttle. Further electronic components have the voltage regulation device 11 besides not advantageous.

Die Spannungsregelungsvorrichtung 11 des Gleichstromstellers 10 weist gemäß einer H-Brücke eine erste Reihenschaltung 17 auf, welche in Richtung zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2 parallel zum batterieseitigen Ausgang 8 des Wechselrichters 7 geschaltet ist, i. e. insbesondere parallel zum Zwischenkreiskondensator 9 geschaltet ist. Die erste bzw. Eingangsklemme 17a der Reihenschaltung 17 ist mit der Klemme 8a des Wechselrichters 7 elektrisch verbunden, die zweite bzw. Ausgangsklemme 17b der Reihenschaltung 17 ist mit der Klemme 8b des Wechselrichters 7 elektrisch verbunden. Angemerkt sei, dass als Klemme allgemein ein Abgriff bezeichnet ist.The tension control device 11 of the DC actuator 10 has a first series connection according to an H-bridge 17 pointing towards the traction battery cell assembly 2 parallel to the battery-side output 8th of the inverter 7 is connected, ie in particular parallel to the DC link capacitor 9 is switched. The first or input terminal 17a the series connection 17 is with the clamp 8a of the inverter 7 electrically connected, the second or output terminal 17b the series connection 17 is with the clamp 8b of the inverter 7 electrically connected. It should be noted that a tap is generally referred to as a terminal.

Eine zweite Reihenschaltung 18 der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Spannungsregelungsvorrichting 11 ist parallel zum Eingang 6 des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 geschaltet, wobei die erste bzw. Eingangsklemme 18a der zweiten Reihenschaltung 18 mit der Klemme 6a, die zweite bzw. Ausgangsklemme 18b der zweiten Reihenschaltung 18 mit der Klemme 6b elektrisch verbunden ist. Die Mittenabgriffe 17c, 18c der Reihenschaltungen 17, 18 sind via der Spule 16 im Brückenzweig 19 elektrisch verbunden. Die erste Reihenschaltung 17 weist hierbei den ersten Schalter 14 und die erste Diode 12 auf, die zweite Reihenschaltung 18 den zweiten Schalter 15 und die zweite Diode 13. Die Schalter 14, 15 sind mittels MOSFETs oder alternativ z. B. IGBTs gebildet und derart angeordnet, dass in Abhängigkeit ihres Schaltzustands die elektrische Verbindung zwischen den Klemmen 17a und 17b bzw. 18a und 18b selektiv unterbrech- und herstellbar ist. Die Aus-gangsklemmen 17b, 18b der Reihenschaltungen 17, 18 sind elektrisch verbunden.A second series connection 18 the voltage regulation device designed according to an H-bridge 11 is parallel to the entrance 6 of the traction battery cell assembly 2 switched, with the first or input terminal 18a the second series connection 18 with the clamp 6a , the second or output terminal 18b the second series connection 18 with the clamp 6b electrically connected. The center taps 17c . 18c the series connections 17 . 18 are via the coil 16 in the bridge branch 19 electrically connected. The first series connection 17 here has the first switch 14 and the first diode 12 on, the second series connection 18 the second switch 15 and the second diode 13 , The switches 14 . 15 are by means of MOSFETs or alternatively z. B. IGBTs formed and arranged such that, depending on their switching state, the electrical connection between the terminals 17a and 17b respectively. 18a and 18b is selectively interruptible and manufacturable. The output terminals 17b . 18b the series connections 17 . 18 are electrically connected.

Innerhalb der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Spannungsregelungsvorrichtung 11 sind die Dioden 12 bzw. 13 in der jeweiligen Reihenschaltung 17 bzw. 18 derart angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung gemäß Pfeilrichtung des Pfeils B jeweils entgegengesetzt zur Spannungsrichtung der Spannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 an deren Eingang 6 gemäß Pfeil A ist. Die Anordnung der Bauelemente der Spannungsregelungsvorrichtung 11 ist hierbei derart, dass die erste Reihenschaltung 17 in Spannungsrichtung A des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 den Schalter 14 und die Diode 12, die zweite Reihenschaltung 18 in Spannungsrichtung A die Diode 13 und den Schalter 15 in jeweils dieser Reihenfolge aufweist.Within the voltage regulator formed according to an H-bridge 11 are the diodes 12 respectively. 13 in the respective series connection 17 respectively. 18 arranged such that their forward direction according to the arrow direction of the arrow B respectively opposite to the voltage direction of the voltage of the traction battery cell assembly 2 at the entrance 6 according to arrow A. The arrangement of the components of the voltage control device 11 is here such that the first series circuit 17 in the voltage direction A of the traction battery cell assembly 2 the switch 14 and the diode 12 , the second series connection 18 in voltage direction A the diode 13 and the switch 15 in each case in this order.

Das Laderegelungssystem 1 ist ferner derart ausgebildet, dass die elektrische Verbindung der Eingänge bzw. Klemmen 17a und 18a der ersten 17 und der zweiten 18 Reihenschaltung der H-Brücke selektiv unterbrechbar ist. Zur selektiven Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Klemmen 17a und 18a weist das Laderegelungssystem 1 einen Schalter 20 auf, welcher vorteilhaft durch ein Schütz der mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 gebildeten Traktionsbatterie 2a gebildet ist, welches der Eingangsklemme 6a des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 seriell vorgeschaltet ist. Die Traktionsbatterie 2a weist daneben auf übliche Weise z. B. ein weiteres Schütz 21 auf.The charge control system 1 is further configured such that the electrical connection of the inputs or terminals 17a and 18a the first 17 and the second 18 Series connection of the H-bridge is selectively interruptible. For selective interruption of the electrical connection between the terminals 17a and 18a indicates the charge control system 1 a switch 20 on which advantageous by a contactor of means of traction battery cell assembly 2 formed traction battery 2a is formed, which is the input terminal 6a of the traction battery cell assembly 2 is connected in series. The traction battery 2a has next to usual manner z. B. another contactor 21 on.

Der Wechselrichter 7 des Laderegelungssystems 1 ist antriebsseitig mit einer mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung 22 selektiv verbindbar, welche alternativ oder zusätzlich z. B. einphasig ausgelegt sein kann. Zur selektiven Verbindung weist das Laderegelungssystem 1 hierbei Schalter S1...S3 mit zugeordneten Verbindungsleitungen auf, welche geeignet sind, Strangversorgungsanschlüsse 23 zur Verbindung mit der externen Energieversorgungsvorrichtung 22 phasengerecht elektrisch an den Wechselrichter 7 zur Bestromung desselben antriebsseitig anzuschalten.The inverter 7 of the charge control system 1 is the drive side with a multi-phase designed power supply device 22 selectively connectable, which alternatively or additionally z. B. can be designed single phase. For selective connection, the charge control system 1 Here, switches S1 ... S3 with associated connection lines, which are suitable, strand supply connections 23 for connection to the external power supply device 22 phase-correct electrical to the inverter 7 to energize the same on the drive side.

Ferner weist das Laderegelungssystem 1 Schalter S4...S6 samt zugeordneter Verbindungsleitungen auf, welche geeignet sind, bei einem Ladebetrieb die Verbindung des Wechselrichters 7 mit der E-Maschine 24 selektiv zu unterbrechen. Zur Steuerung der jeweiligen Schalter S1...S3 und S4...S6 wird vorteilhaft die Wechselrichtersteuerung verwendet.Furthermore, the charge control system 1 Switch S4 ... S6 along with associated connection lines, which are suitable for a charging operation, the connection of the inverter 7 with the electric motor 24 to interrupt selectively. For controlling the respective switches S1... S3 and S4... S6, the inverter control is advantageously used.

Mittels der durch die Energieversorgungsvorrichtung 22 gelieferten Energie stellt der Wechselrichter 7 am Ausgang 8 im Ladebetrieb, d. h. bei geöffnetem Schalter 20, Gleichspannung zur Verfügung. Hierbei ist die E-Maschine 24 mittels der Schalter S4...S6 vom Wechselrichter 7 getrennt, während die Schalter S1...S3 jeweils geschlossen sind und somit die elektrische Verbindung zur Energieversorgungsvorrichtung 22 herstellen. Nach einem Laden werden die Schalter S1...S3 geöffnet, die elektrische Verbindung zur E-Maschine 24 kann über die Schalter S4...S6 hergestellt werden.By means of the power supply device 22 supplied energy is the inverter 7 at the exit 8th in charging mode, ie with the switch open 20 , DC voltage available. Here is the e-machine 24 by means of switches S4 ... S6 from the inverter 7 disconnected, while the switches S1 ... S3 are each closed and thus the electrical connection to the power supply device 22 produce. After loading, the switches S1 ... S3 are opened, the electrical connection to the electric motor 24 can be made via the switches S4 ... S6.

2 zeigt eine Ausführungsform des Laderegelungssystems 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung 11 sowie die Schalter 20, 21 am Wechselrichter 7 aufgenommen sind, insbesondere in dessen Gehäuse 7a. Alternativ kann die Spannungsregelungsvorrichtung 11, wie in 1 dargestellt, Teil der Traktionsbatterie 2a sein. 2 shows an embodiment of the charge control system 1 wherein the tension control device 11 as well as the switches 20 . 21 at the inverter 7 are received, in particular in the housing 7a , Alternatively, the voltage regulation device 11 , as in 1 shown part of the traction battery 2a be.

3 zeigt eine Ausführungsform eines Laderegelungssystems 1, wobei das Laderegelungssystem 1 zusätzlich zum Wechselrichter 7 einen Gleichrichter 25 aufweist. Der Wechselrichter 7 bildet hierbei z. B. keine eigene Gleichrichterfunktionalität aus. Der Gleichrichter 25 ist insbesondere ein passiver Gleichrichter 25 und dem batterieseitigen Ausgang 8 des Wechselrichters 7 zugeschaltet, i. e. dem Zwischenkreiskondensator 9 in Richtung zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2 parallel nachgeschaltet und der Spannungsregelungsvorrichtung 11 parallel vorgeschaltet. Hierzu ist eine Verbindungsleitung 25a des Gleichrichters 25 mit der Klemme 8a elektrisch verbunden, eine zweite Verbindungsleitung 25b ist mit der Klemme 8b elektrisch verbunden. 3 shows an embodiment of a charge control system 1 , where the charge control system 1 in addition to the inverter 7 a rectifier 25 having. The inverter 7 forms here z. B. no own rectifier functionality. The rectifier 25 is in particular a passive rectifier 25 and the battery side output 8th of the inverter 7 switched on, ie the DC link capacitor 9 towards the traction battery cell assembly 2 connected in parallel and the voltage control device 11 connected in parallel. This is a connection line 25a of the rectifier 25 with the clamp 8a electrically connected, a second connecting line 25b is with the clamp 8b electrically connected.

Der Gleichrichter 25 ist zur Verbindung mit einer externen mehrphasigen Energieversorgungsvorrichtung 22 ausgebildet, z. B. durch Bereitstellung einer geeigneten Steckverbindungsvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann der Gleichrichter zur Verbindung mit einer einphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung 22 ausgebildet sein.The rectifier 25 is for connection to an external multi-phase power supply device 22 trained, z. B. by providing a suitable connector device. Alternatively or additionally, the rectifier for Connection with a single-phase power supply device 22 be educated.

4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Laderegelungssystems 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung 11 am Wechselrichter 7 aufgenommen bzw. angeordnet ist, insbesondere in das Gehäuse 7a desselben integriert ist. Die Schalter 20 und 21 sind hierbei ebenfalls am Wechselrichter 7 aufgenommen. 4 shows an alternative embodiment of the charge control system 1 wherein the tension control device 11 at the inverter 7 is received or arranged, in particular in the housing 7a the same is integrated. The switches 20 and 21 are also on the inverter 7 added.

Zum Betrieb des in den 1 bis 4 gezeigten Laderegelungssystems 1 wird die elektrische Verbindung zwischen den Klemmen 6a und 8a unterbrochen, d. h. der Schalter 20, insbesondere in Form eines Batterieschützes, geöffnet. Hierdurch wird die Spannungsregelungsvorrichtung 11 aktiviert, i. e. der Gleichstrom zum Laden des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 ist durch die Spannungsregelungsvorrichtung 11 gezwungen. Nach Herstellen der elektrischen Verbindung zur externen Energieversorgungsvorrichtung 22 fließt Strom nunmehr durch die Spannungsregelungsvorrichtung 11 zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2.To operate in the 1 to 4 shown charge control system 1 will be the electrical connection between the terminals 6a and 8a interrupted, ie the switch 20 , in particular in the form of a battery contactor, opened. This will cause the voltage regulation device 11 activated, ie the DC for charging the traction battery cell group 2 is through the voltage regulation device 11 forced. After establishing the electrical connection to the external power supply device 22 Current now flows through the voltage control device 11 to the traction battery cell network 2 ,

Damit der Gleichstromsteller 10 bzw. die Spannungsregelungsvorrichtung 11 im Tiefsetzstellerbetrieb arbeitet, wird der Schalter 15 dauerhaft geöffnet und der Schalter 14 entsprechend getaktet. Die Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 wird somit abgesenkt. Für ein Arbeiten im Hochsetzstellerbetrieb wird der Schalter 14 dauerhaft geschlossen, während der Schalter 15 entsprechend getaktet wird. Die Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 kann angehoben werden. In beiden Betriebsarten wird die elektrische Energie in der Speicherdrossel 16 gespeichert. Die Ansteuerung der Schalter 14 und 15 erfolgt durch eine Batteriesteuerung der Traktionsbatterie 2a oder alternativ durch eine Steuerung des Wechselrichters 7. Es ist aber auch denkbar, dass die Spannungsregelungsvorrichtung 11 eine eigene Steuerung aufweist.Thus the DC-DC converter 10 or the voltage regulation device 11 in buck converter mode, the switch becomes 15 permanently open and the switch 14 clocked accordingly. The charging voltage for the traction battery cell network 2 is thus lowered. For working in boost converter operation, the switch 14 permanently closed while the switch 15 is clocked accordingly. The charging voltage for the traction battery cell network 2 can be raised. In both modes, the electrical energy in the storage choke 16 saved. The control of the switches 14 and 15 is done by a battery control of the traction battery 2a or alternatively by a controller of the inverter 7 , But it is also conceivable that the voltage regulation device 11 has its own controller.

Nach einem Laden wird der Schalter 20 geschlossen, d. h. die Spannungsregelungsvorrichtung 11 überbrückt und somit deaktiviert.After a loading, the switch 20 closed, ie the voltage control device 11 bridged and thus deactivated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LaderegelungssystemCharge Control System
22
Traktionsbatterie-ZellverbundTraction battery cell assembly
2a2a
Traktionsbatterietraction battery
33
Batteriezellebattery cell
44
ErsatzschaltbildEquivalent circuit
55
RC-GliedRC element
66
Eingang TraktionsbatterieEntrance traction battery
6a, b6a, b
Klemmenjam
77
Wechselrichterinverter
7a7a
Gehäusecasing
88th
Anschlussconnection
8a, b8a, b
Anschlussklemmenterminals
99
ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
1010
GleichstromstellerDC chopper
1111
SpannungsregelungsvorrichtungVoltage control device
1212
erste Diodefirst diode
1313
zweite Diodesecond diode
1414
erster Schalterfirst switch
1515
zweiter Schaltersecond switch
1616
SpeicherdrosselPower inductor
1717
erste Reihenschaltungfirst series connection
17a, b17a, b
Klemmenjam
17c17c
Mittenabgriffcenter tap
1818
zweite Reihenschaltungsecond series connection
18a, b18a, b
Klemmenjam
18c18c
Mittenabgriffcenter tap
1919
Brückenzweigbridge branch
2020
Schalter (Schütz)Switch (contactor)
2121
Schützcontactor
2222
EnergieversorgungsvorrichtungPower supply device
2323
StrangversorgungsanschlüsseStrand supply connections
2424
E-MaschineE-machine
2525
Gleichrichterrectifier
25a, b25a, b
Verbindungsleitungconnecting line
AA
Richtung der Spannung am Eingang TraktionsbatterieDirection of voltage at the entrance traction battery
BB
Durchlassrichtung DiodenForward direction diodes
S1...S3S1 ... S3
Schalterswitch
S4...S6S4 ... S6
Schalterswitch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19652950 A1 [0002] DE 19652950 A1 [0002]
  • EP 0849112 A1 [0002] EP 0849112 A1 [0002]
  • DE 102005041825 A1 [0002] DE 102005041825 A1 [0002]

Claims (11)

Laderegelungssystem (1) für einen Traktionsbatterie-Zellverbund (2) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Traktionsbatterie-Zellverbund (2) sowie einen mit diesem über einen Zwischenkreiskondensator (9) verbundenen Wechselrichter (7), wobei das Laderegelungssystem (1) einen Gleichstromsteller (10) aufweist, welcher als Hoch- oder Tiefsetzsteller in Richtung vom Wechselrichter (7) zum Traktionsbatterie-Zellverbund (2) arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazitäten des Gleichstromstellers (10) zum Betrieb desselben in der jeweiligen Betriebsart, insbesondere Eingangs- und Ausgangskapazitäten, durch eine sich an dem Traktionsbatterie-Zellverbund (2) einstellende Kapazität sowie den Zwischenkreiskondensator (9) gebildet sind, insbesondere ausschließlich.Charge control system ( 1 ) for a traction battery cell assembly ( 2 ) of a motor vehicle, comprising a traction battery cell network ( 2 ) and one with this via a DC link capacitor ( 9 ) connected inverters ( 7 ), the charge control system ( 1 ) a DC chopper ( 10 ), which as a step-up or step-down converter in the direction of the inverter ( 7 ) to the traction battery cell network ( 2 ), characterized in that the capacitances of the DC adjuster ( 10 ) for operating the same in the respective operating mode, in particular input and output capacities, by means of a connection to the traction battery cell network ( 2 ) adjusting capacity and the DC link capacitor ( 9 ) are formed, in particular exclusively. Laderegelungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels der Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators (9) und des Traktionsbatterie-Zellverbunds (2) gebildete Gleichstromsteller (10) ferner eine elektrische Schaltung (11) mit einer ersten (12) und einer zweiten (13) Diode, einem ersten (14) und einem zweiten (15) Schalter sowie einer Spule (16), insbesondere einer Speicherdrossel, aufweist.Charge control system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the means of the capacitors of the DC link capacitor ( 9 ) and the traction battery cell network ( 2 ) formed DC chopper ( 10 ) further comprises an electrical circuit ( 11 ) with a first ( 12 ) and a second ( 13 ) Diode, a first ( 14 ) and a second ( 15 ) Switch and a coil ( 16 ), in particular a storage throttle. Laderegelungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromsteller (10) eine elektrische Schaltung (11) gemäß einer H-Brücke aufweist, wobei eine erste Reihenschaltung (17) der H-Brücke parallel zum batterieseitigen Ausgang (8) des Wechselrichters (7), insbesondere zum Zwischenkreiskondensator (9), geschaltet ist und eine zweite Reihenschaltung (18) parallel zum Eingang (6) des Traktionsbatterie-Zellverbunds (2) geschaltet ist, wobei die Mittenabgriffe (17c, 18c) der Reihenschaltungen (17, 18) via einer Spule (16), insbesondere einer Speicherdrossel, verbunden sind, und wobei jede Reihenschaltung (17, 18) einen Schalter (14, 15) und eine Diode (12, 13) aufweist.Charge control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the DC-DC converter ( 10 ) an electrical circuit ( 11 ) according to an H-bridge, wherein a first series circuit ( 17 ) of the H-bridge parallel to the battery-side output ( 8th ) of the inverter ( 7 ), in particular to the intermediate circuit capacitor ( 9 ), and a second series circuit ( 18 ) parallel to the entrance ( 6 ) of the traction battery cell network ( 2 ), the center taps ( 17c . 18c ) of the series circuits ( 17 . 18 ) via a coil ( 16 ), in particular a storage inductor, and wherein each series circuit ( 17 . 18 ) a switch ( 14 . 15 ) and a diode ( 12 . 13 ) having. Laderegelungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (12, 13) in der jeweiligen Reihenschaltung (17, 18) derart angeordnet sind, dass ihre Durchlassrichtung (B) jeweils entgegengesetzt zur Spannungsrichtung (A) der Spannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds (2) an dessen Eingang (6) ist.Charge control system ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the diodes ( 12 . 13 ) in the respective series circuit ( 17 . 18 ) are arranged such that their forward direction (B) in each case opposite to the voltage direction (A) of the voltage of the traction battery cell assembly ( 2 ) at the entrance ( 6 ). Laderegelungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reihenschaltung (17) in Spannungsrichtung (A) der Spannung am Eingang (6) des Traktionsbatterie-Zellverbunds (2) einen Schalter (14) und eine Diode (12), die zweite Reihenschaltung (18) in der Spannungsrichtung (A) eine Diode (13) und einen Schalter (15) in jeweils dieser Reihenfolge aufweist.Charge control system ( 1 ) according to one of claims 3 or 4, characterized in that the first series circuit ( 17 ) in the voltage direction (A) of the voltage at the input ( 6 ) of the traction battery cell network ( 2 ) a switch ( 14 ) and a diode ( 12 ), the second series circuit ( 18 ) in the voltage direction (A) a diode ( 13 ) and a switch ( 15 ) in each case in this order. Laderegelungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der Eingänge (17a, 18a) der ersten (17) und der zweiten (18) Reihenschaltung der H-Brücke selektiv unterbrechbar ist und die Ausgänge (17b, 18b) der ersten und zweiten Reihenschaltung elektrisch verbunden sind.Charge control system ( 1 ) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the electrical connection of the inputs ( 17a . 18a ) the first ( 17 ) and the second ( 18 ) Series connection of the H-bridge is selectively interruptible and the outputs ( 17b . 18b ) of the first and second series circuits are electrically connected. Laderegelungssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der Eingänge (17a, 18a) mittels eines Schützes (20), insbesondere einer Traktionsbatterie (2a), selektiv unterbrechbar ist.Charge control system ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the electrical connection of the inputs ( 17a . 18a ) by means of a contactor ( 20 ), in particular a traction battery ( 2a ), is selectively interruptible. Laderegelungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (7) antriebsseitig selektiv mit einer ein- oder mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung (22) verbindbar ist, insbesondere mittels wenigstens eines Schalters (S1...S3), wobei der Wechselrichter (7) ferner dazu ausgebildet ist, zum Laden des Traktionsbatterie-Zellverbunds (2) als Gleichrichter zu fungieren, insbesondere an dem mit dem Traktionsbatterie-Zellverbund (2) verbindbaren Ausgang (8) Gleichspannung bzw. Gleichstrom mittels der versorgten Energie bereitzustellen.Charge control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 7 ) on the drive side selectively with a single- or multi-phase designed power supply device ( 22 ) is connectable, in particular by means of at least one switch (S1 ... S3), wherein the inverter ( 7 ) is further adapted to charge the traction battery cell assembly ( 2 ) to act as a rectifier, in particular with the traction battery cell network ( 2 ) connectable output ( 8th ) To provide DC or DC by means of the supplied energy. Laderegelungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (7) antriebsseitig selektiv von einer E-Maschine (24) trennbar ist, insbesondere mittels wenigstens eines Schalters (S4...S6).Charge control system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 7 ) on the drive side selectively from an electric motor ( 24 ) is separable, in particular by means of at least one switch (S4 ... S6). Laderegelungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Laderegelungssystem (1) einen Gleichrichter (25), insbesondere einen passiven Gleichrichter (25), aufweist, welcher dem batterieseitigen Ausgang (8) des Wechselrichters (7) zugeschaltet, insbesondere parallel dazu zugeschaltet ist.Charge control system ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the charge control system ( 1 ) a rectifier ( 25 ), in particular a passive rectifier ( 25 ), which is the battery-side output ( 8th ) of the inverter ( 7 ), in particular connected in parallel thereto. Laderegelungssystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (25) zur Verbindung mit einer externen, ein- oder mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung (22) ausgebildet ist.Charge control system ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the rectifier ( 25 ) for connection to an external, single or multi-phase power supply device ( 22 ) is trained.
DE102011006096A 2011-03-25 2011-03-25 Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor Withdrawn DE102011006096A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011006096A DE102011006096A1 (en) 2011-03-25 2011-03-25 Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011006096A DE102011006096A1 (en) 2011-03-25 2011-03-25 Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011006096A1 true DE102011006096A1 (en) 2012-09-27

Family

ID=46831522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011006096A Withdrawn DE102011006096A1 (en) 2011-03-25 2011-03-25 Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011006096A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014063876A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and method for pre-charging a capacitive component
DE102014103566A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Infineon Technologies Austria Ag ELECTRICAL DRIVE SYSTEM
WO2015121564A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Dc voltage supply system configured to precharge a smoothing capacitor before supplying a load
DE102015225856A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Audi Ag Charging device and charging method for a high-voltage battery of a motor vehicle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849112A1 (en) 1996-12-19 1998-06-24 ASK-Antriebs-, Steuerungs- und, industrielle Kommunikationssysteme GmbH AC traction arrangement
DE102005041825A1 (en) 2005-09-02 2007-03-15 Siemens Ag Regulating device for a three-phase three-phase machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849112A1 (en) 1996-12-19 1998-06-24 ASK-Antriebs-, Steuerungs- und, industrielle Kommunikationssysteme GmbH AC traction arrangement
DE19652950A1 (en) 1996-12-19 1998-07-02 Ask Antriebs Steuerungs Und In Method and device for the execution of a battery-supported electric three-phase drive system with battery charging device
DE102005041825A1 (en) 2005-09-02 2007-03-15 Siemens Ag Regulating device for a three-phase three-phase machine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014063876A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and method for pre-charging a capacitive component
DE102014103566A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Infineon Technologies Austria Ag ELECTRICAL DRIVE SYSTEM
WO2015121564A1 (en) 2014-02-14 2015-08-20 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Dc voltage supply system configured to precharge a smoothing capacitor before supplying a load
FR3017754A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-21 Commissariat Energie Atomique CONTINUOUS VOLTAGE SUPPLY SYSTEM CONFIGURED TO PRECHARGE A FILTER CAPACITOR BEFORE FEEDING A LOAD
US10164454B2 (en) 2014-02-14 2018-12-25 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives DC voltage supply system configured to precharge a smoothing capacitor before supplying a load
DE102015225856A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Audi Ag Charging device and charging method for a high-voltage battery of a motor vehicle
CN106936177A (en) * 2015-12-18 2017-07-07 奥迪股份公司 For the charging device and charging method of the high-tension battery of motor vehicle
US10601231B2 (en) 2015-12-18 2020-03-24 Audi Ag Charging device and charging method for a high voltage battery of a motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2619842B1 (en) Power supply system, and method for charging at least one power storage cell used as an energy storage for an intermediate dc circuit in a power supply system
EP2501588B1 (en) Electric power network, method and device for controlling the electric power network
DE102016223470A1 (en) Charging circuit and charging method for an electrical energy storage system
EP2619874B1 (en) System for charging an energy store, and method for operating the charging system
DE102016123923A1 (en) loader
WO2016079603A1 (en) Dc/dc conversion device
DE102010051323B4 (en) Charging system for charging a battery of a vehicle with a two-way charge controller
DE102010064325A1 (en) System with an electric machine
WO2013143805A2 (en) Battery system, motor vehicle having a battery system, and method for starting up a battery system
DE102017010998A1 (en) Energy storage device and energy systems for a motor vehicle
EP2528767B1 (en) Battery system for micro-hybrid vehicles comprising high-efficiency consumers
WO2018095801A1 (en) Operating method for a dual-voltage battery
DE102011076599A1 (en) Electric charging system
DE102017213306A1 (en) Energy supply device for a rail vehicle
DE102014212935A1 (en) Device for providing an electrical voltage with serial stack converter and drive arrangement
WO2014063876A1 (en) Circuit arrangement and method for pre-charging a capacitive component
WO2004006422A1 (en) Automotive on-board supply system
DE102011006096A1 (en) Charging control system for traction battery cell assembly of motor vehicle, sets usual capacity of input and output of converter for same operation in respective operating mode by capacity of cell assembly and circuit capacitor
EP3358701A2 (en) Charging circuit with a dc converter and charging method for an electrical energy storage system
WO2012038210A2 (en) Energy supply system and method for charging at least one energy storage cell acting as energy store for a dc-voltage intermediate circuit in an energy supply system
EP2619873B1 (en) System for charging an energy store, and method for operating the charging system
DE102013017419A1 (en) Charging circuit for on-board-supercharger of vehicle e.g. motor vehicle e.g. passenger car, has short-circuited power supply line connected with lines of external power supply over switch, which provides short circuit of power supply line
WO2021197991A1 (en) High-voltage charging circuit in a vehicle, and on-board vehicle electrical system
DE102020004741A1 (en) On-board electrical system for an at least partially electrically operated motor vehicle and motor vehicle
DE102020007869A1 (en) On-board electrical system for an electrically powered vehicle and the associated process

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified

Effective date: 20130207

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20141001