DE102019005476A1 - Charging device and method for charging an electrical energy storage device of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, umfassend:
- einen ersten Gleichspannungswandler (3) zum Umwandeln einer Wechselspannung (UAC) in eine erste Gleichspannung (UDC1),
- einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss (4) zum Bereitstellen der Wechselspannung (UAC), und
- einen ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5), mit welchem der elektrische Energiespeicher (2) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) versorgbar ist,
- einen zweiten Gleichspannungswandler (6), mit welchem die Wechselspannung (UAC) in eine zweite Gleichspannung (UDC2) umwandelbar ist,
- einen ersten Kondensator (C1) des ersten Gleichspannungswandlers (3), welcher von dem ersten Gleichspannungswandler (3) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) aufladbar ist, und
- einem zweiten Kondensator (C2) des zweiten Gleichspannungswandler (6), welcher von dem zweiten Gleichspannungswandler (6) mit der zweiten Gleichspannung (UDC2) aufladbar ist, wobei
- mit dem ersten Kondensator (C1) und/oder dem zweiten Kondensator (C2) der elektrische Energiespeicher (2) des Fahrzeugs über den ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) und/oder der zweiten Gleichspannung (UDC2) versorgbar ist.

Figure DE102019005476A1_0000
The invention relates to a charging device (1) for charging an electrical energy store (2) of a vehicle, comprising:
a first DC voltage converter (3) for converting an AC voltage (U AC ) into a first DC voltage (U DC1 ),
- An input AC voltage connection (4) for providing the AC voltage (U AC ), and
an output-side DC voltage connection (5), with which the electrical energy store (2) can be supplied with the first DC voltage (U DC1 ),
a second DC voltage converter (6), with which the AC voltage (U AC ) can be converted into a second DC voltage (U DC2 ),
- A first capacitor (C1) of the first DC converter (3), which can be charged by the first DC converter (3) with the first DC voltage (U DC1 ), and
- A second capacitor (C2) of the second DC converter (6), which can be charged by the second DC converter (6) with the second DC voltage (U DC2 ), wherein
- With the first capacitor (C1) and / or the second capacitor (C2), the electrical energy store (2) of the vehicle via the output-side DC voltage connection (5) with the first DC voltage (U DC1 ) and / or the second DC voltage (U DC2 ) is available.
Figure DE102019005476A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei eine elektrische Spannung bereitgestellt wird und die Wechselspannung in eine erste Gleichspannung umgewandelt wird, wobei der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs mit der ersten Gleichspannung versorgt wird.The invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for charging an electrical energy store of a vehicle, wherein an electrical voltage is provided and the AC voltage is converted into a first DC voltage, the electrical energy store of the vehicle being supplied with the first DC voltage.

Wechselspannungs-Bordlader sind oftmals entweder galvanisch isolierend oder galvanisch gekoppelt. Bei isolierenden Bordladern sind in der Leistungsumwandlung viele Bauteile im Eingriff wie zum Beispiel ein Transformator. Daher sind deren Leistungsdichte, Gewicht und der Preis relativ hoch. Vorteilhaft ist die Möglichkeit, durch den Transformator Ableitströme über die Y-Kapazitäten des Hochvoltbordnetzes zu unterbinden. Galvanisch gekoppelte Bordlader treten bisher nur in wenigen Fahrzeugen auf, da bei ihnen Abgleichströme über die Y-Kapazitäten entstehen, die den FI-Schalter in der Haustechnik zum Auslösen bringen oder es sind aufwendige Gegenmaßnahmen für eine Ableitstromüberwachung und/oder Ableitstromkompensation notwendig, um an deren Wechselspannungsladesäule laden zu können. Dabei sind diese Zusatzmaßnahmen mit relativ hohen Kosten verbunden. Bei einem Isolationsfehler nach der Gleichrichtung der AC-Eingangsspannung wird zusätzlich zum AC-Ladestrom an der Anschlussseite der Haustechnik ein überlagerter DC-Strom addiert, der den Fl-Schutzschalter vom Typ A in der Haustechnik in die Sättigung treibt und somit unwirksam macht. Dies kann nur durch eine verstärkte Isolation im Bereich des Bordladers zwischen der AC-Gleichrichtung und der Sekundärseite des Transformators entgegengewirkt werden. Nach dem Gleichrichten der AC-Netzspannung ist das negative Spannungspotential bezogen auf den Null-Leiter und PE eine negative Sinus-Halbwelle. AC on-board chargers are often either galvanically isolating or galvanically coupled. With isolating on-board loaders, many components are involved in the power conversion, such as a transformer. Therefore, their power density, weight and price are relatively high. It is advantageous to be able to use the transformer to prevent leakage currents via the Y capacities of the high-voltage electrical system. Up to now, galvanically coupled on-board chargers have only been used in a few vehicles, since they generate balancing currents via the Y capacities that trigger the RCD in the building services or complex countermeasures for leakage current monitoring and / or leakage current compensation are necessary in order to prevent them To be able to charge AC charging station. These additional measures are associated with relatively high costs. In the event of an insulation fault after rectification of the AC input voltage, a superimposed DC current is added to the AC charging current on the connection side of the building services, which drives the type A Fl circuit breaker into saturation in the building services and thus makes it ineffective. This can only be counteracted by increased insulation in the area of the on-board charger between the AC rectification and the secondary side of the transformer. After rectifying the AC grid voltage, the negative voltage potential is related to the neutral conductor and PE a negative sine half wave.

Diesen negativen Potentialverlauf würde ein Ladegerät auf das gesamte Hochvoltsystem des Fahrzeugs übertragen.A charger would transfer this negative potential curve to the entire high-voltage system of the vehicle.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2017 009 355 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes und eines mit einer zweiten elektrischen Spannung beaufschlagten zweiten Bordnetzes bekannt. Das erste und das zweite Bordnetz werden mittels eines einen ersten getakteten Energiewandler aufweisenden Energiekopplers elektrisch gekoppelt, wobei die erste und die zweite elektrische Gleichspannung mittels einer elektrischen Isolationseinrichtung gegenüber einem elektrischen Bezugspotential elektrisch isolierend sind. Die elektrische Isolationseinrichtung dient zur Überwachung, wobei das erste und das zweite Bordnetz mittels des Energiekopplers galvanisch gekoppelt werden, wobei bei einer Störung der Isolationseinrichtung in einem Bereich eines der beiden Bordnetze der Energiekoppler elektrische Potentiale des jeweiligen anderen der beiden Bordnetze derart steuert, dass jeweilige Potentialdifferenzen von diesen elektrischen Potentialen zum Bezugspotential kleiner als ein vorgegebener Vergleichswert sind.From the published application DE 10 2017 009 355 A1 A method for operating a first on-board electrical system with a first electrical direct voltage and a second on-board electrical system with a second electrical voltage is known. The first and the second on-board electrical system are electrically coupled by means of an energy coupler having a first clocked energy converter, the first and the second direct electrical voltage being electrically insulating from an electrical reference potential by means of an electrical insulation device. The electrical insulation device is used for monitoring, the first and the second electrical system being galvanically coupled by means of the energy coupler, wherein in the event of a fault in the insulation device in a region of one of the two electrical systems, the energy coupler controls electrical potentials of the other of the two electrical systems in such a way that respective potential differences of these electrical potentials to the reference potential are smaller than a predetermined comparison value.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2017 010 390 A1 offenbart einen Energiewandler zum elektrischen Koppeln eines mit einer ersten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten ersten Bordnetzes mit einem mit einer zweiten elektrischen Gleichspannung beaufschlagten zweiten elektrischen Bordnetz. Der Energiewandler weist eine erste Reihenschaltung aus drei in Reihe geschalteten Schaltelementen auf, wobei die erste Reihenschaltung zum Anschließen an das erste oder das zweite der Bordnetze ausgebildet ist. Die Reihenschaltung weist zwei Verbindungsstellen von zwei jeweiligen der Schaltelemente auf, an denen die jeweiligen Schaltelemente elektrisch miteinander gekoppelt sind, wobei eine jeweilige der Verbindungsstellen mittels einer jeweiligen elektrischen Induktivität an das andere der beiden Bordnetze angeschlossen ist.The disclosure DE 10 2017 010 390 A1 discloses an energy converter for electrically coupling a first electrical system to which a first electrical direct voltage is applied and a second electrical electrical system to which a second electrical direct voltage is applied. The energy converter has a first series circuit comprising three switching elements connected in series, the first series circuit being designed for connection to the first or the second of the on-board networks. The series connection has two connection points of two respective ones of the switching elements, at which the respective switching elements are electrically coupled to one another, a respective one of the connection points being connected to the other of the two on-board networks by means of a respective electrical inductance.

Der Nachteil von konventionell isolierenden Bordladern ist der große benötigte Bauraum sowie die teuren und schweren Komponenten. Einstufig galvanisch gekoppelte Bordlader besitzen meist unsymmetrische Hochvoltpotentiale.The disadvantage of conventionally insulating on-board loaders is the large space required and the expensive and heavy components. Single-stage galvanically coupled on-board loaders usually have asymmetrical high-voltage potentials.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem zeitlich stabile HV-Potentiale gegenüber PE erreicht werden können und eine gleichzeitige Potentialsymmetrierung eingestellt werden kann.The object of the present invention is to provide a charging device and a method with which HV potentials are stable over time PE can be achieved and a simultaneous potential symmetry can be set.

Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a loading device and a method according to the independent patent claims. Useful further training results from the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung weist einen ersten Gleichspannungswandler zum Umwandeln einer Wechselspannung in eine erste Gleichspannung und einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss zum Bereitstellen der Wechselspannung auf. Mit einem ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss ist der elektrische Energiespeicher mit der ersten Gleichspannung versorgbar. Mit einem zweiten Gleichspannungswandler der Ladevorrichtung ist die Wechselspannung in eine zweite Gleichspannung umwandelbar, und ein erster Kondensator des ersten Gleichspannungswandlers ist mit der ersten Gleichspannung des ersten Gleichspannungswandlers aufladbar. Mit einem zweiten Kondensator des zweiten Gleichspannungswandlers ist die Ladevorrichtung versehen und mit dem zweiten Gleichspannungswandler ist der Kondensator mit der zweiten Gleichspannung aufladbar. Mit dem ersten Kondensator und/oder dem zweiten Kondensator ist der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs über den ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss mit der ersten und/oder der zweiten Gleichspannung versorgbar.One aspect of the invention relates to a charging device for charging an electrical energy store of a vehicle. The charging device has a first DC voltage converter for converting an AC voltage into a first DC voltage and an AC voltage connection on the input side for providing the AC voltage. The electrical energy store can be supplied with the first direct voltage with an output-side direct voltage connection. With a second DC voltage converter of the charging device, the AC voltage can be converted into a second DC voltage, and a first capacitor of the first DC converter can be charged with the first DC voltage of the first DC converter. The charging device is provided with a second capacitor of the second DC voltage converter and the capacitor can be charged with the second DC voltage with the second DC voltage converter. With the first capacitor and / or the second capacitor, the electrical energy store of the vehicle can be supplied with the first and / or the second direct voltage via the output-side direct voltage connection.

Durch Umwandlung der Wechselspannung mithilfe des ersten Gleichspannungswandlers und des zweiten Gleichspannungswandlers in die erste Gleichspannung und/oder die zweite Gleichspannung teilen sich ebenso die Ströme auf den beiden Gleichspannungswandlern auf. Somit können die Bauteile der Ladevorrichtung klein dimensioniert werden, wodurch die Schaltung klein, leicht und insbesondere kostengünstig konzipiert werden kann. Die Anzahl der stromdurchflossenen Bauteile verringert sich durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung, wodurch ein höherer Wirkungsgrad bei einem Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers erreicht werden kann. Insbesondere werden durch die vorgeschlagene Ladevorrichtung die Hochvoltpotentiale bezogen auf das Potential des Nullleiters auf einen zeitlich konstanten Wert stabilisiert, wodurch ein Ableitstrom über die Y-Kapazitäten des Hochvoltsystems vermieden werden können. Dadurch können beispielsweise auf Maßnahmen zur Ableitstromüberwachung und Ableitstromkompensation verzichtet werden. Durch Umwandlung der Wechselspannung in die erste Gleichspannung und/oder die zweite Gleichspannung und durch Bereitstellung dieser Gleichspannungen an die Kondensatoren kann eine Symmetrierung der Hochvoltpotentiale bezüglich des Potentials des Nullleiters erreicht werden, wodurch der Energieinhalt der Y-Kapazitäten des HV-Systems minimiert werden können.By converting the AC voltage using the first DC voltage converter and the second DC voltage converter into the first DC voltage and / or the second DC voltage, the currents on the two DC voltage converters are also divided. The components of the charging device can thus be dimensioned small, as a result of which the circuit can be designed to be small, light and, in particular, inexpensive. The number of components through which current flows is reduced by the charging device according to the invention, as a result of which a higher efficiency can be achieved during a charging process of the electrical energy store. In particular, the proposed charging device stabilizes the high-voltage potentials with respect to the potential of the neutral conductor to a constant value over time, as a result of which a leakage current via the Y capacitors of the high-voltage system can be avoided. For example, measures for leakage current monitoring and leakage current compensation can be dispensed with. By converting the AC voltage into the first DC voltage and / or the second DC voltage and by providing these DC voltages to the capacitors, the high-voltage potentials can be balanced with respect to the potential of the neutral conductor, as a result of which the energy content of the Y-capacities of the HV system can be minimized.

Durch Verwendung des ersten Gleichspannungswandlers und des zweiten Gleichspannungswandlers kann eine Übertragung von negativen Sinusschwingungen auf das Hochvoltsystem vermieden werden. Ebenso kann dadurch auf eine doppelte Isolationsanforderung an das angeschlossene Hochvoltsystem an die Ladevorrichtung verzichtet werden. Ebenso kann mit der Ladevorrichtung ein Isolationsfehler sowohl von der negativen Hochvoltspannung zu dem Potential des Nullleiters als auch von der positiven Hochvoltspannung zu dem Potential des Nullleiters im Hochvoltsystem durch Messung des Differenzstroms an der AC-Quelle oder durch Messung des Stromes auf dem Potential des Nullleiters erkannt werden.By using the first DC voltage converter and the second DC voltage converter, a transfer of negative sine waves to the high-voltage system can be avoided. It is also possible to dispense with a double insulation requirement for the connected high-voltage system for the charging device. Likewise, the charging device can detect an insulation fault both from the negative high-voltage voltage to the potential of the neutral conductor and from the positive high-voltage voltage to the potential of the neutral conductor in the high-voltage system by measuring the differential current at the AC source or by measuring the current at the potential of the neutral conductor will.

Insbesondere können durch die Ladevorrichtung und den ersten und den zweiten Gleichspannungswandler zeitlich stabile HV-Potentiale gegenüber PE bei gleichzeitiger Potentialsymmetrierung erreicht werden. Der erste Gleichspannungswandler ist als Boost-Wandler beziehungsweise Aufwärtswandler ausgebildet. Der erste Gleichspannungswandler lädt den ersten Kondensator und stabilisiert das HV-PlusPotential bezogen auf den Nullleiter auf einen zeitlich konstanten positiven Wert. Dabei wird für die positive Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung ein konventioneller Boost-Wandler dargestellt und für die negative Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung ein invertierender Boost-Wandler dargestellt. Der zweite Gleichspannungswandler lädt insbesondere den zweiten Kondensator und stabilisiert das HV-Minus-Potential bezogen auf den Nullleiter auf einen konstanten negativen Wert. Dabei wird für die positive Spannungshalbwelle ein invertierender Boost-Wandler mithilfe des zweiten Gleichspannungswandlers dargestellt und für die negative Spannungshalbwelle der Spannungsverlauf der Wechselspannung ein konventioneller Boost-Wandler mithilfe des ersten Gleichspannungswandlers dargestellt.In particular, the charging device and the first and second DC voltage converters can provide stable HV potentials with respect to time PE can be achieved with simultaneous potential symmetry. The first DC-DC converter is designed as a boost converter or step-up converter. The first DC / DC converter charges the first capacitor and stabilizes the HV plus potential in relation to the neutral conductor to a positive value that is constant over time. A conventional boost converter is shown for the positive voltage half-wave of the voltage curve of the AC voltage and an inverting boost converter is shown for the negative voltage half-wave of the voltage curve of the AC voltage. The second DC / DC converter in particular charges the second capacitor and stabilizes the HV minus potential with respect to the neutral conductor to a constant negative value. An inverting boost converter is shown for the positive voltage half-wave using the second DC voltage converter and a conventional boost converter is shown for the negative voltage half-wave using the first DC voltage converter.

Bei dem ersten und zweiten Gleichspannungswandler kann es sich beispielsweise um einen Aufwärtswandler, einen invertierenden Aufwärtswandler, einen Spannungswandler, einen Energiewandler oder um einen Hochsetzsteller handeln. Bei der Ladevorrichtung handelt es sich insbesondere um einen Bordlader beziehungsweise um ein Bordladegerät, mit welchem sich die anliegende eingangsseitige Wechselspannung in eine ausgangsseitige Gleichspannung umwandeln lässt. Das Spannungsniveau der ausgangsseitigen Gleichspannung ist stets höher als das Spannungsniveau der eingangsseitigen Wechselspannung. Bei dem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss kann es sich beispielsweise um eine AC-Ladesäule oder um einen Hausanschluss handeln. Bei dem ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss handelt es sich beispielsweise um einen Batterieanschluss des elektrischen Energiespeichers oder um eine angeschlossene Last.The first and second DC-DC converters can be, for example, a step-up converter, an inverting step-up converter, a voltage converter, an energy converter or a step-up converter. The charging device is in particular an on-board charger or an on-board charger with which the applied AC voltage on the input side can be converted into a DC voltage on the output side. The voltage level of the DC voltage on the output side is always higher than the voltage level of the AC voltage on the input side. The AC voltage connection on the input side can be, for example, an AC charging station or a house connection. The DC voltage connection on the output side is, for example, a battery connection of the electrical energy store or a connected load.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei eine Wechselspannung bereitgestellt wird und die Wechselspannung in eine erste Gleichspannung umgewandelt wird. Mit der Gleichspannung wird der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs versorgt. Die Wechselspannung wird in eine zweite Gleichspannung umgewandelt und mit der ersten Gleichspannung wird ein erster Kondensator eines ersten Gleichspannungswandlers aufgeladen und wobei mit der zweiten Gleichspannung ein zweiter Kondensator eines zweiten Gleichspannungswandlers aufgeladen wird. Mit dem ersten Kondensator und/oder dem zweiten Kondensator wird der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs mit der ersten oder der zweiten Gleichspannung versorgt. Insbesondere wird mit der vorher geschilderten Ladevorrichtung das Verfahren durchgeführt.A further aspect of the invention relates to a method for charging an electrical energy store of a vehicle, an AC voltage being provided and the AC voltage being converted into a first DC voltage. The vehicle's electrical energy store is supplied with the DC voltage. The alternating voltage is converted into a second direct voltage and a first capacitor of a first direct voltage converter is charged with the first direct voltage and a second capacitor of a second direct voltage converter is charged with the second direct voltage. With the first capacitor and / or the second capacitor, the electrical energy store of the vehicle is supplied with the first or the second DC voltage. In particular, the method is carried out with the loading device described above.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung;
  • 2 die Ladevorrichtung nach 1 beim Betrieb in der negativen Spannungshalbwelle der Wechselspannung; und
  • 3 die Ladevorrichtung nach 1 beim Betrieb in der positiven Spannungshalbwelle der Wechselspannung.
The following figures show:
  • 1 a schematic representation of a loading device;
  • 2nd the loading device after 1 when operating in the negative voltage half-wave of the AC voltage; and
  • 3rd the loading device after 1 when operating in the positive voltage half-wave of the AC voltage.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

Die 1 zeigt eine Ladevorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 2 eines Fahrzeugs. Die Ladevorrichtung 1 weist einen ersten Gleichspannungswandler 3 zum Umwandeln einer Wechselspannung UAC in eine erste Gleichspannung UDC1 auf. Die Wechselspannung UAC wird mit einem eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss 4 bereitgestellt. Mit einem ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss 5 kann der elektrische Energiespeicher 2 mit der ersten Gleichspannung UDC1 versorgt beziehungsweise geladen werden. Die Ladevorrichtung 1 weist einen zweiten Gleichspannungswandler 6 auf, mit welchem die Wechselspannung UAC in eine zweite Gleichspannung UDC2 umgewandelt werden kann. Der erste Gleichspannungswandler 3 weist einen ersten Kondensator C1 auf, welcher von dem ersten Gleichspannungswandler 3 mit der ersten Gleichspannung UDC1 aufgeladen werden kann. Der zweite Gleichspannungswandler 6 weist einen zweiten Kondensator C2 auf, welcher von dem zweiten Gleichspannungswandler 6 mit der zweiten Gleichspannung UDC2 aufgeladen werden kann. Mit dem ersten Kondensator C1 und/oder dem zweiten Kondensator C2 kann der elektrische Energiespeicher 2 des Fahrzeugs über den ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss 5 mit der ersten und/oder der zweiten Gleichspannung UDC1 , UDC2 versorgt werden.The 1 shows a loading device 1 for charging an electrical energy store 2nd of a vehicle. The charger 1 has a first DC converter 3rd to convert an AC voltage U AC into a first DC voltage U DC1 on. The AC voltage U AC comes with an AC voltage connection on the input side 4th provided. With a DC connection on the output side 5 can the electrical energy storage 2nd with the first DC voltage U DC1 are supplied or charged. The charger 1 has a second DC-DC converter 6 with which the AC voltage U AC into a second DC voltage U DC2 can be converted. The first DC converter 3rd has a first capacitor C1 on which of the first DC-DC converters 3rd with the first DC voltage U DC1 can be charged. The second DC converter 6 has a second capacitor C2 on which of the second DC-DC converters 6 with the second DC voltage U DC2 can be charged. With the first capacitor C1 and / or the second capacitor C2 can the electrical energy storage 2nd of the vehicle via the DC connection on the output side 5 with the first and / or the second DC voltage U DC1 , U DC2 be supplied.

Die Wechselspannung UAC kann an einer Wechselspannungsquelle 7 erzeugt beziehungsweise bereitgestellt werden. Bei der Wechselspannungsquelle 7 kann es sich beispielsweise um eine Ladesäule oder um einen Hausanschluss handeln. Der elektrische Energiespeicher 2 kann insbesondere eine Fahrzeugbatterie oder eine Traktionsbatterie sein und besitzt einen Innenwiderstand R. Beispielsweise kann mithilfe einer Messeinheit 8 die eingangsseitige Wechselspannung gemessen werden. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Spannungsmessung.The AC voltage U AC can on an AC voltage source 7 generated or provided. At the AC voltage source 7 it can be, for example, a charging station or a house connection. The electrical energy storage 2nd can in particular be a vehicle battery or a traction battery and has an internal resistance R . For example, using a measuring unit 8th the AC voltage on the input side can be measured. In particular, it is a voltage measurement.

Der erste Kondensator C1 und der zweite Kondensator C2 sind in Reihe zueinander geschalten und besitzen dazwischen einen Mittelabgriff. Der erste Kondensator C1 und der zweite Kondensator C2 bilden beispielsweise einen Ausgangskondensator zum Laden des elektrischen Energiespeichers 2. Der erste Gleichspannungswandler 3 und der zweite Gleichspannungswandler 6 sind insbesondere galvanisch miteinander gekoppelt. Der erste Gleichspannungswandler 3 ist dazu ausgebildet, ein erstes Potential der ersten und/oder zweiten Gleichspannung in Bezug zu einem Bezugspotential N zu stabilisieren und der zweite Gleichspannungswandler 6 kann ein zweites Potential der ersten und/oder zweiten Gleichspannung UDC1 , UDC2 in Bezug zum Bezugspotential N stabilisieren.The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected in series to each other and have a center tap between them. The first capacitor C1 and the second capacitor C2 form, for example, an output capacitor for charging the electrical energy store 2nd . The first DC converter 3rd and the second DC-DC converter 6 are in particular galvanically coupled to one another. The first DC converter 3rd is designed to establish a first potential of the first and / or second DC voltage in relation to a reference potential N to stabilize and the second DC converter 6 can have a second potential of the first and / or second DC voltage U DC1 , U DC2 in relation to the reference potential N stabilize.

Die 1 zeigt beispielsweise ein einphasiges Laden des elektrischen Energiespeichers 2. Ebenso kann die Ladevorrichtung 1 für ein mehrphasiges beziehungsweise dreiphasiges Laden verwendet werden.The 1 shows, for example, a single-phase charging of the electrical energy store 2nd . Likewise, the loading device 1 can be used for multi-phase or three-phase charging.

Beim dreiphasigen Laden erfolgt der Abgriff über eine Sternspannung, wodurch die Komponenten nur auf die Spannung des elektrischen Energiespeichers 2 ausgelegt werden müssen. Dabei wird die Ladevorrichtung 1 als mehrphasiger Wandler beziehungsweise mehrphasiger Bordlader mit einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator aufgebaut. Dadurch kann eine Reduzierung des Zwischenkreiskondensators in der Summe erreicht werden. Insbesondere ergibt sich eine Reduzierung auf ein Drittel im Vergleich zu einem Bordlader mit drei unterschiedlichen Zweigen. Beim mehrphasigen Laden kann im Interleaving-Betrieb eine EMV-Optimierung am eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss 4 und am ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss 5 umgesetzt werden. Durch die Möglichkeit, die HV-Potentiale auf ein identisches Niveau zu regeln, besteht die Möglichkeit, direkt nach der Boost-Stufe alle drei Phasen miteinander parallel zu koppeln. Dies hat den Vorteil, dass ein gemeinsamer Pufferkondensator für alle drei Phasen der Ladevorrichtung 1 genutzt werden können. Dabei muss nicht jede Phase mit einer Kapazität für die Anforderung des einphasigen Ladens beaufschlagt werden. Die Kapazität kann somit auf ein Drittel des Summenwertes im Vergleich zu einem dreiphasigen galvanisch isolierten Wandler verringert werden. Beim dreiphasigen Laden werden drei Ladevorrichtungen parallel zueinander geschalten, wobei diese an dem gemeinsamen Nullleiter angeschlossen sind und jeweils von einer Phase mit der Wechselspannung versorgt werden. Beim dreiphasigen Laden benötigt jede Ladevorrichtung nicht den ersten und zweiten Kondensator, sondern die drei Ladevorrichtungen speisen alle einen gemeinsamen Pufferkondensator und der Pufferkondensator lädt dann den elektrischen Energiespeicher beziehungsweise die Hochvoltbatterie des Fahrzeugs. Dadurch kann mit drei parallel geschalteten Ladevorrichtungen 1 ein einfacher dreiphasiger Bordlader geschaffen beziehungsweise bereitgestellt werden. Bei einer Verwendung von drei Ladevorrichtungen für das dreiphasige Laden ist ebenso erreicht, dass die Ströme jeder einzelner Stromphase mit der Spannung in Phase sind. Ebenso ist die Leistung aller drei Phasen identisch. Die Hochvoltpotentiale bleiben ebenfalls auf einem stabilen Niveau, sofern der Pufferkondensator nicht zu klein gewählt wird. Der Pufferkondensator muss jedoch auch in der Lage sein, die Stromrippel zum elektrischen Energiespeicher 2 des Fahrzeugs zu reduzieren, was einen Wert im Hohen Mikrofarad-Bereich bis Millifarad-Bereich erforderlich macht. Die Hochvolt-Potentiale sind ebenso symmetrisch zum Nullleiter N. Beim dreiphasigen Laden besteht der Pufferkondensator aus einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator. Dabei sind der erste Kondensator und der zweite Kondensator in Reihe geschalten.With three-phase charging, tapping is carried out via a star voltage, which means that the components only rely on the voltage of the electrical energy store 2nd must be interpreted. The loading device 1 constructed as a multi-phase converter or multi-phase on-board charger with a common DC link capacitor. A reduction in the total of the intermediate circuit capacitor can thereby be achieved. In particular, there is a reduction to a third compared to a board loader with three different branches. With multi-phase charging, EML optimization can be performed on the input-side AC voltage connection in interleaving mode 4th and on the output-side DC voltage connection 5 be implemented. The possibility of regulating the HV potentials to an identical level makes it possible to couple all three phases in parallel directly after the boost stage. This has the advantage that a common buffer capacitor for all three phases of the charging device 1 can be used. It must capacity for the single-phase charging requirement is not applied to each phase. The capacity can thus be reduced to a third of the total value compared to a three-phase galvanically isolated converter. In three-phase charging, three charging devices are connected in parallel to one another, these being connected to the common neutral conductor and each being supplied with the AC voltage by one phase. In three-phase charging, each charging device does not need the first and second capacitor, but the three charging devices all feed a common buffer capacitor and the buffer capacitor then charges the electrical energy store or the high-voltage battery of the vehicle. This allows three charging devices connected in parallel 1 a simple three-phase on-board loader can be created or provided. When using three charging devices for three-phase charging, it is also achieved that the currents of each individual current phase are in phase with the voltage. The performance of all three phases is also identical. The high-voltage potentials also remain at a stable level if the buffer capacitor is not chosen too small. However, the buffer capacitor must also be able to transfer the current ripple to the electrical energy store 2nd of the vehicle, which requires a value in the high microfarad range to millifarad range. The high-voltage potentials are also symmetrical to the neutral conductor N . In three-phase charging, the buffer capacitor consists of a first capacitor and a second capacitor. The first capacitor and the second capacitor are connected in series.

Die 2 zeigt die Ladevorrichtung 1, wobei der erste Gleichspannungswandler 3 als invertierender Boost-Wandler arbeitet und der zweite Gleichspannungswandler 6 als Boost-Wandler arbeitet. Insbesondere wird in der 2 die Funktionsweise der Ladevorrichtung 1 gezeigt, in welcher die negative Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC berücksichtigt wird.The 2nd shows the loading device 1 , the first DC-DC converter 3rd works as an inverting boost converter and the second DC-DC converter 6 works as a boost converter. In particular, in the 2nd the functioning of the loading device 1 shown in which the negative voltage half-wave of the voltage curve of the AC voltage U AC is taken into account.

Der erste Gleichspannungswandler 1 arbeitet als invertierender Boost-Wandler mit dem Bauteil eines Halbleiterschalters S1n , einer Induktivität L1, einem Halbleiterschalter S1p und einer Diode D1n . Hierbei wird der zweite Halbleiterschalter S1p nur wegen seiner Bodydiode verwendet. Insbesondere lädt der erste Gleichspannungswandler 3 den Kondensator C1 auf. In der Phase des Drosselstromaufbaus (hier in der 2 gezeigt mit dem Stromflusspfad DS1) und in der Freilaufphase (in der 2 gezeigt mit den Stromflusspfad FP1) des Drosselstroms fließt der Strom nur über die Diode D1n und den Halbleiterschalter S1p. Zur Verbesserung der Effizienz kann der Halbleiterschalter S1p eingeschalten werden, während seine Bodydiode stromdurchflossen wird.The first DC converter 1 works as an inverting boost converter with the component of a semiconductor switch S1 n , an inductance L1 , a semiconductor switch S1 p and a diode D1 n . Here, the second semiconductor switch S1 p used only because of its body diode. In particular, the first DC-DC converter charges 3rd the capacitor C1 on. In the phase of the choke current build-up (here in the 2nd shown with the current flow path DS1 ) and in the freewheeling phase (in the 2nd shown with the current flow path FP1 ) of the choke current, the current only flows through the diode D1 n and the semiconductor switch S1 p. The semiconductor switch can be used to improve efficiency S1 p be turned on while its body diode is energized.

Der zweite Gleichspannungswandler 6 arbeitet in der 2 als konventioneller Boost-Wandler mit den folgenden Bauteilen eines Halbleiterschalters S2n , einer Induktivität L2, einem weiteren Halbleiterschalter S2p und einer Diode D2n . Hierbei lädt der zweite Gleichspannungswandler 6 den Kondensator C2 auf. In der Phase des Drosselstromaufbaus (in der 2 gezeigt durch den Stromflusspfad DS2) fließt der Strom über die und in der Freilaufphase (in der 2 gezeigt mit dem Stromflusspfad FP2) des Drosselstroms fließt der Strom nur über D2n und S2p . Insbesondere wird hierbei nur die Bodydiode des Halbleiterschalters S2p verwendet. Zur Verbesserung der Effizienz kann hier der Halbleiterschalter S2p eingeschalten werden, während seine Bodydiode stromdurchflossen wird.The second DC converter 6 works in the 2nd as a conventional boost converter with the following components of a semiconductor switch S2 n , an inductance L2 , another semiconductor switch S2 p and a diode D2 n . Here, the second DC-DC converter charges 6 the capacitor C2 on. In the phase of the choke current build-up (in the 2nd shown by the current flow path DS2 ) the current flows over and in the freewheeling phase (in the 2nd shown with the current flow path FP2 ) of the choke current, the current only overflows D2 n and S2 p . In particular, only the body diode of the semiconductor switch is used S2 p used. The semiconductor switch can be used to improve efficiency S2 p be turned on while its body diode is energized.

Die hier geladenen beiden Kondensatoren C1 und C2 können anschließend den elektrischen Energiespeicher 2 aufladen. Die 3 zeigt die Ladevorrichtung 1, wobei hier die Funktionsweise während der positiven Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC näher erläutert wird.The two capacitors loaded here C1 and C2 can then use the electrical energy storage 2nd charge. The 3rd shows the loading device 1 , here the mode of operation during the positive voltage half-wave of the voltage profile of the AC voltage U AC is explained in more detail.

Hierbei fungiert der erste Gleichspannungswandler 3 als Boost-Wandler und der zweite Gleichspannungswandler 6 als invertierender Boost-Wandler. Für den Aufbau des Drosselstroms wird der erste Gleichspannungswandler 3 als konventioneller Boost-Wandler betrieben. Dabei wird der Halbleiterschalter S1n , die Induktivität L1, der Halbleiterschalter S1p und die Diode D1p benötigt. Insbesondere wird hierbei der erste Kondensator C1 geladen. In der Phase des Drosselstromaufbaus (in der 3 durch den Stromflusspfad DS1 dargestellt) und in der Freilaufphase des Drosselstroms (in der 3 durch den Stromflusspfad FP1 dargestellt) fließt der Strom über die Wechselspannungsquelle 7. Zur Verbesserung der Effizienz kann hierbei der Halbleiterschalter S1 eingeschalten werden, während seine Bodydiode stromdurchflossen wird. In der Freilaufphase des Drosselstroms wird der Kondensator C1 geladen.The first DC-DC converter functions here 3rd as a boost converter and the second DC voltage converter 6 as an inverting boost converter. The first DC-DC converter is used to build up the inductor current 3rd operated as a conventional boost converter. The semiconductor switch S1 n , the inductance L1 , the semiconductor switch S1 p and the diode D1 p needed. In particular, the first capacitor C1 loaded. In the phase of the choke current build-up (in the 3rd through the current flow path DS1 shown) and in the free-running phase of the inductor current (in the 3rd through the current flow path FP1 shown), the current flows through the AC voltage source 7 . The semiconductor switch can be used to improve efficiency S1 be turned on while its body diode is energized. In the free-running phase of the choke current, the capacitor C1 loaded.

Der zweite Gleichspannungswandler 6 arbeitet hier als invertierender Boost-Wandler und lädt den zweiten Kondensator C2. Insbesondere werden der Halbleiterschalter S2p , die Induktivität L2, der Halbleiterschalter S2N und die Diode D2n verwendet beziehungsweise geschalten. In der Phase des Drosselstromaufbaus (in der 3 durch den Stromflusspfad DS2 dargestellt) fließt der Strom über die Wechselspannungsquelle 7 und in der Freilaufphase des Drosselstroms (in der 3 durch den Stromflusspfad FP2 dargestellt) fließt der Strom nur über die Diode D2p und den Halbleiterschalter S2n . Zur Verbesserung der Effizient kann hierbei der Halbleiterschalter S2n eingeschalten werden, während seine Bodydiode stromdurchflossen wird. Insbesondere wird hier in der Freilaufphase des Drosselstroms der Kondensator C2 geladen.The second DC converter 6 works here as an inverting boost converter and charges the second capacitor C2 . In particular, the semiconductor switch S2 p , the inductance L2 , the semiconductor switch S2N and the diode D2 n used or switched. In the phase of the choke current build-up (in the 3rd through the current flow path DS2 shown), the current flows through the AC voltage source 7 and in the free-running phase of the choke current (in the 3rd through the current flow path FP2 shown) the current only flows through the diode D2 p and the semiconductor switch S2 n . To improve efficiency, the Semiconductor switch S2 n be turned on while its body diode is energized. In particular, the capacitor becomes here in the free-running phase of the inductor current C2 loaded.

Da insbesondere in der positiven und in der negativen Spannungshalbwelle des Spannungsverlaufs der Wechselspannung UAC immer einer der beiden Gleichspannungswandler 3, 6 im konventionellen Betrieb ist und der jeweils andere im invertierenden Betrieb ist, können die Stromverläufe in beiden Spannungshalbwellen identisch aussehen. Dies gilt ebenso für den Ladestrom des elektrischen Energiespeichers 2. Einzig bei den Stromverläufen der beiden Induktivitäten L1, L2 sind kleine Unterschiede möglich. In der Summe werden die Ströme von den Induktivitäten L1, L2 aus der Wechselspannungsquelle 7 entnommen. Dadurch ergibt sich insbesondere die Potentialsymmetrierung des HV-Plus-Pols und des HV-Minus-Pols zum Nullleiter N. Somit nimmt der in den Y-Kapazitäten gespeicherter Energieinhalt in Summe seinen minimalen Wert ein. Beispielsweise können ebenso eine PFC-Funktion dargestellt werden, indem der Strom mit der Spannung in Phase ist. Es können vorgegebene Lastströme des elektrischen Energiespeichers 2 dargestellt werden und es entsteht kein Ableitstrom über die Y-Kapazitäten, da eine stabile Spannung vorliegt. Dadurch erfolgt die Potentialsymmetrierung von HV-Plus und HV-Minus zum Nullleiter N.Because especially in the positive and in the negative voltage half-wave of the voltage curve of the AC voltage UAC always one of the two DC / DC converters 3rd , 6 is in conventional operation and the other is in inverting operation, the current profiles can look identical in both voltage half-waves. This also applies to the charging current of the electrical energy store 2nd . Only with the current profiles of the two inductors L1 , L2 small differences are possible. In total, the currents from the inductors L1 , L2 from the AC voltage source 7 taken. This results in particular in the potential symmetry of the HV plus pole and the HV minus pole to the neutral conductor N . The energy content stored in the Y capacities thus takes on its minimum value in total. For example, a PFC function can also be represented by the current being in phase with the voltage. There can be predetermined load currents in the electrical energy store 2nd are shown and there is no leakage current across the Y capacitors, since there is a stable voltage. As a result, the potential is balanced between HV-Plus and HV-Minus to the neutral N .

Die Dioden D1n und D2n sind insbesondere Freilaufdioden für den Freilaufpfad des Drosselstroms in der negativen Spannungshalbwelle. Die Dioden D1p und D2p sind Freilaufdioden für den Freilaufpfad des Drosselstroms in der positiven Spannungshalbwelle. Die Halbleiterschalter S1n und S2n werden in der positiven Spannungshalbwelle zur Nutzung der Bodydiode als Freilauf verwendet und in der negativen Spannungshalbwelle werden diese als taktende Halbleiterschalter zur Darstellung des spannungsinvertierenden Boost-Wandlers genutzt.The diodes D1 n and D2 n are in particular freewheeling diodes for the freewheeling path of the inductor current in the negative voltage half-wave. The diodes D1 p and D2 p are freewheeling diodes for the freewheeling path of the inductor current in the positive voltage half-wave. The semiconductor switch S1 n and S2 n are used in the positive voltage half-wave to use the body diode as freewheeling and in the negative voltage half-wave they are used as clocking semiconductor switches to represent the voltage-inverting boost converter.

Die Halbleiterschalter S1p und S2p werden in der positiven Spannungshalbwelle als taktender Halbleiterschalter zur Darstellung des nicht spannungsemittierenden Boost-Wandlers verwendet.The semiconductor switch S1 p and S2 p are used in the positive voltage half-wave as a clocking semiconductor switch to represent the non-voltage-emitting boost converter.

Beispielsweise kann mit der Ladevorrichtung 1 ein Isolationsfehler von HV-Plus zu N erkannt werden. Bei einem Isolationsfehler treten insbesondere Ströme von einer Phase L zum Nullleiter N auf und die Differenz dieser beiden Ströme zeigt sprungartig ab dem Eintreten des Isolationsfehlers einen Gleichstromanteil auf. Mit der Messeinheit 8 kann beispielsweise eine Momentanspannung gemessen werden, aus welcher ein Sollstrom ermittelt werden kann. Der Sollstrom ist insbesondere der Strom, welcher durch die Wechselspannungsquelle 7 fließt. Dadurch kann erreicht werden, dass der Wechselstrom mit der Wechselspannung in Phase ist. Alternativ kann dieser Strom auf PE gemessen werden. Isolationsfehler von HV-Plus zu N können über eine Messung des PE-Stroms oder über eine Differenzstrommessung zwischen L und N erkannt werden. Eine Anforderung der Doppelisolation für das gesamte HV-System, das während dem Wechselspannungsladebetrieb angeschlossen ist, ist nicht notwendig.For example, with the loading device 1 an insulation fault from HV-Plus too N be recognized. In the event of an insulation fault, currents from one phase occur in particular L to the neutral conductor N and the difference between these two currents suddenly shows a DC component as soon as the insulation fault occurs. With the measuring unit 8th For example, an instantaneous voltage can be measured, from which a target current can be determined. The target current is, in particular, the current flowing through the AC voltage source 7 flows. It can thereby be achieved that the alternating current is in phase with the alternating voltage. Alternatively, this current can be on PE be measured. Insulation faults from HV-Plus too N can be done by measuring the PE current or by measuring the differential current between L and N be recognized. A requirement for double insulation for the entire HV system connected during AC charging is not necessary.

Bei einem Isolationsfehler von HV-Minus zu PE ergibt sich das gleiche Ergebnis wie die Isolationsfehler von HV-Plus zu PE. Hierbei ist einzig das Vorzeichen des Differenzstroms zwischen L und N beziehungsweise des Stroms auf PE entgegengesetzt. Isolationsfehler von HV-Minus zu N und von HV-Plus zu N können über eine PE-Stromüberwachung oder eine Differenzstrommessung von L zu N erkannt und gemessen werden. Eine Anforderung der doppelten Isolation für das gesamte HV-System, das während des AC-Ladebetriebs angeschlossen ist, ist nicht notwendig.With an insulation fault of HV minus too PE the result is the same as the HV-Plus insulation fault PE . The only sign is the differential current between L and N or the current PE opposite. Insulation fault from HV minus too N and from HV-Plus too N can be via a PE current monitoring or a differential current measurement from L to N recognized and measured. A requirement for double insulation for the entire HV system that is connected during AC charging is not necessary.

BezugszeichenlisteReference list

11
LadevorrichtungLoading device
22nd
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
33rd
erster Gleichspannungswandlerfirst DC converter
44th
eingangsseitiger WechselspannungsanschlussAC voltage connection on the input side
55
ausgangsseitiger Gleichspannungsanschlussoutput-side DC voltage connection
66
zweiter Gleichspannungswandlersecond DC converter
77
WechselspannungsquelleAC voltage source
88th
MesseinheitUnit of measurement
C1, C2C1, C2
erster und zweiter Kondensatorfirst and second capacitor
DS1, DS2DS1, DS2
Stromflusspfade während DrosselstromaufbauCurrent flow paths during choke current build-up
D1n, D1p, D2n, D2pD1n, D1p, D2n, D2p
DiodenDiodes
FP1, FP2FP1, FP2
Stromflusspfade während Freilaufphase des DrosselstromsCurrent flow paths during free-running phase of the choke current
LL
Phasephase
L1, L2L1, L2
InduktivitätenInductors
NN
NullleiterNeutral conductor
R R
InnenwiderstandInternal resistance
S1n, S1p, S2n, S2pS1n, S1p, S2n, S2p
HalbleiterschalterSemiconductor switch
UACUAC
WechselspannungAC voltage
UDC1, UDC2UDC1, UDC2
erste und zweite Gleichspannungfirst and second DC voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017009355 A1 [0004]DE 102017009355 A1 [0004]
  • DE 102017010390 A1 [0005]DE 102017010390 A1 [0005]

Claims (5)

Ladevorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, gekennzeichnet, durch - einen ersten Gleichspannungswandler (3) zum Umwandeln einer Wechselspannung (UAC) in eine erste Gleichspannung (UDC1), - einen eingangsseitigen Wechselspannungsanschluss (4) zum Bereitstellen der Wechselspannung (UAC), und - einen ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5), mit welchem der elektrische Energiespeicher (2) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) versorgbar ist, - einen zweiten Gleichspannungswandler (6), mit welchem die Wechselspannung (UAC) in eine zweite Gleichspannung (UDC2) umwandelbar ist, - einen ersten Kondensator (C1) des ersten Gleichspannungswandlers (3), welcher von dem ersten Gleichspannungswandler (3) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) aufladbar ist, und - einem zweiten Kondensator (C2) des zweiten Gleichspannungswandler (6), welcher von dem zweiten Gleichspannungswandler (6) mit der zweiten Gleichspannung (UDC2) aufladbar ist, wobei - mit dem ersten Kondensator (C1) und/oder dem zweiten Kondensator (C2) der elektrische Energiespeicher (2) des Fahrzeugs über den ausgangsseitigen Gleichspannungsanschluss (5) mit der ersten Gleichspannung (UDC1) und/oder der zweiten Gleichspannung (UDC2) versorgbar ist. Charging device (1) for charging an electrical energy storage device (2) of a vehicle, characterized by - a first DC voltage converter (3) for converting an AC voltage (U AC ) into a first DC voltage (U DC1 ), - an AC voltage connection (4) on the input side Providing the alternating voltage (U AC ), and - an output-side direct voltage connection (5), with which the electrical energy store (2) can be supplied with the first direct voltage (U DC1 ), - a second direct voltage converter (6), with which the alternating voltage (U AC ) can be converted into a second DC voltage (U DC2 ), - a first capacitor (C1) of the first DC voltage converter (3), which can be charged by the first DC voltage converter (3) with the first DC voltage (U DC1 ), and - a second Capacitor (C2) of the second DC voltage converter (6), which can be charged by the second DC voltage converter (6) with the second DC voltage (U DC2 ), wobbled ei - with the first capacitor (C1) and / or the second capacitor (C2) the electrical energy store (2) of the vehicle via the output-side DC voltage connection (5) with the first DC voltage (U DC1 ) and / or the second DC voltage (U DC2 ) is available. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (C1) und der zweite Kondensator (C2) in Reihe geschaltet sind.Loading device after Claim 1 , characterized in that the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) are connected in series. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungswandler (3) und der zweiten Gleichspannungswandler (6) miteinander galvanisch gekoppelt sind.Loading device after Claim 1 or 2nd , characterized in that the first direct voltage converter (3) and the second direct voltage converter (6) are galvanically coupled to one another. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungswandler (3) ausgebildet ist, ein erstes Potential der ersten Gleichspannung (UDC1) und/oder zweiten Gleichspannung (UDC2) im Bezug zu einem Bezugspotential (N) zu stabilisieren und der zweite Gleichspannungswandler (6) ausgebildet ist, ein zweites Potential der ersten Gleichspannung (UDC1) und/oder zweiten Gleichspannung (UDC2) im Bezug zum Bezugspotential (N) zu stabilisieren.Charging device according to one of the preceding claims, characterized in that the first DC voltage converter (3) is designed to stabilize a first potential of the first DC voltage (U DC1 ) and / or second DC voltage (U DC2 ) with respect to a reference potential (N) the second DC voltage converter (6) is designed to stabilize a second potential of the first DC voltage (U DC1 ) and / or second DC voltage (U DC2 ) in relation to the reference potential (N). Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (2) eines Fahrzeugs, wobei - eine Wechselspannung (UAC) bereitgestellt wird, und - die Wechselspannung (UAC) in eine erste Gleichspannung (UDC1) umgewandelt wird, wobei - der elektrische Energiespeicher (2) des Fahrzeugs mit der ersten Gleichspannung (UDC1) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Wechselspannung (UAC) in eine zweite Gleichspannung (UDC2) umgewandelt wird, - mit der ersten Gleichspannung (UDC1) ein erster Kondensator (C1) eines ersten Gleichspannungswandlers (3) aufgeladen wird, und wobei - mit der zweiten Gleichspannung (UDC2) ein zweiter Kondensator (C2) eines zweiten Gleichspannungswandlers (6) aufgeladen wird, wobei - mit dem ersten Kondensator (C1) und/oder dem zweiten Kondensator (C2) der elektrische Energiespeicher (2) des Fahrzeugs mit der ersten Gleichspannung (UDC1) und/oder der zweiten Gleichspannung (UDC2) versorgt wird.Method for charging an electrical energy store (2) of a vehicle, wherein - an AC voltage (U AC ) is provided, and - the AC voltage (U AC ) is converted into a first DC voltage (U DC1 ), wherein - the electrical energy store (2) of the vehicle is supplied with the first DC voltage (U DC1 ), characterized in that - the AC voltage (U AC ) is converted into a second DC voltage (U DC2 ), - with the first DC voltage (U DC1 ) a first capacitor (C1) a first DC voltage converter (3) is charged, and wherein - with the second DC voltage (U DC2 ) a second capacitor (C2) of a second DC voltage converter (6) is charged, - with the first capacitor (C1) and / or the second capacitor (C2) the electrical energy store (2) of the vehicle is supplied with the first DC voltage (U DC1 ) and / or the second DC voltage (U DC2 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11279244B2 (en) * 2019-09-10 2022-03-22 Audi Ag Electroplated AC charger with monitoring and diagnostic system
CN116111843A (en) * 2023-04-11 2023-05-12 三峡智能工程有限公司 Direct current-direct current conversion circuit suitable for energy storage type wind turbine generator system
DE102023002842A1 (en) 2022-07-18 2024-01-18 Mercedes-Benz Group AG DC-DC converter, vehicle and arrangement

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