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Fahrzeuge weisen für zahlreiche elektrische Komponenten ein Fahrzeugbordnetz auf. Bei Fahrzeugen mit Komponenten hoher elektrischer Leistung, etwa Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, besteht ein Hochvoltbordnetz, über das ein Hochvoltakkumulator geladen werden kann und das eine Last hoher Leistung, etwa einen elektrischen Hochvoltantrieb aufweist.
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Beim Laden muss darauf geachtet werden, dass keine gefährlichen Berührspannungen auftreten, und insbesondere, dass Energiespeicher innerhalb des Bordnetzes nicht zu gefährlichen Berührspannungen führen können, wenn diese noch geladen sind. Andererseits muss beim Betrieb der Lasten verhindert werden, dass durch Störungen, die durch getaktetes Schalten der Lasten bei deren Betrieb entstehen, keine Fehlfunktionen anderer Komponenten hervorrufen. Hierfür werden EMV-Filter verwendet, die einen Energiespeicher (nämlich einen Cy-Filterkondensator) zum Dämpfen dieser Störungen aufweisen. Diese Energiespeicher liegen wie erwähnt als dediziertes bzw. diskretes Bauteil vor oder können durch parasitäre Cy-Kapazitäten realisiert sein. Eine Cy-Kapazität ist eine parasitäre Kapazität oder ist von einem Filter-Bauelement realisiert. Eine Cy-Kapazität verbindet kapazitiv ein Versorgungsspannungspotential mit einem Massepotential.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, auf einfache Weise einen gleichermaßen ungefährlichen als auch nicht störenden Betrieb des Fahrzeugbordnetzes beim Laden und beim Fahren zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch das Fahrzeugbordnetz nach Anspruch 1. Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit der Beschreibung und der Figur.
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Es wird vorgeschlagen, einen Wechselspannungsanschluss des Fahrzeugbordnetzes, der zum Laden per Wechselspannung dient, mit einem nachgeschalteten Gleichrichter zu verbinden, der über einen ersten Schalter mit einem Akkumulator des Fahrzeugbordnetzes verbunden ist, und der über einen galvanisch isolierend Gleichspannungswandler und einen zweiten Schalter gleichermaßen mit dem Akkumulator verbunden ist. Mittels der Schalter kann gewählt werden, ob der Gleichrichter direkt (d.h. wandlerfrei) oder über den Gleichspannungswandler mit dem Akkumulator verbunden ist. Im ersten Fall dient der zweite (offene) Schalter dazu, eine Last mit einer Cy-Kapazität von dem Akkumulator und somit von dem Wechselspannungsanschluss zu trennen, die von dem Gleichspannungswandler versorgt werden kann. Da der Gleichspannungswandler galvanisch isolierend ist, kann keine gefährliche Berührspannung über den Wandler übertragen werden. Im zweiten Fall dient der (offene) erste Schalter dazu, die genannte Trennung zu erreichen; auch hier erlaubt der galvanisch isolierend Gleichspannungswandler eine Trennung der Cy-Kapazität von dem Wechselspannungsanschluss. Im zweiten Fall kann die Last mit der Spannung versorgt werden, mit der der Akkumulator geladen wird.
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Schließlich ist eine Gleichspannungsladung möglich mittels eines Gleichspannungsanschlusses, der (direkt) mit dem Akkumulator verbunden ist. Hier dient der (offene) zweite Schalter (sowie ggf. der galvanisch isolierend Gleichspannungswandler) zur Abtrennung des Cy-Kondensators vom Gleichspannungsanschluss. Über einen den (dann geschlossenen) ersten Schalter kann die Last über den galvanisch isolierend Gleichspannungswandler versorgt werden, ohne dass der Cy-Kondensator eine zu hohe Berührspannung an den Gleichspannungsanschluss übertragen könnte. Durch die Verbindung des ersten und zweiten Schalters über einen Verbindungspunkt, der an den Akkumulator angeschlossen ist (und an den der Gleichspannungsanschluss angeschlossen ist) ergibt sich eine Schaltungstopologie, die gleichermaßen eine Spannungsversorgung der Last während des Ladens und im Fahrbetrieb sowie einen Berührspannungsschutz bezogen auf den Cy-Kondensator ermöglicht.
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Die Last ist ein exemplarisches Beispiel für den Verbraucher-Bordnetzzweig oder für eine Komponente in diesem Bordnetzzweig. Mittels des Fahrzeugbordnetzes lässt sich der Verbraucher-Bordnetzzweig versorgen, wobei dieser in Hinblick auf Gleichspannung eines Energiespeichers innerhalb des Verbraucher-Bordnetzzweigs von dem Wechselspannungs- und/oder Gleichspannungsanschluss getrennt ist.
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Es wird ein Fahrzeugbordnetz vorgeschlagen, das einen Akkumulator, einen Wechselspannungsanschluss und einen Gleichspannungsanschluss aufweist. Die beiden Anschlüsse dienen zum Aufladen des Akkumulators und ggf. auch bei bidirektionaler Auslegung zum Rückspeisen. Der Wechselspannungsanschluss und der Gleichspannungsanschluss sind vorzugsweise gemäß einem Standard zum Laden von Plug-in-Fahrzeugen ausgelegt. Die beiden Anschlüsse können in einer gemeinsamen Anschlussvorrichtung vorgesehen sein.
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Der Gleichspannungsanschluss ist direkt mit dem Akkumulator über einen Verbindungspunkt verbunden. Der Begriff „direkt“ bedeutet, dass die Verbindung wandlerfrei ist und insbesondere keinen Schalter aufweist (das heißt schalterfrei ist). Eine direkte Verbindung kann einen Filter oder einen Sicherungsmechanismus aufweisen, ist jedoch ohne Wandler ausgebildet, das heißt ohne Gleichspannungswandler und ohne Gleichrichter oder Wechselrichter.
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Der Wechselspannungsanschluss ist über einen Gleichrichter und einen ersten Schalter über den Verbindungspunkt mit dem Akkumulator verbunden. Insbesondere ist der Wechselspannungsanschluss direkt oder über einen ersten Trennschalter mit dem Gleichrichter verbunden. Die Verbindung zwischen Wechselspannungsanschluss und Gleichrichter ist vorzugsweise wandlerfrei. Der Gleichrichter ist vorzugsweise direkt mit dem ersten Schalter verbunden. Der erste Schalter ist vorzugsweise direkt mit dem Verbindungspunkt verbunden. Der Verbindungspunkt selbst ist vorzugsweise direkt mit dem Akkumulator verbunden. Dadurch besteht eine wandlerfreie Verbindung zwischen dem Gleichrichter und dem Verbindungspunkt bzw. dem Akkumulator über den ersten Schalter. Eine weitere Verbindung zwischen dem Wechselspannungsanschluss und dem Verbindungspunkt bzw. dem Akkumulator, die über einen Gleichspannungswandler führt, ist im Folgenden beschrieben.
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Der Gleichrichter ist über ein galvanisch trennenden Gleichspannungswandler und einen zweiten Schalter mit dem Akkumulator verbunden. Hierbei ist der zweite Schalter über den Verbindungspunkt mit dem Akkumulator verbunden, vorzugsweise direkt. Der Wandler ist ebenso vorzugsweise direkt mit dem zweiten Schalter verbunden. Der Gleichspannungswandler ist vorzugsweise direkt mit dem Gleichrichter verbunden. Es ergibt sich somit ein weiterer Verbindungspfad zwischen Verbindungspunkt und Gleichrichter, die über den Gleichspannungswandler führt (sowie über den zweiten Schalter).
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Das Fahrzeugbordnetz weist mindestens einen Verbraucher-Bordnetzzweig auf. Dieser weist eine Cy-Kapazität auf. Der Verbraucher-Bordnetzzweig ist über den zweiten Schalter mit dem Akkumulator verbunden. Der mindestens eine Verbraucher-Bordnetzzweig ist insbesondere direkt mit dem Gleichspannungswandler verbunden. Der Gleichspannungswandler verbindet somit den Gleichrichter mit dem Verbraucher-Bordnetzzweig in galvanisch trennender Weise.
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Der Akkumulator (bzw. der Verbindungspunkt) ist über den zweiten Schalter mit dem Verbraucher-Bordnetzzweig verbunden. Der Gleichspannungsanschluss ist (über den Verbindungspunkt) über den zweiten Schalter mit dem mindestens einen Verbraucher-Bordnetzzweig verbunden. Dadurch kann der zweite Schalter verwendet werden, um die Cy-Kapazität des Verbraucher-Bordnetzzweigs vom Verbindungspunkt abzutrennen, sodass bei einem Leistungsfluss vom Wechselspannungsanschluss über den Gleichrichter (und den ersten Schalter) zum Akkumulator die Cy-Kapazität abgetrennt wird. Über den Wandler kann, wenn der zweite Schalter den Akkumulator von dem Verbraucher-Bordnetzzweig abtrennt, der Verbraucher-Bordnetzzweig versorgt werden.
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Der Verbraucher-Bordnetzzweig weist vorzugsweise einen Traktionsantrieb-Bordnetzzweig auf. Dieser ist mit einer elektrischen Maschine ausgestattet. Ferner ist dieser mit einem Inverter ausgestattet. Insbesondere ist die elektrische Maschine über den Inverter mit dem zweiten Schalter verbunden. Ist der zweite Schalter geschlossen, so kann Energie vom Akkumulator an die elektrische Maschine (über den Inverter) übertragen werden. Bei rückspeisefähiger Ausbildung kann auch Energie von der elektrischen Maschine über den zweiten Schalter an den Akkumulator übertragen werden. Da beim Fahren, das heißt bei aktiver elektrischer Maschine, der Wechselspannungsanschluss und der Gleichspannungsanschluss notwendigerweise von externen Netzen getrennt sind und sich das Fahrzeug bewegt, stellt der Cy-Kondensator keine oder nur eine begrenzte Gefahr hinsichtlich Berührspannung dar. Weitere Verbraucher-Bordnetzzweige, die an der gleichen Stelle angeschlossen sind, können eine elektrische Heizvorrichtung, ein elektrischer Klimakompressor, einen Niedervolt-Gleichspannungswandler oder auch andere Lasten umfassen, die Cy-Kondensatoren aufweisen. Aufgrund der gleichen Anbindung kann mittels des zweiten Schalters eine Trennung dieser Cy-Kapazitäten von dem Wechselspannungsanschluss und dem Gleichspannungsanschluss erreicht werden.
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Der Gleichrichter kann über einen ersten Trennschalter mit dem Wechselspannungsanschluss verbunden sein. Der Verbindungspunkt kann über einen zweiten Trennschalter mit dem Gleichspannungsanschluss verbunden sein. Dadurch können im Fehlerfall die genannten Anschlüsse von dem verbleibenden Bordnetz abgetrennt werden (durch Öffnen der entsprechenden Trennschalter).
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Das Fahrzeugbordnetz weist vorzugsweise eine Steuerung auf, die ansteuernd mit dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter verbunden ist. Die Steuerung ist eingerichtet, an einem ersten Zustand den ersten Schalter in einem offenen Zustand anzusteuern und der zweite Schalter in einem geschlossenen Zustand anzusteuern. In diesem ersten Zustand ist der Wechselspannungsanschluss über den ersten Schalter von den Cy-Kondensatoren getrennt. Im ersten Zustand kann ferner der zweite Trennschalter und/oder der erste Trennschalter geöffnet sein. In dem ersten Zustand verbindet der zweite Schalter den Akkumulator mit dem Verbraucher-Bordnetzzweig, sodass Energie zwischen Akkumulator und Verbraucher-Bordnetzzweig fließen kann. Diese Verbindung ist dann galvanisch verbindend. Der erste Zustand kann somit ein Traktions- oder Rekuperationszustand sein. In einem derartigen Zustand ist der erste Trennschalter vorzugsweise geöffnet.
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Weiterhin kann der erste Zustand auch ein Ladezustand sein, in dem der Gleichrichter über den galvanisch trennenden Gleichspannungswandler mit dem Verbraucher-Bordnetzzweig verbunden ist. Ferner ist in dem ersten Zustand (als Ladezustand) der Gleichrichter über den Gleichspannungswandler mit dem Akkumulator (über den zweiten Schalter) verbunden. Dadurch kann galvanisch isoliert Energie an den Akkumulator übertragen werden, während beispielsweise der Verbraucher-Bordnetzzweig ebenso von dem Gleichspannungswandler versorgt wird. Ist der zweite Zustand ein Ladezustand, dann ist der erste Trennschalter vorzugsweise geschlossen. Durch den offenen ersten Schalter ist es möglich, dass der Akkumulator über den Wechselspannungsanschluss geladen wird, wobei über den offenen ersten Schalter der Wechselspannungsanschluss von der Cy-Kapazität des Verbraucher-Bordnetzzweigs getrennt ist (zumindest im Hinblick auf Gleichspannungsübertragung), da der Gleichspannungswandler galvanisch isolierend ist. Die Steuerung ist ferner eingerichtet, in einem zweiten Zustand den ersten Schalter in einem geschlossenen Zustand anzusteuern und den zweiten Schalter in einem offenen Zustand anzusteuern. In diesem Fall kann mittels des zweiten Schalters der Verbraucher-Bordnetzzweig und somit auch dessen Cy-Kapazität von dem Wechselspannungsanschluss entkoppelt werden, da wie erwähnt der Gleichspannungswandler galvanisch isolierend bzw. trennend ist. In diesem zweiten Zustand ist der Wechselspannungsanschluss über den Gleichrichter direkt mit dem Akkumulator verbunden und kann somit ohne Gleichspannungswandlung Energie an den Akkumulator übertragen. Der zweite Zustand ist somit ein gleichspannungswandlerfreier Ladezustand, während der erste Zustand, sofern als Ladezustand ausgebildet, ein gleichspannungswandlerbasierter Ladezustand ist.
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In einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner eingerichtet, in einem dritten Zustand den ersten Schalter in einem offenen oder geschlossenen Zustand anzusteuern, sowie den zweiten Schalter in einem offenen Zustand anzusteuern. In diesem dritten Zustand kann über den Gleichspannungsanschluss GA der Akkumulator geladen werden, da in diesem dritten Zustand insbesondere der zweite Trennschalter, das heißt der Trennschalter zwischen Gleichspannungsanschluss und Akkumulator, geschlossen ist. Die Steuerung ist eingerichtet, den ersten und/oder den zweiten Trennschalter anzusteuern. Ist der erste Schalter im dritten Zustand offen, dann kann Gleichspannung über den Gleichspannungsanschluss an den Akkumulator übertragen werden (im Sinne eines Direkt-Gleichspannungsladezustands), wobei der Gleichspannungs-Bordnetzzweig über den ersten und den zweiten Schalter von dem Gleichspannungsanschluss getrennt ist. In diesem Zustand kann über den Wechselspannungsanschluss Energie über den Gleichspannungswandler an den Verbraucher-Bordnetzzweig übertragen werden, wobei dies in galvanisch trennender Weise geschieht. Durch die offenen Schalter ist somit die Cy-Kapazität des Verbraucher-Bordnetzzweigs von dem Gleichspannungsanschluss getrennt, während gleichzeitig über den galvanisch trennenden Gleichspannungswandler der Verbraucher-Bordnetzzweig versorgt werden kann, ohne dass dessen Cy-Kondensatoren galvanisch verbindend mit dem Wechselspannungsanschluss (oder dem Gleichspannungsanschluss) verbunden wären.
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Ist in dem dritten Zustand der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter geöffnet, dann kann Gleichspannung über den Gleichspannungsanschluss an den Akkumulator übertragen werden, während gleichzeitig über den Wechselspannungsanschluss und den Gleichrichter Energie an den Akkumulator übertragen werden kann. Dies entspricht einem kombinierten Ladebetrieb (Wechselspannung + Gleichspannung in Kombination). Auch hier ist über den offenen zweiten Schalter die Cy-Kapazität von den Anschlüssen (Gleichspannungsanschluss und Wechselspannungsanschluss) getrennt, während der galvanisch trennende Gleichspannungswandler eine Versorgung des Verbraucher-Bordnetzzweigs galvanisch trennend ermöglicht. In dem dritten Zustand ist vorzugsweise der zweite Trennschalter geschlossen, sodass Energie von dem Gleichspannungsanschluss an den Akkumulator übertragen werden kann, oder umgekehrt. Der dritte Zustand entspricht somit einem Gleichspannungsladezustand. Der zweite Trennschalter kann auch als Gleichspannungs-Ladetrennschalter bezeichnet werden. Der erste Trennschalter kann auch als Wechselspannungs-Ladetrennschalter bezeichnet werden.
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Der Gleichrichter kann einphasig oder dreiphasig ausgebildet sein. Ferner kann der Gleichrichter ausgebildet sein, wahlweise einphasig oder dreiphasig zu arbeiten. Dadurch kann für den Akkumulator beispielsweise eine Ladespannung von 400 Volt oder von 800 Volt vorgesehen werden. In einem Gleichspannungs-Ladezustand, entsprechend dem dritten Ladezustand, kann der erste Schalter geschlossen sein, sodass der Verbraucher-Bordnetzzweig über den ersten Schalter und den Gleichspannungswandler ausgehend von dem Gleichspannungsanschluss versorgt werden kann. Da der zweite Schalter geöffnet ist, kann sich am Akkumulator bzw. am Verbindungspunkt eine andere Gleichspannung ergeben als am Verbraucher-Bordnetzzweig, sodass zwei unterschiedliche Sollspannungen eingestellt werden können. Ist der zweite Schalter in dem dritten Zustand geschlossen, so erhält der Verbraucher-Bordnetzzweig die gleiche Spannung wie der Akkumulator, wobei als Sollspannung beispielsweise eine Soll-Ladespannung vorgesehen sein kann.
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Die Steuerung ist vorzugsweise ferner eingerichtet, einen Ladezustand zu erfassen. Insbesondere ist die Steuerung eingerichtet, einen Ladezustand dadurch zu erfassen, dass erfasst wird, ob an den Wechselspannungsanschluss, an den Gleichspannungsanschluss oder an beiden Anschlüssen ein Kabel zu einer externen Einheit angesteckt ist oder sich an einem der Anschlüsse eine Spannung anliegt, die größer als ein vorgegebener Spannungsschwellenwert ist. Insbesondere kann die Steuerung eingerichtet sein, einen Ladezustand dadurch zu erfassen, dass erfasst wird, ob eine Ladeklappe oder ein Ladeanschluss eine Ladevorrichtung geöffnet ist.
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Die Steuerung ist eingerichtet, den zweiten Schalter in einem offenen Zustand anzusteuern, wenn ein Ladezustand vorliegt. Dadurch kann die Cy-Kapazität des Verbraucher-Bordnetzzweigs von dem Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss (galvanisch) getrennt werden. Die Steuerung kann ferner eingerichtet sein, den zweiten Schalter in einen geschlossenen Zustand anzusteuern, wenn kein Ladezustand vorliegt. Die Steuerung kann eingerichtet sein, den geschlossenen Zustand für den zweiten Schalter vorzusehen, wenn ein Versorgungszustand für den Verbraucher-Bordnetzzweig vorliegt, in dem dieser mit Spannung zu versorgen ist. Der zweite Schalter wird vorzugsweise in geschlossenen Zustand angesteuert, wenn kein Zustand vorliegt, und wenn ein Traktionsantrieb des Fahrzeugs (vorzugsweise im Verbraucher-Bordnetzzweig) aktiv ist. Der zweite Schalter wird vorzugsweise in geschlossenen Zustand angesteuert, wenn sich das Fahrzeug bewegt, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder wenn das Fahrzeug abbremst. Der zweite Schalter wird in dem geschlossenen Zustand angesteuert, wenn an dem Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss keine Spannung anliegt oder wenn eine Ladeklappe eine Ladevorrichtung, zu denen die beiden Anschlüsse gehören, geschlossen ist. Dadurch ist zum Einen die Versorgung des Verbraucher-Bordnetzzweigs gewährleistet und zum Anderen ist gewährleistet, dass dessen Cy-Kapazität keine galvanische Verbindung mit dem Gleichspannungsanschluss und dem Wechselspannungsanschluss hat, sofern diese belegt sind.
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Die Steuerung kann ferner ansteuernd mit dem Gleichspannungswandler verbunden sein. Die Steuerung kann hierbei eingerichtet sein, im ersten Zustand den Gleichspannungswandler gemäß einer Lade-Sollspannung anzusteuern. Hierbei kann etwaige Lade-Sollspannung verwendet werden, deren Wert von einer Akkumulatorüberwachungseinheit stammt. Hierzu kann die Steuerung einen Eingang aufweisen, der mit einem entsprechenden Ausgang der Vorrichtung verbunden ist, und der ein Signal abgibt, welches die Lade-Sollspannung wiedergibt. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerung den Gleichspannungswandler ansteuert, eine Spannung abzugeben, die möglichst nahe an der Lade-Sollspannung ist, wenn der zweite Schalter geschlossen ist. Der Gleichspannungswandler kann hierbei einen Eingang aufweisen, an dem ein Wert empfangen werden kann, der einer Sollspannung entspricht. Die Steuerung kann ansteuernd mit diesem Eingang verbunden sein und dementsprechend ein Signal an diesen Eingang abgeben, dass die Lade-Sollspannung wiedergibt. Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Steuerung eingerichtet sein, in dem zweiten Zustand, allgemein bei offenen zweiten Schalter, den Gleichspannungswandler gemäß einer Versorgungs-Sollspannung anzusteuern. Aufgrund des offenen zweiten Schalters kann dadurch über den Gleichspannungswandler den Versorgungs-Bordnetzzweig getrennt von dem Akkumulator ansteuern. Dadurch kann eine Komponente des Versorgungs-Bordnetzzweigs eine Sollspannung in Form der Versorgungs-Sollspannung vorgeben, als Wert (bzw. als Signal), um so den Gleichspannungswandler gemäß dieser Sollspannung anzusteuern. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Wechselspannungsanschluss belegt ist und über den Gleichrichter Spannung an der Seite des Wandlers erzeugt wird, die den Gleichrichter zugewandt ist. Die hier genannten ersten und zweiten Zustände betreffen insbesondere einen Wechselspannungs-Ladezustand, in dem der Wechselspannungsanschluss zum Laden verwendet wird, während der Gleichspannungsanschluss getrennt sein kann.
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Im dritten Zustand, insbesondere wenn der Gleichspannungsanschluss zum Laden verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass die Steuerung den Gleichspannungswandler gemäß der Versorgungs-Sollspannung ansteuert. Die Steuerung ist eingerichtet, dies entsprechend zu steuern.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Gleichrichter steuerbar ist. Die Steuerung kann ansteuernd mit dem Gleichrichter verbunden sein. Die Steuerung kann eingerichtet sein, den Gleichrichter gemäß einer Lade-Sollspannung anzusteuern, und den Gleichspannungswandler gemäß einer Versorgungs-Sollspannung anzusteuern. Die Spannungen können unterschiedlich sein. Dadurch kann etwa bei geschlossenem ersten Schalter und offenem zweiten Schalter eine Versorgungs-Sollspannung für den Versorgungsbordnetzweig vorgesehen werden, die von der Steuerung bestimmt wird und die von dem Gleichspannungswandler umgesetzt wird, während eine Soll-Ladespannung von der Steuerung vorgegeben wird, und vom Gleichrichter umgesetzt wird, wer diese Spannung über den geschlossenen ersten Schalter an den Akkumulator liefert. Dies betrifft insbesondere einen Wechselspannungs-Ladezustand, während dem der Wechselspannungsanschluss aktiv ist und der Gleichspannungsanschluss inaktiv ist und insbesondere abgetrennt ist.
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Wie erwähnt kann der Gleichrichter ein steuerbarer Gleichrichter sein, insbesondere ein mehrphasig ausgelegter steuerbarer Gleichrichter. Der Gleichrichter kann ein Brückengleichrichter sein oder als Leistungsfaktorkorrekturfilter realisiert sein, beispielsweise als Vienna-Filter. Bei der Umsetzung als Leistungsfaktorkorrekturfilter ist der Gleichrichter eingerichtet, auch eine hochsetzende Funktion auszuführen, und ist in der Lage, eine Spannung zu erzeugen, die über der gleichrichtenden Spitzenspannung liegt. Hierzu weist der als Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildete Gleichrichter ein temporäres Speicherelement, insbesondere pro Phase auf, etwa eine Induktivität (ggf. pro Phase). Der Gleichrichter umfasst somit Schaltelemente, die mittels eines äußeren Signals steuerbar sind, d. h. die wenigstens mit Strom geführt sind, sondern der signalgeführt ist, insbesondere spannungsgeführt ist. Der Gleichrichter umfasst Schaltelemente, die insbesondere als Halbleiterschalter ausgebildet sein können, etwa IGBTs, MOSFETs oder Thyristoren.
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Der Gleichspannungswandler umfasst ebenso derartige Halbleiterschalter, zumindest einige hiervon. Ferner umfasst der Gleichspannungswandler einen temporären Energiespeicher wie eine Spule. Der Gleichspannungswandler kann unidirektional oder bidirektional ausgebildet sein. Der Gleichspannungswandler kann als Hochsetzsteller, Synchronwandler oder Tiefsetzsteller ausgebildet sein.
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Der Gleichspannungswandler ist über den zweiten Schalter mit dem Akkumulator verbunden. Der Gleichspannungswandler ist insbesondere über den zweiten Schalter mit dem Verbindungspunkt verbunden. Der Gleichrichter ist über den ersten Schalter mit dem Akkumulator verbunden. Damit ist zwischen dem Verbindungspunkt und dem Gleichspannungswandler der zweite Schalter vorgesehen, über den sich, vom Verbindungspunkt aus gesehen, der Verbraucher-Bordnetzzweig abtrennen lässt, insbesondere vom Akkumulator bzw. von den Wechselspannungs- und Gleichspannungsanschlüssen. Der Verbraucher-Bordnetzzweig ist zu beiden Seiten hin galvanisch isoliert, nämlich zum Einen schaltbar über den zweiten Schalter und zum Anderen am anderen Ende über den galvanisch trennenden Gleichspannungswandler. Der Gleichspannungswandler befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt und dem Gleichrichter. Dadurch ist die Verbindung zwischen dem Gleichspannungsanschluss zum Verbindungspunkt weder durch den ersten noch durch den zweiten Schalter getrennt. Insbesondere liegen weder der erste noch der zweite Schalter zwischen dem Gleichspannungsanschluss und dem Verbindungspunkt bzw. dem Akkumulator. Es kann ein (zweiter) Trennschalter zwischen dem Gleichspannungsanschluss und dem Verbindungspunkt vorgesehen sein, wobei dieser sich getrennt von dem ersten Schalter öffnen und schließen lässt. Ein (erster) Trennschalter zwischen dem Wechselspannungsanschluss und dem Gleichrichter ermöglicht das Abtrennen des Gleichrichters zum Wechselspannungsanschluss hin.
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Der Verbraucherbordnetzzweig kann einen elektrischen Traktionsantrieb aufweisen. Dieser ist vorzugsweise mit einer elektrischen Maschine ausgestattet. Insbesondere umfasst der Traktionsantrieb ferner einen Inverter. Der Inverter verbindet den zweiten Schalter mit der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine kann dadurch über den zweiten Schalter mittels des Akkumulators betrieben werden. Der Traktionsantrieb treibt das Fahrzeug an, in dem das Fahrzeugbordnetz vorgesehen ist. Es kann daher ein Fahrzeug vorgesehen sein, welches das Fahrzeugbordnetz aufweist, und welches Räder aufweist, die drehmomentübertragend mit dem Traktionsantrieb verbunden sind, insbesondere mit dessen elektrischer Maschine. Sowohl der Inverter als auch die elektrische Maschine weisen Cy-Kapazitäten auf, die als parasitäre Kapazitäten vorliegen können und/oder die als dezidierte Kondensatoren eines Filters vorgesehen sein können. Der Verbraucher-Bordnetzzweig kann auch andere Komponenten bzw. Verbraucher aufweisen, die Betriebs-Kondensatoren aufweisen, die als parasitäre Kapazitäten oder als dezidierte, diskrete Filterkondensatoren aufgebaut sind. Ein zweiter Verbraucher-Bordnetzzweig kann vorgesehen sein, der über einen weiteren Schalter mit dem Verbindungspunkt VP verbunden ist. Dieser hat die gleiche Funktion wie der zweite Schalter, kann jedoch getrennt von dem zweiten Schalter betätigt werden, um so bestimmte Verbraucher zum Verbindungspunkt hinzuzuschalten oder von diesem wegzuschalten. Dieser weitere Schalter ist vorzugsweise geöffnet, wenn ein Ladezustand vorgesehen ist.
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Der Akkumulator kann als Hochvoltakkumulator ausgebildet sein. Insbesondere ist der Akkumulator ein lithium-basierter Akkumulator. Der Akkumulator hat somit eine Spannung von mindestens 350, 400, 600 oder 800 Volt. Ferner kann der Akkumulator mehrteilig ausgebildet sein und mit einer Konfigurationsschaltung versehen sein, die die mehreren Teile des Akkumulators in Reihe oder seriell (je nach Auswahl) verbindet. So kann auf die am Verbindungspunkt bestehende Spannung Bezug genommen werden. Insbesondere kann die Konfigurationsschaltung des Akkumulators den Akkumulator abhängig von einer Soll-Ladespannung, einer Spannung am Verbindungspunkt, oder einer Anzahl von aktiven Phasen des Gleichrichters konfigurieren.
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Der Akkumulator kann wie erwähnt mehrteilig ausgebildet sein. Der Akkumulator kann hierzu eine Konfigurationsschaltung aufweisen. Die Zellen des Akkumulators sind vorzugsweise in unterschiedliche Zellengruppen eingeteilt. Mittels der Konfigurationsschaltung können die unterschiedlichen Zellengruppen wahlweise parallel oder seriell miteinander verbunden werden. Die Zellengruppen entsprechen den Teilen des vorangehend genannten mehrteiligen Akkumulators.
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Es kann ein Zusatz-Bordnetz bestehen, das eine Cy-Kapazität aufweist. Das Zusatz-Bordnetz kann über einen Zusatzschalter des Bordnetzes BN mit dem Verbindungspunkt verbunden sein.
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Die Steuerung kann für eine Ladesequenz mit unterschiedlichen Ladephasen ausgebildet sein. Zuerst kann vorgesehen sein, dass der erste Schalter geöffnet ist und der Schalter zweite geschlossen ist, während der Gleichspannungswandler aktiv ist. Hierbei wird vom Wechselspannungsanschluss aus geladen werden. Als nächster Schritt kann der erste Schalter geschlossen sein, so dass der Gleichrichter über den geschlossenen ersten Schalter den Akkumulator mit dem Wechselspannungsanschluss verbindet. Hierbei kann der Gleichspannungswandler aktiv sein und der zweite Schalter kann geöffnet sein. Der Gleichspannungswandler kann hierbei gemäß einer Verbraucher-Sollspannung des Verbraucher-Bordnetzzweigs betrieben werden, während der Gleichrichter gemäß einer Soll-Ladespannung betrieben wird, die zum Laden des Akkumulators dient (und von einer Akkumulatorüberwachungsvorrichtung vorgegeben sein kann). Hierbei kann der Gleichrichter einphasig oder mehrphasig betrieben werden. Im ersten Schritt, bei dem der Verbraucher-Bordnetzzweig über den Gleichspannungswandler versorgt wird und/oder der Gleichspannungswandler den Akkumulator über den geschlossenen zweiten Schalter lädt entspricht einem galvanisch getrennten Laden. Im zweiten Schritt, in dem der erste Schalter den Gleichrichter mit dem Verbindungspunkt verbindet, ist der Wechselspannungsanschluss über den Gleichrichter galvanisch verbunden mit dem Akkumulator. Dies entspricht einem galvanisch nicht isolierten Ladevorgang. Je nach Vorgaben der angeschlossenen Ladestation kann dadurch galvanisch trennend oder galvanisch verbunden geladen werden, wobei davon abgesehen auch einphasig und/oder dreiphasig (im Wechsel) geladen werden kann.
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Vorzugsweise wird erst dann galvanisch koppelnd über den ersten Schalter (der dann geschlossen ist) geladen, wenn die Akkumulatorspannung größer ist als die Netzkuppenspannung, d. h. größer ist als die Effektivspannung multipliziert mit der Quadratwurzel von zwei. Im Falle eines europäischen Stromnetzes entspricht dies 230 V multipliziert mit der Quadratwurzel von zwei. Ist die Spannung des Akkumulators kleiner, dann ist der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter ist geschlossen, so dass der Gleichrichter über den Spannungswandler mit dem Akkumulator verbunden ist. In diesem Fall wird über den Spannungswandler galvanisch trennend verbunden. Auch beim dreiphasigen Laden wird vorzugsweise erst dann galvanisch verbunden über den ersten Schalter geladen, wenn die Akkumulatorspannung größer ist als der Effektivspannung multipliziert mit der Quadratwurzel von zwei multipliziert mit dem Verkettungsfaktor (bei drei Phasen: Quadratwurzel von 3). Dies entspricht bei einem europäischen Netzsystem einer Spannung von 230 V multipliziert mit der Quadratwurzel von zwei multipliziert mit der Quadratwurzel von drei, wobei ferner von einem dreiphasigen System ausgegangen wird. Liegt die Spannung des Akkumulators unterhalb dieser Spannung, dann ist der erste Schalter geöffnet und der zweite Schalter ist geschlossen, so dass der Akkumulator über den Gleichspannungswandler mit dem Gleichrichter verbunden ist. Diese Ladearten beziehen sich auf das Wechselspannungsladen über den Wechselspannungsanschluss.
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Zwischen dem ersten Schalter einerseits und dem Gleichspannungswandler und dem Gleichrichter andererseits kann ein weiterer Gleichspannungswandler vorgesehen sein, der beispielsweise ein galvanisch koppelnder Gleichspannungswandler ist. Ferner kann zwischen dem Akkumulator und dem ersten Schalter ein weiterer Gleichspannungswandler vorgesehen sein, der insbesondere ein galvanisch leitender Gleichspannungswandler ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Gleichrichter rückspeisefähig ist, insbesondere in Form eines Leistungsfaktorkorrekturfilters oder eines anderen steuerbaren Gleichrichters als Gleichrichter. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Gleichspannungswandler (zwischen dem zweiten Schalter und dem Gleichrichter) rückspeisefähig ist. Insbesondere sind der Gleichrichter bzw. der Leistungsfaktorkorrekturfilter und/oder der Gleichspannungswandler bidirektional ausgestaltet.
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Während dem galvanisch koppelnden Wechselstrom laden, d. h. bei geschlossenem ersten Schalter und offenem zweiten Schalter kann der Gleichspannungswandler dafür verwendet werden, den Verbraucher-Bordnetzzweig zu versorgen. Da der zweite Schalter offen ist, kann der Akkumulator eine andere Spannung aufweisen als der Verbraucher-Bordnetzzweig. Für den Wandler und für den Gleichrichter können somit unterschiedliche Sollspannungen vorgesehen werden, nämlich eine Verbraucher-Sollspannung und eine Akkumulator-Sollspannung. Gleichzeitig ist durch den offenen zweiten Schalter und den galvanisch trennenden Gleichspannungswandler gewährleistet, dass sich die Cy-Kondensatoren des Verbraucher-Bordnetzes nicht auf den Wechselspannungsanschluss auswirken.
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Der Akkumulator kann wie erwähnt mehrteilig sein und über eine Konfigurationsschaltung verfügen, die Zellengruppen des Akkumulators parallel oder seriell miteinander verbindet. In gleicher Weise kann auch der Gleichspannungswandler mehrteilig sein und aus zwei oder mehr Gleichspannungswandlerelementen bestehen, die über eine Konfigurationsschaltung (des Wandlers) seriell oder parallel verbunden werden können. Insbesondere ist die Konfigurationsschaltung zwischen diesen Wandlerelementen und dem Gleichrichter vorgesehen. Die Konfigurationsschaltung betrifft somit die dem Gleichrichter zugewandte Seite des Gleichspannungswandlers und konfiguriert auch die dem Gleichrichter zugewandte Seite des Gleichspannungswandlers.
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In dem Verbraucher-Bordnetz kommen als Verbraucher bzw. dort befindliche Komponenten neben dem Motor und dem Inverter Nebenaggregate in Betracht. In dem Verbraucher-Bordnetz kann somit eine elektrische Heizrichtung vorgesehen sein, die insbesondere ein Stellglied aufweisen kann. Ein derartiges Stellglied ist beispielsweise ein pulsweitenmodulierendes Stellglied, welches durch getaktetes Schalten und Variation der An-Zeiten die gemittelte Leistung steuert. Da dieses Takten zu Störungen führen kann, umfasst auch ein derartiges Stellglied einen Störfilter, der wiederum Cy-Kondensatoren aufweist. Das Heizelement und das Stellglied selbst können ferner parasitäre Cy-Kapazitäten aufweisen. Die Heizvorrichtung kann vorgesehen sein zum Heizen eines Katalysators, eines Innenraums oder eines Kühlkreislaufs. Ferner kann ein elektrischer Kompressor als ein Verbraucher vorgesehen sein. Auch dieser weist ein Stellglied auf, das pulsweitenmoduliert arbeitet bzw. getaktet arbeitet, beispielsweise einem Inverter. Das Stellglied und auch der Kompressor selbst bzw. dessen elektrische Maschine können zudem dezidierte, diskrete Cy-Kondensatoren aufweisen und/oder parasitäre Cy-Kapazitäten. Auch der Gleichspannungswandler selbst kann über einen Filter verfügen, der dezidierte Cy-Kondensatoren im Rahmen eines Filters aufweist, insbesondere an der Seite, die dem Verbraucher-Bordnetzzweig zugewandt ist.
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Zudem kann als Komponente bzw. Verbraucher ein weiterer Gleichspannungswandler vorgesehen sein, in einem weiteren Verbraucher-Bordnetzzweig, der an den Verbindungspunkt bzw. den Akkumulator angeschlossen ist. Es kann sich hierbei um einen Niedervolt-Gleichspannungswandler, etwa um einen Abwärtswandler handeln, der beispielsweise zur Erzeugung einer Spannung von 12 oder 24 V vorgesehen ist.
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Auch hier können in diesen weiteren Wandler parasitäre Kapazitäten vorgesehen sein und/oder es kann ein Filter vorgesehen sein, der über einen Cy-Kondensator (etwa als Filter) verfügt.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeugbordnetz BN, das über Anschlüsse mit den Bezugszeichen GA und WA des Fahrzeugbordnetzes BN an Spannungsquellen WQ und GQ angeschlossen sind. Eine dieser Quellen ist die Wechselspannungsquelle WQ, während die andere Quelle die Gleichstromquelle GQ ist. Beide Quellen sind außerhalb des Fahrzeugbordnetzes und insbesondere stationär.
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Das Fahrzeugbordnetz BN umfasst somit einen Wechselspannungsanschluss WA und einen Gleichspannungsanschluss GA. Der Wechselspannungsanschluss WA ist über einen ersten Trennschalter mit dem Gleichrichter GR verbunden. Der Gleichspannungsanschluss GA ist über einen zweiten Trennschalter T2 mit einem Verbindungspunkt VP verbunden, an den ein Akkumulator AK angeschlossen ist. Der Gleichrichter ist über einen ersten Schalter S1 mit dem Verbindungspunkt VP verbunden. Somit verbindet der Gleichrichter den Trennschalter T1 mit dem ersten Schalter S1, welcher wiederum den Gleichrichter GR mit dem Verbindungspunkt und somit mit dem Akkumulator verbindet. Somit ist der erste Trennschalter T1 über den Gleichrichter GR mit dem ersten Schalter S1 verbunden. Der Gleichspannungsanschluss GA ist über den zweiten Trennschalter T2 mit dem Verbindungspunkt und mit dem ersten Schalter S1 verbunden. Der Gleichrichter ist über den ersten Schalter S1 mit dem zweiten Trennschalter T2 verbunden.
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Ein Gleichspannungswandler W1, der ein galvanisch trennender Gleichspannungswandler ist, ist gleichermaßen an den ersten Schalter S1 angeschlossen. Der Gleichspannungswandler W1 ist über den ersten Schalter S1 mit dem Verbindungspunkt VP verbunden. Der Gleichspannungswandler W1 verbindet ferner den Gleichrichter mit einem Verbraucher-Bordnetzzweig BZ. Der Gleichspannungswandler W1 ist über einen zweiten Schalter S2 mit dem Verbindungspunkt VP verbunden (der an den Akkumulator angeschlossen ist bzw. der auch mit dem ersten Schalter verbunden ist). Der Verbraucher-Bordnetzzweig BZ ist mit der Verbindung zwischen dem zweiten Schalter S2 und dem ersten Wandler W1 verbunden. Mit anderen Worten ist der Verbraucher-Bordnetzzweig mit einer Seite des ersten Gleichspannungswandlers W1 verbunden, wobei die zweite Seite des Gleichspannungswandlers mit dem Gleichrichter verbunden ist.
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Eine schaltbare Verbindung V verbindet den Gleichrichter GR mit dem Verbindungspunkt, wobei diese Verbindung V den ersten Schalter S1 umfasst. Ist der zweite Schalter S2 geöffnet, so kann keine Gleichspannung in galvanisch verbundener Weise zum Gleichrichter oder zu den Anschlüssen WA oder GA gelangen. Zum einen isoliert der erste Gleichspannungswandler W1 eine Gleichspannung im Verbraucher-Bordnetzzweig BZ von dem Gleichrichter GR bzw. von den Anschlüssen WA, GA, und zum anderen trennt der zweite Schalter S2 eine etwaige Spannung im Verbraucher-Bordnetzzweig BZ von dem Verbindungspunkt und somit auch von den Anschlüssen WA, GA sowie vom Gleichrichter ab.
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Umfasst der Verbraucher-Bordnetzzweig BZ daher Komponenten mit einem Cy-Kondensator, dann dienen der Gleichspannungswandler W1 und der zweite Schalter S2 zur Isolierung der darin speicherbaren Spannung, sodass insbesondere die Anschlüsse oder der Gleichrichter frei von einer dadurch resultierenden Berührspannung sind, die ggf. gefährlich ist. Der erste Schalter S1 bzw. die Verbindung V ermöglicht ein Laden ausgehend vom Wechselspannungsanschluss WA über den Gleichrichter GR und den ersten Schalter zum Akkumulator. In gleicher Weise ergibt sich eine Verbindung, die auch ein Rückspeisen erlaubt. Ist eine Spannungsanpassung erforderlich, so kann der erste Schalter S1 geöffnet sein und der zweite Schalter S2 geschlossen sein, sodass vom Wechselspannungsanschluss über den Gleichrichter GR und den Gleichspannungswandler W1 eine Spannung an dem Verbindungspunkt (über den zweiten Schalter S2) gelangen kann. Der Schalter S1 dient hierbei der galvanischen Trennung der Cy-Kondensatoren im Verbraucher-Bordnetzzweig BZ gegenüber dem Wechselspannungsanschluss. Da der Gleichspannungswandler W1 galvanisch trennend ist, ergibt sich auch kein Pfad für eine gefährliche Berührspannung ausgehend von den Cy-Kapazitäten des Verbraucher-Bordnetzzweigs BZ über den Gleichspannungswandler W1 zum Gleichrichter GR bzw. den daran angeschlossenen Wechselspannungsanschluss WA. Zudem kann, wenn der zweite Schalter S2 offen ist, zum einen Energie wie erwähnt vom Wechselspannungsanschluss an den Akkumulator übertragen werden, während gleichzeitig über den Gleichspannungswandler W1 Spannung an den Verbraucher-Bordnetzzweig übertragen wird. Aufgrund des offenen zweiten Schalters kann der Gleichspannungswandler W1 eine andere Spannung für den Verbraucher-Bordnetzzweig BZ vorsehen, als die Spannung am Akkumulator AK (die vom Gleichrichter GR im Wesentlichen definiert wird).
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Ist der Gleichspannungsanschluss GA belegt, etwa zum Laden des Akkumulators AK, so wird über den Trennschalter T2 (in diesem Fall geschlossen) Energie an den Akkumulator übertragen werden. In gleicher Weise kann auch in entgegengestzter Richtung Energie übertragen werden. Entweder kann gleichzeitig eine Wechselspannung über den Wechselspannungsanschluss WA an den Verbraucher-Bordnetzzweig übertragen werden (vorzugsweise mit offenem ersten und zweiten Schalter S1, S2), oder der erste Schalter S1 ist geschlossen und der Wandler W1, gespeist von dem Gleichspannungsanschluss GA, versorgt den Verbraucher-Bordnetzzweig BZ mittels der Spannung am Verbindungspunkt bzw. der Spannung, die am Gleichspannungsanschluss anliegt. Alternativ kann der Schalter S2 geschlossen sein (während vorzugsweise der erste Schalter S1 geöffnet ist), sodass bei geschlossenem zweiten Trennschalter T2 eine Gleichspannung an den Gleichspannungsanschluss GA angelegt werden kann, die auch über den zweiten Schalter S2 an den Verbraucher-Bordnetzzweig BZ geliefert wird. Auch hier dienen der erste Schalter S1 und der Gleichspannungswandler W1 zur galvanischen Abtrennung der Cy-Kondensatoren im Verbraucher-Bordnetzzweig BZ gegenüber dem Wechselspannungsanschluss.
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Schließlich ist es möglich, dass beide Trennschalter T1 und T2 geschlossen sind, sodass ein kombiniertes Laden stattfinden kann. Hierbei kann beispielsweise der Schalter S1 geschlossen sein und der Schalter S2 geöffnet, um den Akkumulator über den Wechselspannungsanschluss und den Gleichspannungsanschluss WA, GA zu laden (während gleichzeitig der Verbraucher-Bordnetzzweig BZ über den ersten Gleichspannungswandler W1 versorgt werden kann). Alternativ kann der Schalter S1 geöffnet sein, während der Schalter S2 geschlossen ist, wobei der Gleichspannungswandler W1 dazu eingerichtet sein kann, eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die im Wesentlichen der Spannung am Gleichspannungsanschluss GA entspricht, um so eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Belastung der Anschlüsse WA und GA zu erreichen.
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Der Wechselspannungsanschluss WA ist über den ersten Trennschalter T1 mit dem Gleichrichter GR verbunden. Der Gleichspannungsanschluss GA ist über den zweiten Trennschalter T2 mit dem Verbindungspunkt VP verbunden. Die beiden Trennschalter befinden sich auf unterschiedlichen Seiten des ersten Schalters S1. Dies gilt auch für den zweiten Schalter S2. Der Gleichspannungsanschluss und der Wechselspannungsanschluss GA, WA sind Teil des Fahrzeugbordnetzes BN und können beispielsweise als Steckverbinderelemente ausgebildet sein. Diese Steckverbinderelemente können gemäß einer Norm zum Laden elektrischer Fahrzeuge ausgebildet sein. Die Steckverbinderelemente können Teil einer gemeinsamen Ladebuchsenvorrichtung sein.
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Dargestellt ist ein Verbraucher-Bordnetzzweig BZ mit einer elektrischen Maschine M, die über einen Inverter I mit dem zweiten Schalter S2 bzw. dem Gleichspannungswandler W1 verbunden ist. Weitere Komponenten, das heißt Verbraucher bzw. Lasten oder Energiequellen sind ebenso dargestellt. Beispielsweise kann der Verbraucher-Bordnetzzweig ferner eine Komponente K umfassen, die insbesondere als Heizelement, steuerbares Heizelement, Klimakompressor oder Ähnliches ausgebildet ist. Weiterhin kann als Komponente bzw. Verbraucher ein Niedervolt-Bordnetz NV vorgesehen sein, das über einen zweiten Wandler W2 mit dem ersten Wandler W1 bzw. dem zweiten Schalter S2 verbunden ist. Schematisch ist dargestellt, dass diese Komponenten mit Cy-Kapazitäten beaufschlagt sind. Hierbei können diese wie erwähnt als Filterbauelemente und somit als auch dedizierte Kapazitäten ausgebildet sein, oder die Kapazitäten liegen als parasitäre Cy-Kapazitäten vor. Hierbei kann auch die zum zweiten Schalter S2 hin gewandte Seite des Gleichspannungswandlers W1 eine Cy-Kapazität aufweisen in Form eines Filterkondensators. Gleiches gilt für den Inverter I, die elektrische Maschine M, die Komponente K, (insbesondere deren Stellglieder) oder auch für den zweiten Gleichspannungswandler W2. Dieser kann auch eine Seite aufweisen, die dem zweiten Schalter S2 bzw. dem ersten Gleichspannungswandler W1 zugewandt ist, und die parasitäre Kapazitäten und/oder Filterkapazitäten aufweist, welche als Cy-Kapazität wirken.
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Der Vollständigkeit halber ist auch eine Cy-Kapazität am Akkumulator AK symbolhaft dargestellt, die jedoch jenseits des zweiten Schalters S2 liegt. Ist der erste Schalter geschlossen, so ergibt sich eine galvanisch nicht-isolierende Verbindung über den Gleichrichter GR mit dem Wechselspannungsanschluss sowie eine direkte Verbindung zum Gleichspannungsanschluss GA. Jedoch ist erkennbar, dass durch galvanisch isolierende Trennung mittels eines offenen zweiten Schalters S2 und den galvanisch trennenden Gleichspannungswandler W1 zumindest die Cy-Kapazitäten des Verbraucher-Bordnetzzweigs BZ sich abtrennen lassen. Dadurch ist die insgesamt an den Anschlüssen GA bzw. WA wirkende Cy-Kapazität gering (jedoch nicht kleiner als die nicht abtrennbare Cy-Kapazität des Akkumulators AK).
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Ferner ist ein Zusatz-Bordnetzzweig dargestellt, der eine Komponente X umfasst, wobei diese über einen Schalter S2` mit dem Verbindungspunkt VP verbunden ist. Der weitere zweite Schalter S2` wird wie der zweite Schalter S2 geöffnet und geschlossen. Dadurch lassen sich Cy-Kapazitäten dieses Zusatz-Bordnetzzweigs von den Anschlüssen wie WA und GA abtrennen. Da jedoch der erste Gleichspannungswandler W1 nicht mit der Komponente X verbunden ist, kann die Komponente X nicht mit dem ersten Wandler W1 versorgt werden. Daher kann es sich bei der Komponente X um eine Komponente handeln, die auch während dem Laden keine Spannungsversorgung erfordert (etwa eine Komponente, die nur im Fahrzustand aktiv ist).
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Eine Steuerung C ist mit dem ersten Schalter S1, dem zweiten Schalter S2, dem Zusatzschalter S2`, dem ersten Gleichspannungswandler W1 und dem Gleichrichter GR ansteuernd verbunden, wie es symbolhaft mit den Doppelpfeilen dargestellt ist. Dadurch lässt die Steuerung einen koordinierten Betrieb zu, etwa zwei Lademodi, bei denen die Schalter S1 und S2 wechselweise geöffnet bzw. geschlossen sind und der erste Schalter oder der zweite Schalter S1, S2 geschlossen sein kann. Ist der zweite Schalter S2 geöffnet, dann kann mittels der Ansteuerung des ersten Gleichspannungswandlers W1 die Spannung im Verbraucher-Bordnetzzweig BZ gemäß einer Verbraucherspannungs-Sollvorgabe eingestellt werden. Zudem kann durch die Ansteuerung des Gleichrichters GR die Spannung am Verbindungspunkt und somit am Akkumulator vorgegeben werden, die bei geöffnetem Schalter S2 von der Ausgangsspannung des ersten Gleichspannungswandlers W1 abweichen kann. Der Gleichrichter kann somit gemäß einer Soll-Ladespannung angesteuert werden. Ferner ist denkbar, dass die Steuerung C die Trennschalter T1 und T2 ansteuert, wobei mindestens einer der beiden Schalter T1 und T2 geschlossen ist, wenn ein Ladezustand herrscht, und in einem Fahrzustand beide Trennschalter vorzugsweise geöffnet sind. In einem Traktionsmodus steuert die Steuerung C den zweiten Schalter S2 in einem geschlossenen Zustand an, während der erste Schalter S1 bzw. der Zusatzschalter S2` vorzugsweise geöffnet angesteuert werden. Auch der Wandler ist in dem Traktionszustand vorzugsweise inaktiv, wobei dies ebenso von der Steuerung C angesteuert sein kann. Die Steuerung kann eine Zentralsteuerung sein, oder kann mehrteilig und insbesondere hierarchisch verteilt vorliegen.
