DE102022203049A1 - Ladegerät mit bidirektionaler leistungsübertragung - Google Patents

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Dong Gyun Woo
Hyun Wook SEONG
Jae Hyun Kim
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Kia Corp
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Abstract

Es wird ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung offenbart. Eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung wandelt eine mehrphasige AC-Spannung in eine DC-Spannung um und umfasst eine Vielzahl von Induktoren und eine Vielzahl von Schaltelementen. Die von der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung umgewandelte DC-Spannung wird an einen DC-Link-Kondensator angelegt. Ein bidirektionaler DC-Wandler wandelt die Größe einer Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator und einer Batterie bidirektional um. Im DC-Stromversorgungsmodus steuert ein Controller den bidirektionalen DC-Wandler, um eine Größe einer Spannung der Batterie umzuwandeln, um die Spannung der Batterie an den DC-Link-Kondensator anzulegen, und steuert die mehreren Schaltelemente, um eine DC-Versorgungsspannung zu erzeugen, indem die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umgewandelt wird, und die DC-Versorgungsspannung über einen Anschluss auszugeben, über den die mehrphasige AC-Spannung eingegeben wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung und insbesondere ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung, wobei das Ladegerät dazu eingerichtet ist, Wechselstrom (AC)-Leistung, der von einer externen Quelle außerhalb eines Fahrzeugs zugeführt wird, in Gleichstrom (DC)-Leistung umzuwandeln, um eine fahrzeuginterne Batterie zu laden, und die Gleichstrom (DC)-Leistung von der fahrzeuginternen Batterie nach außen des Fahrzeugs auszugeben.
  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen ist ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug mit einer Batterie, die dazu eingerichtet ist, um mit Strom aus einer externen Quelle geladen zu werden, mit einem Boardladegerät (OBC) versehen, das externen Wechselstrom (AC)-Leistung von außen in Gleichstrom (DC)-Leistung umwandelt, um die Batterie zu laden.
  • In jüngster Zeit wurden verschiedene Technologien für das Management von Stromquellen, wie beispielsweise ein intelligentes Stromnetz, vorgeschlagen, und es wird an Verfahren geforscht, um die in einer fahrzeugeigenen Batterie gespeicherte Energie an ein Stromnetz oder andere Geräte zu liefern, indem ein Fahrzeug als Energiespeicher verwendet wird.
  • Im Stand der Technik lässt sich eine Technologie zur Herstellung eines Bordladegeräts mit bidirektionaler Leistungsübertragung finden, die einem Fahrzeug die Übertragung der in einer Batterie gespeicherten Energie nach außen ermöglicht. Das im Stand der Technik verfügbare Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung wandelt in einem Batterielademodus die externe AC-Leistung in DC-Leistung um und liefert die DC-Leistung an eine Batterie, so dass die Batterie geladen wird. In einem Modus, in dem die Batterie als Energiespeicher verwendet wird, wandelt das dem Stand der Technik zugehörige Ladegerät die in der Batterie gespeicherte DC-Leistung in AC-Leistung um, so dass die AC-Leistung nach außen ausgegeben wird.
  • Da, wie oben beschrieben, das dem Stand der Technik zugehörige Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung die in der Batterie gespeicherte DC-Leistung in AC-Leistung umwandelt und die AC-Leistung nach außen des Fahrzeugs ausgibt, besteht der Nachteil, dass das dem Stand der Technik zugehörige Ladegerät die DC-Leistung nicht an ein mit DC-Leistung oder einer externen Batterie betriebenes Gerät ausgeben kann, ohne die DC-Leistung separat in AC-Leistung umzuwandeln.
  • Die vorstehenden Ausführungen sollen lediglich das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung erleichtern und bedeuten nicht, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich des Standes der Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Demzufolge wurde die vorliegende Offenbarung im Lichte der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik vorgenommen, und die vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet um ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung zu schaffen, wobei das Ladegerät dazu eingerichtet ist, um Wechselstrom (AC)-Leistung, der einem Fahrzeug von einer externen Quelle zugeführt wird, in Gleichstrom (DC)-Leistung umzuwandeln, um eine fahrzeuginterne Batterie zu laden, und um DC-Leistung von der fahrzeuginternen Batterie nach außen auszugeben.
  • Nach einem Aspekt wird ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung vorgesehen, umfassend: eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung, die eingerichtet ist, um eine mehrphasige AC-Spannung in eine DC-Spannung umzuwandeln, und die eine Vielzahl von Induktoren und eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist; einen DC-Link-Kondensator, an den die von der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung umgewandelte DC-Spannung angelegt wird; einen bidirektionalen DC-Wandler, der eingerichtet ist, um eine Größe einer Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator und einer Batterie bidirektional umzuwandeln; und einen Controller. Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den bidirektionalen DC-Wandler zu steuern, um die Größe einer Spannung der Batterie umzuwandeln, um die Spannung der Batterie an den DC-Link-Kondensator anzulegen, und die mehreren Schaltelemente zu steuern, um eine DC-Versorgungsspannung zu erzeugen, indem die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umgewandelt wird, und die DC-Versorgungsspannung über einen Anschluss auszugeben, über den die mehrphasige AC-Spannung eingegeben wird.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann umfassen: eine Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, über die jeweils die mehrphasige AC-Spannung eingegeben oder die DC-Versorgungsspannung ausgegeben wird; eine Vielzahl von Induktoren, von denen jeweils ein Ende mit einem entsprechenden der Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen verbunden ist; und eine Brückenschaltung, die eine Vielzahl von Schenkeln umfasst, die mit dem DC-Link-Kondensator parallel geschaltet sind, wobei jeder der Vielzahl von Schenkeln zwei Schaltelemente aufweist, die mit der Vielzahl von Schaltelementen in Reihe geschaltet sind. Die Knoten in der Vielzahl von Schenkeln, mit denen die Schaltelemente verbunden sind, können jeweils mit den anderen Enden der Vielzahl von Induktoren verbunden werden.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, die Schaltelemente zu steuern, um die DC-Spannung des DC-Link-Kondensators an die mehreren Eingangs-/Ausgangsanschlüsse anzulegen, indem die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umgewandelt wird. In einem Batterielademodus, in dem die Batterie geladen werden soll, kann der Controller eingerichtet sein, die Schaltelemente zu steuern, um die an die mehreren Eingangs-/Ausgangsanschlüsse angelegte AC-Spannung in die DC-Spannung umzuwandeln und die DC-Spannung an den DC-Link-Kondensator anzulegen.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann ferner einen Bypassschalter umfassen, der mit beiden Enden eines Induktors aus der Vielzahl der Induktoren verbunden ist, um selektiv einen Bypasspfad für den Induktor zu bilden, mit dem der Bypassschalter verbunden ist.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den Bypassschalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern, ein Schaltelement, das mit einem Hochpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des Schenkels, der mit dem Induktor verbunden ist, mit dem der Bypassschalter verbunden ist, so zu steuern, dass es in einem geöffneten Zustand bleibt, und das andere Schaltelement, das mit einem Niederpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des Schenkels, der mit dem Induktor verbunden ist, mit dem der Bypassschalter verbunden ist, so zu steuern, dass es in einem Kurzschluss-Zustand bleibt.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann ferner einen zusätzlichen Schalter aufweisen, der dazu eingerichtet ist, um selektiv einen elektrischen Verbindungszustand zwischen zwei Eingangs-/Ausgangsanschlüssen aus der Vielzahl der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse zu bestimmen.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den zusätzlichen Schalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit einem Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, und der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit dem anderen Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, mit dem gleichen Tastverhältnis durchzuführen.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den zusätzlichen Schalter in einem geöffneten Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit einem Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, und der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit dem anderen Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, mit unterschiedlichen Tastverhältnissen durchzuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung bereitgestellt. Das Ladegerät kann eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung aufweisen. Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann umfassen: einen ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen ersten Induktor, dessen eines Ende mit dem ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; einen zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen zweiten Induktor, dessen eines Ende mit dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; einen dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen dritten Induktor, dessen eines Ende mit dem dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; und eine Brückenschaltung mit einem ersten Schenkel, der zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des ersten Induktors verbunden sind, einem zweiten Schenkel, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist und zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des zweiten Induktors verbunden sind, einem dritten Schenkel, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist und zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des dritten Induktors verbunden sind. Das Ladegerät kann umfassen: einen DC-Link-Kondensator, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist; einen bidirektionalen DC-Wandler, der eingerichtet ist, um die Größe einer Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator und einer Batterie bidirektional umzuwandeln; und einen Controller. Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den bidirektionalen DC-Wandler zu steuern, um die Größe einer Batteriespannung umzuwandeln, um die Batteriespannung an den DC-Link-Kondensator anzulegen, und die Schaltelemente des ersten bis dritten Schenkels zu steuern, um die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umzuwandeln, damit sie an den ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüssen ausgegeben wird.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann ferner einen Bypassschalter aufweisen, der mit beiden Enden des dritten Induktors verbunden ist, um selektiv einen Bypasspfad des dritten Induktors zu bilden.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann der Controller eingerichtet sein, den Bypassschalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern, ein Schaltelement, das mit einem Hochpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des dritten Schenkels derart zu steuern, dass es in einem geöffneten Zustand bleibt, und das andere Schaltelement, das mit einem Niederpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des dritten Schenkels derart zu steuern, dass es in einem Kurzschluss-Zustand bleibt.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung kann ferner einen zusätzlichen Schalter aufweisen, der dazu eingerichtet ist, um selektiv einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss zu bestimmen.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann das Steuergerät eingerichtet werden, um den zusätzlichen Schalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung für die Schaltelemente im ersten Schenkel und die Schaltelemente im zweiten Schenkel mit dem gleichen Tastverhältnis durchzuführen.
  • Im DC-Stromversorgungsmodus kann das Steuergerät eingerichtet werden, um den zusätzlichen Schalter in einem geöffneten Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung für die Schaltelemente im ersten Schenkel und die Schaltelemente im zweiten Schenkel mit unterschiedlichen Tastverhältnissen durchzuführen.
  • Das vorstehend beschriebene Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung kann DC-Lasten Versorgungsspannungen zur Verfügung stellen, ohne dass Hardware hinzugefügt oder verändert werden muss.
  • Darüber hinaus kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung die Höhe der bereitgestellten Spannung durch Anheben oder Absenken der Batteriespannung mit Hilfe des bidirektionalen DC-Wandlers im Ladegerät, und so einen breiten Bereich von DC-Leistungsspannungen ausgeben.
  • Außerdem kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung unabhängig von der Spannung der Batterie eine DC-Spannung ausgeben, wenn der Ladezustand der Batterie ausreichend ist. Somit bleibt das Ladegerät von der Spannung der Batterie selbst unbeeinflusst.
  • Fachleutewissen, dass die Wirkungen, die mit der vorliegenden Offenbarungerzielt werden können , nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt sind, und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung klar ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klarer verstanden, in denen
    • 1 ist ein Schaltbild, das ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
    • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Ladegeräts mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Schaltbild, das ein Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung mit bidirektionaler Leistungsübertragung, einen Gleichstrom- (DC) Wandler 200 mit bidirektionaler Leistungsübertragung und einen Controller 400 zur Steuerung der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 und des DC-Wandlers 200 umfassen.
  • Die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 kann umfassen: erste bis dritte Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13, über die von einer externen Quelle außerhalb eines Fahrzeugs bereitgestellte AC-Ladeleistung zugeführt wird, um eine Batterie 300 zu laden, oder DC-Leistung von der Batterie 300 nach außen des Fahrzeugs ausgegeben wird, um Lastleistung zu versorgen; eine Vielzahl von Induktoren L1, L2 und L3, von denen jeweils ein Ende mit dem entsprechenden der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 verbunden ist; und eine Vollbrückenschaltung 10, die mit den anderen Enden der Induktoren L1, L2 und L3 verbunden ist.
  • Die Vollbrückenschaltung 10 in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 kann eine Vielzahl von Schenkeln 11, 12 und 13 umfassen, die parallel zueinander geschaltet sind. Zu den mehreren Schenkeln 11, 12 und 13 gehören jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q11 und Q12, zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q13 und Q14 und zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q15 und Q16.
  • Zwei Schaltelemente jedes der mehreren Schenkel 11, 12 und 13 sind an einem Knotenpunkt miteinander verbunden, an den das andere Ende der entsprechenden der mehreren Induktoren L1, L2 und L3 angeschlossen werden kann.
  • Des Weiteren kann die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 einen ersten Schalter SW1 umfassen, der dazu eingerichtet ist, ein Ende der Induktoren L1 und L2, die mit zwei Schenkeln 11 und 12 der Vielzahl von Schenkeln 11, 12 und 13, d.h. dem ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 bzw. dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 verbunden sind, kurzzuschließen oder elektrisch zu öffnen. Der erste Schalter SW1 kann ein Schalter sein, der den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 zu einem gemeinsamen elektrischen Knoten bringt.
  • Außerdem kann die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 einen zweiten Schalter SW2 umfassen, der dazu eingerichtet ist, beide Enden des Induktors L3 kurzzuschließen oder elektrisch zu öffnen, der mit dem verbleibenden Schenkel verbunden ist, an den der erste Schalter SW1 nicht angeschlossen ist. Der Schalter SW2 kann ein Bypassschalter sein, der einen Bypasspfad zu dem Induktor L3 bereitstellt.
  • Ein Kondensator Cdc, in dem eine Spannung des DC-Link gebildet wird, kann an beide Enden jeder der mehreren Schenkel 11, 12 und 13 der Brückenschaltung in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 angeschlossen werden.
  • Im Fall des Batterielademodus, bei dem 3-Phasen-AC-Strom an die ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsklemmen T11, T12 und T13 angelegt wird, um die Batterie 300 zu laden, kann die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 den AC-Ladeleistung an den DC-Link-Kondensator Cdc liefern, indem sie den Leistungsfaktor des AC-Ladeleistungseingangs von den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen T11, T12 und T13 kompensiert, die jeweils den Phasen entsprechen, wodurch eine AC-Link-Spannung an beiden Enden des DC-Link-Kondensators Cdc induziert wird.
  • Unter Bezugnahme auf eine Schaltungsverbindungsstruktur, die einer einzelnen Phase entspricht (beispielsweise der Phase, die dem Induktor L1 entspricht), bilden eine Umkehrdiode des Schaltelements Q11, die mit dem Induktor L1 und mit einem Punkt zwischen dem Induktor L1 und dem DC-Link-Kondensator Cdc verbunden ist, und das Schaltelement Q12, das mit einem Verbindungsknoten des Induktors L1 und des Schaltelements Q11 und mit dem anderen Ende des DC-Link-Kondensators Cdc verbunden ist, die Topologie des Aufwärtswandlers, wenn die Stromversorgung in Richtung der Batterie 300 erfolgt.
  • Wie vorstehend beschrieben, bildet die Schaltungsverbindungsstruktur jeder Phase eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung auf der Grundlage der bekannten Topologie des Aufwärtswandlers. Durch eine angemessene Schaltsteuerung der Schaltelemente Q11 bis Q16 ist es möglich, im DC-Link-Kondensator Cdc eine DC-Link-Spannung zu bilden und gleichzeitig den Leistungsfaktor der AC-Eingangsladeleistung im Batterielademodus zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 im DC-Versorgungsmodus, in dem DC-Versorgungsleistung an DC-Lasten geliefert wird, die mit mindestens einigen der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 verbunden sind, die DC-Versorgungsleistung an die DC-Lasten liefern, die mit den ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüssen T11, T12 und T13 verbunden sind, indem die DC-Link-Spannung abgesenkt wird.
  • Unter Bezugnahme auf die Schaltungsanschlussstruktur, die einer einzelnen Phase entspricht (beispielsweise, der Phase, die dem Induktor L1 entspricht), bilden das Schaltelement Q11, das mit dem Induktor L1 und dem DC-Link-Kondensator Cdc verbunden ist, die Umkehrdiode des Schaltelements Q12, die mit dem Verbindungsknoten des Induktors L1 und des Schaltelements Q11 und mit dem anderen Ende des DC-Link-Kondensators Cdc verbunden ist, und der Induktor L1 die Topologie eines Tiefsetzstellers, wenn die Stromversorgung in Richtung der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 aktiviert wird.
  • Wenn ein hohes Potential einer DC-Leistungsspannung an den entsprechenden Eingangs-/Ausgangsanschluss angelegt wird, indem ein Tiefsetzsteller unter Verwendung einer Schaltung realisiert wird, die mit mindestens einem der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 verbunden ist, und ein niedriges Potential der DC-Leistungsspannung an mindestens einen der verbleibenden Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 unter Verwendung des Schaltelements der Schaltung, die mit der entsprechenden Eingangs-/Ausgangsklemme verbunden ist, eine Versorgungsspannung mit einer beabsichtigten Größe erzeugt werden kann, indem ein Tiefsetzsteller-Steuerverfahren des technischen Gebiets, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, angewendet wird.
  • Der DC-Wandler 200 kann die Größe der bidirektionalen DC-Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator Cdc und der Batterie 300 umwandeln. Im Lademodus kann der DC-Wandler 200 die im DC-Link-Kondensator Cdc gebildete DC-Spannung an die Batterie 300 anlegen, indem er die DC-Spannung auf eine Größe umwandelt, mit der die Batterie 300 geladen werden kann. Darüber hinaus kann der DC-Wandler 200 im DC-Versorgungsmodus die Spannung der Batterie 300 an den DC-Link-Kondensator Cdc anlegen, indem er die Größe der Spannung umwandelt.
  • Der in 1 dargestellte bidirektionale DC-DC-Wandler 200 kann zwei Brückenschaltungen 20 und 40 und einen zwischen den beiden Brückenschaltungen 20 und 40 angeordneten Transformator 30 umfassen.
  • Die Brückenschaltung 20 der Brückenschaltungen des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 200, die direkt mit einem System oder einer Last, d.h. mit der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100, verbunden ist, kann eine Vielzahl von Schenkeln 21, 22 und 23 umfassen, die mit beiden Enden des DC-Kondensators Cdc in einer parallelen Beziehung verbunden sind. Jeder der Schenkel 21, 22 und 23 kann zwei miteinander in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweisen. Das heißt, der Schenkel 21 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q21 und Q22 aufweisen, der Schenkel 22 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q23 und Q24 aufweisen, und der Schenkel 23 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q25 und Q26 aufweisen.
  • Eine Vielzahl von Spulen 31, die auf der ersten Seite des Transformators 30 vorgesehen sind, können mit dem Anschlussknoten des Schaltelements jedes der Schenkel 21, 22 und 23 verbunden werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Brückenschaltung 20, die mit den ersten Spulen 31 des Transformators 30 des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 200 verbunden ist, derart eingerichtet sein, dass sie die drei Schenkel 21, 22 und 23 aufweist, um AC-Spannungen mit drei verschiedenen Phasen zu erzeugen oder eine DC-Spannung durch Gleichrichtung von AC-Spannungen mit drei verschiedenen Phasen zu erzeugen.
  • Daher kann in dem bidirektionalen DC-DC-Wandler eine Brückenschaltung 40, die mit den zweiten Spulen 32 des Transformators 30 verbunden ist, auch drei Schenkel 41, 42 und 43 mit jeweils zwei Schaltelementen umfassen.
  • Die Brückenschaltung 40 unter den Brückenschaltungen des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 200, die direkt mit der Batterie 300 verbunden ist, kann eine Vielzahl von Schenkeln 41, 42 und 43 umfassen, die mit beiden Enden der Batterie 300 parallel verbunden sind. Jeder der Schenkel 41, 42 und 43 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweisen. Das heißt, der Schenkel 41 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q31 und Q32 aufweisen, der Schenkel 42 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q33 und Q34 aufweisen, und der Schenkel 43 kann zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente Q35 und Q36 aufweisen.
  • Die Vielzahl von Spulen 31, die auf der zweiten Seite des Transformators 30 vorgesehen sind, können mit dem Anschlussknoten des Schaltelements verbunden werden, das in jedem der Schenkel 41, 42 und 43 vorgesehen ist.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Brückenschaltung 40, die mit den zweiten Spulen 32 des Transformators 30 des bidirektionalen DC-DC-Wandlers 200 verbunden ist, derart eingerichtet, dass sie die drei Schenkel 41, 42 und 43 aufweist, um eine DC-Spannung durch Gleichrichtung von AC-Spannungen mit drei verschiedenen Phasen zu erzeugen oder AC-Spannungen mit drei verschiedenen Phasen zu erzeugen.
  • Der Schaltzustand der in der Brückenschaltung 20 und der Brückenschaltung 40 enthaltenen Schaltelemente kann durch Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden. Es kann eine bidirektionale AC-DC-Wandlung durchgeführt werden, bei der eine Wechselspannung in eine DC-Spannung oder eine DC-Spannung in eine AC-Spannung umgewandelt wird.
  • So führen beispielsweise im Batterielademodus, in dem die Batterie 300 aufgeladen wird, indem die Batterie 300 mit Strom vom System versorgt wird, die in der Brückenschaltung 20 vorgesehenen Schaltelemente eine DC-AC-Wandlung durch, um eine an den DC-Kondensator Cdc angelegte DC-Spannung in eine AC-Spannung umzuwandeln, wobei die in der Brückenschaltung 40 vorgesehenen Schaltelemente eine AC-DC-Wandlung durchführen, um eine von den zweiten Spulen 32 des Transformators 30 bereitgestellte AC-Spannung in eine DC-Spannung umzuwandeln, mit der die Batterie 300 geladen werden kann.
  • Darüber hinaus führen im DC-Stromversorgungsmodus, in dem DC-Strom durch Umwandlung des DC-Stroms der Batterie 300 in AC-Strom erzeugt wird, die in der Brückenschaltung 40 vorgesehenen Schaltelemente eine DC-AC-Wandlung durch, um die DC-Spannung der Batterie 100 in eine AC-Spannung umzuwandeln, während die in der Brückenschaltung 20 vorgesehenen Schaltelemente eine AC-DC-Wandlung durchführen, um eine von den ersten Spulen 32 des Transformators 32 zur Verfügung gestellte AC-Spannung in eine DC-Spannung umzuwandeln und die DC-Spannung an den DC-Kondensator Cdc zu liefern.
  • Für die Leistungsübertragung zwischen den Brückenschaltungen 20 und 40 mit mindestens drei Schenkeln kann der Transformator 30 als Mehrphasentransformator ausgeführt werden, bei dem die ersten Spulen 31 drei Spulen und die zweiten Spulen 32 drei Spulen sind, so dass sie elektromagnetisch zueinander induziert werden. Die Vielzahl der ersten Spulen 31 kann eine Y-Verbindung oder eine Dreiecksverbindung (Δ) bilden und die Vielzahl der zweiten Spulen 32 kann eine Y-Verbindung oder eine Dreiecksverbindung (Δ) bilden.
  • Der in 1 dargestellte bidirektionale DC-DC-Wandler 200 ist ein Beispiel für einen LLC-Wandler, bei dem der ersten Seite des Transformators 30 ein Resonanzkreis mit einem Kondensator und einem Induktor hinzugefügt wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die in 1 dargestellte LLC-Wandlerstruktur beschränkt, und die Isolierung kann unter Verwendung eines Transformators realisiert werden, beispielsweise einer Phasenverschiebungswandlerstruktur ohne Resonanzkreis oder einer CLLC-Wandlerstruktur, bei der ein Resonanzkreis mit einem Kondensator und einem Induktor auf der zweiten Seite des Transformators 30 hinzugefügt wird. In der vorliegenden Offenbarung kann eine Vielzahl von allgemein bekannten Wandlertopologien verwendet werden, die jeweils eine Brückenschaltung umfassen, die in der Lage ist, durch das Schalten der Schaltelemente eine Phasenspannung mit mehreren Phasen zu erzeugen.
  • Die Batterie 300 ist eine Komponente, die elektrische Energie speichert, um einen Fahrzeugantriebsmotor in einem umweltfreundlichen Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug, das mit elektrischer Energie angetrieben wird, mit Hochspannungsgleichstrom zu versorgen. Beide Enden der Batterie 300 können mit den batterieseitigen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen T21 und T22 des bidirektionalen Ladegeräts verbunden werden. Die Batterie 300 kann mit Ladeenergie geladen werden, die durch die oben beschriebene Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 und den DC-DC-Wandler 200 bereitgestellt wird.
  • Darüber hinaus kann die in der Batterie 300 gespeicherte DC-Leistung durch den DC-DC-Wandler 200 und die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 in eine DC-Versorgungsleistung mit einer vorbestimmten Größe umgewandelt und dann den DC-Lasten zugeführt werden. Das heißt, die Batterie 300 kann eine Stromquelle sein, die die Verbraucher über eine Ladeschaltung mit bidirektionaler Leistung versorgt.
  • Die Schalter SW1 und SW2 und die vorstehend beschriebenen Schaltelemente Q11 bis Q16, Q21 bis Q26, Q31 bis Q36 können von dem Controller 400 gesteuert werden. Der Controller 400 kann einen Betriebsmodus des Ladegeräts von einer übergeordneten Steuerung empfangen und die Schalter SW1 und SW2 sowie die Schaltelemente Q11 bis Q16, Q21 bis Q26 und Q31 bis Q36 so steuern, dass sie mit dem Eingangsmodus übereinstimmen.
  • Nachfolgend wird ein Steuerungsverfahren durch den Controller 400 unter Bezugnahme auf 2.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Ladegeräts mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann das Verfahren zur Steuerung eines Ladegeräts mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit dem Schritt S11 beginnen, in dem der Controller 400 vorgegebene Informationen zum Betriebsmodus des Ladegeräts empfängt und den Betriebsmodus des bidirektionalen Ladegeräts bestimmt.
  • Wenn der Betriebsmodus des bidirektionalen Ladegeräts als Batterielademodus bestimmt wird, kann der Controller 400 den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 in Schritt S21 steuern.
  • Wenn beispielsweise ein 3-Phasen-AC-Strom in die erste bis dritte Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 eingegeben wird, kann der Controller 400 sowohl den ersten Schalter SW1 als auch den zweiten Schalter SW2 öffnen, um eine DC-Spannung im DC-Link-Kondensator Cdc unter Verwendung des gesamten in den Eingangs-/Ausgangsanschluss eingegebenen AC-Stroms zu erzeugen.
  • In einem anderen Beispiel, wenn einphasiger AC-Strom nur über zwei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 eingegeben wird, ist es möglich, nur den ersten Schalter SW1 zu öffnen und den zweiten Schalter SW3 kurzzuschließen, so dass ein einphasiger Eingang über einen der ersten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 und über den dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss T13 bereitgestellt werden kann.
  • Anschließend kann der Controller 400 in Schritt S22 den Leistungsfaktor der AC-Leistung, die in die ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11, T12 und T13 eingegeben wird, verbessern und eine DC-Spannung im DC-Link-Kondensator Cdc bilden, indem er eine PWM-Steuerung an den Schaltelementen Q11 bis Q16 der Brückenschaltung 10 in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 durchführt.
  • Anschließend kann der Controller 400 in Schritt S23 die Größe der im DC-Link-Kondensator Cdc gebildeten DC-Spannung in eine Größe umwandeln, mit der die Batterie 300 geladen werden kann, indem er die Schaltelemente Q21 bis Q26, Q31 bis Q36 im bidirektionalen DC-Wandler 200 steuert, so dass die DC-Spannung an die batterieseitigen Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T21 und T22 als Batterieladespannung angelegt werden kann.
  • Die Steuerung der Schaltelemente Q11 bis Q16, Q21 bis Q26 und Q31 bis Q36 im Schritt S22 und im Schritt S23 kann durch ein typisches Steuerungsverfahren für eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung oder ein typisches Steuerungsverfahren für einen DC-Wandler erfolgen, das auf dem technischen Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, bekannt ist, und daher wird auf eine Beschreibung eines detaillierten Steuerungsverfahrens für die Schaltelemente verzichtet.
  • Des Weiteren kann der Controller 400, wenn der Betriebsmodus des bidirektionalen Ladegeräts im Schritt S11 als DC-Stromversorgungsmodus bestimmt wird, den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 im Schritt S31 steuern.
  • In einem Beispiel kann der Controller 400 den zweiten Schalter SW2 so steuern, dass er sich in einem Kurzschluss-Zustand befindet, um den dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss als einen Anschluss zu verwenden, der einem niedrigen Potenzial der DC-Spannung entspricht.
  • Darüber hinaus kann der Controller 400 den ersten Schalter SW1 so steuern, dass er sich im Kurzschluss-Zustand befindet, wodurch DC-Spannungen gleicher Größe an den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 angelegt werden.
  • In einem anderen Beispiel kann der Controller 400 den ersten Schalter SW1 so steuern, dass er sich in einem geöffneten Zustand befindet, wodurch DC-Spannungen mit unterschiedlichen Größen an den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 angelegt werden.
  • Der Controller 400 kann das Schaltverhältnis der PWM-Steuerung zur Steuerung der Schaltelemente Q11 bis Q14 in der Brückenschaltung 10 in Abhängigkeit vom Zustand des ersten Schalters SW1 steuern.
  • Anschließend kann der Controller 400 in Schritt S32 den Zustand der Schaltelemente Q15 und Q16, die in dem einzelnen Schenkel 13 vorgesehen sind, an den das niedrige Potenzial der DC-Spannung angelegt wird, unter den Schaltelementen Q11 bis Q16 in der Brückenschaltung 10 bestimmen.
  • Im Einzelnen kann der Controller 400 das obere Schaltelement Q15, das mit dem Hochspannungsanschluss des DC-Link-Kondensators Cdc verbunden ist, unter den Schaltelementen, die in dem Schenkel 13 vorgesehen sind, so steuern, dass es ständig im geöffneten Zustand bleibt, und das untere Schaltelement Q16, das mit dem Niederspannungsanschluss des DC-Link-Kondensators Cdc verbunden ist, unter den Schaltelementen, die in dem Schenkel 13 vorgesehen sind, so steuern, dass es ständig im Kurzschluss-Zustand bleibt.
  • Aufgrund dieser Steuerung kann der dritte Eingangs-/Ausgangsanschluss T13 mit dem niedrigen Potentialanschluss des DC-Link-Kondensators Cdc kurzgeschlossen werden, und das Potenzial des dritten Eingangs-/Ausgangsanschlusses T13 kann ein Bezugspotenzial sein, das dem niedrigen Potential einer an eine externe DC-Last angelegten DC-Spannung entspricht, d. h. dem niedrigen Potential des DC-Link-Kondensators Cdc.
  • Nachfolgend kann der Controller 400 in Schritt S33 die Größe der Spannung der Batterie 300 umwandeln, indem es die Schaltelemente Q21 bis Q26 und Q31 bis Q36 in dem bidirektionalen DC-Wandler 200 in einer PWM-Weise schaltet, wodurch die Spannung an den DC-Link-Kondensator Cdc angelegt wird. Durch den Schritt S33 kann die DC-Spannung an den DC-Link-Kondensator Cdc angelegt werden.
  • Im Schritt S33 kann die maximale Größe der vom bidirektionalen DC-Wandler 200 an den DC-Link-Kondensator Cdc angelegten Spannung durch die interne Spannung des DC-Link-Kondensators Cdc bestimmt werden und mindestens größer als eine nach außen geführte DC-Versorgungsspannung sein.
  • Anschließend kann der Controller 400 in Schritt S34 die Größe der im DC-Link-Kondensator Cdc gebildeten DC-Spannung umwandeln, indem es eine PWM-Steuerung der Schaltelemente Q11 bis Q16 der Brückenschaltung 10 in der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung 100 durchführt, so dass die umgewandelte DC-Spannung der ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11 bis T13 zugeführt wird, wodurch die externe DC-Last mit Strom versorgt wird.
  • Wenn sich der erste Schalter SW1 im Schritt S31 im Kurzschluss-Zustand befindet, kann der Controller 400 beispielsweise eine PWM-Steuerung der Schaltelemente des Schenkels 11 und der Schaltelemente des Schenkels 12 mit demselben Tastverhältnis durchführen, wodurch die gleiche DC-Spannung an den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 angelegt wird. In diesem Fall kann nur einer der ersten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse T11 und der zweite Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 mit einer einzigen externen DC-Last verbunden werden, oder der erste Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und der zweite Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 können jeweils mit verschiedenen DC-Lasten verbunden werden.
  • In einem anderen Beispiel kann der Controller 400, wenn sich der erste Schalter SW1 im Schritt S31 im geöffneten Zustand befindet, eine PWM-Steuerung für das Schaltelement des Schenkels 11 und das Schaltelement des Schenkels 12 mit unterschiedlicher Leistung durchführen, wodurch unterschiedliche DC-Spannungen an den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 und den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 angelegt werden. In diesem Fall können die DC-Lasten, die Versorgungsspannungen unterschiedlicher Größe verwenden, an den ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss T11 bzw. den zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss T12 angeschlossen werden.
  • Der Controller 400 kann einen Prozessor oder einen Mikroprozessor aufweisen. Optional kann der Controller 400 auch einen Speicher aufweisen. Die vorgenannten Operationen/Funktionen des Controller 400 können in Form von computerlesbarem Code/Algorithmus/Software verkörpert werden, der/die im Speicher des Steuergeräts gespeichert ist, der ein nichttransitorisches computerlesbares Aufzeichnungsmedium umfassen kann. Das nichttransitorische, computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist ein beliebiges Datenspeichergerät, das Daten speichern kann, die anschließend vom Prozessor oder Mikroprozessor gelesen werden können. Beispiele für das computerlesbare Aufzeichnungsmedium sind ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Solid-State-Laufwerk (SSD), ein Silicondisk-Laufwerk (SDD), ein Festwertspeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), eine CD-ROM, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichergeräte usw. Der Prozessor oder der Mikroprozessor kann die oben beschriebenen Operationen/Funktionen des Controllers 400 durchführen, indem er den computerlesbaren Code/Algorithmus/die Software ausführt, der/die auf dem nichttransitorischen computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert ist.
  • Wie oben dargelegt, kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Versorgungsspannungen für DC-Lasten bereitstellen, ohne Hardware hinzuzufügen oder zu ändern.
  • Darüber hinaus kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Höhe der bereitgestellten Spannung durch Anheben oder Absenken der Batteriespannung unter Verwendung des bidirektionalen DC-Wandlers im Ladegerät einstellen, wodurch ein breites Spektrum an DC-Spannungen ausgegeben wird.
  • Darüber hinaus kann das Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung gemäß einer Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine DC-Spannung unabhängig von der Batteriespannung ausgeben, wenn der Ladezustand der Batterie ausreichend ist. Somit bleibt das Ladegerät von der Spannung der Batterie selbst unbeeinflusst.
  • Obwohl die konkreten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben und dargestellt wurden, verstehen die Fachmänner in der Technik, dass zahlreiche Alternativen und Änderungen möglich sind, ohne dabei vom Umfang und Wesen der vorliegenden Offenbarung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.

Claims (14)

  1. Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung, umfassend: eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung, die eingerichtet ist, um eine mehrphasige AC-Spannung in eine DC-Spannung umzuwandeln, und die eine Vielzahl von Induktoren und eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist; einen DC-Link-Kondensator, an den die von der Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung umgewandelte DC-Spannung angelegt wird; einen bidirektionalen DC-Wandler, der eingerichtet ist, um eine Größe einer Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator und einer Batterie bidirektional umzuwandeln; und einen Controller, der eingerichtet ist, um: in einem DC-Stromversorgungsmodus den bidirektionalen DC-Wandler zu steuern, um eine Größe einer Spannung der Batterie umzuwandeln, um die Spannung der Batterie an den DC-Link-Kondensator anzulegen, und die Vielzahl von Schaltelementen zu steuern, um eine DC-Versorgungsspannung zu erzeugen, indem die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umgewandelt wird, und die DC-Versorgungsspannung durch einen Anschluss auszugeben, durch den die mehrphasige AC-Spannung eingegeben wird.
  2. Ladegerät nach Anspruch 1, wobei die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung umfasst: eine Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, über die jeweils die mehrphasige AC-Spannung eingegeben oder die DC-Versorgungsspannung ausgegeben wird; eine Vielzahl von Induktoren, von denen jeweils ein Ende mit einem entsprechenden der Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen verbunden ist; und und eine Brückenschaltung, die eine Vielzahl von Schenkeln umfasst, die mit dem DC-Link-Kondensator parallel geschaltet sind, wobei jeder der Vielzahl von Schenkeln zwei Schaltelemente aufweist, die mit der Vielzahl von Schaltelementen in Reihe geschaltet sind, wobei die Knoten in der Vielzahl von Schenkeln, mit denen die Schaltelemente verbunden sind, jeweils mit den anderen Enden der Vielzahl von Induktoren verbunden sind.
  3. Ladegerät nach Anspruch 2, wobei im DC-Stromversorgungsmodus der Controller eingerichtet ist, die Schaltelemente zu steuern, um die DC-Spannung des DC-Link-Kondensators an die mehreren Eingangs/Ausgangsanschlüsse anzulegen, indem die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umgewandelt wird; und in einem Batterielademodus, in dem die Batterie geladen werden soll, der Controller eingerichtet ist, die Schaltelemente zu steuern, um die an die mehreren Eingangs-/Ausgangsanschlüsse angelegte AC-Spannung in die DC-Spannung umzuwandeln und die DC-Spannung an den DC-Link-Kondensator anzulegen.
  4. Ladegerät nach Anspruch 2, wobei die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung ferner einen Bypassschalter umfasst, der mit beiden Enden eines Induktors aus der Vielzahl der Induktoren verbunden ist, um selektiv einen Bypasspfad für den Induktor zu bilden, mit dem der Bypassschalter verbunden ist.
  5. Ladegerät nach Anspruch 4, wobei im DC-Stromversorgungsmodus der Controller eingerichtet ist, den Bypassschalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern, ein Schaltelement, das mit einem Hochpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des Schenkels, der mit dem Induktor verbunden ist, mit dem der Bypassschalter verbunden ist, so zu steuern, dass es in einem geöffneten Zustand bleibt, und das andere Schaltelement, das mit einem Niederpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des Schenkels, der mit dem Induktor verbunden ist, mit dem der Bypassschalter verbunden ist, so zu steuern, dass es in einem Kurzschluss-Zustand bleibt.
  6. Ladegerät nach Anspruch 2, wobei die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung ferner einen zusätzlichen Schalter aufweist, der dazu eingerichtet ist, um selektiv einen elektrischen Verbindungszustand zwischen zwei Eingangs-/Ausgangsanschlüssen aus der Vielzahl der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse zu bestimmen.
  7. Ladegerät nach Anspruch 6, wobei im DC-Stromversorgungsmodus der Controller eingerichtet ist, den zusätzlichen Schalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit einem Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, und der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit dem anderen Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, mit dem gleichen Tastverhältnis durchzuführen.
  8. Ladegerät nach Anspruch 6, wobei im DC-Stromversorgungsmodus der Controller eingerichtet ist, den zusätzlichen Schalter in einem geöffneten Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit einem Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, und der Schaltelemente in einem Schenkel aus der Vielzahl von Schenkeln, der über einen entsprechenden Induktor aus der Vielzahl von Induktoren mit dem anderen Ende des zusätzlichen Schalters verbunden ist, mit unterschiedlichen Tastverhältnissen durchzuführen.
  9. Ladegerät mit bidirektionaler Leistungsübertragung, umfassend: eine Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung, umfassend: einen ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen ersten Induktor, dessen eines Ende mit dem ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; einen zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen zweiten Induktor, dessen eines Ende mit dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; einen dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss; einen dritten Induktor, dessen eines Ende mit dem dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden ist; und eine Brückenschaltung mit einem ersten Schenkel, der zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des ersten Induktors verbunden sind, einem zweiten Schenkel, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist und zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des zweiten Induktors verbunden sind, einem dritten Schenkel, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist und zwei Schaltelemente aufweist, die gemeinsam mit dem anderen Ende des dritten Induktors verbunden sind; einen DC-Link-Kondensator, der mit dem ersten Schenkel parallel verbunden ist; einen bidirektionalen DC-Wandler, der eingerichtet ist, um eine Größe einer Spannung zwischen dem DC-Link-Kondensator und einer Batterie bidirektional umzuwandeln; und einen Controller, der eingerichtet ist, um: in einem DC-Stromversorgungsmodus den bidirektionalen DC-Wandler zu steuern, um die Größe einer Spannung der Batterie umzuwandeln, um die Spannung der Batterie an den DC-Link-Kondensator anzulegen, und die Schaltelemente des ersten bis dritten Schenkels zu steuern, um die Größe der DC-Spannung des DC-Link-Kondensators umzuwandeln, um an den ersten bis dritten Eingangs-/Ausgangsanschluss ausgegeben zu werden.
  10. Ladegerät nach Anspruch 9, wobei die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung ferner einen Bypasschalter umfasst, der mit beiden Enden der dritten Spule verbunden ist, um selektiv einen Bypasspfad der dritten Spule zu bilden.
  11. Ladegerät nach Anspruch 10, wobei in dem DC-Stromversorgungsmodus der Controller eingerichtet ist, den Bypassschalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern, ein Schaltelement, das mit einem Hochpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des dritten Schenkels derart zu steuern, dass es in einem geöffneten Zustand bleibt, und das andere Schaltelement, das mit einem Niederpotentialanschluss des DC-Link-Kondensators verbunden ist, unter den Schaltelementen des dritten Schenkels derart zu steuern, dass es in einem Kurzschluss-Zustand bleibt.
  12. Ladegerät nach Anspruch 9, wobei die Leistungsfaktor-Kompensationsschaltung ferner einen zusätzlichen Schalter aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem ersten Eingangs-/Ausgangsanschluss und dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss selektiv zu bestimmen.
  13. Ladegerät nach Anspruch 12, wobei in dem DC-Stromversorgungsmodus das Steuergerät eingerichtet ist, um den zusätzlichen Schalter in einem Kurzschluss-Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung für die Schaltelemente im ersten Schenkel und die Schaltelemente im zweiten Schenkel mit dem gleichen Tastverhältnis durchzuführen.
  14. Ladegerät nach Anspruch 12, wobei in dem DC-Stromversorgungsmodus das Steuergerät eingerichtet ist, um den zusätzlichen Schalter in einem geöffneten Zustand zu steuern und eine PWM-Steuerung für die Schaltelemente im ersten Schenkel und die Schaltelemente im zweiten Schenkel mit unterschiedlichen Tastverhältnissen durchzuführen.
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