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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lade-Schnittstelle für ein elektrisches Fahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, aufweisend die Lade-Schnittstelle.
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Moderne elektrische Fahrzeuge weisen eine Lade-Schnittstelle auf, mit welchen eine Multi-Anschluss-Verbindung mit mehreren Ladestandards ermöglicht wird. Ein Beispiel hierfür ist eine Lade-Schnittstelle, mittels welcher ein CCS Standard („kombiniertes Ladesystem“, englisch: „Combined Charging System“) mit etwa 500 A und ein MWCU Standard (auch „MCS“ - „Megawatt Charging System“ genannt) mit 1300 A oder höher zum Laden verwendet werden können. Die herkömmlichen Lade-Schnittstellen verwenden elektromechanische Schalter wie etwa Schütze oder Relais, um eine sichere Trennung zwischen den Lade-Eingangsanschlüssen und Verbindungen zum Bordnetz des Fahrzeugs zu ermöglichen. Zusätzlich dazu weisen die herkömmlichen Lösungen Überstromschutzmaßnahmen wie etwa Sicherungen auf. Relais und/oder Schütze für solche Hochspannungs-Anwendungen sind jedoch sperrig und kostenintensiv. Beim Umschalten der Relais und/oder Schütze entstehen außerdem hohe Stromspitzen, wodurch diese schnell altern. Des Weiteren werden bei den herkömmlichen Anwendungen die Eingangsanschlüsse und Verbindungen zum Bordnetz separat jeweils mittels eines Schalters geschaltet.
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US 111 983 74 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs, welche einen Ladeeingang zum Empfangen von Ladeinformationen und Energie von einer Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung (EVSE), ein Steuermodul zum Bestimmen eines Lademodus auf der Grundlage der Ladeinformation und zum Ausgeben eines Steuersignals gemäß dem bestimmten Lademodus und eine Ladeeinheit zum Laden einer Batterie des Elektrofahrzeugs gemäß dem Steuersignal von dem Steuermodul aufweist.
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US 2021 / 316 623 A1 offenbart einen Antriebsstrang für Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeuganwendungen mit integriertem dreiphasigem AC-Laden mit Buck-Boost-Betrieb und optionaler Vehicle-to-Grid (V2G)-Fähigkeit, zusammen mit entsprechenden Methoden und Maschinenbefehlssätzen für die Schaltersteuerung. Der Antriebsstrang umfasst einen dreiphasigen Stromquellenwandler- (CSC)-Front-End mit einem zugeordneten Eingangsfilter und einem Polaritätsumkehrmodul und einen Motorantrieb mit zwei Wechselrichtern. Der Dual-Inverter-Antrieb ist die Quelle sowohl einer Gegen-EMK als auch einer erforderlichen DC-Induktivität für den CSC. Der Antriebsstrang wird durch ein Polaritätsumkehrmodul zwischen Lade- und V2G-Modus umgeschaltet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Lade-Schnittstelle für ein elektrisches Fahrzeug weist zumindest einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss auf, wobei die Eingangsanschlüsse jeweils einen Ladestandard unterstützen. Des Weiteren weist die Lade-Schnittstelle zumindest einen Ausgangsanschluss auf, wobei der zumindest eine Ausgangsanschluss mit einem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden ist. Die Lade-Schnittstelle weist eine Verbindungsschaltung auf, welche zumindest zwei Verbindungen zwischen den Eingangsanschlüssen und dem zumindest einen Ausgangsanschluss aufweist. Jede Verbindung weist dabei eine erste Verbindungsleitung und eine zweite Verbindungsleitung auf, wobei jede der Verbindungsleitungen einen Pol eines Eingangsanschlusses mit einem korrespondierenden Pol des zumindest einen Ausgangsanschlusses verbindet. Dabei verbindet die erste Verbindungsleitung die entsprechenden Pole mittels eines galvanisch trennenden Schalters und/oder mittels einer Halbleiterschalteranordnung. Die zweite Verbindungsleitung verbindet die entsprechenden Pole mittels einer Halbleiterschalteranordnung.
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Durch das Vorsehen der Verbindungsschaltung mit Halbleiterschalteranordnungen wird eine Lade-Schnittstelle bereitgestellt, welche eine besonders flexible, schnelle und sichere Kombination verschiedener Ladestandards ermöglicht. Die Lade-Schnittstelle weist außerdem eine hohe Lebensdauer und kann vorteilhafterweise verkleinert werden.
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Bevorzugt unterstützt jeder Eingangsanschluss einen anderen Ladestandard. Bevorzugt unterstützt der erste Eingangsanschluss CCS und der zweite Eingangsanschluss MWCU.
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Hierbei und im Folgenden bedeutet „korrespondierender Pol des Ausgangsanschlusses“ bevorzugt, dass die Verbindungsleitung einen Pol eines Eingangsanschlusses mit einem entsprechenden Pol des Ausgangsanschlusses verbindet. Beispielsweise verbindet eine Verbindungsleitung den Pluspol eines Eingangsanschlusses mit einem Pluspol eines Ausgangsanschlusses.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Halbleiterschalteranordnung unidirektional-blockierend bzw. stromsperrend.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Halbleiterschalteranordnung bidirektional-blockierend. Bevorzugt ist eine Kombination aus unidirektional-blockierenden und bidirektional-blockierenden Halbleiterschalteranordnungen vorgesehen.
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Vorteilhafterweise weist die Halbleiterschalteranordnung, insbesondere jede Halbleiterschalteranordnung jeweils, zumindest zwei Halbleiterschalter und zumindest zwei zueinander anti-seriell geschaltete Dioden auf. In dem vorteilhaften Fall zumindest einer unidirektional-blockierenden Halbleiterschalteranordnung ist bevorzugt ein Halbleiterschalter mit einer Diode, insbesondere anti-parallel zum Halbleiterschalter, vorgesehen.
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Vorzugsweise sind die Halbleiterschalter Transistoren. Die Dioden sind dabei bevorzugt jeweils anti-parallel mit einem Transistor verbunden.
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Bevorzugt sind die Transistoren ebenfalls anti-seriell (bidirektional blockierend) geschaltet. Bevorzugt sind die Transistoren dabei miteinander in einer gemeinsamen Drain (englisch: „common-drain“) oder in einer gemeinsamen Source (englisch: „common-source“) Anordnung geschaltet.
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Vorzugsweise sind die Dioden intrinsisch oder extrinsisch zu dem jeweiligen Transistor. In einem beispielhaften Fall, in welchem der jeweilige Transistor ein unipolarer Transistor wie etwa ein MOSFET ist, ist die jeweilige anti-parallele Diode eine intrinsische Diode des Transistors, beispielsweise des MOSFETs. Dabei ist die intrinsische Diode des Transistors insbesondere eine Körperdiode (englisch: „body diode“) des Transistors. Alternativ oder zusätzlich dazu, in einem beispielhaften Fall, in welchem der jeweilige Transistor ein bipolarer Transistor wie etwa ein IGBT ist, ist die anti-parallele Diode bevorzugt ein von dem Transistor separates Element.
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Bevorzugt verbindet zumindest eine, insbesondere jede, erste Verbindungsleitung die entsprechenden Pole mittels eines galvanisch trennenden Schalters.
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Bevorzugt ist zumindest einer der galvanisch trennenden Schalter ein Relais und/oder ein Schütz. Somit lässt sich zuverlässig eine galvanisch trennende Unterbrechung herstellen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die galvanisch trennenden Schalter lediglich als Redundanz für einen Fall des Versagens zumindest eines der Halbleiterschalter verwendet werden. In dem bevorzugten Fall sind die galvanisch trennenden Schalter weiter bevorzugt für eine einmalige Verwendung ausgelegt.
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Bevorzugt weist die Lade-Schnittstelle zwei Ausgangsanschlüsse auf, welche jeweils mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden sind. Bevorzugt bestehen die zwei Ausgangsanschlüsse aus einem ersten Ausgangsanschluss und einem zweiten Ausgangsanschluss. Dabei weist die Verbindungsschaltung drei Verbindungen auf.
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Bevorzugt weist die Verbindungsschaltung genau drei Verbindungen auf. Besonders bevorzugt weist die Verbindungsschaltung genau vier Verbindungen auf.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet eine erste Verbindung den ersten Eingangsanschluss mit dem ersten Ausgangsanschluss. Eine zweite Verbindung verbindet den zweiten Eingangsanschluss mit dem ersten Ausgangsanschluss. Eine dritte Verbindung verbindet den zweiten Eingangsanschluss mit dem zweiten Ausgangsanschluss. Dabei sind die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung der dritten Verbindung parallel zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss mit den Verbindungsleitungen der zweiten Verbindung verbunden.
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Bevorzugt verbindet eine vierte Verbindung den ersten Eingangsanschluss mit dem zweiten Ausgangsanschluss, wobei die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung der vierten Verbindung parallel zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss mit den Verbindungsleitungen der ersten Verbindung verbunden ist.
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Bevorzugt sind in den vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungen die ersten Verbindungsleitungen der jeweiligen Verbindungen miteinander verbunden und die zweiten Verbindungsleitungen der jeweiligen Verbindungen miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist beispielsweise die erste Verbindungsleitung der vierten Verbindung mit der ersten Verbindungsleitung der ersten Verbindung verbunden und die zweite Verbindungsleitung der vierten Verbindung mit der zweiten Verbindungsleitung der ersten Verbindung verbunden, um eine parallele Verbindung zu bilden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung verbinden mehrere Verbindungsleitungen der mehreren Verbindungen die entsprechenden Pole mittels eines gemeinsamen galvanisch trennenden Schalters und/oder mittels einer gemeinsamen Halbleiterschalteranordnung.
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Mit anderen Worten teilen bevorzugt mehrere Verbindungsleitungen zumindest einen galvanisch trennenden Schalter und/oder zumindest eine Halbleiterschalteranordnung. Dadurch ist es möglich, die Anzahl an Schaltern und/oder Halbleiterschaltern zu reduzieren.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, welches die Lade-Schnittstelle gemäß einem der vorherigen bevorzugten Ausgestaltungen aufweist. Bevorzugt weist das Fahrzeug das vorgenannte Bordnetz auf, welches mit dem zumindest einen Ausgangsanschluss der Lade-Schnittstelle verbunden ist. Der zumindest eine Ausgangsanschluss der Lade-Schnittstelle ist dabei bevorzugt, insbesondere mittels des Bordnetzes, mit zumindest einer Batterie des Fahrzeugs verbunden. Das Fahrzeug kann somit besonders vorteilhaft mittels verschiedener Ladestandards zuverlässig, sicher und effizient geladen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 5 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, welches die Lade-Schnittstelle gemäß einem der Ausführungsbeispiele aufweist.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle 1 für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Lade-Schnittstelle 1 weist zwei Eingangsanschlüsse 2, 3 auf. Wie der 1 schematisch zu entnehmen ist, ist ein erster Eingangsanschluss 2 gemäß einem sogenannten „CCS“ Standard ausgelegt. Ein zweiter Eingangsanschluss 3 ist gemäß einem sogenannten „MWCU“ Standard ausgelegt. Der erste Eingangsanschluss 2 ist auf etwa 500 A ausgelegt, während der zweite Eingangsanschluss 3 auf etwa 1300 A ausgelegt ist.
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Des Weiteren weist die Lade-Schnittstelle 1 in diesem Ausführungsbeispiel zwei Ausgangsanschlüsse 4, 5 auf. Die Ausgangsanschlüsse 4, 5, sind mit einem Bordnetz eines Fahrzeugs (beispielhaft in 5 dargestellt) verbunden. Dabei sind die Ausgangsanschlüsse 4, 5, insbesondere mittels des Bordnetzes, mit Batterien des Fahrzeugs verbunden.
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Die Eingangsanschlüsse 2, 3 sind mittels einer Verbindungsschaltung 6 mit den Ausgangsanschlüssen 4, 5 verbunden. Im Nachfolgenden werden Verbindungen und Leitungen der Verbindungsschaltung 6 erläutert.
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Die Verbindungsschaltung 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Verbindungen 7, 8, 9 auf. Jede dieser Verbindungen 7, 8, 9 verbindet einen der Eingangsanschlüsse 2, 3, mit einem Ausgangsanschluss 4, 5. Genauer ausgedrückt verbindet eine erste Verbindung 7 den ersten Eingangsanschluss 2 mit dem ersten Ausgangsanschluss 4. Eine zweite Verbindung 8 verbindet den zweiten Eingangsanschluss 3 mit dem ersten Ausgangsanschluss 4. Eine dritte Verbindung 9 verbindet den zweiten Eingangsanschluss 3 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 5.
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Es sei jedoch erwähnt, dass die Lade-Schnittstelle 1 nicht zwangsläufig den zweiten Ausgangsanschluss 5 und die dritte Verbindung 9 aufweist. In einer alternativen Ausgestaltung können diese entfallen, sodass die Lade-Schnittstelle 1 lediglich zwei Eingangsanschlüsse 2, 3 und einen Ausgangsanschluss 4 sowie zwei Verbindungen 7, 8 aufweist.
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Wie außerdem der 1 zu entnehmen ist, weist jede der Verbindungen 7, 8, 9 zwei Verbindungsleitungen auf, welche nachstehend erläutert werden.
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Die erste Verbindung 7 weist eine erste Verbindungsleitung 7.1 und eine zweite Verbindungsleitung 7.2 auf. Die zweite Verbindung 8 weist eine erste Verbindungsleitung 8.1 und eine zweite Verbindungsleitung 8.2 auf. Die dritte Verbindung 9 weist eine erste Verbindungsleitung 9.1 und eine zweite Verbindungsleitung 9.2 auf.
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Jede der ersten Verbindungsleitungen 7.1, 8.1, 9.1 verbindet einen ersten Pol eines Eingangsanschlusses 2, 3 mit einem dazu korrespondierenden ersten Pol des entsprechenden Ausgangsanschlusses 4, 5. Beispielsweise verbindet die erste Verbindungsleitung 7.1 der ersten Verbindung 7 den ersten Pol des ersten Eingangsanschlusses 2 mit dem ersten Pol des ersten Ausgangsanschlusses 4. Beispielsweise verbindet die zweite Verbindungsleitung 9.2 der dritten Verbindung 9 einen zweiten Pol des zweiten Eingangsanschlusses 3 mit einem zweiten Pol des zweiten Ausgangsanschlusses 5. Eine zweite Verbindungsleitung 8.2 der zweiten Verbindung 8 verbindet den zweiten Pol des zweiten Eingangsanschlusses 3 mit dem zweiten Pol des ersten Ausgangsanschlusses 4. Die weiteren Verbindungen können der 1 entnommen werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jede der Verbindungen 7, 8, 9 einen galvanisch trennenden Schalter 10 auf. Die galvanisch trennenden Schalter 10 sind bevorzugt Relais und/oder Schütze. Die galvanisch trennenden Schalter 10 sind jeweils in einer ersten Verbindungsleitung 7.1, 8.1, 9.1 angeordnet.
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Jede der Verbindungen 7, 8, 9 weist außerdem eine Halbleiterschalteranordnung 11 auf. Die Halbleiterschalteranordnungen 11 sind jeweils in einer zweiten Verbindungsleitung 7.2, 8.2, 9.2 angeordnet.
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Jede der Halbleiterschalteranordnungen 11 weist zwei Dioden 13 und zwei Transistoren 12 auf. Die Dioden 13 sind zueinander, in jeder zweiten Verbindungsleitung 7.2, 8.2, 9.2, anti-seriell geschaltet. Die Transistoren 12 sind ebenso anti-seriell zueinander geschaltet, wobei die Dioden 13 jeweils anti-parallel zu einem Transistor 12 geschaltet sind. Diese Anordnung wird im Allgemeinen als „bidirektional-blockierend“ oder „bidirektional-stromsperrend“ bezeichnet.
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Die Transistoren 12 sind bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt MOSFETs, wobei die Dioden 13 bevorzugt intrinsische Dioden 13 (englisch: „body-diode“) des jeweiligen anti-parallel verbundenen MOSFETs sind. Die Transistoren, hier die MOSFETs, können bevorzugt in einer gemeinsamen Source („commonsource“) oder einer gemeinsamen Drain („common-drain“) Anordnung miteinander verbunden sein.
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Wie des Weiteren der 1 zu entnehmen ist, sind die Verbindungen 7, 8, 9 parallel miteinander verbunden. Dabei ist die zweite Verbindung 8 parallel mit der ersten Verbindung 7 zwischen dem ersten Eingangsanschluss 2 und dem ersten Ausgangsanschluss 4 verbunden. Genauer ausgedrückt ist die zweite Verbindung 8 parallel mit der ersten Verbindung 7 zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 4 und dem galvanisch trennenden Schalter 10 und der Halbleiterschalteranordnung 11 der ersten Verbindung 7 verbunden.
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Des Weiteren ist die dritte Verbindung 9 parallel mit der zweiten Verbindung 8 zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 3 und dem ersten Ausgangsanschluss 4 verbunden. Genauer ausgedrückt ist die dritte Verbindung 9 parallel mit der zweiten Verbindung 8 zwischen dem zweiten Eingangsanschluss 3 und dem galvanisch trennenden Schalter 10 und der Halbleiterschalteranordnung 11 der zweiten Verbindung 8 verbunden.
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Bei den vorstehend erläuterten parallelen Verbindungen der Verbindungen 7, 8, 9 sind die entsprechenden ersten Verbindungsleitungen 7.1, 8.1, 9.1 einer der Verbindungen 7, 8, 9, mit den entsprechenden ersten Verbindungsleitungen 7.1, 8.1, 9.1 der anderen Verbindung 7, 8, 9 verbunden. Beispielsweise ist die zweite Verbindungsleitung 8.2 der zweiten Verbindung 8 mit der zweiten Verbindungsleitung 7.2 der ersten Verbindung 7 verbunden.
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Durch diese Verbindungsanordnung werden Ströme zwischen den Eingangsanschlüssen 2, 3 und den Ausgangsanschlüssen 4, 5, vorteilhafterweise geteilt. Dadurch können beispielsweise die Halbleiterschalteranordnungen 11 der zweiten Verbindung 8 und der dritten Verbindung 9 jeweils auf 650 A ausgelegt werden. Die Halbleiterschalteranordnung 11 der ersten Verbindung 7 ist beispielsweise auf 500 A ausgelegt.
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2 zeigt ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Hierbei verbinden im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel mehrere Verbindungsleitungen 7.2, 8.2 die entsprechenden Pole mittels gemeinsamen Halbleiterschalteranordnungen 11. Wie der 2 zu entnehmen ist werden hierbei die Halbleiterschalteranordnungen 11 der zweiten Verbindungsleitungen 7.2 und 8.2 miteinander kombiniert.
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Genauer ausgedrückt weist die zweite Verbindungsleitung 7.2 der ersten Verbindung 7 eine Halbleiterschalteranordnung 11.1 mit zwei Transistoren 12.1 und 12.2 sowie den dazugehörigen Dioden 13 auf. Die zweite Verbindungsleitung 8.2 der zweiten Verbindung 8 weist eine Halbleiterschalteranordnung 11.2 mit zwei Transistoren 12.2 und 12.3 auf. Der Transistor 12.2 wird somit gemeinsam von der Halbleiterschalteranordnung 11.1 der ersten Verbindung 7 sowie von der Halbleiterschalteranordnung 11.2 der zweiten Verbindung 8 verwendet.
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Die zweite Verbindungsleitung 8.2 der zweiten Verbindung 8 ist zwischen den Transistoren 12.1 und 12.2 der zweiten Verbindungsleitung 7.2 der ersten Verbindung 7 verbunden.
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Mit anderen Worten teilen Minuspolverbindungen der beiden Eingangsanschlüsse 2, 3 eine Verbindungsleitung 7.2, 8.2 mit einem gemeinsamen Transistor 12.2.
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Bevorzugt ist der ausgangsseitige Transistor 12.2 der beiden Halbleiterschalteranordnungen 11.1 und 11.2 auf 650 A ausgelegt, während der eingangsseitige Transistor 12.1 der Halbleiterschalteranordnung 11.1 der ersten Verbindung 7 auf 500 A ausgelegt ist. Der Transistor 12.3 der zweiten Verbindungsleitung 8.2 der zweiten Verbindung 8 ist bevorzugt auf 650 A ausgelegt.
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Die Halbleiterschalteranordnung 11.3 der dritten Verbindung 9 weist hierbei die gleiche Konfiguration auf, wie die in 1 und weist die Transistoren 12.4 und 12.5 auf.
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3 zeigt ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Wie ein Vergleich der 3 mit den 1 und 2 zeigt, wird hierbei eine weitere funktionelle Integration der Verbindungen 7, 8, 9 erreicht.
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Die dritte Verbindung 9 ist parallel mit der ersten Verbindung 7 und mit der zweiten Verbindung 8 verbunden. Genauer ausgedrückt ist die zweite Verbindungsleitung 9.2 der dritten Verbindung 9 zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 4 und der Halbleiterschalteranordnung 11.1 der ersten Verbindung 7 bzw. der Halbleiterschalteranordnung 11.2 der zweiten Verbindung 8 verbunden. Die erste Verbindungsleitung 9.1 der dritten Verbindung 9 ist zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 4 und den galvanisch trennenden Schaltern 10 der ersten Verbindung 7 und der zweiten Verbindung 8 verbunden.
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Diese Verbindungsanordnung der dritten Verbindung 9 schafft außerdem eine mit der dritten Verbindung 9 gemeinsam geschaltete vierte Verbindung 14 zwischen dem ersten Eingangsanschluss 2 und dem zweiten Ausgangsanschluss 5. Die vierte Verbindung 14 weist eine erste Verbindungsleitung 14.1 und eine zweite Verbindungsleitung 14.2 auf, welche hierbei jeweils identisch mit der ersten Verbindungsleitung 9.1 und der zweiten Verbindungsleitung 9.2 der dritten Verbindung 9 sind.
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Mit anderen Worten weisen hierbei beide Eingangsanschlüsse 2, 3 eine gemeinsame Minuspolverbindung auf, in welcher ein Transistor 12.2 gemeinsam verwendet wird.
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Des Weiteren werden hierbei die galvanisch trennenden Schalter 10 gemeinsam von mehreren Verbindungen 7, 8, 9 verwendet. Dadurch verbindet/trennt, beispielsweise im Vergleich zu den 1 und 2, jeder der galvanisch trennenden Schalter 10 einen Eingangsanschluss 2, 3 mit/von den übrigen Komponenten bzw. mit/von den Ausgangsanschlüssen 4, 5.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der ausgangsseitige Transistor 12.2 der Halbleiterschalteranordnung 11.1 der ersten Verbindung 7 bzw. der Halbleiterschalteranordnung 11.2 der zweiten Verbindung 8 (gemeinsam verwendeter Transistor 12.2) auf 1300 A ausgelegt. Der eingangsseitige Transistor 12.3 der Halbleiterschalteranordnung 11.2 der zweiten Verbindung 8 ist ebenfalls auf 1300 A ausgelegt. Der eingangsseitige Transistor 12.1 der Halbleiterschalteranordnung 11.1 der ersten Verbindung 7 ist auf 500 A ausgelegt.
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4 zeigt ein Schaltdiagramm einer Lade-Schnittstelle 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Hierbei wird eine einzige Halbleiterschalteranordnung 11 gemeinsam von der ersten Verbindung 7, von der zweiten Verbindung 8 und von der dritten Verbindung 9 zwischen den ersten Eingangsanschlüssen 2, 3 und den Ausgangsanschlüssen 4, 5 verwendet. Die Halbleiterschalteranordnung 11 ist hierbei beispielsweise auf 1300 A ausgelegt.
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Des Weiteren weisen die Verbindungsleitungen 7.1, 7.2 der ersten Verbindung 7 und die Verbindungsleitungen 8.1, 8.2 der zweiten Verbindung 8 jeweils einen galvanisch trennenden Schalter 10 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die galvanisch trennenden Schalter 10 insbesondere Schütze.
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Hierbei übernimmt die Halbleiterschalteranordnung 11 sowohl das Umschalten eines Stroms sowie die Funktion des Überstromschutzes. Obwohl in 4 eine bidirektional-blockierende Halbleiterschalteranordnung 11 dargestellt ist, kann diese alternativ dazu unidirektional-blockierend ausgestaltet sein.
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Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Anzahl der verwendeten Transistoren weiter reduziert werden kann, während eine Integration der verschiedenen Verbindungen 7, 8, 9 weiterhin ermöglicht ist.
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In den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen sind die galvanisch trennenden Schalter 10 bevorzugt lediglich als Redundanz ausgelegt. Dadurch ist es möglich, diese für einen einzelnen Schaltvorgang auszulegen, wodurch vermieden wird, dass ein schnelles Altern durch häufiges Umschalten solcher galvanisch trennenden Schalter 10 auftritt.
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Bevorzugt sind anstelle eines oder mehrerer galvanisch trennenden Schalter 10 weitere Transistoren 12, entweder als unidirektional-blockierend oder als bidirektional-blockierend ausgestaltet, vorgesehen.
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100, welches die Lade-Schnittstelle 1 gemäß einem der Ausführungsbeispiele aufweist.
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Wie in 5 dargestellt, kann das Fahrzeug 100 mittels der Eingangsanschlüsse 2, 3 geladen werden. Das Fahrzeug 100 weist hierfür zumindest eine Batterie (nicht dargestellt) sowie ein mit den Batterien und mit der Lade-Schnittstelle 1 verbundenes Bordnetz auf (nicht dargestellt). Das Fahrzeug 100 ist ein rein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 11198374 B2 [0003]
- US 2021/316623 A1 [0004]
