EP3424124A1 - Vorrichtung zum laden eines elektrischen energiespeichers und verfahren zum initialisieren eines ladevorgangs für einen elektrischen energiespeicher - Google Patents

Vorrichtung zum laden eines elektrischen energiespeichers und verfahren zum initialisieren eines ladevorgangs für einen elektrischen energiespeicher

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Publication number
EP3424124A1
EP3424124A1 EP17704244.7A EP17704244A EP3424124A1 EP 3424124 A1 EP3424124 A1 EP 3424124A1 EP 17704244 A EP17704244 A EP 17704244A EP 3424124 A1 EP3424124 A1 EP 3424124A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging
voltage
electrical energy
circuit
energy storage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17704244.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Blum
Philipp Schumann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3424124A1 publication Critical patent/EP3424124A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a device for charging an electrical energy store and to a method for initializing a charging process for an electrical energy store.
  • Document DE 10 2014 207 854 A1 discloses a transmission system for contactless transmission of energy to a consumer. For example, by means of such an energy transfer batteries of
  • Electric vehicles or hybrid vehicles are Electric vehicles or hybrid vehicles.
  • a primary coil generates a high-frequency alternating magnetic field, which penetrates a secondary coil and there a
  • Energy transfer typically uses a frequency between 10 and 150 kHz.
  • a so-called DC link capacitor is used for voltage stabilization. In charging mode, this capacitor is charged to the voltage of the charged battery.
  • the charging system including the
  • the DC link capacitor must first be charged to the battery voltage.
  • precharge circuits can be provided. Disclosure of the invention
  • the present invention discloses a device for charging an electrical energy store with the features of patent claim 1 and a method for initializing a charging process for an electrical energy store with the features of patent claim 8.
  • An apparatus for charging an electrical energy storage device with a charging circuit, a DC link capacitor, a circuit breaker, a first voltage detector, a second voltage detector and a control device.
  • the charging circuit can be electrically coupled to an input terminal with an electrical energy source.
  • the charging circuit is further configured to provide a DC voltage or a DC current at an output terminal.
  • the DC link capacitor is connected to the
  • the circuit breaker is arranged in an electrical conduction path between the intermediate circuit capacitor and the electrical energy storage.
  • the circuit breaker is designed to provide an electrical connection between the
  • the first voltage detector is designed to be a
  • the first voltage detector can provide an output signal corresponding to the detected terminal voltage.
  • Voltage detector is designed to provide a DC link voltage between to detect the two terminals of the DC link capacitor.
  • the second voltage detector can provide an output signal which corresponds to the detected intermediate circuit voltage.
  • the controller is configured to use the detected terminal voltage
  • Charging circuit provide a control signal for charging the DC link capacitor. Furthermore, the control device can actuate the disconnecting switch if the intermediate circuit voltage corresponds to the calculated release voltage. In particular, it is closed by driving the circuit breaker of the circuit breaker.
  • the present invention is based on the finding that when connecting a charging circuit to a battery electrically, high compensation currents may occur due to capacitive components in the charging circuit. Therefore, these capacitive components must be before the
  • the present invention is further based on the finding that such charging of the capacitive components can be connected by means of a separate charging circuit with a high circuit complexity and in one
  • Vehicle architecture quite connectivity to the battery can exist, which by default do not contain a separate pre-charge circuit. Therefore, it is an idea of the present invention to take this knowledge into account and to provide a method and a circuit arrangement, whereby the charging circuit before the electrical connection to the battery as simple as possible and with little effort to a suitable
  • the present invention therefore provides an intermediate circuit capacitor in a device for charging an electrical energy store prior to electrically connecting the charging device to the electrical
  • This suitable voltage level can be in particular in the field of
  • Terminal voltage of the charged energy storage are. However, it is not necessary that the DC link capacitor must be charged exactly to the terminal voltage of the electrical energy storage. Even with minor voltage differences between
  • DC link capacitor and terminal voltage is an electrical connection by closing a circuit breaker possible without the case
  • the charging can be done with existing components and assemblies without a significant additional circuit complexity is required. This allows both the required space, as well as the
  • the charging of the capacities in the charging device is performed by the
  • control device is designed to release a charging process for charging the electrical energy storage device by means of the charging circuit after the disconnection switch has been closed. In this way, after closing the circuit breaker a
  • control device is designed to enable the charging of the electrical energy store only if a difference between the detected terminal voltage of the electrical energy store and the detected DC link voltage falls below a predetermined limit value after the disconnect switch has been closed.
  • control device is further configured to provide an enable signal when the charging process for the charging of the electrical energy storage device is enabled.
  • an enable signal can be used, for example, to trigger further instances or modules for charging the electrical energy store.
  • the charging circuit comprises a secondary coil of an inductive power transmission system. Furthermore, the charging circuit may also include a rectifier circuit. Especially with inductive
  • a rectifier circuit can be controlled very well by actively driving components in the rectifier circuit, the charging of the DC link capacitor.
  • a rectifier circuit comprises
  • Charging circuit a plurality of semiconductor switches.
  • the control device is designed to actively actuate the semiconductor switches of the rectifier circuit for charging the intermediate circuit capacitor
  • the step of calculating the enable voltage calculates a release voltage that deviates from the detected terminal voltage of the electric energy storage by a predetermined value or a predetermined value range. If a voltage is set at the intermediate circuit capacitor during the charging according to the invention, which is determined by the
  • Terminal voltage of the electrical energy storage device deviates, it can be checked, for example, whether the circuit breaker between
  • DC link capacitor and electrical energy storage is open or closed. Once the circuit breaker is closed, it will be on the
  • DC link capacitor can be set a voltage that differs by a few volts from the terminal voltage of the electrical energy storage.
  • voltages are possible, for example, differ by 1-2% of the terminal voltage of the electrical energy storage.
  • both a lower and a higher voltage, such as the terminal voltage of the electrical energy store, can be set at the DC link capacitor.
  • the electric provided by the charging circuit in the step for charging the intermediate circuit capacitor, the electric provided by the charging circuit
  • Isolator the amount of energy transmitted be limited. Thus, the security of the overall system can be increased. After the
  • the circuit breaker of the device for charging the electrical energy storage device may comprise a single-phase or a multi-phase circuit breaker.
  • multi-phase circuit breakers can thus be a complete galvanic
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for charging an electrical energy store according to an embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a schematic diagram, as it is based on a device for charging an electrical energy storage
  • FIG. 3 is a schematic representation of a flowchart, such as FIG
  • Method according to one embodiment is based.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for charging an electrical energy store 20.
  • the device comprises a charging circuit 1 with an intermediate circuit capacitor 2 and a disconnecting switch 3.
  • the device comprises a charging circuit 1 with an intermediate circuit capacitor 2 and a disconnecting switch 3.
  • Charging circuit 1 may be connected to an electrical power source 10 at an input terminal.
  • this electrical energy source 10 may be the connection to a power supply network.
  • any other sources of energy such as a photovoltaic system or the like are possible.
  • a photovoltaic system or the like are possible.
  • Charging circuit 1 can by the electric power source 10 at the input terminal of the charging circuit 1, a DC voltage or a
  • the charging circuit 1 converts the voltage or current provided at the input terminal into one
  • Energy storage 20 can be carried out in the charging circuit 1, a galvanic isolation between the input terminal and the output terminal of the charging circuit 1.
  • the control of the charging circuit 1 can be done for example by means of a control device 6.
  • a DC link capacitor 2 is arranged at the output terminal of the charging circuit 1.
  • the output terminal of the charging circuit 1 with the intermediate circuit capacitor 2 provided thereon can be coupled to the electrical energy store 20 via a circuit breaker 3.
  • the circuit breaker 3 may be any switching element that is capable is to reliably switch the occurring voltages and currents.
  • Circuit breaker or act a contactor Further switching elements for separating the electrical connection between the electrical energy store 20 and charging circuit 1 are also possible.
  • Disconnector 3 may in particular be either a single-phase switch, which interrupts only a single connection between the electrical energy storage 20 and the charging circuit 1, or alternatively, it may be at the circuit breaker 3 is also a multi-phase switching element, the two or more electrical Interconnects between the electrical energy storage 20 and the charging circuit 1 interrupts.
  • the circuit breaker 3 As long as no charging of the electrical energy storage 20 takes place, the circuit breaker 3 is open as a rule. For safety reasons, the DC link capacitor 2 is usually discharged. If then the circuit breaker 3 would be closed, so would from the electrical
  • a terminal voltage between the two terminals of the electrical energy store 20 is first determined.
  • a first voltage detector 4 can be provided on the electrical energy store 20.
  • This first voltage detector 4 may, for example, be a voltage detector which is already provided for monitoring the battery voltage anyway.
  • the first voltage detector 4 detects the terminal voltage at the electrical energy store 20 and then provides an output signal that corresponds to the detected terminal voltage
  • This output signal of the first voltage detector 4 can be provided to the control device 6.
  • This output signal may in particular be any desired analog or digital signal.
  • the controller 6 may then based on the detected
  • this release voltage may be in the range of the detected terminal voltage at the electrical energy storage 20.
  • a release voltage that matches as well as possible with the detected terminal voltage of the electrical energy storage device 20 a particularly gentle closing of the circuit breaker 3 is possible.
  • a particularly gentle closing of the circuit breaker 3 is possible.
  • the DC link capacitor 2 and the terminal voltage to the electrical energy storage 20 are detected, whether the circuit breaker 3 is open or if the circuit breaker 3 is closed and so a reliable electrical connection between the charging circuit 1 has been made with the DC link capacitor 2 and the electrical energy storage 20.
  • the DC link capacitor 2 can be charged to a voltage which is slightly below or above the terminal voltage of the electrical
  • Energy storage 20 is located.
  • a voltage can be selected which is a few volts, for example 2-5 volts, or for example 1-2% of the terminal voltage of the electrical energy storage device 20, below or above the terminal voltage of the electrical
  • the voltage at the DC link capacitor 2 can be detected, for example, via a second voltage detector 5, which is arranged between the two terminals of the DC link capacitor 2.
  • a second voltage detector 5 Analogous to the first voltage detector 4, it may be a voltage detector which is an analog or digital
  • Release voltage can be charged.
  • the battery for this purpose, for example, the
  • Control device 6 evaluate an output signal provided by the second voltage detector 5 in order to determine the voltage currently applied to the DC link capacitor 2. Depending on the calculated release voltage and the voltage detected at the DC link capacitor 2, the control device 6 can then control the charging circuit 1.
  • the power provided by the charging circuit 1 can be limited.
  • the power may be limited to a few watts or possibly to a power of less than one watt during the charging of the DC link capacitor 2.
  • the power during the charging of the DC link capacitor 2 can be limited to a very small fraction in comparison to the power during charging of the electrical energy store 20.
  • the circuit breaker 3 After it has been determined by the control device 6, for example, that the intermediate circuit capacitor 2 has been charged to the calculated release voltage, the circuit breaker 3 can be closed. For this purpose, the circuit breaker 3 can be driven accordingly when the
  • Comparison of the detected terminal voltage of the electric energy storage device 20 with the detected voltage to the DC link capacitor 2 are checked whether the disconnector 3 is closed properly, as described above. If a voltage difference between the terminal voltage and the voltage at the DC link capacitor 2 is detected even after closing the circuit breaker 3, then charging the electrical Energy storage 20 are stopped and if necessary, an error message can be issued.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a block diagram as it is one embodiment of a device for charging an electrical
  • the charging circuit 1 is fed by a DC voltage source 10.
  • This alternating voltage is first converted by means of an inverter from the four switching elements Sl to S4 with the freewheeling diodes Dl to D4 arranged in parallel to a high-frequency alternating voltage. For example, this may be
  • the coil LI may in particular be the primary coil of an inductive energy transmission system.
  • the alternating magnetic field generated by the coil LI couples into another one
  • the further coil L2 may be the secondary coil of an inductive energy transmission system.
  • the further coil L2 together with the capacitor C2 forms a
  • Diodes D5 to D8 rectified.
  • the thus rectified voltage can be provided at the output of the charging circuit 1.
  • a switching element S5, S6, for example a semiconductor switching element is arranged parallel to the lower diodes D5 and D6. By opening or closing these switching elements S5 and S6 is a controlled charging of the
  • DC link capacitor 2 possible.
  • energy storage device 20 is very well suited for charging an electrical energy storage device in a vehicle, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. In this way, for example, the traction battery of such a vehicle can be charged.
  • Energy transfer between the electric power source 10 and the electrical energy storage 20 in the form of the traction battery can be done for example by means of an inductive charging system, wherein the
  • Primary coil is located outside the vehicle and the secondary coil in the vehicle, for example, in the vehicle floor, is arranged.
  • conductive charging systems based on the inventive device for charging an electrical energy storage 20 are possible.
  • a transformer or the like can also be provided for the galvanic isolation between the electrical energy source 10 and the energy store 20.
  • the device according to the invention for charging an electrical energy store can also be considered for any other systems for charging an electrical energy store. For example, at the junction between the charging circuit 1 and the
  • Plug connection may be provided. As long as no charging of the electric
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flow diagram, such as a method for initializing a charging process for an electrical
  • step S1 a terminal voltage of the electrical energy store 20 is first detected. Based on this detected terminal voltage of the electrical energy storage device 20, a release voltage is calculated in step S2. Subsequently, step S 3, an intermediate circuit capacitor 2 can be charged to the calculated release voltage.
  • the DC link capacitor 2 is coupled via an open circuit breaker 3 to the electrical energy storage 20. The charging of the DC link capacitor 2 takes place by means of a charging circuit 1 for the electrical energy storage 20.
  • step S4 the circuit breaker 3 between DC link capacitor 2 and electrical energy storage 20 are closed when the value of the electrical voltage at the DC link capacitor 2 to the
  • a voltage which is independent of the detected terminal voltage of the electrical current can be calculated as the enable voltage in step S2
  • Release voltage by a few volts, for example, 2-5 volts, or 1-2% of the terminal voltage of the electrical energy storage device 20 differ.
  • the calculated release voltage may be smaller or larger than the terminal voltage at the electrical energy storage 20.
  • the electrical power provided by the charging circuit 1 can be limited to a predetermined maximum value.
  • the electrical power provided by the charging circuit 1 during the charging of the DC link capacitor 2 can be limited to a few watts or to a power of less than one watt.
  • the present invention relates to an efficient charging of a DC link capacitor of a charging circuit for an electrical energy storage.
  • the intermediate circuit capacitor of the charging circuit is first charged by means of the charging circuit to a voltage in the range of a terminal voltage of the charged electrical energy storage device. Only after the intermediate circuit capacitor has been charged to the predetermined voltage, the intermediate circuit capacitor is electrically connected to the electrical energy storage to be charged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein effizientes Aufladen eines Zwischenkreiskondensators in einer Ladeschaltung für einen elektrischen Energiespeicher. Hierzu wird der Zwischenkreiskondensator der Ladeschaltung zunächst mittels der Ladeschaltung auf eine Spannung im Bereich einer Klemmenspannung des aufzuladenden elektrischen Energiespeichers aufgeladen. Erst nachdem der Zwischenkreiskondensator auf die vorgegebene Spannung aufgeladen worden ist, wird der Zwischenkreiskondensator mit dem aufzuladenden elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers und Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers sowie ein Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher.
Stand der Technik
Die Druckschrift DE 10 2014 207 854 AI offenbart ein Übertragungssystem zum kontaktlosen Übertragen von Energie an einen Verbraucher. Beispielsweise können mittels einer solchen Energieübertragung Batterien von
Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen aufgeladen werden.
Beim induktiven Laden von Energiespeichern, beispielsweise beim induktiven Laden von Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen wird die elektrische Energie über einen Transformator mit großem Luftspalt übertragen. Zur
Energieübertragung erzeugt eine Primärspule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das eine Sekundärspule durchdringt und dort einen
entsprechenden Strom induziert. Als Frequenzbereich für die
Energieübertragung wird typischerweise eine Frequenz zwischen 10 und 150 kHz verwendet.
Auf der Sekundärseite wird zur Spannungsstabilisierung ein sogenannter Gleichspannungs-Zwischenkreiskondensator eingesetzt. Im Ladebetrieb ist dieser Kondensator auf die Spannung der aufzuladenden Batterie aufgeladen. Vor Beginn des Ladebetriebs ist das Ladesystem einschließlich des
Gleichspannungs-Zwischenkreiskondensators von der Batterie durch einen Leitungsschutzschalter bzw. einen Trennschalter oder Schütz getrennt. Aus Sicherheitsgründen ist ferner eine Entladung des Gleichspannungs- Zwischenkreiskondensators vorgesehen. Um beim Schließen des Trennschalters hohe Umladeströme zwischen der
Batterie und dem Kondensator zu vermeiden, muss der Gleichspannungs- Zwischenkreiskondensator zuvor auf die Batteriespannung aufgeladen werden. Hierzu können beispielsweise sogenannte Vorladeschaltungen vorgesehen sein. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ladeschaltung, einem Zwischenkreiskondensator, einem Trennschalter, einem ersten Spannungsdetektor, einem zweiten Spannungsdetektor und einer Steuereinrichtung. Die Ladeschaltung ist an einem Eingangsanschluss mit einer elektrischen Energiequelle elektrisch koppelbar. Die Ladeschaltung ist ferner dazu ausgelegt, an einem Ausgangsanschluss eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom bereitzustellen. Der Zwischenkreiskondensator ist mit dem
Ausgangsanschluss der Ladeschaltung elektrisch verbunden. Der Trennschalter ist in einem elektrischen Leitungspfad zwischen dem Zwischenkreiskondensator und dem elektrischen Energiespeicher angeordnet. Dabei ist der Trennschalter dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung zwischen dem
Zwischenkreiskondensator und dem elektrischen Energiespeicher zu öffnen oder zu schließen. Der erste Spannungsdetektor ist dazu ausgelegt, eine
Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers zu erfassen. Der erste Spannungsdetektor kann dabei ein zu der erfassten Klemmenspannung korrespondierendes Ausgangssignal bereitstellen. Der zweite
Spannungsdetektor ist dazu ausgelegt, eine Zwischenkreisspannung zwischen den zwei Anschlüssen des Zwischenkreiskondensators zu erfassen. Dabei kann der zweite Spannungsdetektor ein Ausgangssignal bereitstellen, das zu der erfassten Zwischenkreisspannung korrespondiert. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, unter Verwendung der erfassten Klemmenspannung eine
Freigabespannung zu berechnen. Weiterhin kann die Steuereinrichtung an der
Ladeschaltung ein Steuersignal zum Aufladen des Zwischenkreiskondensators bereitstellen. Ferner kann die Steuereinrichtung den Trennschalter ansteuern, wenn die Zwischenkreisspannung der berechneten Freigabespannung entspricht. Insbesondere wird dabei durch Ansteuern des Trennschalters der Trennschalter geschlossen.
Ferner ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher mit den Schritten des Erfassens einer Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers; des Berechnens einer Freigabespannung unter Verwendung der erfassten Klemmenspannung des elektrischen
Energiespeichers; des Aufladens eines über einen geöffneten Trennschalter mit dem elektrischen Energiespeicher gekoppelten Zwischenkreiskondensators mittels einer Ladeschaltung für den elektrischen Energiespeicher; und des
Schließens des Trennschalters, wenn der Wert der elektrischen Spannung an dem Zwischenkreiskondensator der berechneten Freigabespannung entspricht.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim elektrischen Verbinden einer Ladeschaltung mit einer Batterie aufgrund von kapazitiven Bauelementen in der Ladeschaltung zu hohen Ausgleichsströmen kommen kann. Daher müssen diese kapazitiven Bauelemente vor dem
Verbinden auf ein geeignetes Spannungsniveau aufgeladen werden. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass ein solches Aufladen der kapazitiven Bauelemente mittels einer separaten Ladeschaltung mit einem hohen Schaltungsaufwand verbunden sein kann und in einer
Fahrzeugarchitektur durchaus Anschlussmöglichkeiten an die Batterie bestehen können, die standardmäßig keine separate Vorladeschaltung enthalten. Daher ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, wodurch die Ladeschaltung vor dem elektrischen Verbinden mit der Batterie möglichst einfach und mit nur geringem Aufwand auf ein geeignetes
Spannungsniveau aufgeladen werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, einen Zwischenkreiskondensator in einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers vor dem elektrischen Verbinden der Ladevorrichtung mit dem elektrischen
Energiespeicher zunächst mittels einer in der Ladevorrichtung vorgesehenen Ladeschaltung auf ein geeignetes Spannungsniveau aufzuladen. Dieses geeignete Spannungsniveau kann dabei insbesondere im Bereich der
Klemmenspannung des aufzuladenden Energiespeichers liegen. Dabei ist es jedoch nicht erforderlich, dass der Zwischenkreiskondensator exakt auf die Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers aufgeladen werden muss. Auch bei geringfügigen Spannungsdifferenzen zwischen
Zwischenkreiskondensator und Klemmenspannung ist ein elektrisches Verbinden durch Schließen eines Trennschalters möglich, ohne dass dabei der
Trennschalter oder weitere Bauelemente Schaden erleiden werden.
Da das Aufladen des Zwischenkreiskondensators über die Ladeschaltung erfolgt, kann das Aufladen mit bereits existierenden Bauelementen und Baugruppen erfolgen, ohne dass ein erheblicher zusätzlicher Schaltungsaufwand erforderlich ist. Hierdurch kann sowohl der erforderliche Bauraum, als auch die
Herstellungskosten gesenkt werden.
Das Aufladen der Kapazitäten in der Ladevorrichtung erfolgt durch die
Ladevorrichtung selbst, so dass auch vor dem Schließen des Trennschalters zwischen Energiespeicher und Ladevorrichtung keinerlei elektrische Verbindung hergestellt werden muss. Daher kann vor Beginn des Ladevorgangs auch die Isolation zwischen Energiespeicher und Ladevorrichtung bzw. eventuell vorhandenen Anschlüssen oder Ladebuchsen gewährleistet werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, einen Ladevorgang für das Laden des elektrischen Energiespeichers mittels der Ladeschaltung freizugeben, nachdem der Trennschalter geschlossen worden ist. Auf diese Weise kann nach Schließen des Trennschalters eine
Energieübertragung von der Ladeschaltung zu dem elektrischen Energiespeicher erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Laden des elektrischen Energiespeichers nur dann freizugeben, wenn eine Differenz zwischen erfasster Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers und erfasster Zwischenkreisspannung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, nachdem der Trennschalter geschlossen worden ist. Durch den Vergleich der Spannung an Zwischenkreiskondensator mit der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers kann überprüft werden, ob der Trennschalter auch sicher geschlossen worden ist oder es über dem Trennschalter bzw. gegebenenfalls an weiteren Stellen in der Verbindung zwischen Zwischenkreiskondensator und elektrischem Energiespeicher zu einem Spannungsabfall kommt, der während des Ladens des Energiespeichers eine potentielle Gefahr darstellen könnte.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu ausgelegt, ein Freigabesignal bereitzustellen, wenn der Ladevorgang für das Laden des elektrischen Energiespeichers freigegeben wird. Ein solches Freigabesignal kann beispielsweise dazu verwendet werden, weitere Instanzen bzw. Baugruppen für das Laden des elektrischen Energiespeichers zu triggern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ladeschaltung eine Sekundärspule eines induktiven Energieübertragungssystems. Ferner kann die Ladeschaltung auch eine Gleichrichterschaltung umfassen. Insbesondere bei induktiven
Energieübertragungssystemen und bei Resonanzwandlern mit einer
Gleichrichterschaltung kann durch aktives Ansteuern von Bauelementen in der Gleichrichterschaltung das Aufladen des Zwischenkreiskondensators sehr gut gesteuert werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Gleichrichterschaltung der
Ladeschaltung eine Mehrzahl von Halbleiterschalter. Die Steuereinrichtung ist hierbei dazu ausgelegt, die Halbleiterschalter der Gleichrichterschaltung für das Aufladen des Zwischenkreiskondensators aktiv anzusteuern
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zum Initialisieren des
Ladevorgangs berechnet der Schritt zum Berechnen der Freigabespannung eine Freigabespannung, die von der erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers um einen vorbestimmten Wert oder einen vorbestimmten Wertebereich abweicht. Wird an dem Zwischenkreiskondensator während des erfindungsgemäßen Aufladens eine Spannung eingestellt, die von der
Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers abweicht, so kann beispielsweise überprüft werden, ob der Trennschalter zwischen
Zwischenkreiskondensator und elektrischem Energiespeicher geöffnet oder geschlossen ist. Sobald der Trennschalter geschlossen ist, wird sich an dem
Zwischenkreiskondensator auch dann eine Spannung in Höhe der
Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers einstellen, selbst wenn zuvor eine davon abweichende Spannung eingestellt worden ist. Auf diese Weise kann daher die elektrische Verbindung zwischen Zwischenkreiskondensator und elektrischem Energiespeicher überprüft werden. Beispielsweise kann an dem
Zwischenkreiskondensator eine Spannung eingestellt werden, die um wenige Volt von der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers abweicht. Insbesondere sind zum Beispiel Spannungen möglich, die beispielsweise um 1-2 % der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers abweichen. Dabei kann an dem Zwischenkreiskondensator sowohl eine niedrigere als auch eine höhere Spannung wie die Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Schritt zum Aufladen des Zwischenkreiskondensators die von der Ladeschaltung bereitgestellte elektrische
Leistung auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt. Auf diese Weise kann während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators bei geöffnetem
Trennschalter die übertragene Energiemenge begrenzt werden. Somit kann die Sicherheit des Gesamtsystems erhöht werden. Nachdem der
Zwischenkreiskondensator auf die gewünschte Spannung aufgeladen worden ist und der Trennschalter zwischen Zwischenkreiskondensator und elektrischem Energiespeicher geschlossen worden ist, kann daraufhin das Laden des elektrischen Energiespeichers mit voller Leistung freigegeben werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Trennschalter der Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers einen einphasigen oder einen mehrphasigen Trennschalter umfassen. Insbesondere bei der Verwendung von mehrphasigen Trennschaltern kann somit eine vollständige galvanische
Trennung zwischen elektrischem Energiespeicher und Ladevorrichtung ermöglicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Aufladen des
Zwischenkreiskondensators ein aktives Ansteuern von Halbleiterschalter in einer Gleichrichterschaltung der Ladeschaltung.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder
Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführung; Figur 2: eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds, wie es einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers zugrunde liegt; und Figur 3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem
Verfahren gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Ausführungsformen der Erfindung In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen, sofern nicht anders angegeben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20. Die Vorrichtung umfasst eine Ladeschaltung 1 mit einem Zwischenkreiskondensator 2 sowie einen Trennschalter 3. Die
Ladeschaltung 1 kann an einem Eingangsanschluss mit einer elektrischen Energiequelle 10 verbunden werden. Beispielsweise kann es sich bei dieser elektrischen Energiequelle 10 um den Anschluss an ein Energieversorgungsnetz handeln. Aber auch beliebige weitere Energiequellen, wie zum Beispiel eine Photovoltaikanlage oder ähnliches sind möglich. Je nach Konfiguration der
Ladeschaltung 1 kann durch die elektrische Energiequelle 10 dabei an dem Eingangsanschluss der Ladeschaltung 1 eine Gleichspannung oder eine
Wechselspannung bereitgestellt werden. Die Ladeschaltung 1 konvertiert die an dem Eingangsanschluss bereitgestellte Spannung oder Strom in eine
Gleichspannung oder einen Gleichstrom zum Aufladen des elektrischen
Energiespeichers 20. Insbesondere kann dabei in der Ladeschaltung 1 eine galvanische Trennung zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss der Ladeschaltung 1 erfolgen. Die Ansteuerung der Ladeschaltung 1 kann dabei beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung 6 erfolgen.
Am Ausgangsanschluss der Ladeschaltung 1 ist ein Zwischenkreiskondensator 2 angeordnet. Der Ausgangsanschluss der Ladeschaltung 1 mit dem daran vorgesehenen Zwischenkreiskondensator 2 kann über einen Trennschalter 3 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 gekoppelt werden. Bei dem Trennschalter 3 kann es sich dabei um ein beliebiges Schaltelement handeln, das in der Lage ist, die auftretenden Spannungen und Ströme zuverlässig zu schalten.
Beispielsweise kann es sich bei dem Trennschalter 3 um einen
Leitungsschutzschalter bzw. einen Schütz handeln. Weitere Schaltelemente zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen elektrischem Energiespeicher 20 und Ladeschaltung 1 sind darüber hinaus ebenso möglich. Bei dem
Trennschalter 3 kann es sich insbesondere entweder um einen einphasigen Schalter handeln, der nur eine einzige Verbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher 20 und der Ladeschaltung 1 unterbricht, oder alternativ kann es sich bei dem Trennschalter 3 auch um ein mehrphasiges Schaltelement handeln, das zwei oder mehr elektrische Verbindungen zwischen dem elektrischen Energiespeicher 20 und der Ladeschaltung 1 unterbricht.
Solange kein Laden des elektrischen Energiespeichers 20 erfolgt, ist der Trennschalter 3 in der Regel geöffnet. Aus Sicherheitsgründen ist dabei der Zwischenkreiskondensator 2 üblicherweise entladen. Würde daraufhin der Trennschalter 3 geschlossen werden, so würde von dem elektrischen
Energiespeicher 20 innerhalb sehr kurzer Zeit ein hoher Ausgleichsstrom in den Zwischenkreiskondensator 2 fließen. Um dies zu vermeiden, wird der
Zwischenkreiskondensator 2 vor dem Schließen des Trennschalters 3
aufgeladen.
Hierzu wird zunächst eine Klemmenspannung zwischen den beiden Anschlüssen des elektrischen Energiespeichers 20 ermittelt. Zu diesem Zweck kann an dem elektrischen Energiespeicher 20 ein erster Spannungsdetektor 4 vorgesehen sein. Bei diesem ersten Spannungsdetektor 4 kann es sich beispielsweise um einen Spannungsdetektor handeln, der zur Überwachung der Batteriespannung bereits ohnehin vorgesehen ist. Der erste Spannungsdetektor 4 erfasst die Klemmenspannung an dem elektrischen Energiespeicher 20 und stellt daraufhin ein Ausgangssignal bereit, das zu der erfassten Klemmenspannung
korrespondiert. Dieses Ausgangssignal des ersten Spannungsdetektors 4 kann an der Steuereinrichtung 6 bereitgestellt werden. Bei diesem Ausgangssignal kann es sich insbesondere um ein beliebiges analoges oder digitales Signal handeln. Die Steuereinrichtung 6 kann daraufhin basierend auf der erfassten
Klemmenspannung an dem elektrischen Energiespeicher 20 eine
Freigabespannung berechnen, auf die der Zwischenkreiskondensator 2 aufgeladen werden soll, bevor ein Schließen des Trennschalters 3 erfolgt.
Insbesondere kann diese Freigabespannung dabei im Bereich der erfassten Klemmenspannung an dem elektrischen Energiespeicher 20 liegen. Bei einer Freigabespannung, die möglichst gut mit der erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 übereinstimmt, ist ein besonders schonendes Schließen des Trennschalters 3 möglich. Andererseits kann bei einer
geringfügigen Abweichung zwischen der Spannung an den
Zwischenkreiskondensator 2 und der Klemmenspannung an dem elektrischen Energiespeicher 20 festgestellt werden, ob der Trennschalter 3 geöffnet ist oder ob der Trennschalter 3 geschlossen ist und so eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Ladeschaltung 1 mit dem Zwischenkreiskondensator 2 und dem elektrischen Energiespeicher 20 hergestellt worden ist. So kann zum Beispiel der Zwischenkreiskondensator 2 auf eine Spannung aufgeladen werden, die geringfügig unter oder über der Klemmenspannung des elektrischen
Energiespeichers 20 liegt. Beispielsweise kann als Freigabespannung eine Spannung gewählt werden, die einige Volt, zum Beispiel 2-5 Volt, oder beispielsweise 1-2 % der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20, unterhalb oder oberhalb der Klemmenspannung des elektrischen
Energiespeichers 20 liegt. Die Spannung an dem Zwischenkreiskondensator 2 kann dabei zum Beispiel über einen zweiten Spannungsdetektor 5 erfasst werden, der zwischen den beiden Anschlüssen des Zwischenkreiskondensators 2 angeordnet ist. Analog zu dem ersten Spannungsdetektor 4 kann es sich dabei um einen Spannungsdetektor handeln, der ein analoges oder digitales
Ausgangssignal bereitstellt, welches zu der erfassten Spannung korrespondiert. Nachdem der Trennschalter 3 geschlossen wurde, wird sich dabei an dem Zwischenkreiskondensator 2 eine Spannung in Höhe der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 einstellen, selbst wenn zuvor der
Zwischenkreiskondensator 2 auf eine niedrigere oder höhere Spannung aufgeladen worden ist. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Schließen des Trennschalters 3 detektiert werden. Nachdem, wie oben bereits beschrieben, durch die Steuereinrichtung 6 eine geeignete Freigabespannung berechnet worden ist, kann durch die
Ladeschaltung 1 der Zwischenkreiskondensator 2 auf die berechnete
Freigabespannung aufgeladen werden. Hierzu kann beispielsweise die
Steuereinrichtung 6 ein von dem zweiten Spannungsdetektor 5 bereitgestelltes Ausgangssignal auswerten, um die aktuell an dem Zwischenkreiskondensator 2 anliegende Spannung zu ermitteln. In Abhängigkeit von der berechneten Freigabespannung und der an dem Zwischenkreiskondensator 2 erfassten Spannung kann die Steuereinrichtung 6 daraufhin die Ladeschaltung 1 ansteuern. Während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators 2 auf die berechnete Freigabespannung muss dabei durch die Ladeschaltung 1 nur eine sehr geringe Menge an Energie bereitgestellt werden. Daher kann während dieses Aufladevorgangs für den Zwischenkreiskondensator 2 die von der Ladeschaltung 1 bereitgestellte Leistung begrenzt werden. Beispielsweise kann die Leistung auf wenige Watt oder gegebenenfalls auf eine Leistung von weniger als einem Watt während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators 2 begrenzt werden. Insbesondere kann die Leistung während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators 2 auf einen sehr geringen Bruchteil im Vergleich zu der Leistung während des Aufladens des elektrischen Energiespeichers 20 begrenzt werden.
Nachdem beispielsweise durch die Steuereinrichtung 6 festgestellt worden ist, dass der Zwischenkreiskondensator 2 auf die berechnete Freigabespannung aufgeladen worden ist, kann der Trennschalter 3 geschlossen werden. Hierzu kann der Trennschalter 3 entsprechend angesteuert werden, wenn der
Zwischenkreiskondensator 2 auf die Freigabespannung aufgeladen worden ist. Daraufhin kann das Laden des elektrischen Energiespeichers 20 durch die Ladeschaltung 1 freigegeben werden. Gegebenenfalls kann zuvor durch
Vergleich der erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 mit der erfassten Spannung an dem Zwischenkreiskondensator 2 überprüft werden, ob der Trennschalter 3 korrekt geschlossen ist, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde. Wird auch nach Schließen des Trennschalters 3 eine Spannungsdifferenz zwischen der Klemmenspannung und der Spannung an dem Zwischenkreiskondensator 2 festgestellt, so kann ein Laden des elektrischen Energiespeichers 20 unterbunden werden und gegebenenfalls kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds wie es einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen
Energiespeichers 20 zugrunde liegt. Die Ladeschaltung 1 wird dabei von einer Gleichspannungsquelle 10 gespeist. Diese Wechselspannung wird zunächst mittels eines Wechselrichters aus den vier Schaltelementen Sl bis S4 mit den parallel dazu angeordneten Freilaufdioden Dl bis D4 in eine hochfrequente Wechselspannung umgeformt. Beispielsweise kann es sich bei dieser
Wechselspannung um eine Wechselspannung im Bereich zwischen 10 und 150 kHz handeln. Diese Wechselspannung speist einen Schwingkreis aus dem Kondensator Cl und der Spule LI. Bei der Spule LI kann es sich insbesondere um die Primärspule eines induktiven Energieübertragungssystems handeln. Das von der Spule LI generierte magnetische Wechselfeld koppelt in eine weitere
Spule L2 ein. Beispielsweise kann es sich bei der weiteren Spule L2 um die Sekundärspule eines induktiven Energieübertragungssystems handeln. Die weitere Spule L2 bildet gemeinsam mit dem Kondensator C2 einen
Schwingkreis. Die an der Serienschaltung aus Kondensator C2 und weiterer Spule L2 anliegende Wechselspannung wird durch einen Gleichrichter aus den
Dioden D5 bis D8 gleichgerichtet. Die so gleichgerichtete Spannung kann am Ausgang der Ladeschaltung 1 bereitgestellt werden. Parallel zu den unteren Dioden D5 und D6 ist dabei jeweils ein Schaltelement S5, S6, beispielsweise ein Halbleiterschaltelement, angeordnet. Durch Öffnen bzw. Schließen dieser Schaltelemente S5 und S6 ist ein kontrolliertes Aufladen des
Zwischenkreiskondensators 2 möglich. Hierzu können die beiden Schaltelemente S5 und S6 beispielsweise periodisch geöffnet und geschlossen werden, bis die gewünschte Freigabespannung an dem Zwischenkreiskondensator 2 erreicht ist. Die zuvor beschriebene Vorrichtung zum Laden eines elektrischen
Energiespeichers 20 eignet sich beispielsweise sehr gut für das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Traktionsbatterie eines solchen Fahrzeugs aufgeladen werden. Die
Energieübertragung zwischen elektrischer Energiequelle 10 und dem elektrischen Energiespeicher 20 in Form der Traktionsbatterie kann dabei beispielsweise mittels eines induktiven Ladesystems erfolgen, wobei die
Primärspule sich außerhalb des Fahrzeugs befindet und die Sekundärspule im Fahrzeug, beispielsweise im Fahrzeugboden, angeordnet ist. Aber auch konduktive Ladesysteme auf Grundlage der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20 sind möglich. Insbesondere kann dabei auch zur galvanischen Trennung zwischen elektrischer Energiequelle 10 und Energiespeicher 20 ein Übertrager oder ähnliches vorgesehen sein. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers auch für beliebige weitere Systeme zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in Betracht gezogen werden. So kann beispielsweise am Übergang zwischen der Ladeschaltung 1 und dem
Zwischenkreiskondensator 2 auf der einen Seite und dem elektrischen
Energiespeicher 20 mit dem Trennschalter 3 auf der anderen Seite eine
Steckverbindung vorgesehen sein. Solange kein Aufladen des elektrischen
Energiespeichers 20 erfolgt, sollte dabei an dieser Steckverbindung aus
Sicherheitsgründen keine elektrische Spannung anliegen. Erst nachdem die Steckverbindung zwischen Ladeschaltung 1 und Zwischenkreiskondensator 2 und dem elektrischen Energiespeicher 20 mit dem Trennschalter 3 korrekt hergestellt worden ist (und ein Berühren von spannungsführenden Teilen zuverlässig ausgeschlossen ist), kann daraufhin der Zwischenkreiskondensator 2 aufgeladen und der Trennschalter 3 geschlossen werden.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen
Energiespeicher 20 zugrunde liegt. In Schritt Sl wird dabei zunächst eine Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 erfasst. Basierend auf dieser erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 wird in Schritt S2 eine Freigabespannung berechnet. Anschließend kann Schritt S3 ein Zwischenkreiskondensator 2 auf die berechnete Freigabespannung aufgeladen werden. Der Zwischenkreiskondensator 2 ist dabei über einen geöffneten Trennschalter 3 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 gekoppelt. Das Aufladen des Zwischenkreiskondensators 2 erfolgt dabei mittels einer Ladeschaltung 1 für den elektrischen Energiespeicher 20. Schließlich kann in Schritt S4 der Trennschalter 3 zwischen Zwischenkreiskondensator 2 und elektrischem Energiespeicher 20 geschlossen werden, wenn der Wert der elektrischen Spannung an dem Zwischenkreiskondensator 2 zu der
Freigabespannung korrespondiert.
Als Freigabespannung kann dabei in Schritt S2 eine Spannung berechnet werden, die von der erfassten Klemmenspannung des elektrischen
Energiespeichers 20 um einen vorbestimmten Wert oder einen vorbestimmten Wertebereich abweicht. Insbesondere kann dabei die berechnete
Freigabespannung um einige Volt, beispielsweise 2-5 Volt, oder 1-2 % der Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers 20 abweichen. Die berechnete Freigabespannung kann dabei kleiner oder größer sein als die Klemmenspannung an dem elektrischen Energiespeicher 20.
Während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators 2 in Schritt S3 kann dabei die von der Ladeschaltung 1 bereitgestellte elektrische Leistung auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt werden. Beispielsweise kann die von der Ladeschaltung 1 bereitgestellte elektrische Leistung während des Aufladens des Zwischenkreiskondensators 2 auf einige wenige Watt oder auf eine Leistung von weniger als einem Watt begrenzt werden.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein effizientes Aufladen eines Zwischenkreiskondensators einer Ladeschaltung für einen elektrischen Energiespeicher. Hierzu wird der Zwischenkreiskondensator der Ladeschaltung zunächst mittels der Ladeschaltung auf eine Spannung im Bereich einer Klemmenspannung des aufzuladenden elektrischen Energiespeichers aufgeladen. Erst nachdem der Zwischenkreiskondensator auf die vorgegebene Spannung aufgeladen worden ist, wird der Zwischenkreiskondensator mit dem aufzuladenden elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (20), mit: einer Ladeschaltung (1), die an einem Eingangsanschluss mit einer elektrischen Energiequelle (10) elektrisch koppelbar ist, und die dazu ausgelegt ist, an einem Ausgangsanschluss eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom bereitzustellen; einem Zwischenkreiskondensator (2), der mit dem Ausgangsanschluss der Ladeschaltung (1) elektrisch verbunden ist; einem Trennschalter (3), der in einem elektrischen Leitungspfad zwischen dem Zwischenkreiskondensator (2) und dem elektrischen Energiespeicher (20) angeordnet ist, und der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Zwischenkreiskondensator (2) und dem elektrischen Energiespeicher (20) zu öffnen oder zu schließen; einem ersten Spannungsdetektor (4), der dazu ausgelegt ist, eine Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers (20) zu erfassen; einem zweiten Spannungsdetektor (5), der dazu ausgelegt ist, eine Zwischenkreisspannung zwischen zwei Anschlüssen des
Zwischenkreiskondensators (2) zu erfassen; und einer Steuereinrichtung (6), die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung der erfassten Klemmenspannung eine Freigabespannung zu berechnen, an der Ladeschaltung (1) ein Steuersignal zum Aufladen des
Zwischenkreiskondensators (2) bereitzustellen, und den Trennschalter (3) anzusteuern, wenn die Zwischenkreisspannung der berechneten Freigabespannung entspricht. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (6) ferner dazu ausgelegt ist, einen Ladevorgang für das Laden des elektrischen Energiespeichers (20) mittels der Ladeschaltung (1) freizugeben, nachdem der Trennschalter (3) geschlossen worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, das Laden des elektrischen Energiespeichers (20) nur dann freizugeben, wenn eine Differenz zwischen erfasster
Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers (20) und erfasster Zwischenkreisspannung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, nachdem der Trennschalter (3) geschlossen worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (6) ferner dazu ausgelegt ist, ein Freigabesignal bereitzustellen, wenn der Ladevorgang für das Laden des elektrischen Energiespeichers (20) freigegeben worden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Trennschalter (3) einen mehrphasigen Schalter umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ladeschaltung (1) eine Sekundärspule eines induktiven Energieübertragungssystems oder eines Resonanzwandlers und eine Gleichrichterschaltung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gleichrichterschaltung eine Mehrzahl von Halbleiterschalter umfasst, und die Steuereinrichtung (6) dazu ausgelegt ist, die Halbleiterschalter der Gleichrichterschaltung für das Aufladen des Zwischenkreiskondensators aktiv anzusteuern.
Verfahren zum Initialisieren eines Ladevorgangs für einen elektrischen Energiespeicher (20), mit den Schritten:
Erfassen (Sl) einer Klemmenspannung des elektrischen
Energiespeichers (20); Berechnen (S2) einer Freigabespannung unter Verwendung der erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers (20);
Aufladen (S3) eines über einen geöffneten Trennschalter (3) mit dem elektrischen Energiespeicher (20) gekoppelten
Zwischenkreiskondensators (2) mittels einer Ladeschaltung (1) für den elektrischen Energiespeicher (20); und
Schließen (S4) des Trennschalters (3), wenn der Wert der elektrischen Spannung an dem Zwischenkreiskondensator (2) der berechneten Freigabespannung entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt (S2) zum Berechnen der
Freigabespannung eine Freigabespannung berechnet, die von der erfassten Klemmenspannung des elektrischen Energiespeichers (20) um einem vorbestimmten Wert oder einen vorbestimmten Wertebereich abweicht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei in dem Schritt (S3) zum
Aufladen des Zwischenkreiskondensators (2) die von der Ladeschaltung (1) bereitgestellte elektrische Leistung auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schritt (S3) zum Aufladen des Zwischenkreiskondensators (2) ein aktives Ansteuern von Halbleiterschalter in einer Gleichrichterschaltung der Ladeschaltung (1) umfasst.
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