KR20200035124A - 자동차용 저장 배터리 충전 장치, 온보드 저장 배터리 충전 장치를 동작시키는 방법, 고전압 차량 전기 시스템, 및 저장 배터리 충전 장치의 사용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차(1)에 배열되도록 설계된 자동차(1)용 저장 배터리 충전 장치(3)로서, 전력 보정 필터(14)를 갖는 제1 스테이지(11); 및 인버터(15)를 갖는 제2 스테이지(12)를 포함하고, 상기 제1 스테이지(11)는 중간 지점(20)을 통해 상기 제2 스테이지(12)에 전기적으로 연결되고, 상기 중간 지점(20)은 DC 전압을 위한 공급 연결부(21)에 직접 전기적으로 연결되고, 상기 공급 연결부는 상기 자동차(1)의 고전압 차량 전기 시스템(2)에 직접 전기적으로 결합되도록 설계된, 상기 저장 배터리 충전 장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 저장 배터리 충전 장치, 온보드 저장 배터리 충전 장치를 동작시키는 방법, 고전압 차량 전기 시스템, 및 저장 배터리 충전 장치의 사용
본 발명은 자동차용 저장 배터리 충전 장치에 관한 것이다. 저장 배터리 충전 장치는 자동차에 배열되도록 설계되었다. 또한, 저장 배터리 충전 장치는 전력 보정 필터(power correction filter)를 갖는 제1 스테이지를 포함하고, 저장 배터리 충전 장치는 인버터(inverter)를 갖는 제2 스테이지를 포함한다. 제1 스테이지는 중간 지점을 통해 제2 스테이지에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 또한 자동차용 대응하는 온보드 저장 배터리 충전 장치를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 또한 대응하는 온보드 저장 배터리 충전 장치를 갖는 자동차용 고전압 차량 전기 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 저장 배터리 충전 장치의 사용에 관한 것이다.
저장 배터리 충전 장치가 알려져 있다. 이 경우, 본 발명은 자동차에 설치된 AC 전압용 저장 배터리 충전 장치에 관한 것이다. 저장 배터리 충전 장치는 일반적으로 자동차의 고전압 저장 배터리를 충전하기 위해 자동차 외부의 AC 전압원에 연결된다. 고전압 저장 배터리는 예를 들어 자동차의 견인 유닛에 전력을 공급하는데 사용된다. 자동차에 설치된 저장 배터리 충전 장치는 온보드 충전기(On-Board Charger: OBC)라고도 지칭될 수 있다.
본 발명의 목적은 저장 배터리 충전 장치의 기능을 보다 풍부하게 사용할 수 있게 하는 저장 배터리 충전 장치, 방법, 고전압 차량 전기 시스템, 및 저장 배터리 충전 장치의 사용을 제공하는 것이다.
본 목적은 독립 청구항에 따른 저장 배터리 충전 장치, 방법, 고전압 차량 전기 시스템 및 그 사용에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 자동차용 저장 배터리 충전 장치는 자동차에 배열되도록 설계된다. 상기 저장 배터리 충전 장치는 역률 보정 필터(power factor correction filter)를 갖는 제1 스테이지를 포함하고, 상기 저장 배터리 충전 장치는 인버터를 갖는 제2 스테이지를 포함한다. 상기 제1 스테이지는 특히 중간 지점을 통해서만 상기 제2 스테이지에 전기적으로 연결된다. 여기서 제공되는 중요한 개념은 상기 중간 지점이 상기 저장 배터리 충전 장치의 공급 연결부에 직접 전기적으로 연결되고, 상기 공급 연결부는 상기 자동차의 고전압 차량 전기 시스템에 직접 전기적으로 결합되도록 구성된다는 것이다.
본 발명은 상기 저장 배터리 충전 장치가 정류기로서 기능할 뿐만 아니라 DC-DC 전압 변환기로서 기능하도록 사용될 수 있다는 통찰에 기초한다. 특히, 상기 저장 배터리 충전 장치의 상기 제2 스테이지는 DC-DC 전압 변환기로서 사용될 수 있다.
상기 저장 배터리 충전 장치를 DC-DC 전압 변환기로서 사용하면 상기 자동차의 고전압 차량 전기 시스템에 별도의 DC-DC 전압 변환기를 제공할 필요가 없기 때문에 유리하다. 따라서 상기 공급 연결부로 인해, 상기 저장 배터리 충전 장치는 DC-DC 전압 변환기의 기능을 수행하도록 설계된다.
상기 제2 스테이지를 DC-DC 전압 변환기로서 사용하면 특히 상기 제2 스테이지에 배열된 변압기는 상기 제2 스테이지가 상기 제2 스테이지의 출력 연결부와 상기 공급 연결부 사이에 갈바닉 절연을 제공하는 것을 의미하기 때문에 특히 유리하다. 갈바닉 절연은 예를 들어 400V 측이 800V 측에 안전하게 연결될 수 있도록 한다. 그리하여, 예를 들어 상기 공급 연결부는 400V의 전압을 전달할 수 있는 반면, 상기 출력 연결부는 800V의 전압을 전달할 수 있다. 예를 들어 원치 않게 지속적으로 온(on) 상태를 초래하는 고장난 반도체 스위치와 같은 특정 결함 상황에서 고전압 차량 전기 시스템의 결과는 상기 저장 배터리 충전 장치의 제1 스테이지가 DC-DC 전압 변환에 사용되는 경우보다 덜 심각해진다.
상기 공급 연결부는 특히 DC 전압을 공급하기 위해서만 설계되었다. 상기 공급 연결부는 예를 들어 플러그 커넥터 형태일 수 있다.
바람직하게는, 상기 중간 지점은 상기 제2 스테이지의 인버터에 직접 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다. 상기 인버터는 특히 상기 제2 전기 스테이지의 제1 인버터 형태이고, 그리하여 상기 제2 스테이지에서, 상기 공급 연결부에 대하여 상기 제2 스테이지의 추가 인버터 및/또는 상기 제2 스테이지의 변압기의 상류에 배열된다. 상기 중간 지점은 예를 들어 상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지 사이의 연결 라인 상에 배열되거나 또는 상기 제2 스테이지의 인버터에 직접 배열될 수 있다. 상기 중간 지점이 상기 인버터에 직접 배열된 결과, 상기 저장 배터리 충전 장치는 상기 공급 연결부에 더 짧은 라인을 요구하여 간섭 인덕턴스를 더 낮추기 때문에 보다 효과적으로 동작된다.
또한, 바람직하게는 상기 제2 스테이지는 상기 중간 지점으로부터 먼 상기 제2 스테이지 측에서 출력 연결부에 특히 직접 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스테이지는 제1 DC 전압과는 다른 제2 전압을 제공하도록 구성되는 반면, 상기 중간 지점은 상기 제1 DC 전압에 결합되는 것으로 제공된다. 바람직하게는, 상기 제2 전기 스테이지는 변압기를 통해 서로 전기적으로 연결된 인버터와 정류기를 갖는다. 2개의 변환기는 상기 제1 DC 전압이 입력될 때 상기 제2 스테이지가 상기 제2 DC 전압을 출력하거나 제공할 수 있게 한다. 바람직하게는, 상기 저장 배터리 충전 장치는 DC 전압을 상승(step up)시키는데 사용된다. 따라서, 상기 제2 DC 전압은 바람직하게는 상기 제1 DC 전압보다 더 크고, 특히 두 배 더 높다. 상기 제1 DC 전압은 예를 들어 400V일 수 있는 반면, 상기 제2 DC 전압은 예를 들어 800V일 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 제1 스테이지는 상기 중간 지점에 대하여 상기 역률 보정 필터의 상류에 배열된 정류기를 포함하는 것으로 제공된다. 특히, 상기 저장 배터리 충전 장치는 AC 전압 저장 배터리 충전 장치의 형태이다. 특히, 자동차 외부 AC 전압원은 상기 저장 배터리 충전 장치에 연결된다. 상기 자동차 외부 AC 전압원으로부터 이 AC 전압은 초기에 상기 제1 스테이지의 정류기로 라우팅되고 나서 바로 상기 역률 보정 필터로 라우팅된다. 상기 제1 스테이지에는 변압기가 없어서 갈바닉 절연이 제공되지 않기 때문에 상기 저장 배터리 충전 장치의 제1 스테이지는 바람직하게는 DC-DC 전압 변환에 사용되지 않는다.
또한, 바람직하게는 상기 제2 스테이지는 상기 중간 지점에 대하여 상기 인버터의 하류에 배열된 변압기, 및/또는 상기 중간 지점에 대하여 상기 인버터의 하류에 배열된 정류기를 포함하는 것으로 제공된다. 상기 변압기는 상기 중간 지점과 상기 출력 연결부 간에 갈바닉 절연을 제공한다. 따라서, 상기 저장 배터리 충전 장치는 보다 안전하게 동작된다. 상기 제2 스테이지의 정류기는 상기 변압기에 나타나는 AC 전압을 다시 DC 전압으로 변환한다.
또한, 바람직하게는 상기 중간 지점으로부터 먼 상기 제1 스테이지 측은 AC 전압을 위한 충전 연결부에 전기적으로 연결되고, 상기 충전 연결부는 자동차 외부 AC 전압원에 직접 전기적으로 연결되도록 구성된 것으로 제공된다. 상기 충전 연결부는 특히 또한 AC 전압, 특히 3상 AC 전압을 다상으로 연결하도록 설계되거나 또는 3상 연결 형태이다. 상기 충전 연결부는 예를 들어 플러그 연결 형태일 수 있다. 상기 자동차 외부 AC 전압원은 예를 들어 공공 충전 컬럼의 형태일 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 제1 스테이지 및 상기 제2 스테이지는 커패시터에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 중간 지점은 상기 커패시터와 상기 제2 스테이지 사이에 배열되는 것으로 제공된다. 상기 중간 지점이 상기 커패시터와 상기 제2 스테이지 사이에 배열된 결과, 상기 제1 DC 전압은 상기 중간 지점이 상기 제1 스테이지와 상기 커패시터 사이에 배열된 경우보다 상기 제2 스테이지의 인버터에 더 가까이 공급된다. 상기 커패시터는 특히 병렬 연결된 커패시터의 형태이거나 또는 평활 커패시터의 형태이다. 상기 커패시터는 접지된 저역 통과 필터를 형성한다. 상기 커패시터는 AC 전압 성분을 접지로 소산시킬 수 있다.
그러나, 또한 상기 중간 지점은 상기 제1 스테이지와 상기 커패시터 사이에 배열되는 경우도 있을 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 제2 스테이지는 3상을 갖고, 상기 중간 지점 및 특히 상기 출력 연결부는 상기 3상 중 하나의 위상에만 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다. 그 결과, 상기 제2 스테이지의 3상 중 하나의 상만이 DC-DC 전압 변환 또는 DC 전압 정합(matching)에 사용된다. 이것은 상기 제2 스테이지의 2상 또는 3상이 DC 전압을 정합시키는데 사용된 경우보다 더 적은 전기적 연결을 요구하기 때문에 유리하다.
대안적으로, 그러나 바람직하게는, 상기 제2 스테이지는 3상을 갖고, 상기 중간 지점 및 특히 출력 연결부는 상기 3상 중 적어도 2개의 위상에 전기적으로 연결된 것으로 제공될 수도 있다. 상기 중간 지점을 상기 3상 중 적어도 2개의 위상에 연결하면 상기 제2 스테이지의 다중 위상을 전압 정합 또는 DC 전압 정합에 사용할 수 있다. 상기 적어도 2개의 위상을 사용하는 장점은 더 높은 전력의 DC 전압을 정합시킬 수 있다는 것이다. 예로서, 상기 저장-배터리 충전 장치의 제2 스테이지는, 상기 중간 지점이 하나의 위상에만 전기적으로 연결된 경우, 실질적으로 3.6kW DC의 전력만을 위해 설계되는 반면, 상기 제2 스테이지는 상기 중간 지점이 3개의 모든 위상에 연결된 경우 최대 11kW DC를 위해 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 자동차를 동작시키기 위한 온보드 저장 배터리 충전 장치를 수반한다. 상기 자동차의 고전압 차량 전기 시스템으로부터의 제1 DC 전압은 상기 저장 배터리 충전 장치의 공급 연결부에서 상기 저장 배터리 충전 장치에 결합되고, 전방으로 중간 지점을 통해 상기 저장 배터리 충전 장치의 제2 스테이지로 특히 직접 라우팅된다. 상기 제1 DC 전압은 상기 제2 스테이지에서 상기 제1 DC 전압과는 다른 제2 DC 전압과 정합되고, 특히 상기 제2 DC 전압은 정합 후에 상기 저장 배터리 충전 장치의 출력 연결부에 제공된다.
바람직하게는, 상기 저장 배터리 충전 장치는, 상기 자동차의 고전압 저장 배터리용 AC 전압 충전 장치로 실제 기능하는 것에 더하여, DC 전압을 상승시키도록 동작된다. 따라서, 상기 제1 DC 전압은 상기 제2 스테이지에서 상승되어 상기 제2 DC 전압이 생성된다. 바람직하게는, 상기 제1 DC 전압은 최대 2배 높이로 설정되는데, 이는 상기 제2 DC 전압이 상기 제1 DC 전압의 최대 2배 크다는 것을 의미한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제2 스테이지는 또한 상기 저장 배터리 충전 장치의 설정점 출력 전압과 관련하여 제어될 수 있다. 이와 같이, 상기 설정점 출력 전압은 예를 들어 상기 제2 DC 전압으로서 설정되거나 규정될 수 있다. 상기 제2 스테이지, 특히 상기 제2 스테이지의 정류기는 이를 위해 제어 신호에 기초하여 조정되어, 상기 설정점 출력 전압이 상기 출력 연결부에 제공되도록 할 수 있다.
본 발명은 또한 자동차용 고전압 차량 전기 시스템에 관한 것이다. 상기 고전압 차량 전기 시스템은 본 발명에 따른 온보드 저장 배터리 충전 장치를 갖는다. 상기 자동차는 바람직하게는 승용차 형태이다. 상기 자동차는 예를 들어 순수 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차 형태일 수 있다.
바람직하게는, 상기 저장 배터리 충전 장치의 공급 연결부는 상기 고전압 차량 전기 시스템의 공급 스위치에 직접 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다. 상기 공급 스위치는 상기 저장 배터리 충전 장치의 제2 스테이지가 DC 전압을 정합시키는데 사용될 것인지 여부를 제어하는데 사용될 수 있다. 상기 공급 스위치가 닫힐 때, 바람직하게는 제1 DC 전압이 상기 제2 스테이지에 공급되고, 특히 제2 DC 전압이 상기 제2 스테이지의 출력 연결부에 제공된다. 상기 공급 스위치는 바람직하게 접촉기(contactor) 형태이다.
또한, 상기 공급 스위치는 바람직하게는 포지티브 및 네거티브 스위치 형태이어서, 포지티브 및 네거티브가 동시에 분리될 수 있다. 따라서 상기 공급 스위치는 특히 모든 전극을 차단하거나 또는 분리할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 공급 스위치는 상기 저장 배터리 충전 장치로부터 먼 상기 공급 스위치 측에서, 자동차 외부 DC 전압원에 직접 전기적으로 결합 가능한 DC 충전 라인에 특히 직접 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다. 상기 공급 스위치를 상기 DC 충전 라인에 결합하면 예를 들어 상기 DC 전압원으로부터 DC 전류를 큰 노력 없이 상기 공급 연결부에 직접 라우팅할 수 있다. 이것은 상기 DC 전압원이 예를 들어 400V만을 제공하지만 예를 들어 고전압 부하를 위해 상기 고전압 차량 전기 시스템에 800V가 필요한 경우에 유리하다.
또한, 바람직하게는 상기 공급 스위치는 상기 저장 배터리 충전 장치로부터 먼 상기 공급 스위치 측에서 상기 고전압 차량 전기 시스템의 고전압 저장 배터리에 특히 직접 및/또는 특히 스위치 없이 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다.
또한, 바람직하게는 상기 공급 스위치는 상기 저장 배터리 충전 장치로부터 먼 상기 공급 스위치 측에서 상기 고전압 차량 전기 시스템의 적어도 하나의 고전압 부하를 갖는 고전압 차량 전기 시스템 브랜치에 특히 직접 및/또는 특히 스위치 없이 전기적으로 연결되는 것으로 제공된다. 상기 고전압 부하는 예를 들어 가열 유닛 또는 공조 압축기 형태일 수 있다. 특히, 상기 고전압 차량 전기 시스템 브랜치는 안정화되지 않은 차량 전기 시스템 브랜치의 형태이다.
또한, 본 발명은 또한 온보드 저장 배터리 충전 장치의 제2 스테이지를, 상기 저장 배터리 충전 장치의 공급 연결부를 통해 상기 저장 배터리 충전 장치에 공급되는 DC 전압을 변환하기 위한 DC-DC 전압 변환기로서 사용하는 것에 관한 것이고, 여기서 상기 공급 연결부는 상기 저장 배터리 충전 장치의 중간 지점에 직접 연결되고, 상기 중간 지점은 상기 저장 배터리 충전 장치의 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지 사이에 배열된다.
DC 전압 정합 또는 DC-DC 전압 변환을 위해 AC 전압 충전 장치의 형태인 자동차의 저장 배터리 충전 장치를 사용하면 자동차의 고전압 차량 전기 시스템으로부터 특히 저장 배터리 충전 장치의 제2 스테이지로만 제1 DC 전압이 공급되고, 상기 저장 배터리 충전 장치의 특히 제2 스테이지로부터 제2 DC 전압이 출력될 수 있다.
상기 저장 배터리 충전 장치의 유리한 실시형태는 방법 및 고전압 차량 전기 시스템의 유리한 실시형태로 고려될 수 있다. 상기 저장 배터리 충전 장치 및 상기 고전압 차량 전기 시스템의 관련 구성 요소는 각각의 방법의 단계를 수행하도록 각각 설계된다.
이 경우에, 직접 전기적으로 연결된다는 것은 특히 전압 레벨 또는 전류 유형의 변화 없이 연결되는 것을 의미한다. 또한, 직접 전기적으로 연결된다는 것은 특히 스위치 없이, 변환기 없이, 그리고 인버터 없이 연결이 존재한다는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 특징은 청구범위, 도면 및 도면의 설명으로부터 나온다. 상기 설명에서 언급된 특징 및 특징의 조합, 및 아래 도면의 설명에서 언급되거나 및/또는 도면에만 도시된 특징 및 특징의 조합은 각각 언급된 조합으로 사용될 뿐만 아니라 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 조합으로 사용되거나 또는 그 자체로 사용될 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태는 개략적인 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 저장 배터리 충전 장치를 갖는 본 발명에 따른 고전압 차량 전기 시스템의 예시적인 실시형태를 갖는 자동차의 개략적인 평면도;
도 2는 저장 배터리 충전 장치를 갖는 고전압 차량 전기 시스템의 다른 예시적인 실시형태의 개략도;
도 3은 저장 배터리 충전 장치를 갖는 고전압 차량 전기 시스템의 다른 예시적인 실시형태의 개략도로서, 저장 배터리 충전 장치의 공급 스위치는 고전압 차량 전기 시스템의 고전압 저장 배터리에 직접 전기적으로 연결된 것을 도시하는 도면;
도 4는 저장 배터리 충전 장치를 갖는 고전압 차량 전기 시스템의 다른 예시적인 실시형태의 개략도로서, 공급 스위치는 고전압 차량 전기 시스템의 고전압 차량 전기 시스템 브랜치에 직접 전기적으로 연결된 것을 도시하는 도면; 및
도 5는 저장 배터리 충전 장치를 갖는 고전압 차량 전기 시스템의 개략도로서, 저장 배터리 충전 장치는 제3 스테이지에서 DC-DC 전압 변환기를 포함하는 것을 도시하는 도면.
도면에서, 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 제공된다.
도 1은 고전압 차량 전기 시스템(2)을 갖는 자동차(1)의 개략적인 평면도를 도시한다. 고전압 차량 전기 시스템(2)은 저장 배터리 충전 장치(3)를 갖는다. 저장 배터리 충전 장치(3)는 자동차 내부 AC 전압 저장 배터리 충전 장치의 형태이다. 이를 위해, 저장 배터리 충전 장치(3)는 충전 연결부(4)를 갖는다. 충전 연결부(4)는 정류기 없이 직접 AC 전압원(5)에 전기적으로 연결되도록 설계된다. AC 전압원(5)은 자동차의 외부에 배열되고, 예를 들어, 공공 충전 칼럼 형태이거나 또는 개인 주택 연결 형태일 수 있다.
또한, 고전압 차량 전기 시스템(2)은 고전압 저장 배터리(6)를 갖는다. 고전압 저장 배터리(6)는 예를 들어 리튬-이온 저장 배터리 형태일 수 있다. 바람직하게는, 고전압 저장 배터리(6)는 400V 또는 800V의 정격 전압에서 동작될 수 있는 스위칭 가능한 저장 배터리의 형태이다. 이와 같이, 고전압 저장 배터리(6)는 예를 들어 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있는 2개의 저장 배터리 유닛을 가질 수 있다. 저장 배터리 유닛을 병렬로 연결함으로써, 고전압 저장 배터리(6)는 예를 들어 400V에서 동작될 수 있다. 대안적으로, 고전압 저장 배터리(6)는 저장 배터리 유닛을 직렬로 연결함으로써 800V에서 동작될 수 있다.
예시적인 실시형태에 따르면, 고전압 차량 전기 시스템(2)은 또한 DC 전압 충전 연결부(7)를 갖는다. DC 전압 충전 연결부(7)는 자동차 외부 DC 전압원(8)에 직접 전기적으로 연결되도록 설계된다. DC 전압 충전 연결부(7)는 특히 전압 정합없이 DC 전압원(8)에 연결된다. DC 전압원(8)은 예를 들어 공공 DC 전압 충전 칼럼의 형태일 수 있다.
또한, 예시적인 실시형태에 따른 고전압 차량 전기 시스템(2)은 또한 견인 인버터(9) 및 견인 유닛(10)을 갖는다. 견인 유닛(10)은 특히 자동차(1)의 주 구동 유닛의 형태이다.
도 2는 고전압 차량 전기 시스템(2)의 예시적인 실시형태를 갖는 저장 배터리 충전 장치(3)의 예시적인 실시형태를 도시한다.
저장 배터리 충전 장치(3)는 제1 스테이지(11) 및 제2 스테이지(12)를 갖는다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제1 스테이지(11)는 정류기(13) 및 역률 보정 필터(14)를 포함한다. 정류기(13)는 저장 배터리 충전 장치(3)의 충전 연결부(4)에 대하여 역률 보정 필터(14)의 상류에 배열된다.
저장 배터리 충전 장치(3)의 제2 스테이지(12)는 인버터(15), 변압기(16) 및 정류기(17)를 포함한다.
제1 스테이지(11)와 제2 스테이지(12) 사이에는 커패시터(18)가 배열된다. 커패시터(18)는 제1 스테이지(11)와 제2 스테이지(12)를 서로 전기적으로 연결한다. 커패시터(18)는 병렬 연결된 커패시터이거나 또는 평활 커패시터의 형태이고, 이 경우에 박스로서 상징적으로 도시되어 있다.
충전 연결부(4)와 반대쪽 저장 배터리 충전 장치(3) 측에서 저장 배터리 충전 장치(3)는 출력 연결부(19)를 갖는다. 출력 연결부(19)는 제2 스테이지(12)의 정류기(17)에 직접 전기적으로 연결된다.
또한, 제1 스테이지(11)는 중간 지점(20)을 통해 제2 스테이지(12)에 전기적으로 연결된다. 예시적인 실시형태에 따르면, 중간 지점(20)은 커패시터(18)와 제2 스테이지(12) 사이에 배열된다. 특히 커패시터(18), 인버터(15) 및 공급 연결부(21)는 중간 지점(20)에 직접 연결된다. 공급 연결부(21)는 예를 들어 플러그 연결 형태일 수 있고, 고전압 차량 전기 시스템(2)으로부터 DC 전압을 공급받거나 또는 고전압 차량 전기 시스템(2)에 전압 정합 없이 직접 전기적으로 결합되도록 설계된다. 중간 지점(20)으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 공급 연결부 뒤에는 공급 스위치(22)가 이어진다. 공급 스위치(22)는 공급 연결부(21)를 통해 DC 전류의 공급을 차단하거나 허용하거나 가능하도록 설계된다.
공급 스위치(22)가 닫히면 공급 연결부(21)는 제1 DC 전압(23)을 저장 배터리 충전 장치(3)에 공급하는데 사용된다. 제1 DC 전압(22)은 제2 스테이지(12)에 의해 정합되고, 특히 상승되고, 최종적으로 제2 DC 전압(24)으로서 출력 연결부(19)에 제공된다. 그 결과, 제2 스테이지(12)는 고전압 차량 전기 시스템(2)으로부터의 DC 전압을 정합시키는데 사용된다. 예를 들어 DC 전압원(8)이 예를 들어 견인 인버터(9), 견인 유닛(10) 또는 고전압 저장 배터리(6)에 부적합한 전압을 제공한다면 DC 전압의 정합이 필요할 수 있다. 대안적으로, 고전압 저장 배터리(6)는 견인 인버터(9) 또는 견인 유닛(10)의 정격 전압 설계와 일치하는 DC 전압을 제공하지 못하는 일이 있을 수 있다. 이와 같이, 고전압 저장 배터리(6)는, 예를 들어, 직렬로 또는 병렬로 연결된, 예를 들어, 2개의 저장 배터리 유닛에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 저장 배터리 유닛 중 하나가 고장나더라도, 고전압 저장 배터리(6)는 그럼에도 불구하고 여전히 하나의 저장 배터리 유닛으로 동작될 수 있지만, 예를 들어 800V 대신 400V만을 제공할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따르면, 고전압 차량 전기 시스템(2)은 또한 저 DC-DC 전압 변환기(25)를 갖는다. 저 DC-DC 전압 변환기(25)는 고전압 차량 전기 시스템(2)의 DC 전압을 하강(step down)시키는데, 이는 저전압 부하(26)에 저전압(27)이 공급될 수 있다는 것을 의미한다. 저전압(27)은 특히 12V이다.
또한, 예시적인 실시형태에 따른 고전압 차량 전기 시스템(2)은 제1 스위치(28) 및 제2 스위치(29)를 갖는다. 제1 스위치(28)는 출력 연결부(19)와 고전압 저장 배터리(6) 사이에 배열된다. 대조적으로, 제2 스위치(29)는 공급 스위치(22)와 고전압 저장 배터리(6) 사이에 배열된다. 제1 스위치(28)는 견인 인버터(9)와 고전압 저장 배터리(6) 사이의 직접 연결을 차단할 수 있다. 이후, 예를 들어 폐쇄된 제2 스위치(29), 폐쇄된 공급 스위치(22) 및 제2 스테이지(12)를 통해 고전압 저장 배터리(6)로부터 견인 인버터(9)로 연결이 이루어질 수 있다.
제2 스위치(29)는 DC 전압원(8)과 고전압 저장 배터리(6) 사이의 직접 연결을 차단하는데 사용될 수 있다. 이 연결은 대안적으로 예를 들어 폐쇄된 공급 스위치(22), 제2 스테이지(12) 및 폐쇄된 제1 스위치(28)를 통해 이루어질 수 있다. 고전압 저장 배터리(6)가 800V에서 동작되고 DC 전압원(8)이 예를 들어 400V만을 제공할 수 있는 경우에 이것이 제공된다.
저장 배터리 충전 장치(3)의 제1 스테이지(11) 및 제2 스테이지(12)는 예를 들어 공통 하우징 내에 배열되거나 또는 각각 별도 하우징 내에 배열되거나 또는 다른 부분 하우징 내에 배열될 수 있다. 충전 연결부(4)는 또한 예를 들어 저장 배터리 충전 장치(3)의 하우징 내에 배열되거나, 또는 하우징 외부에 배열된 다음 전력 라인에 의해 제1 스테이지(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 공급 연결부(21) 또는 출력 연결부(19)는 또한 예를 들어 저장 배터리 충전 장치(3)의 하우징 외부 또는 내부에 배열될 수 있다. 공급 스위치(22)는 또한 예를 들어 저장 배터리 충전 장치(3)의 하우징 외부 또는 내부에 배열될 수 있다. 저장 배터리 충전 장치(3)는 또한 예를 들어 하우징이 없는 형태이거나 또는 각각의 개별 부분에 대해 별도의 하우징을 가질 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 저장 배터리 충전 장치(3)는, 저장 배터리 충전 장치(3)의 구성 부분이 가능한 한 많은 설치 공간을 절약하기 위하여 가능한 한 서로 가까이 배열될 수 있도록 컴팩트하게 설계된다.
예시적인 실시형태에 따르면, AC 전압원(5)은 AC 전압 스위치(30)를 통해 고전압 차량 전기 시스템(2)에 연결될 수 있다. 예시적인 실시형태에 따르면, DC 전압원(8)은 DC 전압 스위치(31)를 통해 고전압 차량 전기 시스템(2)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 2에 따르면, 참조 부호 3을 갖는 박스는 저장 배터리 충전 장치(3)의 경계로서 또는 특히 하우징으로서 볼 수 있는 반면, 다른 실선은 전기 라인으로 볼 수 있다. 이 전기 라인은 특히 다상 설계이다.
도 3은 제1 차량 전기 시스템 브랜치(32) 및 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)를 갖는 고전압 차량 전기 시스템(2)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제1 차량 전기 시스템 브랜치(32)는 가열 유닛(34) 및 공조 압축기(35)를 포함한다. 제1 차량 전기 시스템 브랜치(32)는 추가의 고전압 부하를 가질 수 있다. 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)는 저 DC-DC 전압 변환기(25) 및 저전압 부하(26)를 포함한다. 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)는 또한 추가의 저전압 부하를 가질 수 있다.
예시적인 실시형태에 따르면, 제1 차량 전기 시스템 브랜치(32)는 안정화되지 않은 차량 전기 시스템 브랜치의 형태이고, 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)는 안정화된 차량 전기 시스템 브랜치의 형태이다. 연결된 DC-DC 전압 변환기를 사용하여 고전압 저장 배터리(6)의 정격 전압과는 다른 차량 전기 시스템을 위한 전압을 가변적으로 설정하는 경우 차량 전기 시스템이 안정화된다.
예시적인 실시형태에 따르면, 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33), 즉 안정화된 차량 전기 시스템 브랜치는 충전 연결부(4)에 전기적으로 연결되지 않는 것으로 제공된다. 특히, 중간 지점(20)은 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)에 직접 전기적으로 연결되지 않는 것으로 제공된다. 이를 위해, 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)는 제3 스위치(36)를 통해 제1 차량 전기 시스템 브랜치(32)로부터 절연될 수 있다. 따라서, 제3 스위치(36)는 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33)를 고전압 차량 전기 시스템(22)으로부터 절연시킬 수 있다. 이것은 공급 스위치(22) 및 제1 스위치(28)가 폐쇄된 경우에 특히 유용하다. 개방된 제3 스위치(36)는 중간 지점(20)과 제2 차량 전기 시스템 브랜치(33) 사이의 직접 전기적 연결을 차단한다.
예시적인 실시형태에 따르면, 공급 스위치(22)는 스위치 없이 직접 고전압 저장 배터리(6)에 전기적으로 연결된다.
도 4는 고전압 차량 전기 시스템(2)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제2 스테이지(12)는 3개의 위상을 갖고, 중간 지점(20) 및 바람직하게는 또한 출력(19)은 제2 스테이지(12)의 3개의 위상 중 하나의 위상에만 전기적으로 연결된다.
제2 스테이지(12)에서, 예시적인 실시형태에 따르면, 3개의 위상 각각에 대해 제2 스테이지(12)의 인버터(15), 변압기(16) 및 정류기(17)가 존재한다.
또한, 예시적인 실시형태에 따르면, 저 DC-DC 전압 변환기(25)는 저전압 저장 배터리(37)에 연결된다. 저전압 저장 배터리(37)는 바람직하게는 12V 저장 배터리 형태이다.
예시적인 실시형태에 따른 고전압 차량 전기 시스템(2)은 제4 스위치(38) 및 제5 스위치(39)를 갖는다. 제4 스위치(38)는 저 DC-DC 전압 변환기(25)와 고전압 저장 배터리(6) 사이의 직접 전기적 연결이 차단되도록 고전압 차량 전기 시스템(2)에 배열될 수 있다. 대조적으로, 제5 스위치(39)는 출력 연결부(19)와 저 DC-DC 전압 변환기(25) 사이의 직접 전기적 연결이 차단될 수 있도록 고전압 차량 전기 시스템(2)에 배열된다.
도 5는 고전압 차량 전기 시스템(2)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 덜 바람직한 실시형태에 따르면, 저장 배터리 충전 장치(3)는 제3 스테이지(41)를 갖는다. 제3 스테이지(41)는 제2 스테이지(12)와 출력 연결부(19) 사이에 배열된다. 예시적인 실시형태에 따르면, 저장 배터리 충전 장치(3)의 제3 스테이지(41)는 DC-DC 전압 변환기(40)를 갖는다. 예시적인 실시형태에 따르면, DC-DC 전압 변환기(40)는 제2 스테이지(12)의 정류기(17)와 출력 연결부(19) 사이에 배열된다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제2 스테이지(12)와 제3 스테이지(41) 사이에는 연결 지점(42)이 배열된다. 제2 스테이지(12)와 제3 스테이지(41)는 연결 지점(42)을 통해서만 전기적으로 연결된다. 예시적인 실시형태에 따르면, 제1 DC 전압(23)으로부터 제2 DC 전압(24)으로의 전압 정합은 제3 스테이지(41)의 DC-DC 전압 변환기(40)에 의해서만 수행된다.
1: 자동차 2: 고전압 차량 전기 시스템
3: 저장 배터리 충전 장치 4: 충전 연결부
5: AC 전압원 6: 고전압 저장 배터리
7: DC 전압 충전 연결부 8: DC 전압원
9: 견인 인버터 10: 견인 유닛
11: 제1 스테이지 12: 제2 스테이지
13: 제1 스테이지의 정류기 14: 역률 보정 필터
15: 인버터 16: 변압기
17: 제2 스테이지의 정류기 18: 커패시터
19: 출력 연결부 20: 중간 지점
21: 공급 연결부 22: 공급 스위치
23: 제1 DC 전압 24: 제2 DC 전압
25: 저 DC-DC 전압 변환기 26: 저전압 부하
27: 저전압 28: 제1 스위치
29: 제2 스위치 30: AC 전압 스위치
31: DC 전압 스위치 32: 제1 차량 전기 시스템 브랜치
33: 제2 차량 전기 시스템 브랜치 34: 가열 유닛
35: 공조 압축기 36: 제3 스위치
37: 저전압 저장 배터리 38: 제4 스위치
39: 제5 스위치 40: DC-DC 전압 변환기
41: 3 스테이지 42: 연결 지점

Claims (15)

  1. 자동차(1)에 배열되도록 설계된 자동차(1)용 저장 배터리 충전 장치(3)로서,
    역률 보정 필터(14)를 갖는 제1 스테이지(11); 및 인버터(15)를 갖는 제2 스테이지(12)를 포함하되, 상기 제1 스테이지(11)는 중간 지점(20)을 통해 상기 제2 스테이지(12)에 전기적으로 연결되고,
    상기 중간 지점(20)은 DC 전압(23)을 위한 공급 연결부(21)에 직접 전기적으로 연결되고, 상기 공급 연결부는 상기 자동차(1)의 고전압 차량 전기 시스템(2)에 직접 전기적으로 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 지점(20)은 상기 제2 스테이지(12)의 상기 인버터(15)에 직접 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 스테이지(12)는 상기 중간 지점(20)으로부터 먼 상기 제2 스테이지(12) 측에서 출력 연결부(19)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스테이지(12)는 제1 DC 전압(23)과는 다른 제2 DC 전압(24)을 제공하도록 구성된 반면, 상기 중간 지점(20)은 상기 제1 DC 전압(23)에 결합된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지(11)는 상기 중간 지점(20)에 대하여 상기 역률 보정 필터(14)의 상류에 배열된 정류기(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지(12)는 상기 중간 지점(20)에 대하여 상기 인버터(15)의 하류에 배열된 변압기(16), 및/또는 상기 중간 지점(20)에 대하여 상기 인버터(15)의 하류에 배열된 정류기(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 지점(20)으로부터 먼 상기 제1 스테이지(11) 측은 AC 전압을 위한 충전 연결부(4)에 전기적으로 연결되고, 상기 충전 연결부는 자동차 외부 AC 전압원(5)에 직접 전기적으로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스테이지(11)와 상기 제2 스테이지(12)는 커패시터(18)에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 중간 지점(20)은 상기 커패시터(18)와 상기 제2 스테이지(12) 사이에 배열된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 스테이지(12)는 3개의 위상을 갖고, 상기 중간 지점(20)은 상기 3개의 위상 중 하나의 위상에만 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스테이지(12)는 3개의 위상을 갖고, 상기 중간 지점(20)은 상기 3개의 위상 중 적어도 2개의 위상에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 저장 배터리 충전 장치(3).
  10. 자동차(1)용 온보드 저장 배터리 충전 장치(3)를 동작시키는 방법으로서,
    상기 자동차(1)의 고전압 차량 전기 시스템(2)으로부터의 제1 DC 전압(23)은 상기 저장 배터리 충전 장치(3)의 공급 연결부(21)에서 상기 저장 배터리 충전 장치(3)에 결합되고, 전방으로 중간 지점(20)을 통해 상기 저장 배터리 충전 장치(3)의 제2 스테이지(12)로 라우팅되고, 상기 제1 DC 전압(23)은 상기 제2 스테이지(12)에서 상기 제1 DC 전압(23)과는 다른 제2 DC 전압(24)과 정합되는, 차량용 온보드 저장 배터리 충전 장치를 동작시키는 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 온보드 저장 배터리 충전 장치(3)를 포함하는, 자동차(1)용 고전압 차량 전기 시스템(2).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저장 배터리 충전 장치(3)의 공급 연결부(21)는 상기 고전압 차량 전기 시스템의 공급 스위치(22)에 직접 전기적으로 연결되고, 상기 공급 스위치는 DC 전압을 위해 구성된 것을 특징으로 하는 고전압 차량 전기 시스템(2).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공급 스위치(22)는 상기 고전압 차량 전기 시스템(2)의 고전압 저장 배터리(6)에 직접 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 차량 전기 시스템(2).
  14. 제12항에 있어서,
    상기 공급 스위치(22)는 상기 고전압 차량 전기 시스템(2)의 적어도 하나의 고전압 부하(9, 10, 34, 35)를 갖는 고전압 차량 전기 시스템 브랜치(32)에 직접 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 차량 전기 시스템(2).
  15. 저장 배터리 충전 장치(3)의 공급 연결부(21)를 통해 상기 저장 배터리 충전 장치(3)에 공급되는 DC 전압(23)을 변환하기 위한 DC-DC 전압 변환기로서 온보드 저장 배터리 충전 장치(3)의 제2 스테이지(12)를 사용하는 방법으로서,
    상기 공급 연결부는 상기 저장 배터리 충전 장치(3)의 중간 지점에 직접 연결되고, 상기 중간 지점(20)은 상기 저장 배터리 충전 장치(3)의 제1 스테이지(11)와 상기 제2 스테이지(12) 사이에 배열된, 온보드 저장 배터리 충전 장치의 제2 스테이지를 사용하는 방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201900001099A1 (it) * 2019-01-24 2020-07-24 Iveco Spa Gruppo e metodo di ricarica e alimentazione per un veicolo elettrico, e veicolo elettrico comprendente il gruppo di ricarica e alimentazione
DE102019202345A1 (de) * 2019-02-21 2020-08-27 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz mit einem Akkumulator, einem Wechselspannungsanschluss und einem Gleichspannungsanschluss
DE102019105661A1 (de) * 2019-03-06 2020-09-10 Wobben Properties Gmbh Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen
DE102019208118A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz mit einem Gleichspannungsladeanschluss
DE102019209654A1 (de) * 2019-07-02 2020-10-15 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz
DE102019209854A1 (de) 2019-07-04 2021-01-07 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz
DE102019214299B3 (de) * 2019-09-19 2021-01-07 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugladeschaltung und Fahrzeugbordnetz mit Fahrzeugladeschaltung
DE102019214485B4 (de) 2019-09-23 2022-07-07 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz mit direkt an Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem Traktionsakkumulator
CN114555405A (zh) * 2019-10-15 2022-05-27 纬湃科技有限责任公司 车辆电气***
DE102019007347B4 (de) * 2019-10-21 2021-12-16 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz
DE102020202251A1 (de) * 2020-02-21 2021-07-08 Vitesco Technologies GmbH Fahrzeugbordnetz mit einem Gleichspannungsladeanschluss und einem Wechselspannungsladeanschluss sowie mindestens einer Kabelverbindung
DE102021003879A1 (de) 2021-07-27 2023-02-02 Oleg Roj Abwechslungsbatterien-motor
DE102021003831A1 (de) 2021-07-27 2023-02-02 Mercedes-Benz Group AG Elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes für ein Fahrzeug
FR3137025A1 (fr) * 2022-06-24 2023-12-29 Psa Automobiles Sa Ensemble de recharge d’une batterie electrique de traction
DE102022210646A1 (de) 2022-10-10 2024-04-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Lade-Schnittstelle für ein elektrisches Fahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013030941A1 (ja) * 2011-08-30 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 車両の電源システム
US20160236580A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Mcmaster University Dual voltage charging system with an integrated active filter auxiliary power module
WO2017022478A1 (ja) * 2015-08-06 2017-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Ｄｃｄｃコンバータ一体型充電器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH099417A (ja) 1995-06-14 1997-01-10 Toyota Autom Loom Works Ltd 電気自動車用充電器
JP2001275201A (ja) 2000-03-29 2001-10-05 Nissan Diesel Motor Co Ltd 車両の補機電源システム
DE102006026404A1 (de) 2006-06-07 2007-12-13 Robert Bosch Gmbh Energie-Koordinator für ein elektrisches Netz
US8354818B2 (en) 2007-10-09 2013-01-15 Ford Global Technologies, Llc Solar charged hybrid power system
US7889524B2 (en) * 2007-10-19 2011-02-15 Illinois Institute Of Technology Integrated bi-directional converter for plug-in hybrid electric vehicles
DE102010040239A1 (de) 2010-09-03 2012-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie eines Elektrofahrzeugs
US8378623B2 (en) * 2010-11-05 2013-02-19 General Electric Company Apparatus and method for charging an electric vehicle
JP5534032B2 (ja) * 2010-12-16 2014-06-25 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源装置およびその制御方法
DE102011003543A1 (de) 2011-02-02 2012-08-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ladevorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug
US8896263B2 (en) * 2011-04-27 2014-11-25 Eetrex, Inc. Critical mode control discontinuous mode boost-buck charger
US20140091750A1 (en) * 2011-05-27 2014-04-03 Panasonic Corporation Power supply apparatus and charging apparatus for electric vehicle
CN102201693A (zh) * 2011-06-07 2011-09-28 天宝电子（惠州）有限公司 一种电动汽车车载充电***
DE102011107628A1 (de) 2011-06-30 2013-01-03 Rwe Ag Ladevorrichtung für elektrofahrzeuge und verfahren zum laden von elektrofahrzeugen
WO2013046315A1 (ja) 2011-09-27 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システム
JP5776482B2 (ja) * 2011-10-11 2015-09-09 トヨタ自動車株式会社 電動車両
DE102012203612A1 (de) 2012-03-07 2013-09-12 Robert Bosch Gmbh Batterieladegerät mit Spannungswandler und Verfahren zum Laden von Batterien
US8723487B2 (en) * 2012-03-09 2014-05-13 Majid Pahlevaninezhad Zero voltage switching interleaved boost AC/DC converter
US9257864B2 (en) * 2012-03-21 2016-02-09 Cistel Technology Inc. Input power controller for AC/DC battery charging
DE102012205972A1 (de) 2012-04-12 2013-10-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ladesystem
DE102013201637A1 (de) 2013-01-31 2014-07-31 Robert Bosch Gmbh Energieübertragungsanordnung
CN203774850U (zh) * 2014-03-03 2014-08-13 同济大学 具有模式切换功能的多功能一体化电动汽车车载充电机
US9931951B2 (en) * 2014-06-13 2018-04-03 University Of Maryland Integrated dual-output grid-to-vehicle (G2V) and vehicle-to-grid (V2G) onboard charger for plug-in electric vehicles
DE102014217703A1 (de) 2014-09-04 2016-03-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum laden eines energiespeichers
DE102014224574A1 (de) * 2014-12-02 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Eigensichere Bleed-Down-Schaltung und Regelstrategie für Brennstoffzellen-systeme
DE102016203830A1 (de) 2016-02-01 2017-08-03 Continental Automotive Gmbh Fahrzeug-Hochvoltbordnetz sowie stationäre Anschlussvorrichtung
DE102016013702A1 (de) * 2016-11-17 2018-05-17 Man Truck & Bus Ag Traktionsenergiespeichersystem mit Betriebsgrenzenbestimmung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013030941A1 (ja) * 2011-08-30 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 車両の電源システム
US20160236580A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Mcmaster University Dual voltage charging system with an integrated active filter auxiliary power module
WO2017022478A1 (ja) * 2015-08-06 2017-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Ｄｃｄｃコンバータ一体型充電器

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Publication number Publication date
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