WO2021058501A1 - Fahrzeugbordnetz mit direkt an leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem traktionsakkumulator - Google Patents

Fahrzeugbordnetz mit direkt an leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem traktionsakkumulator Download PDF

Info

Publication number
WO2021058501A1
WO2021058501A1 PCT/EP2020/076463 EP2020076463W WO2021058501A1 WO 2021058501 A1 WO2021058501 A1 WO 2021058501A1 EP 2020076463 W EP2020076463 W EP 2020076463W WO 2021058501 A1 WO2021058501 A1 WO 2021058501A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
power factor
factor correction
correction filter
phase
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/076463
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gabriel Marzahn
Martin GÖTZENBERGER
Manuel Brunner
Franz Pfeilschifter
Original Assignee
Vitesco Technologies 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 Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to CN202080066626.6A priority Critical patent/CN114391207A/zh
Publication of WO2021058501A1 publication Critical patent/WO2021058501A1/de
Priority to US17/702,317 priority patent/US11993164B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/066—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode particular circuits having a special characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • Vehicles with an electric drive that is to say vehicles that drive purely electrically and hybrid vehicles, have an accumulator. It is known to transfer electrical power to the accumulator by means of an alternating current charging station in order to charge it.
  • a power factor correction filter is regularly used to convert the alternating voltage into direct voltage and for evenly drawing energy. Since its output voltage range usually does not include the battery voltage range, a converter is usually also used to adapt the different voltage levels, which is connected to the output of the power factor correction filter via an intermediate circuit memory. Converters and intermediate circuit stores account for a significant proportion of the manufacturing costs, weight and power loss of a charging device. It is therefore an object of the invention to show a possibility with which the costs, the weight and the power loss of a charging device can be reduced.
  • the circuit Apart from the power factor correction filter, the circuit, starting from the AC voltage charging connection to the traction accumulator, does not include a voltage converter and also no further rectifier or intermediate circuit memory.
  • the functions of the power factor correction filter are rectification and DC voltage conversion. It was recognized that further devices for voltage adjustments are not required, since the In addition to rectifying, the power factor correction filter itself has a step-down or step-up function and this can be used in particular with nominal battery voltages that match the level of the alternating voltage.
  • a vehicle electrical system which has an AC voltage charging connection, a traction accumulator and a power factor correction filter.
  • the traction accumulator is designed as a high-voltage accumulator.
  • the prefix “high voltage” denotes components (such as the accumulator) that have a nominal voltage of more than 60 volts.
  • the power factor correction filter connects the AC charging connection directly to the traction accumulator.
  • the connection between the accumulator and the charging connection therefore leads via the power factor correction filter.
  • the connection between the charging port and the power factor correction filter is a direct connection (i.e. without a voltage converter or rectifier).
  • the connection between the power factor correction filter and the accumulator is also direct (i.e. without a DC-DC converter and without a rectifier).
  • the power factor correction filter thus connects the charging connection directly to the traction accumulator, since no further converter or rectifier is provided between the power factor correction filter on the one hand and the charging connection or the accumulator on the other hand.
  • the phrase “DC-converter-free and rectifier-free” can also be used.
  • a direct connection does not include a rectifier or converter, it can, for example, have a (passive) filter or safety mechanisms such as a fuse or an automatic fuse or also a fault current protection mechanism or also switches, relays or contactors. It is a galvanically connected connection.
  • the power factor correction filter is preferably designed as a Vienna filter, in particular if the power factor correction filter is stepping up, that is to say the Has the characteristic of a step-up converter.
  • the power factor correction filter can be designed as a totem pole PFC circuit.
  • the power factor correction filter can be designed to be bidirectional or can also be designed to be unidirectional with a transmission direction from the AC voltage charging connection to the accumulator.
  • the power factor correction filter is designed with a step-down function or with a step-up function.
  • the power factor correction filter and the AC voltage connection are each designed to be three-phase.
  • the power factor correction filter can be designed as three-phase (generally: multi-phase). With a three-phase design of both components, there can be three phase lines between the power factor correction filter and the AC voltage connection.
  • a circuit topology is used which allows, with three-phase operation of the power factor correction filter, to take energy from the three phases of the AC voltage connection and to deliver this to one output to the traction accumulator; Galvanic isolation is not used for the necessary summation of charging currents. If the power factor correction filter is bidirectional, the energy can flow in both directions.
  • the power factor correction filter is preferably designed to use a direct voltage, which depends on the state of charge of the traction accumulator, to deliver a charging current to the traction accumulator that is adjustable and can be adjusted by the power factor correction filter to a setpoint value that is communicated externally to the power factor correction filter with an agreed tolerance. Depending on the target value, different charging capacities can result.
  • a pulse duty factor and / or the frequency (or similar operating parameters that affect the charging current) of switching elements of the power factor correction filter can be changed.
  • the charging current can be set within a certain range.
  • the lower limit of this range can be 0.5 A or 1 A.
  • the upper limit results from the maximum current carrying capacity of the phases of the AC connection as well as the current carrying capacity or the maximum power loss of the power factor correction filter and the traction accumulator.
  • the power factor correction filter can be designed as a step-down power factor correction filter, that is, it can have the characteristics of a step-down converter. In addition to rectifying, the power factor correction filter thus has the function of stepping down. In the case of the power factor correction filter, there is thus an (individual) inductance between the charging connection and controllable switching elements within the power factor correction filter. The individual inductances are used to temporarily store small amounts of energy when stepping down. The upper limit of the DC voltage at the output of the power factor correction filter is relatively narrow.
  • the power factor correction filter is set up to output an adjustable charging current at an input AC voltage with a constant effective value, specifically at an output DC voltage that is between a minimum voltage and a maximum voltage.
  • a value of 50 volts can be selected for the minimum voltage (based on the output voltage) of the power factor correction filter. It is essentially 50 volts, but can also be at least 80 volts or 100 volts.
  • the maximum voltage (based on the output voltage) of the power factor correction filter results from the multiplication of the (single-phase-related) network peak value with a concatenation factor (square root of 3) and another factor (0.5 * square root of 3).
  • This voltage represents the nominal upper limit which a three-phase step-down power factor correction filter can output. It amounts to one (single phase related) effective value of 230 volts approx. 488 volts. Depending on the tolerance of the input voltages and the circuit components, this maximum possible voltage can be higher or lower.
  • the voltage in the European low-voltage network can be up to 10% lower than the standard AC voltage with an effective value of 230 volts, and circuit-related effects in the step-down power factor correction filter can cause a further reduction in the maximum possible output voltage (e.g. 5%), is displayed at the output of the power factor correction filter in the lowest case possibly only a rectified maximum voltage of approx. 415 V is available. It is therefore advantageous if a traction accumulator has a maximum voltage which is not above this maximum voltage of the power factor correction filter.
  • the traction accumulator can be designed to have a maximum voltage of not more than 415 volts in the fully charged state. This is achieved through the choice of battery technology and the number of cells.
  • the traction accumulator can be, for example, a lithium accumulator, the number of lines of which is selected so that the maximum operating voltage described above is not exceeded. The number of lines relates to cells that are connected in series.
  • a maximum of 96 cells may be connected in series with the step-down power factor correction filter. If cells with a cell voltage range of 2.5 ... 3.7 V are used (e.g. LFP cells), then a maximum of 112 cells may be connected in series. If cells with a cell voltage range of 1, 3 ... 2.9 V are used (e.g. LTO cells), a maximum of 143 cells may be connected in series. Fewer cells can also be connected in series.
  • the traction accumulator thus preferably has a maximum operating voltage which is not greater than the lower limit of the maximum voltage of the power factor correction filter.
  • the maximum operating voltage is the voltage of the traction accumulator, which it has with a state of charge of 100% and a cell state (State of Health SOH) of also 100%.
  • the number cells connected in series can also be higher than described, and the maximum operating voltage of the traction accumulator can also be higher than 415 V, e.g. 430 V, if one accepts that in some cases (low input voltage, unfavorable circuit tolerances of the power factor correction filter) the traction accumulator can no longer be charged to a state of charge of 100%, but only to 97%, for example.
  • the power factor correction filter is designed as a step-up power factor correction filter, that is to say with the characteristics of a step-up converter.
  • the power factor correction filter thus has the function of boosting.
  • the individual inductances are used to temporarily store small amounts of energy when boosting.
  • the lower DC voltage at the output of the power factor correction filter is relatively narrowly limited.
  • the power factor correction filter and the AC voltage connection are each preferably designed in three phases.
  • the power factor correction filter comprises three controllable phases, which in particular can be controlled individually.
  • the power factor correction filter can be set up so that not all of its phases, but only a subgroup thereof, are active while one or more phases are inactive. This allows, for example, the adjustable single-phase or three-phase operation of the power factor correction filter. In general, the maximum possible charging power in three-phase operation is higher than in single-phase operation.
  • the power factor correction filter has individual phases, all or only a part of which can be active. This is particularly the case for a three-phase voltage that is applied to the AC voltage connection and thus also to the power factor correction filter.
  • the power factor correction filter can thus be switched between single-phase and three-phase operation (while a three-phase voltage is present at the AC voltage connection or the power factor correction filter).
  • the power factor correction filter can be set up to work in single-phase operation when the state of charge is not more than 25% -40%, in particular when the state of charge is not more than 30% or 33% (or 35%), and when the state of charge is above this limit to work in three phases.
  • the power factor correction filter can have a controller which is set up to determine the state of charge and to set the single-phase or three-phase operation as mentioned.
  • the power factor correction filter can be set up to charge in one phase up to a predetermined state of charge limit and to charge in three phases above this limit.
  • the voltage of the traction accumulator which results from the sum of the (individual) cell voltages of serially connected cells, forms the criterion according to which single-phase or three-phase operation is set.
  • the power factor correction filter is set up to work in single-phase operation up to an average individual cell voltage limit and to work in single-phase operation above this limit. If cells with a cell voltage range of 2.5 V .. 4.3 V are used (e.g. LCO cells), this single cell voltage limit can be 3.1 V.
  • the traction accumulator is designed so that approx. 210 cells are connected in series.
  • the traction accumulator preferably has approx. 224 serially connected cells per line. If cells with a cell voltage range of 1.3 .. 2.9 V are used (e.g. LTO cells), this single cell voltage limit can be 1.8 V.
  • the traction accumulator then has 361 cells which are connected in series.
  • this is based on the principle of single-phase operation for approximately the lower third of the state of charge range of the traction battery and to guarantee three-phase operation for the upper two thirds.
  • the number of rows of serially connected cells can also be selected to be higher, in which case single-phase operation is required less often. If the number of lines is selected so high that the average minimum cell voltage, multiplied by the number of cells connected in series, results in a voltage that is above the three-phase minimum voltage described below, then single-phase operation is not required at all. In this case the power factor correction filter is only used in three-phase operation. Corresponding switching devices and control components for selecting and switching the operating mode can then be omitted.
  • the power factor correction filter can have three phases which are operated with three different phase voltages when the three-phase operation exists.
  • the power factor correction filter can be set up in single-phase operation to operate only one of these phases with a phase voltage, or to operate several or all of the phases with the same phase voltage.
  • the power factor correction filter can also have a section only for single-phase operation, which is active when the power factor correction filter is in single-phase operation, while the three (further) phases of the power factor correction filter are (only) active when the power factor correction filter is in three-phase operation.
  • the power factor correction filter is preferably designed to deliver an adjustable charging current to the traction accumulator with a three-phase operation and a three-phase alternating voltage with an input alternating voltage with a constant effective value via a direct voltage, the output voltage can range from a three-phase minimum voltage to a three-phase maximum voltage.
  • the three-phase minimum voltage and the three-phase maximum voltage are each DC voltages.
  • the prefix “three-phase” refers to the fact that all three phases of the power factor correction filter are active or that the power factor correction filter is in three-phase operation.
  • the three-phase minimum voltage of the power factor correction filter results from the multiplication of the (single-phase related) network peak value by a concatenation factor (square root of 3).
  • a three-phase boosting power factor correction filter can output.
  • a three-phase input voltage with a (single-phase-related) effective value of 230 volts and a single-phase network peak value of 325 volts it is nominally approx. 563 V.
  • this minimum possible voltage can be higher or lower. Since, for example, the voltage in the European low-voltage network can be up to 10% higher than the standard AC voltage with an effective value of 230 volts, and circuit-related effects in the boosting power factor correction filter can cause a further increase in the minimum possible output voltage (e.g.
  • the output shows of the power factor correction filter in the highest case possibly no lower rectified voltage than approx. 650 V is available. It is therefore advantageous if the traction accumulator is designed in such a way that no three-phase operation is required below approx. 650 V.
  • the three-phase maximum voltage is, for example, 1500 volts, in particular essentially 800 volts, 900 volts or essentially 1000 volts, but can also be more than 1400 volts or 1500 volts.
  • the three-phase maximum voltage is essentially 800 or 850 volts or 900 volts.
  • An upper limit of 1500 volts can be provided for the three-phase maximum voltage.
  • the power factor correction filter is set up to generate an adjustable charging current into the traction accumulator at an output DC voltage which extends over the span between the three-phase minimum voltage and the three-phase maximum voltage.
  • the traction accumulator can be, for example, a lithium accumulator, the number of rows of serially connected cells preferably being more than 192.
  • the number of lines can be approx. 210, for example, if the cells have a cell voltage range of 2.5 V .. 4.3 V (for example with LCO cells).
  • the number of lines can be approx. 224, for example, if the cells have a cell voltage range of 2.5 V .. 3.7 V (for example with LFP cells).
  • the number of lines can be approx.
  • the cells have a cell voltage range of 1, 3 .. 2.9 V (for example with LTO cells).
  • the number of lines always refers to serially connected cells. Higher numbers of lines can also be used.
  • the upper limit for the number of lines results from the three-phase maximum voltage divided by the cell voltage at 100% charge level. This upper limit can also be exceeded if one accepts that in some cases (unfavorable coincidence of tolerances, see above) the traction accumulator can no longer be charged to a state of charge of 100%, but only to 97%, for example.
  • the power factor correction filter is preferably also designed for single-phase operation.
  • the power factor correction filter is preferably designed to deliver a charging current to the traction accumulator during single-phase operation, which charging current can be set, namely with a direct voltage starting from a single-phase minimum voltage up to a single-phase maximum voltage.
  • the minimum and maximum voltages are DC voltages.
  • the prefix “single-phase” refers to the fact that only one phase of the power factor correction filter is active or that the power factor correction filter is in single-phase operation.
  • the single-phase minimum voltage of the power factor correction filter results from the network peak value of the input AC voltage. It represents the nominal lower limit that a single-phase boosting power factor correction filter can output.
  • the minimum possible voltage can be higher or lower. Since, for example, the voltage in the European low-voltage network can be up to 10% higher than the standard AC voltage with an effective value of 230 volts, and circuit-related effects in the boosting power factor correction filter can cause a further increase in the minimum possible output voltage (e.g. 5%), the output shows of the power factor correction filter in the highest case possibly no lower rectified voltage than approx. 375 V for Available.
  • the traction accumulator is therefore preferably designed in such a way that it never has a voltage below this limit.
  • the number of rows of cells connected in series must therefore be at least 150 with the boosting power factor correction filter if the cells have a cell voltage range of 2.5 V ..
  • the number of lines always refers to serially connected cells.
  • the cell voltage range always means the voltage range in which the cells should be able to be operated and charging should be possible.
  • the cell voltage means the average cell voltage of the cells connected in series. Individual cells of the serially connected string can deviate upwards or downwards.
  • the minimum single phase voltage is at least about 276 volts, 325 volts, or at least 375 volts, or even at least 410 volts.
  • the single-phase minimum voltage can in particular be essentially 350 volts, 370 volts, 390 volts or 410 volts.
  • the maximum single phase voltage is preferably not less than 480 volts, 550 volts or 650 volts. Furthermore, the single-phase minimum voltage can be 700 volts, for example. The single-phase maximum voltage can be at least as great as 100%, 105%, 110% or 120% of the three-phase minimum voltage.
  • Power factor correction filter for three-phase operation has a voltage range which overlaps with the voltage range in single-phase operation.
  • a voltage band can be generated that leads from the single-phase minimum voltage to the three-phase maximum voltage, in particular by switching over the operation or the active number of phases and by appropriate control of the power factor correction filter.
  • the power factor correction filter is set up in different modes of operation (single-phase and three-phase) to cover a voltage range that extends from the single-phase minimum voltage to the three-phase maximum voltage.
  • the vehicle electrical system also preferably includes a controller. This is connected to the triggering power factor correction filter.
  • the controller is set up to adjust the operation of the power factor correction filter, that is to say to switch the power factor correction filter from single-phase operation to three-phase operation (or vice versa).
  • the controller is set up to carry out this changeover when a terminal voltage on the traction accumulator reaches the three-phase minimum voltage.
  • the operating voltage of the traction accumulator at a state of charge of 100% is preferably below the maximum voltage of the power factor correction filter.
  • the operating voltage of the traction accumulator with a minimum state of charge of not more than approx. 10% it preferably applies that this is greater than the minimum voltage of the power factor correction filter.
  • a voltage is preferably greater than the single-phase minimum voltage of the power factor correction filter, so that by setting the number of phases results in a suitable voltage, even with the minimum charge state, at which the charging current can be delivered to the traction accumulator.
  • the traction accumulator With a minimum state of charge of not more than 10%, the traction accumulator thus has an operating voltage which is greater than the single-phase minimum voltage of the power factor correction filter.
  • the full traction accumulator preferably has a voltage that is below the three-phase maximum voltage of the power factor correction filter.
  • the AC voltage charging connection is designed in particular as a plug connection device, in particular as a plug socket.
  • the charging connection can have several contacts, in particular for alternating voltage phases (for example three pieces).
  • the Charging connection have a contact for a neutral conductor.
  • the charging connection is preferably standardized in accordance with a standard for wired charging of electric vehicles.
  • FIG. 1 is used to illustrate a vehicle electrical system that is connected to an alternating current source.
  • FIG. 1 shows an alternating current source WQ and a vehicle electrical system BN.
  • the vehicle electrical system BN comprises an AC voltage charging connection WA, a power factor correction filter LF and a traction accumulator AK. It can be seen that the power factor correction filter LF is connected directly to the traction accumulator AK. It can also be seen that the AC voltage charging connection WA of the vehicle electrical system BN is directly connected to the power factor correction filter.
  • the power factor correction filter LF comprises an AC voltage side that is connected to the
  • the power factor correction filter LF also includes a DC voltage side that is directly connected to the traction accumulator AK.
  • the AC voltage connection WA can be connected to an AC voltage source WQ.
  • the AC voltage charging connection WA has a three-phase design.
  • the power factor correction filter LF comprises three phases which can be activated individually by means of the controller C, as shown by the arrow shown in dotted lines. In a three-phase state, all three phases of the power factor correction filter LF therefore work. In single-phase operation, only one of the phases of the power factor correction filter LF works, or several phases work synchronously or with the same phase of the AC voltage connection WA. These two modes of operation are represented by the use of the AC voltage source WQ as a single-phase or as a three-phase source.
  • the illustration is not intended to mean that the AC voltage source WQ itself can be switched between single-phase and three-phase operation; Control of the power factor correction filter, single-phase or three-phase operation is shown, in which one or three phases of the AC voltage source WQ are used.
  • the changeover switch is actually implemented within the power factor correction filter or within the controller C, which can activate or deactivate the individual phases of the power factor correction filter LF.
  • FIG. 1 shows an example in which the power factor correction filter is designed to be step-up.
  • single-phase operation is selected first and with increasing voltage (i.e. with a comparatively increasing state of charge) of the battery AK, three-phase operation is selected. Since the voltage bands in single-phase and three-phase operation overlap in the step-up power factor correction filter LF, there is a continuous, continuous voltage supply on the DC voltage side of the power factor correction filter LF. In the case of a step-down power factor correction filter, there would only be three-phase operation and thus no activation by the controller C, with which a single-phase operation could be set.
  • the dash-dotted arrow shows that the controller also activates the controllable switching elements of the power factor correction filter LF and thus the output of a charging current on the DC voltage side of the power factor correction filter LF (with a constant effective voltage on the AC side) can generate. This further control intervention is available for both the step-up and step-down power factor correction filters.
  • the control C is also used to set the charging current of the power factor correction filter LF, which is output to the traction accumulator AK on the DC voltage side of the power factor correction filter LF (with a constant
  • operating parameters such as duty cycle and / or the frequency (or similar operating parameters that affect the charging current) of the controllable switching elements are set within the power factor correction filter. Using this manipulated variable, the output current at the power factor correction filter and thus also the
  • Traction accumulator AK transmitted power can be controlled.
  • the power factor correction filter can thus output a charging current that follows a setpoint value as precisely as possible, which originates, for example, from an accumulator monitoring system that monitors the traction accumulator AK.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

Ein Fahrzeugbordnetz (BN) ist mit einem Wechselspannungs-Ladeanschluss (WA), einem Traktionsakkumulator (AK), der als Hochvolt-Akkumulator ausgebildet ist, und einem Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) ausgestattet. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) verbindet den Wechselspannungs-Ladeanschluss (WA) in direkter Weise mit dem Traktionsakkumulator (AK). Der Betriebsspannungsbereich des Traktionsakkumulators (AK) liegt innerhalb des Ausgangsspannungsbereichs des Leistungsfaktorkorrekturfilters (LF).

Description

Beschreibung
Fahrzeugbordnetz mit direkt an Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem T raktionsakkumulator
Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, das heißt rein elektrisch fahrende Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge, weisen einen Akkumulator auf. Es ist bekannt, mittels einer Wechselstrom-Ladesäule elektrische Leistung an den Akkumulator zu übertragen, um diesen aufzuladen. Zur Umwandlung der Wechselspannung in Gleichspannung und zur gleichmäßigen Energieentnahme kommt dabei regelmäßig ein Leistungsfaktorkorrekturfilter zum Einsatz. Da dessen Ausgangsspannungsbereich in der Regel den Akkumulatorspannungsbereich nicht umfasst, wird zur Anpassung der unterschiedlichen Spannungslagen üblicherweise zusätzlich ein Wandler eingesetzt, der über einen Zwischenkreisspeicher an den Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters angeschlossen wird. Wandler und Zwischenkreisspeicher verursachen einen wesentlichen Anteil der Herstellungskosten, des Gewichts und der Verlustleistung einer Ladevorrichtung. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich die Kosten, das Gewicht und die Verlustleistung einer Ladevorrichtung verringern lassen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Figur.
Es wird vorgeschlagen, einen Wechselspannungs-Ladeanschluss über einen Leistungsfaktorkorrekturfilter mit einem Traktionsakkumulator direkt zu verbinden. Abgesehen von dem Leistungsfaktorkorrekturfilter umfasst daher die Schaltung ausgehend vom Wechselspannungs-Ladeanschluss bis zum Traktionsakkumulator keinen Spannungswandler und auch keinen weiteren Gleichrichter oder Zwischenkreisspeicher. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter sieht als Funktionen das Gleichrichten und das Gleichspannungswandeln vor. Es wurde erkannt, dass weitere Vorrichtungen zur Spannungsanpassungen nicht erforderlich sind, da der Leistungsfaktorkorrekturfilter selbst neben dem Gleichrichten eine tiefsetzstellende oder hochsetzstellende Funktion hat und dies insbesondere bei Akkumulatornennspannungen genutzt werden kann, die zur Höhe der Wechselspannung passen.
Es wird ein Fahrzeugbordnetz beschrieben, das einen Wechselspannungs-Ladeanschluss, einen Traktionsakkumulator und einen Leistungsfaktorkorrekturfilter aufweist. Der Traktionsakkumulator ist als Hochvolt-Akkumulator ausgebildet. Mit der Vorsilbe „Hochvolt“ werden Komponenten bezeichnet (wie der Akkumulator), die eine Nennspannung von mehr als 60 Volt aufweisen.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter verbindet den Wechselspannungs-Ladeanschluss in direkter Weise mit dem Traktionsakkumulator. Die Verbindung zwischen Akkumulator und Ladeanschluss führt somit über den Leistungsfaktorkorrekturfilter. Die Verbindung zwischen dem Ladeanschluss und dem Leistungsfaktorkorrekturfilter ist eine direkte Verbindung (das heißt ohne Spannungswandler oder Gleichrichter). Die Verbindung zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter und dem Akkumulator ist ebenso direkt (das heißt ohne Gleichspannungswandler und ohne Gleichrichter). Damit verbindet der Leistungsfaktorkorrekturfilter den Ladeanschluss direkt mit dem Traktionsakkumulator, da zwischen Leistungsfaktorkorrekturfilter einerseits und dem Ladeanschluss bzw. dem Akkumulator andererseits kein weiterer Wandler oder Gleichrichter vorgesehen ist. Anstatt dem Begriff „direkt“ kann auch die Formulierung „gleichspannungswandlerfrei und gleichrichterfrei“ verwendet werden. Eine direkte Verbindung umfasst zwar weder Gleichrichter noch Wandler, kann jedoch beispielsweise einen (passiven) Filter oder Sicherheitsmechanismen wie eine Schmelzsicherung oder eine automatische Sicherung oder auch einen Fehlerstrom-Schutzmechanismus oder auch Schalter, Relais oder Schütze aufweisen. Es handelt sich um eine galvanisch verbundene Anbindung.
Vorzugsweise ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter als Vienna-Filter ausgebildet, insbesondere wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter hochsetzend ist, also die Charakteristik eines Hochsetzstellers hat. Zudem kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter als Totem-Pole-PFC-Schaltung ausgebildet sein. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann bidirektional ausgestaltet sein oder kann auch unidirektional ausgebildet sein mit einer Übertragungsrichtung von dem Wechselspannungs-Ladeanschluss zum Akkumulator hin. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist mit einer tiefsetzstellenden oder mit einer hochsetzstellenden Funktion ausgebildet.
Insbesondere ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter und der Wechselspannungsanschluss jeweils dreiphasig ausgebildet.
Weiterhin kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter dreiphasig (allgemein: mehrphasig) ausgebildet sein. Es können bei dreiphasiger Ausbildung beider Komponenten drei Phasenleitungen zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter und dem Wechselspannungsanschluss bestehen.
Es wird eine Schaltungstopologie verwendet, die es erlaubt, bei dreiphasigem Betrieb des Leistungsfaktorkorrekturfilters Energie aus den 3 Phasen des Wechselspannungsanschlusses zu entnehmen und diese an den einen Ausgang hin zum Traktionsakkumulator abzugeben; für die hierfür nötige Summation von Ladeströmen wird keine galvanische Trennung verwendet. Wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter bidirektional ausgebildet ist, kann der Energiefluss in beide Richtungen erfolgen.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist vorzugsweise ausgebildet, über eine Gleichspannung, welche vom Ladezustand des Traktionsakkumulators abhängt, einen Ladestrom an den Traktionsakkumulator abzugeben, der einstellbar ist und vom Leistungsfaktorkorrekturfilter an einen Sollwert, der von außen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter mitgeteilt wird, mit einer vereinbarten Toleranz anzupassen. Je nach Sollwert können sich dabei verschiedene Ladeleistungen ergeben.
Hierzu kann ein Tastverhältnis und/oder die Frequenz (oder ähnliche Betriebsparameter, die sich auf den Ladestrom auswirken) von Schaltelementen des Leistungsfaktorkorrekturfilters veränderlich sein. Der Ladestrom kann eingestellt werden innerhalb eines gewissen Bereichs. Die untere Grenze dieses Bereichs kann bei 0,5 A oder 1 A liegen. Die obere Grenze ergibt sich aus der maximalen Stromtragfähigkeit der Phasen des Wechselstromanschlusses sowie der Stromtragfähigkeit bzw. der max. Verlustleistung des Leistungsfaktorkorrekturfilters und des Traktionsakkumulators.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann als tiefsetzender Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildet sein, also die Charakteristik eines Tiefsetzstellers haben. Neben dem Gleichrichten hat der Leistungsfaktorkorrekturfilter somit die Funktion des Tiefsetzstellens. Beim Leistungsfaktorkorrekturfilter ergibt sich somit jeweils eine (individuelle) Induktivität zwischen dem Ladeanschluss und steuerbaren Schaltelementen innerhalb des Leistungsfaktorkorrekturfilters. Die individuellen Induktivitäten dienen zum Zwischenspeichern kleiner Energiemengen beim Tiefsetzstellen. Hierbei ist die Gleichspannung am Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters nach oben hin relativ eng begrenzt.
Insbesondere ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter eingerichtet, bei einer Eingangs-Wechselspannung mit konstantem Effektivwert einen einstellbaren Ladestrom abzugeben, und zwar bei einer Ausgangsgleichspannung, die zwischen einer Minimalspannung und einer Maximalspannung liegt.
Für die Minimalspannung (bezogen auf die Ausgangsspannung) des Leistungsfaktorkorrekturfilters kann ein Wert gewählt werden, der bei 50 Volt liegt. Er beträgt im Wesentlichen 50 Volt, kann jedoch auch mindestens 80 Volt oder 100 Volt betragen.
Die Maximimalspannung (bezogen auf die Ausgangsspannung) des Leistungsfaktorkorrekturfilters ergibt sich aus der Multiplikation des (einzelphasenbezogenen) Netz-Kuppenwerts mit einem Verkettungsfaktor (Quadratwurzel von 3) und einem weiteren Faktor (0,5 * Quadratwurzel von 3). Diese Spannung stellt die nominale Obergrenze dar, welche ein dreiphasiger tiefsetzender Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgeben kann. Sie beträgt bei einem (einzelphasenbezogenem) Effektivwert von 230 Volt ca. 488 Volt. Je nach Toleranz der Eingangsspannungen und der Schaltungsbauteile kann diese maximal mögliche Spannung höher oder niedriger sein. Da beispielsweise im europäischen Niederspannungsnetz die Spannung bis zu 10% geringer sein kann als die Norm-Wechselspannung mit einem Effektivwert von 230 Volt, und schaltungsbedingte Effekte im tiefsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter eine weitere Erniedrigung der maximal möglichen Ausgangsspannung bewirken können (z.B. 5%), steht am Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters im niedrigsten Fall möglicherweise nur eine gleichgerichtete Maximalspannung von ca. 415 V zur Verfügung. Es ist daher vorteilhaft, wenn ein Traktionsakkumulator eine Maximalspannung aufweist, die nicht über dieser Maximalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters liegt.
Insbesondere kann der Traktionsakkumulator ausgestaltet sein, im vollgeladenen Zustand eine Maximalspannung von nicht mehr als 415 Volt aufzuweisen. Dies wird durch die Wahl der Batterietechnik und durch die Zellenanzahl erreicht. Der Traktionsakkumulator kann beispielsweise ein Lithium-Akkumulator sein, dessen Zeilenzahl so gewählt wird, dass die oben beschriebene maximale Betriebsspannung nicht überschritten wird. Die Zeilenzahl bezieht sich dabei auf Zellen, die in Reihenschaltung vorliegen.
Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 2,5 V .. 4,3 V verwendet (etwa LCO-Zellen), dann dürfen beim tiefsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter max. 96 Zellen in Reihe geschaltet werden. Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 2,5 .. 3,7 V verwendet (etwa LFP-Zellen), dann dürfen max. 112 Zellen in Reihe geschaltet werden. Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 1 ,3 .. 2,9 V verwendet (etwa LTO-Zellen), dann dürfen max. 143 Zellen in Reihe geschaltet werden. Es können auch weniger Zellen in Reihe geschaltet werden. Somit weist der Traktionsakkumulator vorzugsweise eine maximale Betriebsspannung auf, die nicht größer ist als die Untergrenze der Maximalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters. Die maximale Betriebsspannung ist die Spannung des Traktionsakkumulators, die dieser aufweist bei einem Ladezustand von 100% und einem Zellenzustand (State of Health SOH) von ebenfalls 100%. Die Anzahl seriell verschalteter Zellen kann auch höher sein als beschrieben, und die maximale Betriebsspannung des Traktionsakkumulators kann auch sein höher als 415 V, z.B. 430 V, wenn man in Kauf nimmt, dass dann in einigen Fällen (niedrige Eingangsspannung, ungünstige Schaltungstoleranzen des Leistungsfaktorkorrekturfilters) der Traktionsakkumulator nicht mehr auf einen Ladezustand von 100% aufgeladen werden kann, sondern nur noch auf z.B. 97%.
Eine andere Variante ist es, den Leistungsfaktorkorrekturfilter als hochsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter auszubilden, also mit der Charakteristik eines Hochsetzstellers. Neben dem Gleichrichten hat der Leistungsfaktorkorrekturfilter somit die Funktion des Hochsetzstellens. Beim Leistungsfaktorkorrekturfilter ergibt sich somit jeweils eine (individuelle) Induktivität zwischen dem Ladeanschluss und steuerbaren Schaltelementen innerhalb des Leistungsfaktorkorrekturfilters. Die individuellen Induktivitäten dienen zum Zwischenspeichern kleiner Energiemengen beim Hochsetzstellen. Hierbei ist die Gleichspannung am Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters nach unten relativ eng begrenzt.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter und der Wechselspannungsanschluss sind jeweils vorzugsweise dreiphasig ausgebildet. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter umfasst drei steuerbare Phasen, die insbesondere einzeln angesteuert werden können. Ferner kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter eingerichtet sein, dass nicht alle seiner Phasen, sondern nur eine Untergruppe hiervon aktiv sind, während eine oder mehrere Phasen inaktiv sind. Dies erlaubt beispielsweise, den Leistungsfaktorkorrekturfilter einstellbar einphasig oder dreiphasig zu betreiben. Im Allgemeinen ist die maximal mögliche Ladeleistung im dreiphasigen Betrieb höher als im einphasigen Betrieb.
Das heißt, dass der Leistungsfaktorkorrekturfilter einzelne Phasen aufweist, von denen alle oder nur ein Teil hiervon aktiv sein können. Dies ist insbesondere der Fall für eine dreiphasige Spannung, die am Wechselspannungsanschluss und somit auch am Leistungsfaktorkorrekturfilter anliegt. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist somit zwischen einphasigem und dreiphasigem Betrieb umschaltbar (während eine dreiphasige Spannung am Wechselspannungsanschluss bzw. am Leistungsfaktorkorrekturfilter anliegt).
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann eingerichtet sein, bei einem Ladezustand von nicht mehr als 25% - 40%, insbesondere bei einem Ladezustand von nicht mehr als 30% oder 33% (oder auch 35%) im einphasigen Betrieb zu arbeiten und bei einem Ladezustand oberhalb dieser Grenze dreiphasig zu arbeiten. Hierzu kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter eine Steuerung aufweisen, die eingerichtet ist, den Ladezustand zu ermitteln und den einphasigen oder dreiphasigen Betrieb wie erwähnt einzustellen. Allgemein kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter eingerichtet sein, bis zu einer vorgegebenen Ladezustandsgrenze einphasig zu laden und oberhalb dieser Grenze dreiphasig zu laden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Spannung des Traktionsakkumulators, welche sich aus der Summe der (Einzel-)Zellspannungen seriell verbundener Zellen ergibt, das Kriterium bildet, gemäß dem ein einphasiger oder ein dreiphasiger Betrieb eingestellt wird. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist eingerichtet, bis zu einer durchschnittlichen Einzelzellspannungsgrenze in dem einphasigen Betrieb zu arbeiten und oberhalb dieser Grenze in einem einphasigen Betrieb zu arbeiten. Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 2,5 V .. 4,3 V verwendet (etwa LCO-Zellen), dann kann diese Einzelzellspannungsgrenze 3,1 V betragen. Der Traktionsakkumulator wird in diesem Fall so ausgelegt, dass ca. 210 Zellen in Reihe geschaltet werden. Dabei ist es unerheblich, ob nur ein Strang verwendet wird, der aus einer solchen Serienschaltung besteht, oder mehrere Stränge, welche wiederum zueinander parallel verschaltet sind. Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 2,5 .. 3,7 V verwendet (etwa LFP-Zellen), dann kann diese Einzelzellspannungsgrenze 2,9 V betragen. Der Traktionsakkumulator hat in diesem Fall vorzugsweise ca. 224 seriell verschaltete Zellen pro Strang. Werden Zellen mit einem Zellspannungsbereich von 1 ,3 .. 2,9 V verwendet (etwa LTO-Zellen), dann kann diese Einzelzellspannungsgrenze 1 ,8 V betragen. Der Traktionsakkumulator hat dann 361 Zellen, welche in Serie geschaltet sind. Dahinter steht, wie oben erwähnt, das Prinzip, für ungefähr das untere Drittel des Ladezustandsbereichs des Traktionsakkumulators den einphasigen Betrieb hinzunehmen und für die oberen zwei Drittel den dreiphasigen Betrieb zu garantieren. Die Zeilenzahl seriell verbundener Zellen kann auch höher gewählt werden, dann wird der einphasige Betrieb seltener benötigt. Wird die Zeilenzahl so hoch gewählt, dass die durchschnittliche minimale Zellspannung, multipliziert mit der Anzahl seriell verbundener Zellen, eine Spannung ergibt, die über der unten beschriebenen Dreiphasen-Minimalspannung liegt, dann wird der einphasige Betrieb überhaupt nicht benötigt. In diesem Fall wird der Leistungsfaktorkorrekturfilter nur im dreiphasigen Betrieb verwendet. Entsprechende Umschaltvorrichtungen und Steuerungskomponenten zur Auswahl und Umschaltung der Betriebsart können dann entfallen.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann drei Phasen aufweisen, die mit drei unterschiedlichen Phasenspannungen betrieben werden, wenn der dreiphasige Betrieb besteht. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann eingerichtet sein, im einphasigen Betrieb nur eine dieser Phasen mit einer Phasenspannung zu betreiben, oder mehrere oder alle der Phasen mit der gleichen Phasenspannung zu betreiben. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter kann ferner einen Abschnitt nur für den einphasigen Betrieb aufweisen, der aktiv ist, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter im einphasigen Betrieb ist, während die drei (weiteren) Phasen des Leistungsfaktorkorrekturfilters (nur) dann aktiv sind, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilters im dreiphasigen Betrieb ist.
Vorzugsweise ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildet, bei dreiphasigem Betrieb und einer dreiphasigen Wechselspannung bei einer Eingangs-Wechselspannung mit konstantem Effektivwert über eine Gleichspannung einen einstellbaren Ladestrom an den Traktionsakkumulator abzugeben, wobei sich die Ausgangsspannung erstrecken kann von einer Dreiphasen-Minimalspannung bis zu einer Dreiphasen-Maximalspannung. Die Dreiphasen-Minimalspannung und die Dreiphasen-Maximalspannung sind jeweils Gleichspannungen. Die Vorsilbe „Dreiphasen“ bezieht sich darauf, dass alle drei Phasen des Leistungsfaktorkorrekturfilters aktiv sind bzw. dass sich der Leistungsfaktorkorrekturfilter in dem dreiphasigen Betrieb befindet. Die Dreiphasen-Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters ergibt sich aus der Multiplikation des (einzelphasenbezogenen) Netz-Kuppenwerts mit einem Verkettungsfaktor (Quadratwurzel von 3). Sie stellt die nominale Untergrenze dar, welche ein dreiphasiger hochsetzender Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgeben kann. Bei einer dreiphasigen Eingangsspannung mit einem (einzelphasenbezogenen) Effektivwert von 230 Volt und einem einphasigem Netz-Kuppenwert von 325 Volt beträgt sie nominal ca. 563 V. Je nach Toleranz der Eingangsspannungen und der Schaltungsbauteile kann diese minimal mögliche Spannung höher oder niedriger sein. Da beispielsweise im europäischen Niederspannungsnetz die Spannung bis zu 10% höher sein kann als die Norm-Wechselspannung mit einem Effektivwert von 230 Volt, und schaltungsbedingte Effekte im hochsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter eine weitere Erhöhung der minimal möglichen Ausgangsspannung bewirken können (z.B. 5%), steht am Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters im höchsten Fall möglicherweise keine geringere gleichgerichtete Spannnung als ca. 650 V zur Verfügung. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Traktionsakkumulator so ausgelegt ist, dass unterhalb von ca. 650 V kein dreiphasiger Betrieb benötigt wird.
Die Dreiphasen-Maximalspannung beträgt z.B. 1500 Volt, insbesondere im Wesentlichen 800 Volt, 900 Volt oder im Wesentlichen 1000 Volt, kann jedoch auch mehr als 1400 Volt oder 1500 Volt betragen. In Ausgestaltungen des Fahrzeugbordnetzes beträgt die Dreiphasen-Maximalspannung im Wesentlichen 800 oder 850 Volt oder 900 Volt. Es kann für die Dreiphasen-Maximalspannung eine Obergrenze von 1500 Volt vorgesehen sein.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist eingerichtet, einen einstellbaren Ladestrom in den Traktionsakkumulator hinein zu erzeugen bei einer Ausgangsgleichspannung, welche sich erstreckt über die Spanne zwischen der Dreiphasen-Minimalspannung und der Dreiphasen-Maximalspannung. Der Traktionsakkumulator kann hierbei beispielsweise ein Lithium-Akkumulator sein, wobei die Zeilenzahl seriell verbundener Zellen vorzugsweise mehr als 192 beträgt. Die Zeilenzahl kann z.B. ca. 210 betragen, wenn die Zellen einen Zellspannungsbereich von 2,5 V .. 4,3 V haben (etwa bei LCO-Zellen). Die Zeilenzahl kann z.B. ca. 224 betragen, wenn die Zellen einen Zellspannungsbereich von 2,5 V .. 3,7 V haben (etwa bei LFP-Zellen). Die Zeilenzahl kann z.B. ca. 361 betragen, wenn die Zellen einen Zellspannungsbereich von 1 ,3 .. 2,9 V haben (etwa bei LTO-Zellen). Die Zeilenzahl bezieht sich dabei stets auf seriell verbundene Zellen. Es können auch höhere Zeilenzahlen verwendet werden. Die Obergrenze für die Zeilenzahl ergibt sich aus der Dreiphasen-Maximalspannung, dividiert durch die Zellspannung bei Ladezustand 100%. Diese Obergrenze kann auch überschritten werden, wenn man in Kauf nimmt, das in einigen Fällen (ungünstiges Zusammentreffen von Toleranzen, siehe oben) der Traktionsakkumulator nicht mehr auf einen Ladezustand von 100% aufgeladen werden kann, sondern nur noch auf z.B. 97%.
Vorzugsweise ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter auch für den einphasigen Betrieb ausgebildet. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist vorzugsweise ausgebildet, bei einphasigem Betrieb einen Ladestrom an den Traktionsakkumulator abzugeben, der einstellbar ist, und zwar bei einer Gleichspannung ausgehend von einer Einphasen-Minimalspannung bis zu einer Einphasen-Maximalspannung. Die Minimal- bzw. Maximalspannungen sind Gleichspannungen. Die Vorsilbe „Einphasen-“ bezieht sich darauf, dass nur eine Phase des Leistungsfaktorkorrekturfilters aktiv ist bzw. dass sich der Leistungsfaktorkorrekturfilter in dem einphasigen Betrieb befindet. Die Einphasen-Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters ergibt sich aus dem Netz-Kuppenwert der Eingangswechselspannung. Sie stellt die nominale Untergrenze dar, welche ein einphasiger hochsetzender Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgeben kann. Somit ergibt sich bei einem (einzelphasenbezogenen) Effektivwert von 230 Volt eine Einphasen-Minimalspannung von 325 Volt. Je nach Toleranz der Eingangsspannung und der Schaltungsbauteile kann die minimal mögliche Spannung höher oder niedriger sein. Da beispielsweise im europäischen Niederspannungsnetz die Spannung bis zu 10% höher sein kann als die Norm-Wechselspannung mit einem Effektivwert von 230 Volt, und schaltungsbedingte Effekte im hochsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter eine weitere Erhöhung der minimal möglichen Ausgangsspannung bewirken können (z.B. 5%), steht am Ausgang des Leistungsfaktorkorrekturfilters im höchsten Fall möglicherweise keine geringere gleichgerichtete Spannnung als ca. 375 V zur Verfügung. Der Traktionsakkumulator ist deswegen vorzugsweise so ausgelegt, dass er niemals eine Spannung unter dieser Grenze aufweist. Die Zeilenzahl seriell verschalteter Zellen muss somit beim hochsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter mindestens 150 betragen, wenn die Zellen einen Zellspannungsbereich von 2,5 V ..
4.3 V (etwa LCO-Zellen) oder 2,5 V .. 3.7 V (etwa LFP-Zellen) haben. Die Zeilenzahl muss mindestens 289 betragen, wenn die Zellen einen Zellspannungsbereich von
1 .3 .. 2,9 V haben (etwa LTO-Zellen). Die Zeilenzahl bezieht sich dabei stets auf seriell verbundene Zellen. Der Zellspannungsbereich meint stets den Spannungsbereich, in dem die Zellen betrieben werden können sollen und ein Laden möglich sein soll. Die Zellspannung meint dabei die durchschnittliche Zellspannung der seriell verschalteten Zellen. Einzelne Zellen des seriell verschalteten Strangs können davon nach oben oder unten abweichen.
In Ausführungsformen beträgt die Einphasen-Minimalspannung mindestens ca. 276 Volt, 325 Volt oder mindestens 375 Volt, oder auch mindestens 410 Volt. Die Einphasen-Minimalspannung kann insbesondere im Wesentlichen 350 Volt, 370 Volt, 390 Volt oder 410 Volt betragen.
Die Einphasen-Maximalspannung ist vorzugsweise nicht kleiner als 480 Volt, 550 Volt oder 650 Volt. Weiterhin kann die Einphasen-Minimalspannung beispielsweise 700 Volt betragen. Die Einphasen-Maximalspannung kann mindestens so groß sein wie 100%, 105%, 110% oder 120% der Dreiphasen-Minimalspannung.
Eine vergleichbare Ausführungsform sieht vor, dass der
Leistungsfaktorkorrekturfilter für den dreiphasigen Betrieb einen Spannungsbereich aufweist, der mit dem Spannungsbereich im einphasigen Betrieb überlappt. Dadurch kann insbesondere durch Umschalten des Betriebs bzw. der aktiven Phasenanzahl und durch entsprechende Ansteuerung des Leistungsfaktorkorrekturfilters ein Spannungsband erzeugt werden, das von der Einphasen-Minimalspannung bis zur Dreiphasen-Maximalspannung führt. Insbesondere ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter eingerichtet, bei unterschiedlichen Betriebsweisen (einphasig und dreiphasig) einen Spannungsbereich abzudecken, der von der Einphasen-Minimalspannung bis zu der Dreiphasen-Maximalspannung reicht. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ferner vorzugsweise eine Steuerung. Diese ist ansteuernd mit dem hochsetzenden Leistungsfaktorkorrekturfilter verbunden. Die Steuerung ist eingerichtet, den Betrieb des Leistungsfaktorkorrekturfilters einzustellen, das heißt den Leistungsfaktorkorrekturfilter von einphasigem Betrieb auf dreiphasigen Betrieb (oder umgekehrt) umzustellen. Die Steuerung ist eingerichtet, dieses Umstellen durchzuführen, wenn eine Klemmenspannung an dem Traktionsakkumulator die Dreiphasen-Minimalspannung erreicht.
Bei einem tiefsetzstellenden Leistungsfaktorkorrekturfilter liegt die Betriebsspannung des Traktionsakkumulators bei einem Ladezustand von 100% vorzugsweise unter Maximalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters. Für die Betriebsspannung des Traktionsakkumulators bei einem minimalen Ladezustand von nicht mehr als ca. 10% gilt vorzugsweise, dass diese größer ist als die Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters.
Für einen hochsetzstellenden Leistungsfaktorkorrekturfilter ergibt sich für einen leeren Traktionsakkumulator (etwa ein Akkumulator mit einem Ladezustand von 1%, 5%, 10% oder 20%) vorzugsweise eine Spannung, die größer ist als die Einphasen-Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters, so dass sich durch Einstellen der Phasenanzahl auch bei minimalem Ladezustand eine passende Spannung ergibt, bei dem Ladestrom an den Traktionsakkumulator abgeben werden kann. Der Traktionsakkumulator weist somit bei einem minimalen Ladezustand von nicht mehr als 10% eine Betriebsspannung auf, die größer ist als die Einphasen-Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters. Der volle Traktionsakkumulator hat vorzugsweise eine Spannung, die unter der Dreiphasen-Maximalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters liegt.
Der Wechselspannungs-Ladeanschluss ist insbesondere als Steckverbindungseinrichtung ausgebildet, insbesondere als Steckbuchse. Der Ladeanschluss kann mehrere Kontakte aufweisen, insbesondere für Wechselspannungsphasen (beispielsweise drei Stück). Zudem kann der Ladeanschluss einen Kontakt für einen Neutralleiter aufweisen. Der Ladeanschluss ist vorzugsweise genormt gemäß einem Standard zum leitungsgebundenen Laden von Elektrofahrzeugen.
Die Figur 1 dient zur Darstellung eines Fahrzeugbordnetzes, das an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist.
Die Figur 1 zeigt eine Wechselstromquelle WQ und ein Fahrzeugbordnetz BN. Das Fahrzeugbordnetz BN umfasst einen Wechselspannungs-Ladeanschluss WA, einen Leistungsfaktorkorrekturfilter LF sowie einen Traktionsakkumulator AK. Es ist ersichtlich, dass der Leistungsfaktorkorrekturfilter LF direkt an den Traktionsakkumulator AK angeschlossen ist. Ferner ist ersichtlich, dass der Wechselspannungs-Ladeanschluss WA des Bordnetzes BN direkt mit dem Leistungsfaktorkorrekturfilter verbunden ist. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter LF umfasst eine Wechselspannungsseite, die mit dem
Wechselspannungs-Ladeanschluss WA in direkter Weise verbunden ist. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter LF umfasst ferner eine Gleichspannungsseite, die direkt mit dem Traktionsakkumulator AK verbunden ist.
Es ist dargestellt, dass sich der Wechselspannungsanschluss WA an eine Wechselspannungsquelle WQ anschließen lässt. Der Wechselspannungs-Ladeanschluss WA ist dreiphasig ausgestaltet. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter LF umfasst drei Phasen, die mittels der Steuerung C, wie durch den in Punktlinien dargestellten Pfeil dargestellt, einzeln aktivierbar sind. In einem dreiphasigen Zustand arbeiten somit alle drei Phasen des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF. In einem einphasigen Betrieb arbeitet nur eine der Phasen des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF oder es arbeiten mehrere Phasen synchron bzw. mit der gleichen Phase des Wechselspannungsanschlusses WA. Diese beiden Betriebsarten sind dargestellt durch die Verwendung der Wechselspannungsquelle WQ als einphasige oder als dreiphasige Quelle. Die Darstellung soll nicht bedeuten, dass die Wechselspannungsquelle WQ selbst zwischen ein- und dreiphasigen Betrieb umstellbar ist, vielmehr wird durch die Ansteuerung des Leistungsfaktorkorrekturfilters der einphasige oder der dreiphasige Betrieb dargestellt, bei dem eine oder drei Phasen der Wechselspannungsquelle WQ verwendet werden. Tatsächlich ist der Umschalter realisiert innerhalb des Leistungsfaktorkorrekturfilters bzw. innerhalb der Steuerung C, welche die einzelnen Phasen des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF aktivieren oder deaktivieren kann.
Da die grundsätzliche Aktivierung oder Deaktivierung von einzelnen Phasen des Korrekturfilters von der Steuerung gesteuert wird und von dem Leistungsfaktorkorrekturfilter umgesetzt wird, ist die Darstellung mit dem punktlinierten Pfeil rein symbolhaft; tatsächlich wird die Phasenzahl definiert durch ein Steuersignal, das von der Steuerung C an den Leistungsfaktorkorrekturfilter LF abgegeben wird. Da jedoch die Verwendung der Wechselspannungsquelle WQ als ein- oder dreiphasige Quelle durch diese Steuerung eingestellt wird, ist in der symbolhaften Darstellung der Figur 1 diese nicht als Realisierung zu verstehende symbolhafte Steuerzuweisung gewählt.
In der Figur 1 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem der Leistungsfaktorkorrekturfilter hochsetzstellend ausgebildet ist. Hierbei wird bei relativ niedrigen Traktionsakkumulatorspannungen (d.h. bei vergleichsweise niedrigem Ladezustand) zunächst der einphasige Betrieb gewählt und mit ansteigender Spannung (d.h. bei im Vergleich ansteigendem Ladezustand) des Akkumulators AK der dreiphasige Betrieb gewählt. Da sich die Spannungsbänder im ein- und dreiphasigen Betrieb bei dem hochsetzstellendem Leistungsfaktorkorrekturfilter LF überlappen, ergibt sich eine durchgehende, kontinuierliche Spannungsführung an der Gleichspannungsseite des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF. Im Falle eines tiefsetzstellenden Leistungsfaktorkorrekturfilters ergäbe sich nur der dreiphasige Betrieb und somit auch keine Ansteuerung durch die Steuerung C, mit der sich ein einphasiger Betrieb einstellen ließe.
Mit dem strichpunktierten Pfeil ist dargestellt, dass die Steuerung auch die steuerbaren Schaltelemente des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF ansteuert und somit die Ausgabe eines Ladestroms an der Gleichspannungsseite des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF (bei konstanter Effektivspannung an der Wechselstromseite) erzeugen kann. Diesen weiteren Steuereingriff gibt es sowohl beim hochsetzenden als auch beim tiefsetzstellenden Leistungsfaktorkorrekturfilter. Mittels der Steuerung C wird auch der Ladestrom des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF, der an der Gleichspannungsseite des Leistungsfaktorkorrekturfilters LF an den Traktionsakkumulator AK ausgegeben wird, eingestellt wird (bei konstanter
Effektivspannung an der Wechselstromseite). Hierbei werden Betriebsgrößen wie Tastverhältnis und/oder die Frequenz (oder ähnliche Betriebsparameter, die sich auf den Ladestrom auswirken) der steuerbaren Schaltelemente innerhalb des Leistungsfaktorkorrekturfilters eingestellt. Mittels dieser Stellgröße kann der Ausgangsstrom am Leistungsfaktorkorrekturfilter und somit auch die an den
Traktionsakkumulator AK übertragene Leistung gesteuert werden. Insbesondere kann so von dem Leistungsfaktorkorrekturfilter ein Ladestrom abgegeben werden, der möglichst präzise einem Sollwert folgt, der beispielsweise von einer Akkumulatorüberwachung stammt, welche den Traktionsakkumulator AK überwacht.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugbordnetz (BN) mit einem Wechselspannungs-Ladeanschluss (WA), einem Traktionsakkumulator (AK), der als Hochvolt-Akkumulator ausgebildet ist, und einem Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF), der den Wechselspannungs-Ladeanschluss (WA) mit dem Traktionsakkumulator (AK) direkt verbindet.
2. Fahrzeugbordnetz (BN) nach Anspruch 1 , wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) als tiefsetzstellender Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildet ist.
3. Fahrzeugbordnetz (BN) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) und der Wechselspannungsanschluss (WA) jeweils dreiphasig ausgebildet sind.
4. Fahrzeugbordnetz (BN) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) ausgebildet ist, bei einer dreiphasigen Eingangsspannung mit einem Effektivwert von 230 V einen einstellbaren Ladestrom an den Traktionsakkumulator (AK) abzugeben bei einer Gleichspannung zwischen einer Minimalspannung von mindestens 50 Volt bis zu einer Maximalspannung von nicht mehr als 488 V oder 460 V.
5. Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Traktionsakkumulator (TA) eine maximale Betriebsspannung aufweist, die nicht größer ist als die Maximalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters.
6. Fahrzeugbordnetz (BN) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) als hochsetzstellender Leistungsfaktorkorrekturfilter und insbesondere als Vienna-Filter ausgebildet ist.
7. Fahrzeugbordnetz (BN) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) und der Wechselspannungsanschluss (WA) jeweils dreiphasig ausgebildet sind und der Leistungsfaktorkorrekturfilter umschaltbar ist zwischen einphasigem Betrieb und dreiphasigem Betrieb, jeweils bei dreiphasigem, am Wechselspannungsanschluss (WA) anliegender Spannung.
8. Fahrzeugbordnetz (BN) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) ausgebildet ist, bei dreiphasigem Betrieb und einer dreiphasigen Eingangsspannung mit einer Effektivspannung von 230 V einen einstellbaren Ladestrom an den Traktionsakkumulator (AK) abzugeben bei einer Dreiphasen-Minimalspannung von mindestens 563 V oder 600 V.
9. Fahrzeugbordnetz (BN) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) ausgebildet ist, bei einphasigem Betrieb und einer Eingangsspannung mit einem Effektivwert von 230 V einen einstellbaren Ladestrom an den Traktionsakkumulator (AK) abzugeben bei einer Gleichspannung zwischen einer Einphasen-Minimalspannung von mindestens 325 V oder 350 V und einer Einphasen-Maximalspannung, die mindestens so groß ist wie die Dreiphasen-Minimalspannung.
10. Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Traktionsakkumulator (TA) eine Betriebsspannung bei einem minimalen Ladezustand von nicht mehr als 10% aufweist, die größer ist als die Einphasen-Minimalspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters (LF).
11. Fahrzeugbordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner eine Steuerung (C) aufweist, die ansteuernd mit dem Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) verbunden ist, und eingerichtet ist, den Leistungsfaktorkorrekturfilter (LF) vom einphasigen Betrieb auf dreiphasigen Betrieb umzustellen, wenn eine Klemmenspannung an dem Traktionsakkumulator die Dreiphasen-Minimalspannung erreicht.
PCT/EP2020/076463 2019-09-23 2020-09-23 Fahrzeugbordnetz mit direkt an leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem traktionsakkumulator WO2021058501A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080066626.6A CN114391207A (zh) 2019-09-23 2020-09-23 具有直接连接到功率因数校正滤波器的牵引蓄电池的车辆车载电网
US17/702,317 US11993164B2 (en) 2019-09-23 2022-03-23 Vehicle on-board electrical system having a rechargeable traction battery directly connected to power factor correction filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019214485.3A DE102019214485B4 (de) 2019-09-23 2019-09-23 Fahrzeugbordnetz mit direkt an Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem Traktionsakkumulator
DE102019214485.3 2019-09-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/702,317 Continuation US11993164B2 (en) 2019-09-23 2022-03-23 Vehicle on-board electrical system having a rechargeable traction battery directly connected to power factor correction filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021058501A1 true WO2021058501A1 (de) 2021-04-01

Family

ID=72644221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/076463 WO2021058501A1 (de) 2019-09-23 2020-09-23 Fahrzeugbordnetz mit direkt an leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem traktionsakkumulator

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11993164B2 (de)
CN (1) CN114391207A (de)
DE (1) DE102019214485B4 (de)
WO (1) WO2021058501A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2385909A1 (de) * 2009-01-09 2011-11-16 Robert Bosch GmbH Verfahren für die steuerung einer stromversorgungseinrichtung mit einem wechselrichter
CN205721151U (zh) * 2016-02-29 2016-11-23 株洲南车时代电气股份有限公司 一种电驱动控制器模拟量传输装置
DE102017213682A1 (de) * 2017-08-07 2019-02-07 Continental Automotive Gmbh Akkuladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer kraftfahrzeugseitigen Akkuladevorrichtung, Hochvoltbordnetz und Verwendung einer Akkuladevorrichtung
DE102018203514A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Übertragen von elektrischer Leistung an einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugbordnetzes und Fahrzeugbordnetz

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8466652B2 (en) * 2011-01-12 2013-06-18 Arvinmeritor Technology, Llc Method and apparatus for generating a charging circuit
TW201238202A (en) * 2011-03-11 2012-09-16 Delta Electronics Inc Charging apparatus of mobile vehicle
TWI501504B (zh) * 2011-04-12 2015-09-21 Delta Electronics Inc 行動載具之充電裝置
KR101321236B1 (ko) * 2012-11-01 2013-10-28 명지대학교 산학협력단 Ｐｆｃ 컨버터의 출력전압 리플 보상 장치 및 이를 이용한 전기 차량용 배터리 충전 장치
FR3060230B1 (fr) * 2016-12-14 2019-01-25 Renault S.A.S Procede de commande d'un dispositif de charge embarque sur un vehicule electrique ou hybride.
CN110120752B (zh) * 2018-02-05 2021-04-27 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率变换器及其控制方法
GB2574198B (en) * 2018-05-25 2020-11-04 Sony Interactive Entertainment Inc Apparatus, system and method of wireless robot charging
CN111756084A (zh) * 2019-03-26 2020-10-09 现代自动车株式会社 双向车载充电器及其控制方法
US20220176838A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-09 Lear Corporation Method and System for Controlling On-Board Battery Charger of Electric Vehicle to Accommodate Transients in Supply Voltage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2385909A1 (de) * 2009-01-09 2011-11-16 Robert Bosch GmbH Verfahren für die steuerung einer stromversorgungseinrichtung mit einem wechselrichter
CN205721151U (zh) * 2016-02-29 2016-11-23 株洲南车时代电气股份有限公司 一种电驱动控制器模拟量传输装置
DE102017213682A1 (de) * 2017-08-07 2019-02-07 Continental Automotive Gmbh Akkuladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer kraftfahrzeugseitigen Akkuladevorrichtung, Hochvoltbordnetz und Verwendung einer Akkuladevorrichtung
DE102018203514A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Übertragen von elektrischer Leistung an einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugbordnetzes und Fahrzeugbordnetz

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019214485A1 (de) 2021-03-25
CN114391207A (zh) 2022-04-22
US20220212553A1 (en) 2022-07-07
US11993164B2 (en) 2024-05-28
DE102019214485B4 (de) 2022-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1952504B1 (de) Mehrspannungsbordnetz für ein kraftfahrzeug
WO2016079603A1 (de) Dc/dc-wandlereinrichtung
DE102014212934A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ladezustandsausgleich eines Energiespeichersystems
WO2010130588A2 (de) Spannungswandler und verfahren zur spannungswandlung
EP2586646B1 (de) Elektrische Energieversorgungsanordnung für Antriebseinrichtungen, zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs an elektrischen Versorgungsnetzen
EP2731227B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer Wechselspannungsquelle
DE102018216236B4 (de) Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher
DE112017005404T5 (de) DC-DC Wandler
WO2021078518A1 (de) Fahrzeugbordnetz
WO2021053050A1 (de) Konfigurierbare gleichspannungswandlerschaltung und fahrzeugbordnetz
DE102017206497B4 (de) Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug
WO2012126835A2 (de) Ladeeinrichtung für eine hochspannungsbatterie
WO2020064429A1 (de) Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen energiespeicher
DE102012218738A1 (de) Ladesystem und Verfahren zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien
DE102018221519B4 (de) Fahrzeugseitige Ladevorrichtung
WO2020169575A1 (de) Fahrzeugbordnetz mit einem akkumulator, einem wechselspannungsanschluss und einem gleichspannungsanschluss
EP2552727B1 (de) Wechselrichter für eine elektrische maschine und verfahren zum betreiben eines wechselrichters für eine elektrische maschine
DE102019214485B4 (de) Fahrzeugbordnetz mit direkt an Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossenem Traktionsakkumulator
DE102018221969A1 (de) Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz mit Ladeschaltung
DE102018217238A1 (de) Konfigurierbare Schaltung, Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz
DE102020200794B4 (de) Lade- und Heizschaltung
DE102019200909A1 (de) Verfahren zum Laden eines konfigurierbaren Fahrzeugakkumulators und Fahrzeugbordnetz
DE102021205265A1 (de) Fahrzeug-Spannungswandler und Fahrzeugbordnetz mit einem Spannungswandler
EP2774262A1 (de) Verfahren zum ansteuern einer stromrichterschaltung
WO2014008976A2 (de) Ladeeinrichtung für eine hochspannungsbatterie eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20780144

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20780144

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1