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WO2019170475A1 - Wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019170475A1
WO2019170475A1 PCT/EP2019/054737 EP2019054737W WO2019170475A1 WO 2019170475 A1 WO2019170475 A1 WO 2019170475A1 EP 2019054737 W EP2019054737 W EP 2019054737W WO 2019170475 A1 WO2019170475 A1 WO 2019170475A1
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WO
WIPO (PCT)
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charging device
circuit
power
phase conductor
connection
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/054737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Pfeilschifter
Martin GÖTZENBERGER
Klaus Mühlbauer
Original Assignee
Cpt Group 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 Cpt Group Gmbh filed Critical Cpt Group Gmbh
Priority to US16/978,497 priority Critical patent/US11351869B2/en
Priority to CN201980017796.2A priority patent/CN111801243A/zh
Priority to KR1020207028111A priority patent/KR102467568B1/ko
Publication of WO2019170475A1 publication Critical patent/WO2019170475A1/de

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Definitions

  • the invention relates to an AC charging device for a motor vehicle having a neutral conductor in which a precharge circuit is provided.
  • AC charging devices are known. By a Wech selstromladevoriques a vehicle electrical system of a motor vehicle can be supplied with energy or a Trakomsakkumulator the motor vehicle are charged.
  • the AC charging device is adapted to receive AC power from a power grid and to supply DC (while rectifying the AC current) to a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the AC charging device has at least one smoothing capacitor.
  • the smoothing capacitor reduces a residual ripple or an alternating current component which remains after the rectification of the alternating current.
  • the smoothing capacitor is usually precharged by a precharge circuit prior to the closing of a line breaker which establishes a connection between a power network and the smoothing capacitor.
  • the precharge circuit usually has only one precharge resistor for current limitation. By precharging the smoothing capacitor is übli chide delayed brought to the voltage level of the power grid. The precharging circuit thus avoids an abrupt breakthrough of the voltage of the power supply to the capacitor Glät.
  • a disadvantage of the known precharge circuit is that usually a precharge circuit is arranged in all phase conductors of the alternating current charging device.
  • An AC charging device for a motor vehicle has a neutral conductor, at least one phase conductor, in particular three phase conductors, and at least one, in particular passive, rectifier.
  • the AC charging device has a precharge circuit.
  • the precharge circuit is arranged between a power supply connection of the alternating current charging device and the smoothing capacitor, preferably with the first smoothing capacitor viewed from the power supply connection of the phase conductor.
  • the precharge circuit is designed to pre-charge the smoothing capacitor, in particular in a passive manner, so that the precharge circuit preferably has no current source and no converter.
  • phase conductor and at least one other phase conductor of the AC charging device are connected by means of a cross-connection line.
  • the cross connection line is switchable.
  • the circuit, in particular only, is arranged in the neutral conductor.
  • the Vorladescnies in the neutral conductor may be the only pre-charge circuit of the charging circuit, between the
  • the invention is based on the finding that the Wech selstromladevorraum can be made simpler when the Vorladescnies is arranged in the neutral conductor. Only one precharge circuit is then necessary to limit the precharge current with which the smoothing capacitors of the different phases are precharged.
  • the precharge circuit in the neutral conductor By arranging the precharge circuit in the neutral conductor, the at least one precharge circuit in the phase conductor or in the cross connection line can be dispensed with. By the order of the pre-charge in the neutral then only a single precharge sufficient to the AC charging device safely with three branches, and, for example, only one connected to the mains phase conductor to operate. Due to the arrangement of the precharge circuit in the neutral conductor so in particular two usually additionally required precharge circuits can be saved.
  • the AC charging device is designed in particular as a three-phase three-phase charging device.
  • the AC charging device thereby has three phase conductors.
  • Each of the phase conductors may include the precharge circuit with the transistor. This means that the power supply connection of each individual phase conductor can be de-energized if the power supply connection is not connected to the mains.
  • the AC charging device is formed with at least one cross-connection line, so that at least two phase conductors via the cross-connection line (switchable) connected to each other. This is advantageous because several branches of the AC charging device can be used by the Querverbin care line, even if the AC power charging device is connected to the mains only with a single phase conductor.
  • the precharge circuit has at least one pre-charge resistance.
  • the precharge circuit may be connected in parallel to a mains isolating contactor.
  • the precharge circuit bridges this contactor.
  • the pre-charge resistor is connected in series.
  • a switch is further provided, in particular a semiconductor switch in the form of a transistor.
  • the transistor is connected in series with the precharge resistor.
  • the resulting series circuit bypasses the mains isolating contactor or is connected in parallel thereto.
  • the precharge circuit thus has a switchable precharge resistor.
  • the precharge circuit forms the only current path between the power supply and the rectifier when the contactor is open.
  • the precharge circuit is switchable and set up to completely disconnect the rectifier or the smoothing capacitor from the power supply connection when the switching state is open.
  • the smoothing capacitor When a voltage is applied to the power grid connection via the power grid, therefore, the smoothing capacitor is first precharged via the precharging circuit, in particular via the closed transistor and the precharging resistor (serial). During pre-charging, the line contactor of the phase conductor is open. The power disconnect contactor is preferably closed only when the smoothing capacitor is sufficiently precharged via the precharge circuit.
  • the Vorla circuit at least one, in particular normal blocking or self-locking transistor.
  • the power grid connection of the AC charger can be switched voltage free span.
  • the transistor is also advantageous because otherwise when closing a Querverbin tion switch the cross-connection line guasi a network can be present short circuit on a pre-charge. The motor vehicle can thus be operated safely.
  • the precharge circuit has a, in particular with respect to the smoothing capacitor arranged in front of the transistor, diode.
  • the diode is formed in the direction of, in particular passive, rectifier for Stromnetzan circuit blocking.
  • the diode and inverse diode of the transistor are connected in antiseries. Through the diode can be prevented that, triggered by the mains line, current flows back through the precharge circuit, so from Glättungskon capacitor towards the power grid connection. Through the diode, even when the transistor is closed no current through the pre-charge circuit from the smoothing capacitor in the direction of
  • the AC charging device can thereby be operated more safely. Furthermore, the AC charging device can thereby be formed in a simple manner with the cross-connection lines. Instead of the diode, a further transistor may be used whose In versdiode has the properties of the diode, in particular with regard to the reverse direction and the connection within the precharge circuit.
  • the cross-connection line preferably has a cross connection switch for disconnecting the phase conductor and the further phase conductor.
  • the phase conductors can be interconnected.
  • the connection is in particular then provided when only one of the phase conductors is connected to the mains, but a plurality of branches of the AC power charging device to be used for charging.
  • a plurality of branches of the AC power charging device to be used for charging.
  • the cross-connection line with a higher current than 16 A, since each branch of the AC charging device, for example, only designed for a maximum of 16 A. For example, it may be that there is not the correct charging port to connect to
  • the power grid is then only electrically connected to a single power grid connection, in particular the first phase conductor.
  • the current at which the electrical system of the motor vehicle fed, in particular special charged a battery of the motor vehicle is, but can be charged with preferably three times 16 A, despite the power connection to only one power supply connection of the phase conductor or a pin of a plug connection of the AC charging device.
  • a pre-charge circuit designed to be identical further pre-charge circuit is formed in the cross-connection line.
  • a smoothing capacitor from a second branch of the AC charging device and / or a smoothing capacitor from a third branch of the AC power charging device can be pre-charged safely.
  • the further pre-charge circuit can be used, for example, as a substitute or un-supporting, if the pre-charge circuit in the neutral conductor is defective.
  • the cross-connection line furthermore has the cross-connection switch, which can be configured parallel to the further pre-charge circuit.
  • the cross-connection switch Through the cross- Connection switch, the cross-connection cable can be interrupted.
  • the alternating current charging device between the power grid connection and the, in particular passive, rectifier has a power disconnect contactor and a parallel to the mains disconnector formed power disconnect circuit.
  • the power disconnect circuit is configured to hold the transient current during switching operations. In other words, by the power disconnect circuit can be closed after the power disconnect circuit and opened before this, so that the burden of the switching operations especially in the
  • Power disconnect circuit can be dispensed ver to an arc extinguishing chamber.
  • the line breaker can be formed due to the power disconnect circuit without the arc extinguishing chamber.
  • the arc quenching chamber is a device for spark quenching in electric power engineering
  • Switching arcs as they occur when switching off high electrical currents, typically at an electrical short circuit.
  • This arc formed from ionized air, leads to contact erosion even with the fastest possible contact separation and must be deleted or deionized as quickly as possible to avoid consequential damage.
  • Due to the power disconnection circuit however, the contact separation can take place deionhuntlos.
  • the power disconnect circuit is closed for this purpose.
  • the mains isolating contactor can now be opened without a switching arc being created, since the current can flow away via the mains isolation circuit.
  • the power disconnect contactor is preferably low impedance than the power disconnect circuit forms.
  • the precharge circuit is formed parallel to the line breaker. Due to the pa rallele arrangement of the pre-charge circuit to the line breaker of the smoothing capacitor can be pre-charged via the pre-charge circuit with energy from the mains, if the line breaker and / or the power disconnect circuit is opened.
  • Vorladescnies is formed parallel to the power disconnect circuit. Due to the parallel arrangement of the precharge circuit to the power disconnection circuit, the smoothing capacitor can also be precharged with energy from the power network via the precharge circuit, if the
  • Network isolation circuit comprises two semiconductor elements. Their inverse diodes are preferably aligned opposite to each other.
  • the semiconductor elements are preferably connected to each other in series.
  • the semicon terimplantation the network separation circuit are connected as two mutually anti-serially connected to each other transistors. This can be achieved that the current after the
  • Power cut-off circuit can also flow in the direction of the power grid connection. Furthermore, it is preferably provided that a semicon terelement of the two semiconductor elements of the power disconnect circuit is formed as a diode. Through the diode, the diode
  • Network separation circuit can be formed cheaper. However, the power circuit of the power disconnect circuit can then only be possible in each case at one half-wave (either positive half-wave or negative half-wave).
  • the Vorla circuit is electrically connected to a connection point between the two semiconductor elements of the power disconnect circuit, in particular di rectly.
  • the precharge circuit is thereby preferably connected in series with one of the semiconductor elements of the power disconnect circuit. Thereby, a diode of the precharge circuit can be saved and the precharge circuit can be formed without a diode.
  • the AC charging device between the power grid connection and the rectifier another Netzentrennservice and a trained parallel to the mains disconnect further network separation circuit and the other Netzentrennroad is formed in series or in series connection to Vorla desciens. Due to the additional power disconnect contactor and the further power disconnection circuit, an emergency shutdown or an emergency disconnection of the connection between the alternating current charging device and the power grid can be carried out reliably. Thus, the emergency disconnecting device is formed redundant. So it may be, for example, that the power disconnect contactor is not open, since the contacts of the line breaker are inextricably linked with each other.
  • the further line contactor in series with the network isolating contactor for power interruption or separation of the power network to use.
  • the other network isolating contactor can also be formed without an arc extinguishing chamber due to the further network disconnection circuit.
  • a method is also described, in which an AC charging device is operated for a motor vehicle. The following steps are carried out:
  • alternating current charging device are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention.
  • the subject components of the alternating current charging device are each designed to carry out the respective method steps.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a
  • FIG. 2 shows an embodiment of the alternating current charging device with two cross-connection lines, each with a cross-connection switch and a pre-charge circuit in a neutral conductor of the alternating current charging device;
  • Fig. 3 is a schematic representation of another imple mentation example of the AC charging device with the precharge circuit, which is arranged in the neutral conductor;
  • Fig. 4 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of the alternating current charging device with a network disconnecting circuit which has two transistors connected in antiseries to one another;
  • Fig. 5 is a schematic representation of another embodiment of the embodiment of the AC charging device with the power disconnecting circuit having a transistor and a diode;
  • Fig. 6 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of the alternating current charging device with a connection point between two semiconductor devices. elements of the power disconnect circuit and the precharge circuit connected to the connection point; and
  • Fig. 7 is a schematic representation of another imple mentation example of the AC charging device with the power disconnect circuit with a transistor and a diode.
  • the 1 shows a motor vehicle 1 in a schematic plan view of an AC charging device 2.
  • the AC charging device 2 is connected according to the embodiment in the state of charge and to a power grid 3.
  • the power grid 3 provides alternating current.
  • the AC charging device via an electrical system 4 of the motor vehicle 1 with a traction battery 5 of the motor vehicle 1 is electrically connected.
  • the electrical system 4 is formed according to the Auspen tion example as a high-voltage vehicle electrical system with, for example, 400 volts.
  • the alternating current charging device 2 has a neutral conductor 6, a first phase conductor 7, a second phase conductor 8 and a third phase conductor 9.
  • the neutral conductor 6 and the first Pha senleiter 7 are electrically connected to the power grid 3.
  • the second phase conductor 8 and the third phase conductor 9 are not connected directly, but in particular only via the first phase conductor 7, to the power network 3.
  • the first phase conductor 7 is electrically connected to a first branch 10 of the AC charging device 2.
  • the second phase conductor 8 is connected to a second branch 11 of the alternating Power charging device 2 directly electrically connected.
  • the third phase conductor 9 is directly electrically connected to a third branch 12 of the alternating current charging device 2.
  • the first branch 10 is identical to the second branch 11 or the third branch 12 according to the embodiment. In the following, the first branch 10 will be described by way of example for the two further branches 11, 12.
  • the first branch 10 of the AC charging device comprises a first passive rectifier 13, a first smoothing capacitor 14, a DC-DC converter 15, a second smoothing capacitor 16, an inverter 17, a second rectifier 18 and a third smoothing capacitor 19.
  • the smoothing capacitor is connected to the power supply connection via the rectifier.
  • a transformer may be arranged between the inverter 17 and the second rectifier 18.
  • the transformer can lead to galvanic isolation of the power grid 3 and the electrical system 4.
  • the AC charging device is formed without the transformer, whereby the power grid 3 and the electrical system 4 are galvanically connected.
  • a precharge circuit 37 is arranged in the neutral conductor 6.
  • the precharge circuit 37 also includes a self-blocking transistor 22 and a diode 23. The forward direction of the diode 23 extends from the power network 3 to the first smoothing capacitor 14th
  • the first smoothing capacitor 14 and / or the second smoothing capacitor 16 and / or the third smoothing capacitor 19 is precharged. If the smoothing capacitors 14, 16, 19 are precharged, ie on the voltage of the power supply 3 were brought, a pre-charge circuit 37 connected in parallel first power disconnect contactor 38 of the first phase conductor 7 is closed. After closing the first power disconnect contactor 38, the current substantially flows through the first power disconnect contactor 38 and no longer via the precharge circuit 37.
  • the first power disconnect contactor 38 is designed in accordance with FIG. 16A.
  • the first network breaker 38 may also be designed for a variety of other currents.
  • the first phase conductor 7 via a first transverse connecting line 25 to the second phase conductor 8 is electrically connected.
  • the first cross-connection line 25 has a second network breaker 26. Parallel to the second power disconnect contactor 26, a further pre-charge circuit of the first cross-connection line 25 can be arranged.
  • the first cross connection switch is identical to the first network isolating contactor 38.
  • the further precharge circuit is in particular identical to the precharge circuit 37.
  • the first phase conductor 7 is electrically connected to the third Pha senleiter 9 by a second cross-connecting line 28.
  • the second cross-connection line 28 has a second cross-connection switch 29 and may also have a further pre-charge circuit, not shown. According to the embodiment, the second cross-connection switch 29 and the still further precharge circuit are arranged parallel to each other.
  • the precharge circuits are preferably identical. Furthermore, the cross-connection switches 26, 29 are also preferably identical before.
  • the second phase conductor 8 has a second line contactor 31.
  • the third phase conductor 9 has a third line contactor 32.
  • the Netzentrennbute 38, 31, 32 are preferably identical.
  • the first phase conductor has a power supply connection 33. By the first line breaker 38, an electrical connection between a Stromnetzan circuit 36 of the neutral conductor 6 to the first branch 10, the second branch 11 and the third branch 12 are interrupted. By the second line contactor 31, an electrical connection from a power supply connection 34 of the second phase conductor 8 to the second branch 11 can be interrupted.
  • the third network breaker 32 By the third network breaker 32, an electrical connection from a power supply connection 35 of the third phase conductor 9 to the third branch 12 are interrupted.
  • the power supply terminals 33, 34, 35 may be formed, for example, as pins of a plug.
  • the plug can be designed, for example, as a three-phase plug, which has three pins as the power supply connections 33, 34, 35 of the phase conductors 7, 8, 9 and a further pin as a power supply connection 36 of the neutral conductor 6.
  • the power supply connection 33 of the first phase conductor 7 and the power supply connection 36 of the neutral conductor 6 are connected directly to the power supply system 3.
  • the power supply connection 34 of the second phase conductor 8 and the power supply connection 35 of the third phase conductor 9 are not electrically connected to the power network 3 according to the exemplary embodiment, but are suitable for being connected if the appropriate connection is provided on the power supply side.
  • the second branch 11 is supplied with power, if only the power grid connection 33 of the first phase conductor 7 is connected to the power grid 3 while the power grid connection 34 of the second phase conductor 8 is not connected to the power grid 3.
  • the third branch 12 via the second transverse connecting line 28 can be supplied with power, if only the power grid connection 33 of the first phase conductor 7 is electrically connected to the power grid 3 and neither the power grid connection 34 of the second phase conductor 8 and / or the power grid connection 35th of the third phase conductor 9 is connected to the power grid 3.
  • Fig. 3 shows another embodiment of the alternating current charging device 2, which is analogous to the embodiment of FIG. 2, wherein the precharge circuit 37, the transistor 22 and the diode 23, which are connected in series.
  • the AC charging device 2 according to the embodiment of FIG. 4 is analogous to the Ausry approximately example according to FIG. 3, wherein the neutral conductor 6 has a first power disconnect contactor 38 and parallel to the first power disconnect 38th a power disconnect circuit 39 is arranged. According to the imple mentation example, the power disconnect circuit 39 is also arranged parallel to the precharge circuit 37. By the power disconnect circuit 39, the first power disconnect contactor 38 is formed in particular without spark quenching chamber. If the Wech selstromladevorides 2 is connected to the power supply 3 and the first power disconnect 38 is opened, the current flows through the high-impedance power disconnect circuit 39, whereby the normal way, without the power disconnect circuit 39 resulting arcs, fails.
  • the power disconnect circuit 39 has, according to the embodiment, a first transistor 40 and a second transistor 41.
  • the first transistor 40 and the second transistor 41 are connected in antiseries to each other.
  • Fig. 5 shows another embodiment of the alternating current charging device 2, which is analogous to the embodiment example of FIG. 4, wherein the neutral conductor 6 has another power disconnect 42 and parallel to the other power disconnect 42 another power disconnect circuit 43 is arranged.
  • the further power disconnect contactor 42 is arranged in series with the first power disconnect contactor 38.
  • Fig. 6 shows another embodiment of the alternating current charging device 2, which is analogous to the embodiment example of FIG. 5, wherein between the two semiconductor elements or transistors 40, 41 of the power disconnect circuit 39 is a connection point 44 and the precharge circuit 37 with the Connection point 44 is electrically connected.
  • the first transistor 40 is connected to the transistor 22 Vorla the circuit 37 in series.
  • the precharge circuit 37 has no diode 23, but only the precharge resistor 21 and the transistor 22.
  • Fig. 7 shows another embodiment of the alternating current charging device 2, which is analogous to the embodiment example of FIG. 6 is formed.
  • the power disconnecting circuit 39 has a diode 45 instead of the second transistor 41.
  • the power disconnect circuit 39 may thus be formed by the diode 45 and the second transistor 41.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wechselstromladevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Neutralleiter (6), zumindest einen Phasenleiter (7, 8, 9) und zumindest einen Gleichrichter (13, 18), wobei der Neutralleiter (6) und der Phasenleiter (7, 8, 9) mit dem Gleichrichter verbunden sind und der Gleichrichter mit zumindest einem Glättungskondensator (14, 16) elektrisch verbunden ist und die Wechselstromladevorrichtung (2) eine zwischen einem Stromnetzanschluss (33, 34, 35, 36) und dem Glättungskondensator (14, 16) angeordnete Vorladeschaltung (37) aufweist, welche dazu ausgebildet ist den Glättungskondensator (14, 16) vorzuladen, wobei der Phasenleiter (7) und mindestens ein weiterer Phasenleiter (8, 9) der Wechselstromladevorrichtung (2) mittels einer Querverbindungsleitung (25, 28) elektrisch verbunden sind, wobei die Vorladeschaltung (37) im Neutralleiter (6) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Neutralleiter aufweist, in dem eine Vorladeschaltung vorgesehen ist.
Wechselstromladevorrichtungen sind bekannt. Durch eine Wech selstromladevorrichtung kann ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt werden oder aber ein Traktionsakkumulator des Kraftfahrzeugs geladen werden. Die Wechselstromladevor richtung ist dazu ausgebildet, Wechselstrom aus einem Stromnetz aufzunehmen und (unter Gleichrichtung des Wechselstroms) Gleichstrom an ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs abzugeben.
Üblicherweise weist die Wechselstromladevorrichtung mindestens einen Glättungskondensator auf. Durch den Glättungskondensator wird eine Restwelligkeit bzw. ein Wechselstromanteil, welcher nach dem Gleichrichten des Wechselstroms verbleibt, reduziert. Der Glättungskondensator wird üblicherweise vor dem Schließen eines Netztrennschützes, welches eine Verbindung zwischen einem Stromnetz und dem Glättungskondensator herstellt, durch eine Vorladeschaltung vorgeladen. Die Vorladeschaltung weist dabei üblicherweise nur einen Vorladewiderstand zur Strombegrenzung auf. Durch das Vorladen wird der Glättungskondensator übli cherweise verzögert auf das Spannungsniveau des Stromnetzes gebracht. Durch die Vorladeschaltung wird somit ein abruptes Durchschlagen der Spannung des Stromnetzes auf den Glät tungskondensator vermieden. Ein Nachteil der bekannten Vorladeschaltung ist, dass übli cherweise in allen Phasenleitern der Wechselstromladevor- richtung jeweils eine Vorladeschaltung angeordnet ist .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wechselstrom ladevorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit welcher bzw. bei welchem eine Wechselstromladevorrichtung einfacher aus gebildet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Wechselstromladevorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Eine erfindungsgemäße Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist einen Neutralleiter, zumindest einen Phasenleiter, insbesondere drei Phasenleiter, und zumindest einen, insbesondere passiven, Gleichrichter auf. Der
Neutralleiter und der Phasenleiter sind mit dem Gleichrichter verbunden, insbesondere mit dessen Wechselstromseite . Zumindest ein Glättungskondensator ist mit der Gleichstromseite des Gleichrichters elektrisch verbunden. Der Gleichrichter ver bindet den Glättungskondensator mit den Phasenleitern bzw. dem Neutralleiter. Weiterhin weist die Wechselstromladevorrichtung eine Vorladeschaltung. Die Vorladeschaltung ist zwischen einem Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung und dem Glättungskondensator angeordnet, vorzugsweise mit dem vom Stromnetzanschluss des Phasenleiters aus betrachteten ersten Glättungskondensator. Die Vorladeschaltung ist dazu ausge bildet, den Glättungskondensator vorzuladen, insbesondere in passiver Weise, so dass die Vorladeschaltung vorzugsweise keine Stromguelle und keinen Wandler aufweist. Ferner sind der Phasenleiter und mindestens ein weiterer Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung mittels einer Querverbindungs leitungverbunden. Die Querverbindungsleitung ist schaltbar. Als ein wichtiger Gedanke ist es vorgesehen, dass die Vorla- deschaltung, insbesondere nur, im Neutralleiter angeordnet ist. Die Vorladeschaltung im Neutralleiter kann die einzige Vor ladeschaltung der Ladeschaltung sein, die zwischen dem
Gleichrichter und dem Stromnetzanschluss besteht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Wech selstromladevorrichtung einfacher ausgebildet werden kann, wenn die Vorladeschaltung im Neutralleiter angeordnet ist. Es ist dann nur eine Vorladeschaltung notwendig, um den Vorladestrom zu begrenzen, mit dem die Glättungskondensatoren der verschiedenen Phasen vorgeladen werden.
Durch die Anordnung der Vorladeschaltung im Neutralleiter kann auf die zumindest eine Vorladeschaltung im Phasenleiter bzw. in der Querverbindungsleitung verzichtet werden. Durch die An ordnung der Vorladeschaltung im Neutralleiter reicht dann nur eine einzige Vorladeschaltung aus, um die Wechselstromlade vorrichtung sicher mit drei Zweigen, und beispielsweise nur einem an das Stromnetz angeschlossenen Phasenleiter, betreiben zu können. Durch die Anordnung der Vorladeschaltung im Neutral leiter können also insbesondere zwei üblicherweise zusätzlich benötigte Vorladeschaltungen eingespart werden.
Die Wechselstromladevorrichtung ist insbesondere als drei phasige Drehstromladevorrichtung ausgebildet. Insbesondere weist die Wechselstromladevorrichtung dadurch drei Phasenleiter auf. Jeder der Phasenleiter kann die Vorladeschaltung mit dem Transistor aufweisen. Damit kann der Stromnetzanschluss jedes einzelnen Phasenleiters spannungsfrei geschaltet werden, falls der Stromnetzanschluss nicht mit dem Stromnetz verbunden ist.
Weiterhin ist die Wechselstromladevorrichtung mit zumindest einer Querverbindungsleitung ausgebildet, so dass zumindest zwei Phasenleiter über die Querverbindungsleitung (schaltbar) miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist dies, da mehrere Zweige der Wechselstromladevorrichtung durch die Querverbin dungsleitung genutzt werden können, selbst wenn die Wechsel stromladevorrichtung nur mit einem einzigen Phasenleiter mit dem Stromnetz verbunden ist.
Insbesondere weist die Vorladeschaltung zumindest einen Vor ladewiderstand auf. Die Vorladeschaltung kann parallel zu einem Netztrennschütz angeschlossen sein. Die Vorladeschaltung überbrückt diesen Schütz. Der Vorladewiderstand ist in Reihe geschaltet. In der Vorladeschaltung ist ferner ein Schalter vorgesehen, insbesondere ein Halbleiterschalter in Form eines Transistors. Der Transistor ist in Reihe mit dem Vorladewi derstand geschaltet. Die sich ergebende Reihenschaltung überbrückt den Netztrennschütz bzw. ist parallel zu diesem geschaltet. Die Vorladeschaltung weist somit einen schaltbaren Vorladewiderstand auf. Die Vorladeschaltung bildet bei offenem Schütz den einzigen Strompfad zwischen Stromnetzanschluss und Gleichrichter. Die Vorladeschaltung ist schaltbar und einge richtet, bei offenem Schaltzustand den Gleichrichter bzw. den Glättungskondensator vollständig von dem Stromnetzanschluss zu trennen .
Bei Anlegen einer Spannung an den Stromnetzanschluss über das Stromnetz wird also zuerst der Glättungskondensator über die Vorladeschaltung, insbesondere über den geschlossenen Tran sistor und den (hierzu seriellen) Vorladewiderstand, vorgeladen. Während dem Vorladen ist das Netztrennschütz des Phasenleiters geöffnet. Das Netztrennschütz wird vorzugsweise erst dann geschlossen, wenn der Glättungskondensator ausreichend über die Vorladeschaltung vorgeladen ist.
Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vorla deschaltung zumindest einen, insbesondere normal sperrenden bzw. selbstsperrenden, Transistor aufweist . Durch den Transistor kann der Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung span nungsfrei geschaltet werden. Der Transistor ist weiterhin vorteilhaft, da ansonsten beim Schließen eines Querverbin dungsschalters der Querverbindungsleitung guasi ein Netz kurzschluss über einen Vorladewiderstand vorliegen kann. Das Kraftfahrzeug kann dadurch sicherer betrieben werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vorladeschaltung eine, insbesondere bezüglich des Glättungskondensators vor dem Transistor angeordnete, Diode aufweist. Die Diode ist in Richtung vom, insbesondere passiven, Gleichrichter zum Stromnetzan schluss sperrend ausgebildet. Diode und Inversdiode des Transistors sind antiseriell geschaltet. Durch die Diode kann verhindert werden, dass ausgelöst durch den Netzsinus , Strom über die Vorladeschaltung zurück fließt, also vom Glättungskon densator in Richtung Stromnetzanschluss. Durch die Diode kann selbst bei geschlossenem Transistor kein Strom über die Vor ladeschaltung vom Glättungskondensator in Richtung des
Stromnetzanschlusses zurückfließen. Die Wechselstromladevor richtung kann dadurch sicherer betrieben werden. Weiterhin kann die Wechselstromladevorrichtung dadurch in einfacher Weise mit den Querverbindungsleitungen ausgebildet sein. Anstatt der Diode kann ein weiterer Transistor verwendet werden, dessen In versdiode die Eigenschaften der Diode hat, insbesondere in Hinblick auf die Sperrrichtung und die Anbindung innerhalb der VorladeSchaltung .
Ergänzend weist die Querverbindungsleitung vorzugsweise einen Querverbindungsschalter zum Trennen des Phasenleiters und des weiteren Phasenleiters auf.
Durch die Querverbindungsleitung können die Phasenleiter miteinander verbunden werden. Das Verbinden ist insbesondere dann vorgesehen, wenn lediglich einer der Phasenleiter mit dem Stromnetz verbunden ist, aber mehrere Zweige der Wechsel stromladevorrichtung zum Laden genutzt werden sollen. So kann durch die Querverbindungsleitung auch beispielsweise mit einer höheren Stromstärke als 16 A geladen werden, da jeder einzelne Zweig der Wechselstromladevorrichtung beispielsweise nur auf höchstens 16 A ausgelegt ist . So kann es beispielsweise sein, dass nicht der richtige Ladeanschluss vorhanden ist, um den
Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung mit mehr als einem Phasenleiter zu verbinden. So wird das Stromnetz dann lediglich mit einem einzigen Stromnetzanschluss, insbesondere des ersten Phasenleiters, elektrisch verbunden . Die Stromstärke, mit welcher das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist, insbe sondere ein Akkumulator des Kraftfahrzeugs geladen, wird, kann aber trotz dem Netzanschluss an nur einem Stromnetzanschluss des Phasenleiters bzw. einem Pin eines Steckanschlusses der Wechselstromladevorrichtung, mit vorzugsweise dreimal 16 A geladen werden.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine zur Vor ladeschaltung identisch ausgebildete weitere Vorladeschaltung in der Querverbindungsleitung ausgebildet ist. Durch die weitere Vorladeschaltung kann dann auch ein Glättungskondensator aus einem zweiten Zweig der Wechselstromladevorrichtung und/oder ein Glättungskondensator aus einem dritten Zweig der Wechsel stromladevorrichtung sicherer vorgeladen werden. So kann die weitere Vorladeschaltung beispielsweise ersatzweise oder un terstützend genutzt werden, falls die Vorladeschaltung im Neutralleiter defekt ist.
Die Querverbindungsleitung weist insbesondere weiterhin den Querverbindungsschalter auf, welcher parallel zur weiteren Vorladeschaltung ausgebildet sein kann. Durch den Querver- bindungs Schalter kann die Querverbindungsleitung unterbrochen werden .
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Wechsel stromladevorrichtung zwischen dem Stromnetzanschluss und dem, insbesondere passiven, Gleichrichter einen Netztrennschütz und eine parallel zum Netztrennschütz ausgebildete Netztrenn schaltung aufweist . Die Netztrennschaltung ist eingerichtet, bei Schaltvorgängen den transienten Strom zu halten. Mit anderen Worten kann dadurch der Netztrennschütz nach der Netztrenn schaltung geschlossen und vor dieser geöffnet werden, so dass die Belastung durch die Schaltvorgänge vorallem in der
Netztrennschaltung und nicht in dem Netztrennschütz abfällt. Durch die parallel zum Netztrennschütz angeordnete
Netztrennschaltung kann auf eine Lichtbogenlöschkammer ver zichtet werden. So kann das Netztrennschütz aufgrund der Netztrennschaltung ohne die Lichtbogenlöschkammer ausgebildet sein. Die Lichtbogenlöschkammer ist in der elektrischen Energietechnik eine Vorrichtung zur Funkenlöschung von
Schaltlichtbögen wie sie beim Ausschalten von hohen elektrischen Strömen, typischerweise bei einem elektrischen Kurzschluss auftreten. Beim Ausschalten von hohen Strömen kommt es bei Kontakttrennung zu einem Schaltlichtbogen zwischen den Kon takten. Dieser Lichtbogen, gebildet aus ionisierter Luft, führt auch bei möglichst schneller Kontakttrennung zu Kontaktabbrand und muss zur Vermeidung von Folgeschäden möglichst schnell gelöscht bzw. deionisiert werden. Durch die Netztrennschaltung kann die Kontakttrennung allerdings deionkammerlos erfolgen. So wird zu diesem Zweck die Netztrennschaltung geschlossen. Das Netztrennschütz kann nun geöffnet werden, ohne, dass ein Schaltlichtbogen entsteht, da der Strom über die Netztrenn schaltung abfließen kann. Sind das Netztrennschütz und die Netztrennschaltung gleichzeitig geschlossen, so fließt der Strom insbesondere im Wesentlichen über das Netztrennschütz und nicht über die höherohmige Netztrennschaltung. Das Netztrennschütz ist vorzugsweise niederohmiger als die Netztrennschaltung ausge bildet .
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Vorladeschaltung parallel zum Netztrennschütz ausgebildet ist. Durch die pa rallele Anordnung der Vorladeschaltung zum Netztrennschütz kann der Glättungskondensator über die Vorladeschaltung mit Energie aus dem Stromnetz vorgeladen werden, falls das Netztrennschütz und/oder die Netztrennschaltung geöffnet ist.
Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass die Vorladeschaltung parallel zum Netztrennschaltung ausgebildet ist. Durch die parallele Anordnung der Vorladeschaltung zur Netztrennschaltung kann der Glättungskondensator auch mit Energie aus dem Stromnetz über die Vorladeschaltung vorgeladen werden, falls die
Netztrennschaltung offen ist.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die
Netztrennschaltung zwei Halbleiterelemente aufweist. Deren Inversdioden sind vorzugsweise entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Die Halbleiterelemente sind vorzugsweise seriell miteinander verbunden. Durch die beiden Halbleiterelemente ist die Netztrennschaltung sicherer und zuverlässiger ausgebildet. Die Wechselstromladevorrichtung kann dadurch sicherer betrieben werden .
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Halblei terelemente die Netztrennschaltung als zwei zueinander anti seriell zueinander geschaltete Transistoren geschaltet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass der Strom nach der
Netztrennschaltung auch in Richtung des Stromnetzanschlusses fließen kann. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein Halblei terelement der zwei Halbleiterelemente der Netztrennschaltung als Diode ausgebildet ist. Durch die Diode kann die
Netztrennschaltung günstiger ausgebildet werden. Die Leis tungsschaltung der Netztrennschaltung kann dann jedoch nur noch jeweils bei einer Halbwelle möglich sein (entweder positive Halbwelle oder negative Halbwelle) .
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorla deschaltung mit einem Verbindungspunkt zwischen den zwei Halbleiterelementen der Netztrennschaltung, insbesondere di rekt, elektrisch verbunden ist. Die Vorladeschaltung ist dadurch vorzugsweise mit einem der Halbleiterelemente der Netztrenn schaltung in Serie geschaltet. Dadurch kann eine Diode der Vorladeschaltung eingespart werden und die Vorladeschaltung kann ohne eine Diode ausgebildet sein.
Weiter ist es vorgesehen, dass die Wechselstromladevorrichtung zwischen dem Stromnetzanschluss und dem Gleichrichter ein weiteres Netztrennschütz und eine parallel zum Netztrennschütz ausgebildete weitere Netztrennschaltung aufweist und das weitere Netztrennschütz in Serie bzw. in Reihenschaltung zur Vorla deschaltung ausgebildet ist. Durch das weitere Netztrennschütz und die weitere Netztrennschaltung kann eine Notfallabschaltung bzw. eine Notfalltrennung der Verbindung zwischen Wechsel stromladevorrichtung und Stromnetz zuverlässig erfolgen. So ist die Nottrennvorrichtung dadurch redundant ausgebildet. So kann es beispielsweise sein, dass das Netztrennschütz nicht zu öffnen ist, da die Kontakte des Netztrennschützes untrennbar mitei nander verbunden sind. Das kann beispielsweise Vorkommen, falls das Netztrennschütz hängen bleibt, wenn beispielsweise ein oder mehrere Kontakte des Netztrennschützes unabsichtlich mitei nander verschweißt sind. Insbesondere für diesen Fall ist es vorteilhaft das weitere Netztrennschütz in Serie zum Netz- trennschütz zur Spannungsunterbrechung bzw. Abtrennung des Stromnetzes nutzen zu können. Das weitere Netztrennschütz kann aufgrund der weiteren Netztrennschaltung ebenfalls ohne Lichtbogenlöschkammer ausgebildet sein.
Es wird ferner ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug betrieben wird. Es werden folgende Schritte durchgeführt:
- Öffnen eines Netzverbindungsschalters der Wechselstrom ladevorrichtung, welche ein Stromnetz mit einem, insbesondere passiven, Gleichrichter der Wechselstromladevorrichtung, insbesondere direkt, elektrisch verbindet, falls der Netz verbindungsschalter nicht geöffnet ist;
- Beaufschlagen der Wechselstromladevorrichtung mit elektri scher Spannung des Stromnetzes, wobei ein Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung und mindestens ein weiterer Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung mittels einer (vorzugsweise schaltbaren) Querverbindungsleitung elektrisch verbunden sind;
- Vorladen eines Glättungskondensators der Wechselstromlade vorrichtung durch eine in einem Neutralleiter der Wechsel stromladevorrichtung angeordnete Vorladeschaltung; und
- Schließen des Netzverbindungsschalters, falls der Glät tungskondensator vorgeladen ist .
Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Wechsel stromladevorrichtung sind als vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten der Wechselstromladevorrichtung sind jeweils dazu ausgebildet, die jeweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsichtdarstellung eines
Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Wech selstromladevorrichtung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Wechselstromladevor- richtung mit zwei Querverbindungsleitungen mit je weils einem Querverbindungsschalter und einer Vor ladeschaltung in einem Neutralleiter der Wechsel stromladevorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Vorladeschaltung, welche in dem Neutralleiter angeordnet ist;
Fig . 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit einer Netztrennschaltung, welcher zwei zueinander antiseriell geschaltete Transistoren aufweist;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Netztrennschaltung, welcher einen Transistor und eine Diode aufweist;
Fig . 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei Halblei- terelementen der Netztrennschaltung und der mit dem Verbindungspunkt verbundenen Vorladeschaltung; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Netztrennschaltung mit einem Transistor und einer Diode.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in schematischer Drauf sichtdarstellung mit einer Wechselstromladevorrichtung 2. Die Wechselstromladevorrichtung 2 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel im Ladezustand und an ein Stromnetz 3 angeschlossen. Das Stromnetz 3 stellt Wechselstrom bereit. Weiterhin ist die Wechselstromladevorrichtung über ein Bordnetz 4 des Kraft fahrzeugs 1 mit einem Traktionsakkumulator 5 des Kraftfahrzeugs 1 elektrisch verbunden. Das Bordnetz 4 ist gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel als Hochvoltbordnetz mit beispielsweise 400 V ausgebildet .
Fig. 2 zeigt die Wechselstromladevorrichtung 2. Die Wechsel stromladevorrichtung 2 weist einen Neutralleiter 6, einen ersten Phasenleiter 7, einen zweiten Phasenleiter 8 und einen dritten Phasenleiter 9 auf. Der Neutralleiter 6 sowie der erste Pha senleiter 7 sind mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenleiter 8 und der dritte Phasenleiter 9 sind hingegen gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht direkt, sondern insbesondere nur über den ersten Phasenleiter 7, mit dem Stromnetz 3 verbunden.
Der erste Phasenleiter 7 ist mit einem ersten Zweig 10 der Wechselstromladevorrichtung 2 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenleiter 8 ist mit einem zweiten Zweig 11 der Wechsel- Stromladevorrichtung 2 direkt elektrisch verbunden. Der dritte Phasenleiter 9 ist mit einem dritten Zweig 12 der Wechsel stromladevorrichtung 2 direkt elektrisch verbunden. Der erste Zweig 10 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel identisch zum zweiten Zweig 11 oder zum dritten Zweig 12 ausgebildet. Im Weiteren wird der erste Zweig 10 beispielhaft für die zwei weiteren Zweige 11, 12 beschrieben.
Der erste Zweig 10 der Wechselstromladevorrichtung weist einen ersten passiven Gleichrichter 13, einen ersten Glättungskon densator 14, einen Gleichspannungswandler 15, einen zweiten Glättungskondensator 16, einen Inverter 17, einen zweiten Gleichrichter 18 und einen dritten Glättungskondensator 19 auf. Über den Gleichrichter ist der Glättungskondensator mit dem Stromnetzanschluss verbunden. Zwischen dem Inverter 17 und dem zweiten Gleichrichter 18 kann ein Transformator angeordnet sein. Der Transformator kann zur galvanischen Trennung von dem Stromnetz 3 und dem Bordnetz 4 führen. Vorzugsweise ist die Wechselstromladevorrichtung jedoch ohne den Transformator ausgebildet, wodurch das Stromnetz 3 und das Bordnetz 4 gal vanisch verbunden sind.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist im Neutralleiter 6 eine Vorladeschaltung 37 angeordnet. Die Vorladeschaltung 37 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Vorladewiderstand 21. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorladeschaltung 37 auch einen selbst sperrenden Transistor 22 und eine Diode 23. Die Durchlassrichtung der Diode 23 verläuft von dem Stromnetz 3 zum ersten Glättungskondensator 14.
Über die Vorladeschaltung 37 wird der erste Glättungskondensator 14 und/oder der zweite Glättungskondensator 16 und/oder der dritte Glättungskondensator 19 vorgeladen. Falls die Glät tungskondensatoren 14, 16, 19 vorgeladen sind, d.h. dadurch auf die Spannung des Stromnetzes 3 gebracht wurden, wird ein zur Vorladeschaltung 37 parallel geschaltetes erstes Netztrenn schütz 38 des ersten Phasenleiters 7 geschlossen. Nach dem Schließen des ersten Netztrennschützes 38 fließt der Strom im Wesentlichen über das erste Netztrennschütz 38 und nicht mehr über die Vorladeschaltung 37. Das erste Netztrennschütz 38 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel auf 16A ausgelegt. Das erste Netztrennschütz 38 kann aber auch auf vielfältige andere Stromstärken ausgelegt sein.
Weiterhin ist der erste Phasenleiter 7 über eine erste Quer verbindungsleitung 25 mit dem zweiten Phasenleiter 8 elektrisch verbunden. Die erste Querverbindungsleitung 25 weist einen zweiten Netztrennschütz 26 auf. Parallel zu dem zweiten Netztrennschütz 26 kann eine weitere Vorladeschaltung der ersten Querverbindungsleitung 25 angeordnet. Gemäß dem Ausführungs beispiel ist der erste Querverbindungsschalter identisch mit dem ersten Netztrennschütz 38 ausgebildet . Weiterhin ist die weitere Vorladeschaltung insbesondere identisch zur Vorladeschaltung 37 ausgebildet .
Weiterhin ist der erste Phasenleiter 7 mit dem dritten Pha senleiter 9 durch eine zweite Querverbindungsleitung 28 elektrisch verbunden. Die zweite Querverbindungsleitung 28 weist einen zweiten Querverbindungsschalter 29 auf und kann auch eine nicht dargestellte nochmals weitere Vorladeschaltung aufweisen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind der zweite Querverbin dungsschalter 29 und die nochmals weitere Vorladeschaltung parallel zueinander angeordnet.
Die Vorladeschaltungen sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Weiterhin sind die Querverbindungsschalter 26, 29 auch vor zugsweise identisch ausgebildet. Der zweite Phasenleiter 8 weist ein zweites Netztrennschütz 31 auf. Der dritte Phasenleiter 9 weist ein drittes Netztrennschütz 32 auf. Die Netztrennschütze 38, 31, 32 sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Der erste Phasenleiter weist einen Stromnetzanschluss 33 auf. Durch das erste Netztrennschütz 38 kann eine elektrische Verbindung zwischen einem Stromnetzan schluss 36 des Neutralleiters 6 zum ersten Zweig 10, zum zweiten Zweig 11 und zum dritten Zweig 12 unterbrochen werden. Durch das zweite Netztrennschütz 31 kann eine elektrische Verbindung von einem Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 zum zweiten Zweig 11 unterbrochen werden. Durch das dritte Netz trennschütz 32 kann eine elektrische Verbindung von einem Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 zum dritten Zweig 12 unterbrochen werden. Die Stromnetzanschlüsse 33, 34, 35 können beispielsweise als Pins eines Steckers ausgebildet sein. Der Stecker kann beispielsweise als Drehstromstecker ausgebildet sein, welcher drei Pins als die Stromnetzanschlüsse 33, 34, 35 der Phasenleiter 7, 8, 9 aufweist und einen weiteren Pin als einen Stromnetzanschluss 36 des Neutralleiters 6.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 und der Stromnetzanschluss 36 des Neutralleiters 6 direkt mit dem Stromnetz 3 verbunden. Der Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 und der Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden, sind aber dazu geeignet verbunden zu werden, falls stromnetzseitig der passende Anschluss bereitgestellt wird.
Durch die erste Querverbindungsleitung 25 ist es möglich, dass der zweite Zweig 11 mit Strom versorgt wird, falls nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 mit dem Stromnetz 3 verbunden ist während der Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 nicht mit dem Stromnetz 3 verbunden ist. Analog dazu kann der dritte Zweig 12 über die zweite Quer verbindungsleitung 28 mit Strom versorgt werden, falls nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden ist und weder der Strom netzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 und/oder der Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 mit dem Stromnetz 3 verbunden ist.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welche analog dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ausgebildet ist, wobei die Vorladeschaltung 37 den Transistor 22 und die Diode 23 aufweist, die in Reihe geschaltet sind .
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2. Die Wechselstromladevorrichtung 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist analog zu dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 3 ausgebildet, wobei der Neutralleiter 6 ein erstes Netztrennschütz 38 aufweist und parallel zu dem ersten Netztrennschütz 38 eine Netztrennschaltung 39 angeordnet ist. Gemäß dem Aus führungsbeispiel ist die Netztrennschaltung 39 ebenfalls parallel zur Vorladeschaltung 37 angeordnet. Durch die Netztrennschaltung 39 ist das erste Netztrennschütz 38 ins besondere ohne Funkenlöschkammer ausgebildet. Ist die Wech selstromladevorrichtung 2 mit dem Stromnetz 3 verbunden und das erste Netztrennschütz 38 wird geöffnet, so fließt der Strom über die höherohmige Netztrennschaltung 39, wodurch der normaler weise, ohne den Netztrennschaltung 39 entstehende Lichtbogen, ausbleibt .
Die Netztrennschaltung 39 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel einen ersten Transistor 40 und einen zweiten Transistor 41 auf. Der erste Transistor 40 und der zweite Transistor 41 sind zueinander antiseriell geschaltet . Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 4 ausgebildet ist, wobei der Neutralleiter 6 ein weiteres Netztrennschütz 42 aufweist und parallel zu dem weiteren Netztrennschütz 42 eine weitere Netztrennschaltung 43 angeordnet ist. Das weitere Netztrennschütz 42 ist in Serie zum ersten Netztrennschütz 38 angeordnet.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 5 ausgebildet ist, wobei zwischen den zwei Halbleiterelementen bzw. Transistoren 40, 41 der Netztrenn schaltung 39 ein Verbindungspunkt 44 ist und die Vorladeschaltung 37 mit dem Verbindungspunkt 44 elektrisch verbunden ist. Somit ist der erste Transistor 40 mit dem Transistor 22 der Vorla deschaltung 37 in Serie geschaltet. Gemäß dem Ausführungs beispiel weist die Vorladeschaltung 37 keine Diode 23, sondern lediglich den Vorladewiderstand 21 und den Transistor 22 auf.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 6 ausgebildet ist. Allerdings weist die Netztrennschaltung 39 anstatt des zweiten Transistors 41 eine Diode 45 auf.
Gemäß einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel kann alternativ zum zweiten Transistor 41 auch der erste Transistor 40 durch die Diode 45 ersetzt werden. Die Netztrennschaltung 39 kann also durch die Diode 45 und den zweiten Transistor 41 ausgebildet sein. Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
2 Wechselstromladevorrichtung
3 Stromnetz
4 Bordnetz
5 Traktionsakkumulator
6 Neutralleiter
7 erster Phasenleiter
8 zweiter Phasenleiter
9 dritter Phasenleiter
10 erster Zweig
11 zweiter Zweig
12 dritter Zweig
13 erster Gleichrichter
14 erster Glättungskondensator
15 Gleichspannungswandler
16 zweiter Glättungskondensator
17 Inverter
18 zweiter Gleichrichter
19 dritter Glättungskondensator
21 Vorladewiderstand
22 Transistor
23 Diode
25 erste Querverbindungsleitung
26 erste Querverbindungsschalter
28 zweite Querverbindungsleitung
29 zweiter Querverbindungsschalter
31 zweites Netztrennschütz
32 drittes Netztrennschütz
33 Stromnetzanschluss des ersten Phasenleiters
34 Stromnetzanschluss des zweiten Phasenleiters
35 Stromnetzanschluss des dritten Phasenleiters
36 Stromnetzanschluss des Neutralleiters
37 Vorladeschaltung
38 erstes Netztrennschütz
39 Netztrennschalter
40 erster Transistor des Netztrennschalters 41 zweiter Transistor des Netztrennschalters
42 weiteres Netztrennschütz
43 weiterer Netztrennschalter
44 Verbindungspunkt
45 Diode

Claims

Patentansprüche
1. Wechselstromladevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Neutralleiter (6), zumindest einem Phasenleiter (7, 8, 9) und zumindest einem Gleichrichter (13, 18), wobei der Neutralleiter (6) und der Phasenleiter (7, 8, 9) mit dem
Gleichrichter (13, 18) verbunden ist und ferner ein Glät tungskondensator (14, 16) mit dem Gleichrichter (13, 18) elektrisch verbunden ist, wobei ferner die Wechselstrom ladevorrichtung (2) eine zwischen einem Stromnetzanschluss (33, 34, 35, 36) der Wechselstromladevorrichtung (2) und dem Glättungskondensator (14, 16, 19) angeordnete Vorla deschaltung (37) aufweist, welche dazu ausgebildet ist den Glättungskondensator (14, 16) vorzuladen, wobei der Pha senleiter (7) und mindestens ein weiterer Phasenleiter (8, 9) der Wechselstromladevorrichtung (2) mittels einer Quer verbindungsleitung (25, 28) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) im Neutralleiter (6) angeordnet ist .
2. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) zumindest einen Transistor (22) und einen Vorladewiderstand (21) aufweist, die in Reihe ge schaltet sind.
3. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) eine in Serie geschaltete Diode (23) aufweist .
4. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Querverbindungsleitung (25, 28) einen Querverbin dungsschalter (26, 29) zum Trennen des Phasenleiters (7) und des weiteren Phasenleiters (8, 9) aufweist.
5. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine zur Vorladeschaltung (37) identisch ausgebildete weitere Vorladeschaltung in der Querverbindungsleitung (25, 28) oder in einem Phasenleiter (7) ausgebildet ist.
6. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wechselstromladevorrichtung (2) zwischen dem Strom netzanschluss (33, 34, 35, 36) und dem Gleichrichter (13, 18) ein Netztrennschütz (38, 31, 32) und eine parallel zum Netztrennschütz (38, 31, 32) ausgebildete Netztrennschaltung (39) aufweist.
7. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) parallel zum Netztrennschütz (38, 31, 32) ausgebildet ist.
8. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) parallel zur Netztrennschaltung (39) ausgebildet ist.
9. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis
8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Netztrennschaltung (39) zwei Halbleiterelemente (40, 41, 45) aufweist .
10. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halbleiterelemente der Netztrennschaltung (39) als zwei zueinander antiseriell geschaltete Transistoren (40, 41) ausgebildet sind.
11. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Halbleiterelement der zwei Halbleiterelemente der Netztrennschaltung (39) als Diode (45) ausgebildet ist.
12. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorladeschaltung (37) mit einem Verbindungspunkt (44) zwischen den zwei Halbleiterelementen (40, 41, 45) der Netztrennschaltung (39) elektrisch verbunden ist.
13. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wechselstromladevorrichtung (2) zwischen dem Strom netzanschluss (33, 34, 35, 36) und dem Gleichrichter (13, 18) ein weiteres Netztrennschütz (42) aufweist und eine parallel zum weiteren Netztrennschütz (42) ausgebildeten weiteren Netztrennschaltung (43) aufweist und das weitere Netz trennschütz (42) in Serie zur Vorladeschaltung (37) aus gebildet ist.
14. Verfahren zum Betreiben einer Wechselstromladevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden:
- Öffnen eines Netztrennschütz (38, 31, 32) der Wechsel- Stromladevorrichtung (2), welcher ein Stromnetz (3) mit einem Gleichrichter (13, 18) der Wechselstromladevor- richtung (2) elektrisch verbindet, falls das Netz trennschütz (38, 31, 32) nicht geöffnet ist;
- Beaufschlagen der Wechselstromladevorrichtung (2) mit elektrischer Spannung des Stromnetzes (3), wobei ein
Phasenleiter (7) der Wechselstromladevorrichtung (2) und mindestens ein weiterer Phasenleiter (8, 9) der Wech selstromladevorrichtung (2) mittels einer Querverbin dungsleitung (25, 28) elektrisch verbunden sind;
- Vorladen eines Glättungskondensators (14, 16, 19) der
Wechselstromladevorrichtung (2) durch eine in einem Neutralleiter (6) der Wechselstromladevorrichtung (2) angeordnete Vorladeschaltung (37); und
- Schließen des Netztrennschützes (38, 31, 32), falls der Glättungskondensator (14, 16, 19) vorgeladen ist.
PCT/EP2019/054737 2018-03-08 2019-02-26 Wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer wechselstromladevorrichtung für ein kraftfahrzeug WO2019170475A1 (de)

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