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DE102018203388A1 - Precharging a DC link capacitor of a DC intermediate circuit - Google Patents

Precharging a DC link capacitor of a DC intermediate circuit Download PDF

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DE102018203388A1
DE102018203388A1 DE102018203388.9A DE102018203388A DE102018203388A1 DE 102018203388 A1 DE102018203388 A1 DE 102018203388A1 DE 102018203388 A DE102018203388 A DE 102018203388A DE 102018203388 A1 DE102018203388 A1 DE 102018203388A1
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DE
Germany
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voltage
capacitor
link
phase
electrical
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Application number
DE102018203388.9A
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German (de)
Inventor
Bernhard Sofaly
Franz Pfeilschifter
Martin Götzenberger
Felix Müller
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Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators (66) eines Gleichspannungszwischenkreises (54) mit elektrischer Energie von einer eine Wechselspannung (18) in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential (16, 40) bereitstellenden Energiequelle (14), bei dem die Wechselspannung (18) mittels eines Brückengleichrichters (100) oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (20) gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator (66) zuzuführen, und wenigstens ein elektrisches Potential einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels wenigstens einem Y-Kondensator (42, 44) mit dem elektrischen Bezugspotential (16, 40) gekoppelt wird. Die Erfindung sieht vor, dass während des Vorladens nur ein erstes Phasenpotential (P) der Wechselspannung (18) mit dem Brückengleichrichter (100) oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch gekoppelt wird.

Figure DE102018203388A1_0000
The invention relates to a method for precharging an intermediate circuit capacitor (66) of a DC intermediate circuit (54) with electrical energy from an energy source (14) providing an AC voltage (18) with respect to a predetermined electrical reference potential (16, 40), in which the AC voltage ( 18) is rectified by means of a bridge rectifier (100) or an inversely operated polyphase inverter (20) to supply the energy provided by the power source (14) to the DC link capacitor (66), and at least one electrical potential of the DC link capacitor (66 ) DC link voltage is coupled by means of at least one Y-capacitor (42, 44) with the electrical reference potential (16, 40). The invention provides that during precharging only a first phase potential (P) of the AC voltage (18) is electrically coupled to the bridge rectifier (100) or the inversely operated polyphase inverter (20).
Figure DE102018203388A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators eines Gleichspannungszwischenkreises mit elektrischer Energie von einer eine Wechselspannung in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential bereitstellenden Energiequelle, bei dem die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator zuzuführen, und wenigstens ein elektrisches Potential einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels wenigstens einem Y-Kondensator mit dem elektrischen Bezugspotential gekoppelt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorladeeinrichtung zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators eines Gleichspannungszwischenkreises mit elektrischer Energie von einer eine Wechselspannung in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential bereitstellenden Energiequelle, mit einem Energiequellenanschluss zum elektrischen Koppeln der Energiequelle, und einem Zwischenkreisanschluss zum Anschließen an den Zwischenkreiskondensator, wobei der Zwischenkreiskondensator an eine mit der Energiequelle koppelbare Gleichrichtereinheit, die die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters gleichrichtet, angeschlossen ist, um die von der Energiequelle bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator zuzuführen, und wobei wenigstens ein elektrisches Potential einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels wenigstens einem Y-Kondensator mit dem elektrischen Bezugspotential gekoppelt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung zum energietechnischen Koppeln einer eine Wechselspannung in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential bereitstellenden Energiequelle, mit einem Energiequellenanschluss zum elektrischen Koppeln der Energiequelle, einem Bordnetzanschluss zum Anschließen an ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, einem mit dem Bordnetzanschluss elektrisch gekoppelten Zwischenkreiskondensator, einer an den Energiequellenanschluss und den Zwischenkreiskondensator angeschlossenen Gleichrichtereinheit, die ausgebildet ist, die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters gleichzurichten, um die von der Energiequelle bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator zuzuführen, wenigstens einem Y-Kondensator, der mit einem ersten Kondensatoranschluss mit dem elektrischen Bezugspotential und mit einem zweiten Kondensatoranschluss mit einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung gekoppelt ist, und einer Vorladeeinrichtung zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweisenden Bordnetz sowie einer an das Bordnetz angeschlossenen Ladeeinrichtung zum energietechnischen Koppeln einer kraftfahrzeugexternen elektrischen Energiequelle.The invention relates to a method for precharging a DC link capacitor of a DC intermediate circuit with electrical energy from an energy source providing an AC voltage with respect to a predetermined electrical reference potential, wherein the AC voltage is rectified by means of a bridge rectifier or an inversely operated polyphase inverter to provide the power source provided by the power source Supplying energy to the DC link capacitor, and at least one electrical potential of a DC link voltage provided by the rectification at the DC link capacitor is coupled to the electrical reference potential by means of at least one Y capacitor. The invention further relates to a precharging device for precharging a DC link capacitor of a DC intermediate circuit with electrical energy from an energy source providing an AC voltage with respect to a predetermined electrical reference potential, having a power source terminal for electrically coupling the power source, and a DC link terminal for connecting to the DC link capacitor, wherein the DC link capacitor to a rectifier unit which can be coupled to the energy source and rectifies the AC voltage by means of a bridge rectifier or an inverse polyphase inverter, to supply the energy supplied by the energy source to the DC link capacitor, and wherein at least one electrical potential of a DC link voltage provided by the rectification at the DC link capacitor by means of at least one Y-capacitor with the electrical n reference potential is coupled. Furthermore, the invention relates to a charging device for the energy-related coupling of an AC voltage with respect to a predetermined electrical reference potential providing energy source, with a power source terminal for electrically coupling the power source, an electrical system connection for connection to an electrical system of a motor vehicle, an electrically coupled to the electrical system DC link capacitor, a rectifier unit connected to the power source terminal and the intermediate circuit capacitor, which is configured to rectify the AC voltage by means of a bridge rectifier or an inversely operated polyphase inverter to supply the power provided by the energy source to the DC link capacitor, at least one Y capacitor connected to a first capacitor terminal the electrical reference potential and with a second capacitor terminal with a by rectifying a Coupling circuit DC voltage provided DC link capacitor is coupled, and a precharging device for precharging the DC link capacitor. Finally, the invention also relates to a motor vehicle with a vehicle electrical system having at least one electrical energy storage and a charging device connected to the electrical system for the energy-related coupling of a motor vehicle external electrical energy source.

Das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit elektrischer Energie von einer Energiequelle wie zum Beispiel einer Ladestation, insbesondere einer fahrzeugexternen, vorzugsweise einer stationären Ladestation, ist dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Ein Kraftfahrzeug umfasst in der Regel ein elektrisches Bordnetz, um damit dessen elektrische Einrichtungen, die an das elektrische Bordnetz angeschlossen sind sowie auch elektrische Einheiten des elektrischen Bordnetzes in vorgebbarer Weise mit elektrischer Energie versorgen zu können. Das Bordnetz dient somit der elektrischen Energieverteilung.The charging of an electrical energy storage device, in particular an electrical energy storage device of a motor vehicle, with electrical energy from an energy source such as a charging station, in particular an external vehicle, preferably a stationary charging station, is basically well known in the art, so that it is a separate printed Proof is not required. A motor vehicle usually includes an electrical system, in order to be able to supply its electrical equipment that is connected to the electrical system and also electrical units of the electrical system in a predeterminable manner with electrical energy. The electrical system thus serves the electrical power distribution.

In der Regel umfasst das Bordnetz einen Gleichspannungszwischenkreis, der seinerseits den Zwischenkreiskondensator aufweist und der mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelt ist. Der elektrische Energiespeicher dient dazu, im elektrischen Bordnetz überschüssige Energie zu speichern, sowie auch dazu, bei Bedarf an elektrischer Energie diese für das elektrische Bordnetz bereitzustellen. Der elektrische Energiespeicher ist zu diesem Zweck häufig durch einen Akkumulator oder dergleichen gebildet, der elektrische Energie reversibel chemisch zu speichern vermag. Darüber hinaus kann der elektrische Energiespeicher auch einen elektrischen Kondensator umfassen. Der elektrische Energiespeicher bestimmt in der Regel die Höhe der Zwischenkreisgleichspannung im bestimmungsgemäßen Betrieb.In general, the electrical system comprises a DC voltage intermediate circuit, which in turn has the intermediate circuit capacitor and which is electrically coupled to the electrical energy storage. The electrical energy storage is used to store excess energy in the electrical system, as well as to provide this when needed for electrical energy for the electrical system. The electrical energy storage is often formed for this purpose by an accumulator or the like, which is able to chemically store electrical energy reversibly. In addition, the electrical energy store may also include an electrical capacitor. The electrical energy storage usually determines the amount of DC link voltage during normal operation.

Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, das als elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass das elektrische Bordnetz für den Betrieb bei „Hochvolt“ ausgebildet ist. Üblicherweise ist dann der Wert der Zwischenkreisgleichspannung eine Hochvoltspannung. Der Begriff „Hochvolt“ meint hierbei eine elektrische Spannung, die größer als etwa 60 V ist. Vorzugsweise entspricht der Begriff „Hochvolt“ der Norm ECE R 100.In particular, in a motor vehicle, which is designed as an electrically driven motor vehicle, it can be provided that the electrical system is designed for operation at "high voltage". Usually then the value of the DC link voltage is a high voltage. The term "high voltage" means here an electrical voltage that is greater than about 60 V. The term "high-voltage" preferably corresponds to the ECE R 100 standard.

Gerade bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist es regelmäßig erforderlich, deren Energiespeicher, der elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb bereitstellt, in regelmäßigen Abständen mit Energie aufzuladen. Zu diesem Zweck wird das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug an einer fahrzeugexternen Ladestation abgestellt und mit dieser energietechnisch gekoppelt. Häufig ist die energietechnische Kopplung als leitungsgebundene Kopplung mittels eines Ladekabels ausgeführt, das elektromechanisch lösbar mit der Ladeeinrichtung des Kraftfahrzeugs koppelt werden kann. Aber auch eine drahtlose energietechnische Kopplung unter Nutzung eines magnetischen Wechselfeldes kann vorgesehen sein. Die fahrzeugexterne Ladestation ist in der Regel stationär ausgebildet, beispielsweise an einem Parkplatz für das Kraftfahrzeug aufgestellt oder dergleichen.Especially in electrically driven motor vehicles, it is regularly necessary to charge their energy storage, which provides electrical energy for the intended driving, at regular intervals with energy. To For this purpose, the electrically driven motor vehicle is parked at a vehicle-external charging station and coupled with this energy technology. Frequently, the power engineering coupling is designed as a wired coupling by means of a charging cable, which can be coupled electromechanically detachable with the charging device of the motor vehicle. But even a wireless energy technology coupling using an alternating magnetic field can be provided. The vehicle-external charging station is usually formed stationary, for example, set up at a parking lot for the motor vehicle or the like.

Die Ladestation stellt während eines Ladevorgangs eine elektrische Spannung bereit, die häufig eine einphasige oder auch mehrphasige Wechselspannung ist. Ein üblicher Effektivwert für die einphasige Wechselspannung ist zum Beispiel etwa 230 V bei einer Frequenz von etwa 50 Hz. Es sind jedoch auch andere einphasige Wechselspannungen möglich, so zum Beispiel etwa 240 V bei einer Frequenz von etwa 60 Hz oder dergleichen. Bei einer dreiphasigen Wechselspannung kann der Effektivwert zum Beispiel etwa 400 V betragen.The charging station provides an electrical voltage during a charging process, which is often a single-phase or multi-phase AC voltage. A common effective value for the single-phase AC voltage is, for example, about 230 V at a frequency of about 50 Hz. However, other single-phase AC voltages are possible, for example about 240 V at a frequency of about 60 Hz or the like. For example, for a three-phase AC voltage, the RMS value may be about 400V.

Eine besondere Bedeutung kommt dem elektrischen Energiespeicher also bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug zu, welches eine elektrische Antriebseinrichtung umfasst, mittels der das Kraftfahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb angetrieben werden kann. Eine solche Antriebseinrichtung umfasst in der Regel einen Bordnetz angeschlossenen, insbesondere mit dem Gleichspannungszwischenkreis des Bordnetzes elektrisch gekoppelten, Wechselrichter, an dem seinerseits in der Regel eine rotierende elektrische Maschine angeschlossen ist, die eine mechanische Antriebsleistung bereitzustellen vermag. Häufig wird hierfür eine dreiphasige elektrische Maschine eingesetzt, beispielsweise nach Art einer Synchronmaschine, einer Asynchronmaschine oder dergleichen.Of particular importance is the electric energy storage device in an electrically driven motor vehicle, which comprises an electric drive device by means of which the motor vehicle can be driven in the intended driving operation. Such a drive device usually comprises a vehicle electrical system connected, in particular with the DC voltage intermediate circuit of the electrical system electrically coupled inverter, to which in turn usually a rotating electric machine is connected, which is able to provide a mechanical drive power. Frequently, a three-phase electric machine is used for this purpose, for example in the manner of a synchronous machine, an asynchronous machine or the like.

Nicht nur aber besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, welche beispielsweise durch ein Elektrofahrzeug oder auch ein Hybridfahrzeug gebildet sein können, ist es in der Regel erforderlich, den Energiespeicher regelmäßig aufzuladen, damit dieser für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb elektrische Energie bereitstellen kann. Zu diesem Zweck weist das Kraftfahrzeug die mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelte Ladeeinrichtung auf, die beispielsweise an den Gleichspannungszwischenkreis des Bordnetzes angeschlossen sein kann oder die auch umfassen kann, um die elektrische Verbindung zum elektrischen Energiespeicher herstellen zu können. Darüber hinaus ist die Ladeeinrichtung an einen Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs elektrisch angeschlossen, über den eine energietechnische Verbindung zu der fahrzeugexternen Ladestation in der Regel lösbar hergestellt werden kann.Not only but especially in electrically driven vehicles, which may be formed for example by an electric vehicle or a hybrid vehicle, it is usually necessary to charge the energy storage regularly so that it can provide electrical energy for the intended driving operation. For this purpose, the motor vehicle has the electrically coupled to the electrical energy storage charger, which may be connected, for example, to the DC voltage intermediate circuit of the electrical system or which may also include in order to establish the electrical connection to the electrical energy storage. In addition, the charging device is electrically connected to a charging port of the motor vehicle, via which a power-technical connection to the vehicle-external charging station can be made usually solvable.

Die kraftfahrzeugexterne Ladestation kann zum Beispiel durch eine Ladesäule oder dergleichen gebildet sein. Die kraftfahrzeugexterne Ladestation kann entweder leitungsgebunden oder auch drahtlos, beispielsweise mittels eines magnetischen Wechselfeldes oder dergleichen, mit dem Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um elektrische Energie von der Ladestation zum elektrischen Energiespeicher fördern zu können.The motor vehicle external charging station can be formed, for example, by a charging station or the like. The motor vehicle external charging station can be either wired or wireless, for example by means of an alternating magnetic field or the like, coupled to the charging port of the motor vehicle to be able to promote electrical energy from the charging station to the electrical energy storage.

Um die energietechnische Kopplung herstellen zu können, weist die Ladeeinrichtung in der Regel einen Energiewandler auf, beispielsweise nach Art eines Gleichrichters, der gelegentlich auch mit einem DC/DC-Wandler gekoppelt sein kann oder dergleichen. Darüber hinaus ist in der Regel aufgrund der elektromagnetischen Verträglichkeit und/oder der elektrischen Sicherheit eine galvanische Trennung vorgesehen, die die kraftfahrzeugexterne Ladestation galvanisch vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs trennt. Die galvanische Trennung ist häufig durch einen Transformator gebildet.In order to produce the power engineering coupling, the charging device usually has an energy converter, for example in the manner of a rectifier, which may occasionally be coupled to a DC / DC converter or the like. In addition, a galvanic isolation is usually provided due to the electromagnetic compatibility and / or electrical safety, which separates the motor vehicle external charging station galvanically from the electrical system of the motor vehicle. The galvanic isolation is often formed by a transformer.

In der Regel stellt die Ladestation zum Zwecke der Energiebereitstellung die elektrische Wechselspannung mit Bezug auf das vorgegebene elektrische Bezugspotential bereit, welches üblicherweise durch das Erdpotential gebildet ist. Es kann aber auch ein anderes geeignetes Massepotential oder dergleichen hierfür vorgesehen sein. Da die elektrische Energie in der Regel einem öffentlichen Energieversorgungsnetz entnommen wird beziehungsweise durch dieses bereitgestellt wird, weist die Wechselspannung infolgedessen üblicherweise eine Wechselspannungsfrequenz auf, die der des öffentlichen Energieverteilungsnetzes entspricht. In Europa und weiten Teilen von Asien ist dies überwiegend eine Frequenz von etwa 50 Hz. In Nordamerika beträgt die Frequenz dagegen in der Regel etwa 60 Hz.In general, the charging station for the purpose of energy supply provides the electrical AC voltage with respect to the predetermined electrical reference potential, which is usually formed by the ground potential. But it can also be another suitable ground potential or the like provided for this purpose. As a rule, since the electrical energy is taken from or provided by a public power supply network, the alternating voltage usually has an alternating voltage frequency which corresponds to that of the public power distribution network. In Europe and much of Asia, this is predominantly a frequency of about 50 Hz. In North America, however, the frequency is usually about 60 Hz.

Je nach Ausgestaltung der Ladestation kann eine einphasige oder auch eine mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige Wechselspannung bereitgestellt werden. Besonders bei Bereitstellen einer einphasigen Wechselspannung können sich spezifische Probleme ergeben. Bei einer leitungsgebundenen energietechnischen Kopplung sind besondere Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit und der elektromagnetischen Verträglichkeit zu beachten.Depending on the design of the charging station, a single-phase or even a polyphase, in particular a three-phase AC voltage can be provided. Especially when providing a single-phase AC voltage, specific problems may arise. In the case of a line-connected energy-related coupling, special requirements with regard to electrical safety and electromagnetic compatibility must be observed.

Aus diesem Grund ist in der Regel beispielsweise ladestationsseitig und/oder auch kraftfahrzeugseitig eine entsprechende Filterschaltung vorgesehen, sodass die diesbezüglichen vorgeschriebenen Anforderungen eingehalten werden können. Diese kann jedoch einen Ableitstrom zur Folge haben. Der Ableitstrom ist ein elektrischer Strom der im bestimmungsgemäßen Betrieb einer elektrischen Anlage in einen unerwünschten Strompfad strömt. Der Strompfad ist häufig durch einen Schutzleiter oder eine Masse gebildet, der oder die in der Regel mit dem elektrischen Bezugspotential elektrisch verbunden ist. Das elektrische Bezugspotential ist üblicherweise das Erdpotential. Es kann jedoch auch ein anderes Bezugspotential, beispielsweise eine Fahrzeugmasse oder dergleichen sein. Die Höhe des Ableitstromes ist in der Regel durch entsprechende Normen begrenzt.For this reason, a corresponding filter circuit is usually provided, for example, on the charging station side and / or on the motor vehicle side, so that the respective prescribed requirements can be met. However, this can result in a leakage current. The leakage current is an electric current which flows during normal operation of an electrical system in an undesirable current path. The current path is often formed by a protective conductor or a ground, which is or is usually electrically connected to the electrical reference potential. The electrical reference potential is usually the ground potential. However, it can also be another reference potential, for example a vehicle ground or the like. The level of the leakage current is usually limited by corresponding standards.

Der Ableitstrom ist bei vielen elektrischen Anwendungen wesentlich durch die Filterschaltung bestimmt, die der Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit, insbesondere in Bezug auf leitungsgebundene Funkstörungen, dient. Zur Unterdrückung derartiger leitungsgebundener Funkstörungen werden in der Filterschaltung häufig Y-Kondensatoren eingesetzt, die ein jeweiliges zu entstörendes Potential - hier die Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung - mit dem jeweiligen Bezugspotential, beispielsweise der Kraftfahrzeugmasse oder dergleichen, elektrisch koppeln. Dies kann dazu führen, dass bei Beaufschlagung mit der Wechselspannung auch ein entsprechender Wechselstrom durch den wenigstens einen Y-Kondensator strömt, der den Ableitstrom zumindest teilweise bestimmt. Der Ableitstrom kann darüber hinaus auch von weiteren, insbesondere kapazitiven, Kopplungen abhängig sein.In many electrical applications, the leakage current is essentially determined by the filter circuit, which serves to comply with the electromagnetic compatibility, in particular with regard to conducted radio interference. To suppress such conducted radio interference often Y-capacitors are used in the filter circuit, which electrically couple a respective potential to be suppressed - here the potentials of the DC link voltage - with the respective reference potential, such as the motor vehicle mass or the like. This can result in that upon application of the alternating voltage, a corresponding alternating current flows through the at least one Y-capacitor, which at least partially determines the leakage current. In addition, the leakage current can also be dependent on further, in particular capacitive, couplings.

Es hat sich gezeigt, dass der Ableitstrom durch bestimmte Maßnahmen beeinflusst werden kann. Jedoch zeigte sich, dass einige der Maßnahmen zumindest teilweise davon abhängig sind, welche Netzsystemart durch die Energiequelle beziehungsweise die Ladestation bereitgestellt wird. Eine Netzsystemart ist zum Beispiel ein TN-System, ein TT-System, ein IT-System, Derivate hiervon und/oder dergleichen. Die Netzsystemart bezieht sich in der Regel auf eine Topologie des Energieversorgungsnetzes, durch das die elektrische Energie bereitgestellt wird. Neben den vorgenannten Netzsystemarten, die in der Regel häufig in Europa anzutreffen sind, ist zum Beispiel auch das Einphasen-Dreileiternetz (englisch: split-phase electric power) bekannt, welches weite Verbreitung in Nordamerika hat. Da Maßnahmen bezüglich der elektrischen Sicherheit und der elektromagnetischen Verträglichkeit von der Netzsystemart abhängig sein können, kann es wichtig sein zu wissen, welche Netzsystemart durch eine Energiequelle beziehungsweise Ladestation bereitgestellt wird.It has been shown that the leakage current can be influenced by certain measures. However, it has been found that some of the measures are at least partially dependent on which type of network system is provided by the power source or charging station. A network system type is, for example, a TN system, a TT system, an IT system, derivatives thereof and / or the like. The type of network system typically refers to a topology of the power grid through which the electrical energy is provided. In addition to the aforementioned types of network systems, which are usually found frequently in Europe, for example, the single-phase three-core network (English: split-phase electric power) is known, which has widespread use in North America. Since measures relating to electrical safety and electromagnetic compatibility may depend on the type of network system, it may be important to know which type of network system is provided by a power source or charging station.

Um das Aufladen des elektrischen Energiespeichers in Betrieb zu setzen, wird die Wechselspannung der Ladestation eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Zwischenkreisgleichspannung in der Regel nahezu null. Der Zwischenkreiskondensator ist zu diesem Zeitpunkt also im Wesentlichen entladen. In diesem Ladungszustand bedeutet das Zuschalten der Wechselspannung, dass - je nach Phasenlage der Wechselspannung - ein sehr großer Stromimpuls die Folge sein kann und nicht nur die Ladestation, sondern auch die Ladeeinrichtung, insbesondere die weiteren Einheiten, die zum Beispiel für das Gleichrichten, das Energiewandeln und/oder dergleichen zuständig sind, beaufschlagt werden. Dies ist aus einer Reihe von technischen Gründen sehr ungünstig, weshalb in der Regel vorgesehen wird, dass der Zwischenkreiskondensator vor einem Zuschalten der Wechselspannung auf eine Zwischenkreisgleichspannung vorgeladen wird, sodass ein unzulässig hoher Stromimpuls beim Zuschalten der Wechselspannung weitgehend vermieden werden kann. Zu diesem Zweck sind im Stand der Technik spezielle Vorladeschaltungen vorgesehen, die in der Regel durch Nutzung eines überbrückbaren elektrischen Widerstands den Zwischenkreiskondensator auf die gewünschte Zwischenkreisspannung vorladen.To put the charging of the electrical energy storage in operation, the AC voltage of the charging station is turned on. At this time, the DC link voltage is usually close to zero. The intermediate circuit capacitor is therefore essentially discharged at this time. In this charge state, the connection of the AC voltage means that - depending on the phase position of the AC voltage - a very large current pulse may result and not only the charging station, but also the charging device, in particular the other units, for example, for rectification, energy conversion and / or the like are to be charged. This is very unfavorable for a number of technical reasons, which is why it is usually provided that the DC link capacitor is precharged before connecting the AC voltage to a DC link voltage, so that an unacceptably high current pulse when switching the AC voltage can be largely avoided. For this purpose, special pre-charging circuits are provided in the prior art, which pre-charge the intermediate circuit capacitor to the desired intermediate circuit voltage usually by using a bridgeable electrical resistance.

Gemäß einer Ausgestaltung im Stand der Technik kann vorgesehen sein, dass der Zwischenkreiskondensator unter Nutzung von elektrischer Energie des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise des Bordnetzes über einen Vorladewiderstand aufgeladen werden kann. Dies ist jedoch nicht immer und auch nicht bei allen Bordnetzen möglich. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Zwischenkreiskondensator über einen ebenfalls überbrückbaren Vorladewiderstand durch die Wechselspannung der Ladestation aufgeladen wird, indem dieser mit der Wechselspannung elektrisch gekoppelt ist.According to one embodiment in the prior art, it can be provided that the intermediate circuit capacitor can be charged by means of electrical energy of the electrical energy store or of the electrical system via a pre-charge resistor. However, this is not always possible and not possible with all on-board networks. A further embodiment provides that the intermediate circuit capacitor is charged via a likewise bridgeable Vorladewiderstand by the AC voltage of the charging station by this is electrically coupled to the AC voltage.

Auch wenn sich diese Verfahren bewährt haben, so erweist es sich insofern als nachteilig, dass einerseits ein entsprechend leistungsfähiger elektrischer Widerstand vorgesehen sein muss, der Gewicht und Bauraum erfordert, und darüber hinaus die Zuverlässigkeit der hierdurch gebildeten Vorladeschaltung begrenzt ist. Im bestimmungsgemäßen Betrieb kann der Widerstand ausfallen, sodass die Vorladefunktion verloren geht. Beschädigungen weiterer Einheiten können dann die Folge sein.Even if these methods have proved successful, it proves to be disadvantageous in that on the one hand a correspondingly high-performance electrical resistance must be provided, which requires weight and installation space, and, moreover, the reliability of the precharging circuit formed thereby is limited. During normal operation, the resistor may fail so that the precharging function is lost. Damage to other units can then be the result.

Als nachteilig im Stand der Technik bei der Nutzung eines Vorladewiderstands erweist es sich ferner, dass bei Nutzung des Vorladewiderstands ein Aufladen in der Regel nicht bis zur Amplitude der Wechselspannung realisiert werden kann. Dies ergibt sich aufgrund der bekannten Ladekurve eines Kondensators über einen Widerstand.A disadvantage of the prior art in the use of a pre-charge resistance, it turns out, moreover, that when using the pre-charge charging usually can not be realized up to the amplitude of the AC voltage. This results from the known charging curve of a capacitor via a resistor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Vorladen zu erreichen und das Erfordernis des Nutzens eines Vorladewiderstands möglichst zu reduzieren.The invention has for its object to achieve an improved pre-charging and to reduce the requirement of the benefit of a pre-charge resistance as possible.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, eine Vorladeeinrichtung, eine Ladeeinrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. As a solution, the invention proposes a method, a pre-charging device, a charging device and a motor vehicle according to the independent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments will become apparent from the features of the dependent claims.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass während des Vorladens nur ein erstes Phasenpotential der Wechselspannung mit dem Brückengleichrichter oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter elektrisch gekoppelt wird.With regard to a generic method, the invention particularly proposes that only a first phase potential of the alternating voltage is electrically coupled to the bridge rectifier or the inversely operated polyphase inverter during precharging.

Bezüglich einer gattungsgemäßen Vorladeeinrichtung wird insbesondere vorgeschlagen, dass diese eine Schalteinheit aufweist, die die Gleichrichtereinheit mit der Energiequelle elektrisch koppelt und die ausgebildet ist, während des Vorladens nur ein erstes Phasenpotential der Wechselspannung mit dem Brückengleichrichter oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter elektrisch zu koppeln.With regard to a generic precharging device, it is proposed in particular that it has a switching unit which electrically couples the rectifier unit to the energy source and which is designed to electrically couple only a first phase potential of the AC voltage to the bridge rectifier or the inversely operated multiphase inverter during precharging.

Bezüglich einer gattungsgemäßen Ladeeinrichtung wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Vorladeeinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic charging device, it is in particular proposed that the precharging device is designed according to the invention.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic motor vehicle, it is in particular proposed that the charging device is designed according to the invention.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die auf das Bezugspotential bezogene Wechselspannung zur Folge haben kann, dass eine Ladewirkung aufgrund der gleichspannungsseitig angeschlossenen Y-Kondensatoren auftritt. Diese bewirkt dann eine Funktionalität nach Art einer Ladungspumpe, sodass dem Zwischenkreiskondensator elektrische Ladung zugeführt werden kann und somit die Zwischenkreisspannung ansteigt.The invention is based on the recognition that the AC voltage related to the reference potential can result in a charging effect occurring due to the Y capacitors connected on the DC side. This then causes a functionality in the manner of a charge pump, so that the DC link capacitor electrical charge can be supplied and thus the DC link voltage increases.

Dabei nutzt die Erfindung unter andern auch die Erkenntnis, dass der durch den wenigstens einen Y-Kondensator bewirkte Ableitstrom eine entsprechende Aufladung des Zwischenkreiskondensators zur Folge haben kann. Dadurch, dass lediglich ein Phasenpotential, hier das erste Phasenpotential der Wechselspannung, elektrisch zugeschaltet wird, wird der Aufladungsvorgang, der ansonsten bei vollständiger Zuschaltung unmittelbar auftreten würde, vermieden. Durch den wenigstens einen Y-Kondensator kann nämlich die Stromaufnahme begrenzt werden, wie im Folgenden noch weiter erläutert werden wird. Dieser Effekt lässt sich nicht nur bei PEN-Netzen als Netzsystemart sondern auch insbesondere bei Netzsystemarten nutzen, die zum Beispiel ein Einphasen-Dreileiternetz als Systemart bereitstellen. Eine Netzsystemart ist zum Beispiel ein TN-System, ein TT-System, ein IT-System, Derivate hiervon und/oder dergleichen. Die Netzsystemart bezieht sich in der Regel auf eine Topologie eines Energieversorgungsnetzes, durch das die elektrische Energie bereitgestellt wird. Neben den vorgenannten Netzsystemarten, die in der Regel häufig in Europa anzutreffen sind, ist dies zum Beispiel auch das Einphasen-Dreileiternetz (Englisch: split-face-electric power) bekannt, welches weite Verbreitung in Nordamerika hat. In Europa ist dagegen überwiegend die Netzsystemart des PEN (protected earth neutral) im Einsatz. An diese Netzsystemarten angepasst stellt die Energiequelle, insbesondere die Ladestation, die elektrische Wechselspannung bereit.Among other things, the invention also makes use of the knowledge that the leakage current caused by the at least one Y capacitor can result in a corresponding charging of the intermediate circuit capacitor. Due to the fact that only one phase potential, here the first phase potential of the alternating voltage, is switched on electrically, the charging process, which otherwise would otherwise occur directly when fully connected, is avoided. Namely, the power consumption can be limited by the at least one Y capacitor, as will be explained further below. This effect can be used not only in PEN networks as Netzsystemart but also in particular in network types that provide, for example, a single-phase three-core network as a system type. A network system type is, for example, a TN system, a TT system, an IT system, derivatives thereof and / or the like. The type of network system typically refers to a topology of a utility grid that provides the electrical energy. In addition to the aforementioned types of network systems, which are usually found frequently in Europe, this is also known, for example, the single-phase three-core network (English: split-face electric power), which has widespread use in North America. In Europe, by contrast, the network system type of the PEN (protected earth neutral) is predominantly in use. Adapted to these network system types, the energy source, in particular the charging station, provides the electrical alternating voltage.

Der Erfindungsgedanke basiert unter anderem auch darauf, dass ein Kapazitätswert des einen oder der mehreren Y-Kondensatoren in der Regel deutlich kleiner als der kapazitätswert des Zwischenkreiskondensators ist. Da bezüglich der Vorladungsfunktionalität gemäß der Erfindung diese Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, ist der Vorladungsvorgang des Zwischenkreiskondensators durch die Kapazität des Y-Kondensators beziehungsweise der Y-Kondensatoren begrenzt.Among other things, the inventive concept is based on the fact that a capacitance value of the one or more Y capacitors is generally significantly smaller than the capacitance value of the intermediate circuit capacitor. Since, with respect to the precharge functionality according to the invention, these capacitors are connected in series, the precharge operation of the intermediate circuit capacitor is limited by the capacitance of the Y capacitor (s).

Aufgrund der Wechselspannung wird dem Zwischenkreiskondensator mittels dem Y-Kondensator beziehungsweise den Y-Kondensatoren zyklisch mit jeder Schwingung der Wechselspannung eine gewisse Ladungsmenge zugeführt, die unter anderem von der elektrischen Kapazität des Y-Kondensators beziehungsweise der Y-Kondensatoren abhängig ist. Dadurch wird der Zwischenkreiskondensator zyklisch auf eine immer höhere Zwischenkreisspannung aufgeladen. Die Zwischenkreisspannung kann mit einem vorgegebenen Vergleichswert verglichen werden. Ist die Zwischenkreisspannung größer als der Vergleichswert, kann dann der Vorladungsvorgang beendet werden und die Wechselspannung voll zugeschaltet werden.Due to the AC voltage, the intermediate circuit capacitor is cyclically supplied with each oscillation of the AC voltage by means of the Y capacitor or the Y capacitors a certain amount of charge, which is dependent inter alia on the electrical capacitance of the Y capacitor or the Y capacitors. As a result, the DC link capacitor is cyclically charged to an increasingly higher DC link voltage. The DC link voltage can be compared with a predetermined comparison value. If the intermediate circuit voltage is greater than the comparison value, then the precharge process can be terminated and the AC voltage can be fully switched on.

Durch die Erfindung ist es also möglich, den Vorladewiderstand vollständig einzusparen, zumindest jedoch seine Funktionalität und Relevanz zu reduzieren.The invention thus makes it possible to completely save the precharging resistance, but at least to reduce its functionality and relevance.

Die Erfindung nutzt also einen besonderen Effekt, der sich bei einer Brückengleichrichtung in Verbindung mit wenigstens einem Y-Kondensator ergeben kann. Die Brückengleichrichtung kann zum Beispiel durch einen Brückengleichrichter bereitgestellt sein. Sie kann natürlich auch dem Grunde nach durch einen Wechselrichter realisiert werden, wenn dieser nach Art eines Brückengleichrichters gesteuert genutzt wird, insbesondere invers betrieben wird. In diesem Fall kann also der Wechselrichter, der im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs dazu dienen kann, eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs entsprechend mit elektrischer Energie zu beaufschlagen, zum Gleichrichten der Wechselspannung beim Aufladen des elektrischen Energiespeichers genutzt werden. Er kann dadurch zumindest teilweise die Ladeeinrichtung des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs bereitstellen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur ein Gleichrichten erreicht werden kann, sondern durch ein geeignetes Steuern des Wechselrichters zudem auch noch eine Spannungsanpassung realisiert werden kann, soweit dies erforderlich ist.Thus, the invention utilizes a special effect that can result in a bridge rectification in conjunction with at least one Y-capacitor. The bridge rectification may be provided, for example, by a bridge rectifier. Of course, it can also be realized by an inverter, if it is used in controlled manner in the manner of a bridge rectifier, in particular operated inversely. In this case, therefore, the inverter, the normal operation of a Motor vehicle can serve to apply an electrical machine of the motor vehicle according to electrical energy, used to rectify the AC voltage when charging the electrical energy storage. It can thereby at least partially provide the charging device of the electrically driven motor vehicle. This has the advantage that not only a rectification can be achieved, but also by a suitable control of the inverter in addition also a voltage adjustment can be realized, if necessary.

Mit der Erfindung kann somit ebenfalls erreicht werden, dass die Zwischenkreisgleichspannung einen Wert erreicht, der mindestens der Amplitude der Wechselspannung entspricht. Dadurch können die im Stand der Technik bekannten unerwünschten Effekte, die sich mit dem Vorwiderstand allenfalls reduzieren aber nicht komplett verhindern lassen, vollständig vermieden werden.With the invention can thus also be achieved that the intermediate circuit DC voltage reaches a value which corresponds at least to the amplitude of the AC voltage. As a result, the known in the prior art undesirable effects, which at most reduce with the series resistor but can not be completely prevented, can be completely avoided.

Y-Kondensatoren sind bei Bordnetzen, insbesondere in Bezug auf Gleichspannungszwischenkreise, ohnedies in der Regel vorgesehen, um Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erreichen zu können. Der Ableitstrom kann dabei bei vielen elektrischen Anwendungen durch entsprechende Filterschaltungen bestimmt sein, die der Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit, insbesondere in Bezug auf leitungsgebundene Funkstörungen oder dergleichen, dienen. Insbesondere zur Unterdrückung derartiger leitungsgebundener Funkstörungen werden in der Filterschaltung häufig diese Y-Kondensatoren eingesetzt, die ein jeweiliges zu entstörendes Potential, hier wenigstens eines der Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung, mit dem jeweiligen Bezugspotential, beispielsweise einer Kraftfahrzeugmasse, einem Erdpotential und/oder dergleichen elektrisch koppeln. Dies kann dazu führen, dass bei Beaufschlagung mit der Wechselspannung auch ein entsprechender Wechselstrom durch den Y-Kondensator beziehungsweise die Y-Kondensatoren strömt, der den Ableitstrom zumindest teilweise bestimmt. Der Ableitstrom kann darüber hinaus natürlich auch von weiteren, insbesondere kapazitiven Kopplungen, beispielsweise im Bordnetz des Kraftfahrzeugs, abhängig sein.Y capacitors are usually provided in on-board networks, in particular with regard to DC intermediate circuits, in order to be able to achieve electromagnetic compatibility (EMC) requirements. The leakage current can be determined in many electrical applications by appropriate filter circuits, which serve to comply with the electromagnetic compatibility, in particular with respect to conducted radio interference or the like. In particular for the suppression of such conducted radio interference, these Y capacitors are often used in the filter circuit, which electrically couple a respective potential to be suppressed, here at least one of the potentials of the DC link voltage, to the respective reference potential, for example a motor vehicle ground, ground potential and / or the like. This can result in that upon application of the alternating voltage, a corresponding alternating current flows through the Y-capacitor or the Y-capacitors, which at least partially determines the leakage current. Of course, the leakage current can of course also be dependent on further, in particular capacitive, couplings, for example in the electrical system of the motor vehicle.

Die Funktion der Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass das Bezugspotential mit einem der Potentiale der Wechselspannung der Energiequelle unmittelbar elektrisch gekoppelt ist. Vielmehr kann auch ein anderer Zusammenhang bestehen, beispielsweise indem ein, insbesondere fest vorgegebener, Potentialversatz beziehungsweise eine Potentialdifferenz dafür sorgt, dass die Wechselspannung bezüglich des Bezugspotentials nicht symmetrisch oder dergleichen ist. Wichtig ist jedoch, dass eine vorgegebene feste Beziehung zwischen den Potentialen der Wechselspannung und dem Bezugspotential besteht. In der Regel wird dies durch eine geeignete Erdung erreicht, die in Europa in der Regel dadurch ausgebildet ist, dass eines der Potentiale der Wechselspannung geerdet ist. In Nordamerika ist eine Erdung in der Regel symmetrisch zur Wechselspannung gemäß dem Dreileiter-Einphasennetz vorgesehen.However, the function of the invention is not limited to that the reference potential is directly electrically coupled to one of the potentials of the AC voltage of the power source. Rather, a different relationship may exist, for example by a, in particular fixed, potential offset or a potential difference ensures that the AC voltage with respect to the reference potential is not symmetrical or the like. It is important, however, that there is a given fixed relationship between the potentials of the AC voltage and the reference potential. In general, this is achieved by a suitable grounding, which is generally formed in Europe in that one of the potentials of the AC voltage is grounded. In North America, grounding is typically symmetrical to AC voltage according to the three-wire single-phase network.

Die Wechselspannung wird in der Regel mit wenigstens zwei Potentialen bereitgestellt, von denen ein Potential ein Nullpotential ist und das wenigstens eine andere der Potentiale ein Phasenpotential, gelegentlich auch nur Phase genannt. Zwischen diesen beiden Potentialen liegt in der Regel die Wechselspannung an. Eine Wechselspannung, die ausschließlich ein Nullpotential und ein Phasenpotential aufweist, ist somit eine einphasige Wechselspannung. Darüber hinaus sind auch mehrphasige Wechselspannungen im Gebrauch, insbesondere dreiphasige Wechselspannungen, die neben dem Nullpotential für jede der jeweiligen Phasen ein eigenes Phasenpotential aufweisen. Die Phasenpotentiale sind dabei in der Regel voneinander unterschiedlich, und unterscheiden sich üblicherweise dadurch, dass sie eine feste Phasenverschiebung bei einer gleichen Frequenz und Amplitude aufweisen. Üblich ist im Stand der Technik die Nutzung einer dreiphasigen Wechselspannung.The alternating voltage is usually provided with at least two potentials, one potential of which is a zero potential and the at least one other of the potentials is a phase potential, occasionally also called phase. Between these two potentials is usually the AC voltage. An AC voltage which has exclusively a zero potential and a phase potential is thus a single-phase AC voltage. In addition, multiphase alternating voltages are also in use, in particular three-phase alternating voltages, which have their own phase potential in addition to the zero potential for each of the respective phases. The phase potentials are usually different from each other, and usually differ in that they have a fixed phase shift at the same frequency and amplitude. Common in the prior art is the use of a three-phase AC voltage.

Wird eine mehrphasige Wechselspannung für die Erfindung benutzt, kann vorgesehen sein, dass lediglich ein einziges der Phasenpotentiale für die erfindungsgemäße Verfahrensführung zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators genutzt wird. Erst nach dem Vorladen werden dann neben dem Nullpotential auch die weiteren Phasenpotentiale zugeschaltet. Je nach Ausgestaltung der mehrphasigen Wechselspannung können jedoch auch zwei oder mehr Phasen für das erfindungsgemäße Vorladen des Zwischenkreiskondensators genutzt werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der voranstehend beschriebene Ladungspumpeneffekt weiterhin auftreten kann und zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators genutzt werden kann. Möglich ist dies in der Regel dann, wenn für jedes der Phasenpotentiale der mehrphasigen Wechselspannung eine eigene getrennte Gleichrichtungsfunktion mit einem jeweiligen eigenen Zwischenkreiskondensator genutzt wird, wobei die Zwischenkreiskondensatoren voneinander derart elektrisch getrennt sind, dass der Ladungspumpeneffekt - wie zuvor beschrieben - für jeden der Zwischenkreiskondensatoren individuell genutzt werden kann.If a multiphase AC voltage is used for the invention, it may be provided that only a single one of the phase potentials for the method according to the invention is used for precharging the DC link capacitor. Only after the pre-charging then in addition to the zero potential and the other phase potentials are switched on. Depending on the configuration of the polyphase AC voltage, however, two or more phases can also be used for precharging the DC link capacitor according to the invention. It should be noted, however, that the charge pumping effect described above can continue to occur and can be used to pre-charge the DC link capacitor. This is usually possible if for each of the phase potentials of the polyphase AC voltage own separate rectification function is used with a respective own DC link capacitor, the DC link capacitors are electrically separated from each other so that the charge pumping effect - as described above - for each of the DC link capacitors individually can be used.

Ferner wird vorgeschlagen dass bei einer Wechselspannung mit wenigstens zwei Phasenpotentialen ein Anschluss des wenigstens einen Y-Kondensators während des Vorladens zumindest zeitweise vom elektrischen Bezugspotential auf ein vom ersten Phasenpotential unterschiedliches zweites Phasenpotential der Wechselspannung umgeschaltet wird. Diese Weiterbildung eignet sich nicht nur aber besonders für den Einsatz bei Einphasen-Dreileiternetzen, bei denen durch Nutzen eines einzigen der Phasenpotentiale nur ein begrenztes Vorladen des Zwischenkreiskondensators erreicht werden kann. Dies ergibt sich dadurch, dass die beiden Phasenpotentiale des Einphasen-Dreileiternetzes hinsichtlich der Phasenlage komplementär sind und somit bei Nutzen des Erdpotentials als Bezugspotential nur ein Vorladen des Zwischenkreiskondensators auf etwa die halbe Amplitude der gesamten Wechselspannung erreicht werden kann. Zwar besteht auch die Möglichkeit - je nach Schaltungstopologie - dass mit dem Ladepumpeneffekt auch eine höhere Zwischenkreisspannung als die Amplitude der halben Wechselspannung erreicht werden kann, jedoch kann der Zwischenkreiskondensator nicht auf eine Zwischenkreisspannung vorgeladen werden, die der Wechselspannung zwischen den beiden Phasenpotentialen entspricht. Es würde also beim Zuschalten der Wechselspannung unter Nutzung von nur einem der beiden Phasenpotentiale des Einphasen-Dreileiternetzes eine erhebliche Spannungsdifferenz verbleiben, sodass weiterhin ein sehr großer Stromimpuls beim Zuschalten auftreten kann.It is also proposed that, in the case of an alternating voltage having at least two phase potentials, at least one connection of the at least one Y capacitor during precharging is temporarily switched from the electrical reference potential to a different from the first phase potential second phase potential of the AC voltage. This development is not only suitable but especially for use in single-phase three-wire networks, in which only a limited pre-charging of the DC link capacitor can be achieved by using a single of the phase potentials. This results from the fact that the two phase potentials of the single-phase three-wire network are complementary in terms of phase position and thus only a pre-charging of the intermediate circuit capacitor can be achieved to about half the amplitude of the total AC voltage when using the ground potential as a reference potential. Although it is also possible - depending on the circuit topology - that with the charge pump effect, a higher DC link voltage than the amplitude of the half AC voltage can be achieved, however, the DC link capacitor can not be precharged to an intermediate circuit voltage corresponding to the AC voltage between the two phase potentials. So it would remain when switching the AC voltage using only one of the two phase potentials of the single-phase three-wire network, a significant voltage difference, so continue a very large current pulse can occur when switching.

Um dies zu vermeiden, kann mit dieser Weiterbildung vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Y-Kondensator zumindest zeitweise während des Vorladens nicht mit dem Bezugspotential, sondern stattdessen mit dem zweiten Phasenpotential elektrisch gekoppelt wird. Dadurch steht ein verbesserter Ladungspumpeneffekt zur Verfügung. Sodass ein zügiges Vorladen sowie auch ein zeitnahes Erreichen einer vorgegebenen geeigneten Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator erreicht werden kann. Nach dem Erreichen der vorgegebenen Zwischenkreisspannung kann der wenigstens eine Y-Kondensator wieder zurückgeschaltet werden, sodass er anstelle mit dem zweiten Phasenpotential der Wechselspannung nunmehr wieder mit dem Bezugspotential elektrisch gekoppelt ist.In order to avoid this, it can be provided with this development that the at least one Y capacitor is at least temporarily not electrically coupled to the reference potential during precharging, but instead to the second phase potential. This provides an improved charge pumping effect. So that a rapid pre-charging as well as a timely achievement of a predetermined suitable intermediate circuit DC voltage can be achieved at the DC link capacitor. After reaching the predetermined intermediate circuit voltage, the at least one Y-capacitor can be switched back again so that it is now electrically coupled to the reference potential instead of the second phase potential of the AC voltage again.

Zu beachten ist bei dieser Ausgestaltung jedoch, dass Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit gewährleistet werden, weil die Y-Kondensatoren nunmehr nicht mit wenigstens einem ihrer Anschlüsse mit dem Bezugspotential elektrisch verbunden sind. Da die Y-Kondensatoren häufig auch mit weiteren, insbesondere berührbaren, Anlagenteilen elektrisch gekoppelt sein können, sind hier entsprechende Maßnahmen vorzusehen. Diese Weiterbildung ist natürlich nicht auf die Anwendung bei Einphasen-Dreileiternetzen beschränkt, sondern kann natürlich auch allgemein bei mehrphasigen Wechselspannungen, beispielsweise bei einer dreiphasigen Wechselspannung, zum Einsatz kommen. Die grundlegenden Überlegungen gelten hier gleichermaßen in angepasster Weise.It should be noted in this embodiment, however, that requirements are ensured in terms of electrical safety, because the Y capacitors are now not electrically connected to at least one of its terminals to the reference potential. Since the Y capacitors can often be electrically coupled with other, in particular touchable, system components, appropriate measures are provided here. Of course, this development is not limited to the application in single-phase three-wire networks, but can of course also generally in multi-phase AC voltages, for example in a three-phase AC voltage, are used. The basic considerations apply here equally in an adapted way.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Vorladen abhängig von einem Vergleich der mittels eines Spannungssensors erfassten Zwischenkreisgleichspannung mit einem vorgegebenen Vergleichswert beendet wird. Der Vorgang des Vorladens kann somit bei Erreichen eines vorgegebenen Kriteriums automatisiert beendet werden. Dies kann dazu genutzt werden, ebenfalls automatisiert ein Zuschalten der vollständigen Wechselspannung auszuführen. Der vorgegebene Vergleichswert ist vorzugsweise derart gewählt, dass bei einem Zuschalten der Wechselspannung ein etwaiger Stromimpuls vernachlässigt oder sogar vermieden werden kann. Der vorgegebene Vergleichswert kann vorzugsweise ebenfalls derart bestimmt sein, dass unter ungünstigen Bedingungen auftretende Stromimpulse keine Schäden an der Schaltung verursachen können. Vorzugsweise ist der vorgegebene Vergleichswert möglichst groß gewählt, sodass ein Stromimpuls möglichst klein, wenn nicht sogar vollständig vermieden wird.Furthermore, it is proposed that the pre-charging be terminated as a function of a comparison of the DC link voltage detected by means of a voltage sensor with a predetermined comparison value. The process of pre-charging can thus be terminated automatically when a predetermined criterion is reached. This can be used to automatically perform a connection of the complete AC voltage. The predetermined comparison value is preferably selected such that, when the AC voltage is switched on, any possible current pulse can be neglected or even avoided. The predetermined comparison value can preferably also be determined in such a way that current pulses occurring under unfavorable conditions can not cause any damage to the circuit. Preferably, the predetermined comparison value is chosen as large as possible, so that a current pulse as small as possible, if not completely avoided.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass anschließend zum Vorladen ein Nullpotential der Wechselspannung und/oder weitere Phasenpotentiale der Wechselspannung mit dem Brückengleichrichter oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter elektrisch gekoppelt werden. Hierdurch kann das vollständige Zuschalten der Wechselspannung erreicht werden. Der bestimmungsgemäße Betrieb des Vorladens kann somit realisiert werden. Es erfolgt nun die Zuführung von elektrischer Energie von der Energiequelle zum Gleichspannungszwischenkreis in der bestimmungsgemäßen bekannten Form, um das Aufladen des Energiespeichers auszuführen. Dadurch, dass in erfindungsgemäßer Weise das Vorladen des Zwischenkreiskondensators realisiert wurde, können die im Stand der Technik auftretenden Probleme weitgehend vermieden werden.Furthermore, it is proposed that subsequently for precharging a zero potential of the alternating voltage and / or further phase potentials of the alternating voltage be electrically coupled to the bridge rectifier or the inversely operated multiphase inverter. As a result, the complete connection of the AC voltage can be achieved. The intended operation of the precharge can thus be realized. There is now the supply of electrical energy from the power source to the DC voltage intermediate circuit in the intended known form to perform the charging of the energy storage. Characterized in that according to the invention, the pre-charging of the DC link capacitor has been realized, the problems occurring in the prior art can be largely avoided.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass eine Phasenlage zumindest bezüglich des ersten Phasenpotentials automatisiert ermittelt wird und das Koppeln abhängig von der ermittelten Phasenlage erfolgt. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere dann, wenn der Ladungspumpeneffekt vergleichsweise gering ausgeprägt ist und die Zeit zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators eine vorgegebene Zeit überschreiten würde. Durch das Ermitteln der Phasenlage und das hiervon abhängige Zuschalten kann erreicht werden, dass trotz einer etwaigen Spannungsdifferenz und der hiermit verbundenen Problematik des Stromimpulses der Stromimpuls deutlich reduziert werden kann. Erfolgt nämlich das Zuschalten im Bereich einer Nullstelle der Wechselspannung, kann ein etwaiger Stromfluss aufgrund der gegebenenfalls reduzierten Spannungssteilheit entsprechend kleiner ausfallen. Dabei kann sich zusätzlich vorteilhaft auswirken, dass der Zwischenkreiskondensator nicht mehr vollständig entladen sondern bereits auf einer Teilspannung der Amplitude der Wechselspannung vorgeladen ist. Insgesamt kann dadurch die Nutzung der Erfindung weiter verbessert werden.According to a development, it is proposed that a phase position is determined automatically at least with respect to the first phase potential and the coupling takes place as a function of the determined phase position. This embodiment is particularly suitable when the charge pumping effect is relatively low and the time for precharging the DC link capacitor would exceed a predetermined time. By determining the phase position and the dependent on this connection can be achieved that despite a possible voltage difference and the associated problem of the current pulse of the current pulse can be significantly reduced. If the connection is made in the region of a zero point of the alternating voltage, a possible current flow may be correspondingly smaller due to the possibly reduced voltage gradient. It can additionally advantageous that the DC link capacitor is no longer completely discharged but is already preloaded on a partial voltage of the amplitude of the AC voltage. Overall, thereby the use of the invention can be further improved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass während des Vorladens eine Netzsystemart ermittelt wird und das Koppeln abhängig von der ermittelten Netzsystemart und der ermittelten Phasenlage zumindest bezüglich des ersten Phasenpotentials erfolgt. Hierdurch kann erreicht werden, dass abhängig von der Netzsystemart eine relevante Phasenlage bezüglich des relevanten Phasenpotentials berücksichtigt werden kann, um das Koppeln auszuführen. Dadurch kann erreicht werden, dass das Koppeln dann erfolgt, wenn eine Strombeanspruchung beziehungsweise der Stromimpuls möglichst klein ist. Das Koppeln kann zum Beispiel also auch bereits dann erfolgen, wenn die Zwischenkreisgleichspannung noch nicht den Wert erreicht hat, den sie im gekoppelten Zustand haben würde. Der Zwischenkreiskondensator ist hierbei lediglich teilweise aufgeladen. Entsprechend kann der Vergleichswert gewählt sein. Bei einer einphasigen Wechselspannung in einem PEN-Netz kann somit beispielsweise ein Koppeln im Bereich einer Nullstelle der Wechselspannung erfolgen, um den Stromimpuls möglichst klein zu halten. Dies erlaubt es zum Beispiel, die Zeit für das Vorladen dadurch zu reduzieren. Der Zwischenkreiskondensator braucht also nicht auf die volle Betriebsspannung im bestimmungsgemäßen Ladebetrieb vorgeladen zu werden. Natürlich können auch andere Randbedingungen hiermit erfüllt werden. Das Ermitteln der Netzsystemart kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Verhalten der Zwischenkreisspannung während des Vorladens überwacht wird. Dazu können vorzugsweise auch unterschiedlichste Kopplungszustände des Koppelns untersucht werden. Ist zum Beispiel von einem Potential der Wechselspannung nicht bekannt, ob es ein Nullpotential ist, kann dies einfach dadurch ermittelt werden, dass ausschließlich dieses Potential gekoppelt wird. Zeigt sich der Ladungspumpeneffekt, ist das Potential nicht mit dem Bezugspotential beziehungsweise dem Erdpotential gekoppelt. Zeigt sich dagegen kein Ladungspumpeneffekt, ist das Potential mit dem Bezugspotential beziehungsweise dem Erdpotential gekoppelt. Durch weitere derartige Untersuchungen kann zumindest schrittweise die Netzsystemart der elektrischen Energiequelle ermittelt werden. Abhängig hiervon kann dann ermittelt werden, bei welcher Phasenlage das Koppeln vorzugsweise erfolgen soll. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass die optimale Phasenlage für das Koppeln von der Netzsystemart abhängig sein kann.It is also proposed that during the pre-charging a Netzsystemart is determined and the coupling takes place depending on the determined Netzsystemart and the determined phase position, at least with respect to the first phase potential. It can thereby be achieved that, depending on the network system type, a relevant phase position with regard to the relevant phase potential can be taken into account in order to carry out the coupling. It can thereby be achieved that the coupling takes place when a current load or the current pulse is as small as possible. For example, the coupling can already take place when the DC link voltage has not yet reached the value that it would have in the coupled state. The DC link capacitor is in this case only partially charged. Accordingly, the comparison value can be selected. In the case of a single-phase AC voltage in a PEN network, it is thus possible, for example, to couple in the region of a zero point of the AC voltage in order to keep the current pulse as small as possible. This allows, for example, to reduce the time for pre-charging. The DC link capacitor therefore does not need to be precharged to the full operating voltage in the intended charging mode. Of course, other constraints can be met herewith. The determination of the type of network system can be carried out, for example, by monitoring the behavior of the intermediate circuit voltage during precharging. For this purpose, it is also possible to examine a very wide variety of coupling states of the coupling. If, for example, it is not known from a potential of the alternating voltage whether it is a zero potential, this can be determined simply by coupling only this potential. If the charge pump effect appears, the potential is not coupled to the reference potential or the ground potential. If, on the other hand, there is no charge pumping effect, the potential is coupled to the reference potential or the ground potential. Further such investigations can at least gradually determine the network system type of the electrical energy source. Depending on this, it can then be determined in which phase position the coupling should preferably take place. It can thereby be taken into account that the optimum phase position for the coupling can be dependent on the type of network system.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass bei einer mehrphasigen Wechselspannung für jede der Phasen ein eigenes Gleichrichten und jeweilige voneinander elektrisch getrennte Zwischenkreiskondensatoren vorgesehen werden und jeder der Zwischenkreiskondensatoren während des Vorladens nur mittels des jeweiligen Phasenpotentials der Wechselspannung über den jeweiligen Brückengleichrichter oder den jeweiligen invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter elektrisch gekoppelt wird. Elektrisch getrennt bezüglich der Zwischenkreiskondensatoren meint hier, dass der wenigstens eine Y-Kondensator, der an den jeweiligen Zwischenkreiskondensator angeschlossen ist, den jeweiligen Ladungspumpeneffekt phasenbezogen ermöglicht. Wechselwirkungen der an den jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannungen sind schaltungstechnisch entsprechend zu unterdrücken. Dadurch kann für jede Phase der Ladungspumpeneffekt - wie eingangs beschrieben - effektiv und separat genutzt werden. Natürlich besteht die Möglichkeit bei einer solchen Ausgestaltung, dass, wenn nur eine einphasige Wechselspannung zur Verfügung steht, die entsprechenden phasenbezogenen Gleichrichtungszweige zumindest teilweise parallelgeschaltet werden. In diesem Fall können dann natürlich auch die Zwischenkreiskondensatoren sowie die hieran angeschlossenen Y-Kondensatoren entsprechend parallelgeschaltet werden. Insgesamt ermöglicht es diese Ausgestaltung, eine hohe Leistung zu erreichen und zugleich auch eine hohe Flexibilität hinsichtlich unterschiedlicher Wechselspannungen zu ermöglichen.According to a further development, it is proposed that in the case of a polyphase alternating voltage, separate rectifying and respective electrically isolated DC link capacitors be provided for each of the phases and each of the DC link capacitors during precharging only by means of the respective phase potential of the AC voltage across the respective bridge rectifier or the respective inversely operated polyphase Inverter is electrically coupled. Electrically separated with respect to the DC link capacitors means here that the at least one Y-capacitor, which is connected to the respective DC link capacitor, allows the respective charge pumping effect phase-related. Interactions of the DC link DC voltages provided at the respective DC link capacitors must be correspondingly suppressed in terms of circuitry. As a result, the charge pump effect can be used effectively and separately for each phase as described above. Of course, it is possible in such a configuration that, if only a single-phase AC voltage is available, the corresponding phase-related rectification branches are at least partially connected in parallel. In this case, of course, the DC link capacitors and the Y capacitors connected thereto can then be connected in parallel accordingly. Overall, this embodiment makes it possible to achieve high performance and at the same time to enable a high degree of flexibility with regard to different AC voltages.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei einer mehrphasigen Wechselspannung mit Phasenpotentialen, die voneinander unterschiedliche Phasenlagen aufweisen, bei einem gemeinsamen Gleichrichten und einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator während des Vorladens nur eines der Phasenpotentiale der Wechselspannung als erstes Phasenpotential mit dem Brückengleichrichter oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter elektrisch gekoppelt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die Erfindung auch zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators genutzt werden kann, bei dem das Gleichrichten dreiphasig, beispielsweise mittels einer B6-Brücke ausgeführt wird. Zugleich ist hier natürlich auch die Möglichkeit gegeben, dass, wenn die Energiequelle lediglich eine einphasige Wechselspannung bereitstellt, die Funktionalität nach wie vor gegeben ist.In addition, it is proposed that, in the case of a polyphase alternating voltage with phase potentials having different phase angles, only one of the phase potentials of the alternating voltage be electrically coupled as a first phase potential to the bridge rectifier or the inversely operated polyphase inverter in a common rectification and a common intermediate circuit capacitor during precharging becomes. It can thereby be achieved that the invention can also be used for precharging a DC link capacitor, in which the rectification is carried out in three phases, for example by means of a B6 bridge. At the same time, of course, there is also the possibility that, if the energy source provides only a single-phase AC voltage, the functionality is still given.

Vorzugsweise wird ein Kapazitätswert des wenigstens einen Y-Kondensators abhängig von einem Kapazitätswert des Zwischenkreiskondensators gewählt. Hierdurch kann der Ladungspumpeneffekt gezielt eingestellt werden. Beispielsweise kann der Kapazitätswert des Y-Kondensators 100 nF betragen. Ein Kapazitätswert für den Zwischenkreiskondensator kann zum Beispiel 400 µF betragen. Natürlich kann das Verhältnis, welches bei den vorgenannten Kapazitätswerten etwa 4000 beträgt, auch kleiner gewählt sein, um das Vorladen innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters in bestimmungsgemäßer Weise ermöglichen zu können, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis lediglich 1000, vorzugsweise etwa 500, besonders bevorzugt kleiner als oder gleich etwa 100 beträgt.Preferably, a capacitance value of the at least one Y capacitor is selected as a function of a capacitance value of the DC link capacitor. As a result, the charge pump effect can be adjusted specifically. For example, the capacitance value of the Y capacitor can be 100 nF. A capacitance value for the DC link capacitor may be, for example, 400 μF. Of course, the ratio, which in the may also be chosen smaller in order to enable the pre-charging within a predetermined time window in the intended manner, for example it can be provided that the ratio is only 1000, preferably about 500, more preferably less than or equal to about 100.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der wenigstens eine Y-Kondensator während des Vorladens mittels eines Schaltelements mit dem wenigstens ein elektrisches Potential der Zwischenkreisgleichspannung elektrisch gekoppelt wird. Bei dieser Weiterbildung ist der Y-Kondensator also nur während des Vorladens aktiv. Er kann also außerhalb des Zeitraums des Vorladens zumindest teilweise deaktiviert werden. Natürlich kann vorgesehen sein, dass nicht die vollständige Kapazität des wenigstens einen Y-Kondensators deaktiviert wird, sondern lediglich ein Teil hiervon. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass der Y-Kondensator durch wenigstens zwei separate Kondensatoren bereitgestellt ist. Diese Ausgestaltung kann berücksichtigen, dass insbesondere unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit ein anderer Kapazitätswert des Y-Kondensators im bestimmungsgemäßen Betrieb des Aufladens des elektrischen Energiespeichers genutzt wird, als er für das Vorladen sinnvoll ist. So kann zum Beispiel der Fall eintreten, dass für das Vorladen des Zwischenkreiskondensators ein größerer Kapazitätswert für den Y-Kondensator sinnvoll ist, als er für den darauffolgenden Vorgang des Aufladens des elektrischen Energiespeichers genutzt wird. Dies kann sich zum Beispiel dadurch ergeben, dass ein mittlerer Ableitstrom einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten soll. Auch andere Randbedingungen können hier entsprechend berücksichtigt werden. Insgesamt ermöglicht es diese Weiterbildung, die Erfindung weiter flexibel auszugestalten.A further development provides that the at least one Y capacitor is electrically coupled during precharging by means of a switching element to the at least one electrical potential of the DC link voltage. In this development, the Y-capacitor is thus active only during pre-charging. It can therefore be at least partially deactivated outside the pre-charging period. Of course, it may be provided that not the full capacity of the at least one Y-capacitor is deactivated, but only a part thereof. For this purpose it can be provided that the Y-capacitor is provided by at least two separate capacitors. This embodiment can take into account that, in particular taking into account the electromagnetic compatibility, a different capacitance value of the Y capacitor is used in the intended operation of the charging of the electric energy storage device, as it makes sense for the pre-charging. Thus, for example, the case may occur that a larger capacitance value for the Y capacitor is useful for precharging the DC link capacitor than is used for the subsequent process of charging the electrical energy store. This can result, for example, in that a mean leakage current should not exceed a predetermined value. Other boundary conditions can be considered here accordingly. Overall, this development makes it possible to further design the invention flexibly.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Schaltbildansicht eines elektrischen Bordnetzes eines Elektrofahrzeugs als Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, bei der das Elektrofahrzeug zum Aufladen eines Akkumulators des Bordnetzes als elektrischem Energiespeicher an eine Ladestation als Energiequelle angeschlossen ist, die ein einphasiges Wechselspannungsnetz bereitstellt;
  • 2 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf eines Einschaltstroms beim Zuschalten einer durch die Ladestation bereitgestellten Wechselspannung bei einem entladenen Zwischenkreiskondensator im Bereich einer Nullstelle der Wechselspannung;
  • 3 in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 2 die Situation beim Zuschalten im Bereich einer maximalen Amplitude der Wechselspannung;
  • 4 in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 2 die Situation beim Zuschalten im Bereich der maximalen Amplitude der Wechselspannung unter Nutzung eines Vorwiderstands;
  • 5 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator unter Nutzung eines Ladungspumpeneffekts bei einem Kapazitätsverhältnis von etwa 4000;
  • 6 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf einer Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator unter Nutzung eines Ladungspumpeneffekts bei einem Kapazitätsverhältnis von etwa 100;
  • 7 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung die Ladeeinrichtung für ein PEN-System als Netzsystemart;
  • 8 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Ladeeinrichtung für ein PEN-System, die ausgebildet ist, den Ladungspumpeneffekt zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators zu nutzen;
  • 9 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Ladeeinrichtung für ein Dreileiter-Einphasennetz als Netzsystemart mit einem Vorwiderstand zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators;
  • 10 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Ladeeinrichtung wie 9, die ausgebildet ist, den Ladungspumpeneffekt zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators zu nutzen;
  • 11 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf einer Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator für die Ladeeinrichtung gemäß 7;
  • 12 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf einer Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator für die Ladeeinrichtung gemäß 8;
  • 13 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf einer Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator für die Ladeeinrichtung gemäß 9;
  • 14 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf einer Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator für die Ladeeinrichtung gemäß 10;
  • 15 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung in einem TN-C-System; und
  • 16 in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 15 einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung in einem Einphasen-Dreileiternetz.
In the following an embodiment of the invention is described. This shows:
  • 1 a schematic diagram of an electric vehicle electrical system of an electric vehicle as a motor vehicle with an electric drive device, in which the electric vehicle is connected to charge a battery of the electrical system as an electrical energy storage to a charging station as an energy source that provides a single-phase AC power supply;
  • 2 in a schematic diagram representation of a time course of a switch-on when connecting an AC voltage provided by the charging station at a discharged DC link capacitor in the region of a zero point of the AC voltage;
  • 3 in a schematic diagram representation like 2 the situation when switching in the range of a maximum amplitude of the AC voltage;
  • 4 in a schematic diagram representation like 2 the situation when switching in the range of the maximum amplitude of the AC voltage using a Vorwiderstands;
  • 5 in a schematic diagram representation of a time course of the DC link voltage on the DC link capacitor using a charge pumping effect at a capacity ratio of about 4000;
  • 6 in a schematic diagram representation of a time course of a DC link voltage on the DC link capacitor using a charge pumping effect at a capacity ratio of about 100;
  • 7 in a schematic block diagram representation of the charging device for a PEN system as Netzsystemart;
  • 8th in a schematic block diagram representation of a charging device for a PEN system, which is designed to use the charge pumping effect for precharging the DC link capacitor;
  • 9 in a schematic block diagram representation of a charging device for a three-wire single-phase network as Netzsystemart with a series resistor for precharging the DC link capacitor;
  • 10 in a schematic block diagram representation of a charging device such 9 adapted to utilize the charge pumping effect for precharging the link capacitor;
  • 11 in a schematic diagram representation of a time course of a DC link DC voltage on the DC link capacitor for the charging device according to 7 ;
  • 12 in a schematic diagram representation of a time course of a DC link voltage on the DC link capacitor for the charging device according to 8th ;
  • 13 in a schematic diagram representation of a time course of a DC link voltage on the DC link capacitor for the charging device according to 9 ;
  • 14 in a schematic diagram representation of a time course of a DC link voltage on the DC link capacitor for the charging device according to 10 ;
  • 15 in a schematic diagram representation of a time course of the AC voltage in a TN-C system; and
  • 16 in a schematic diagram representation like 15 a time course of the AC voltage in a single-phase three-wire network.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which each further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung einen Gleichspannungszwischenkreis 54 eines elektrischen Bordnetzes eines nicht weiter dargestellten Elektrofahrzeugs als elektrisch angetriebenem Kraftfahrzeug, an dem eine elektrische Antriebseinrichtung 56 angeschlossen ist. Der Gleichspannungszwischenkreis 54 umfasst einen Zwischenkreiskondensator 66, an dem eine Zwischenkreisgleichspannung anliegt. Die elektrische Antriebseinrichtung 56 umfasst eine dreiphasige elektrische Maschine 58, die vorliegend als Synchronmaschine ausgebildet ist und die zum Antreiben des Elektrofahrzeugs dient. 1 shows a schematic circuit diagram representation of a DC intermediate circuit 54 an electrical vehicle electrical system of an electric vehicle, not shown, as an electrically driven motor vehicle, to which an electric drive device 56 connected. The DC voltage intermediate circuit 54 includes a DC link capacitor 66 , to which a DC link voltage is applied. The electric drive device 56 includes a three-phase electric machine 58 , which is presently designed as a synchronous machine and which serves to drive the electric vehicle.

An die elektrische Maschine 58 ist ein Wechselrichter 60 angeschlossen, der ausgebildet ist, ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz für die elektrische Maschine 58 bereitzustellen. Der Wechselrichter 60 umfasst eine Steuereinheit 52, mittels der der Wechselrichter 60 hinsichtlich des Wechselspannungsnetzes in geeigneter Weise gesteuert wird, damit die elektrische Maschine 58 die gewünschte Antriebsfunktion während des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Elektrofahrzeugs bereitzustellen vermag. Zu diesem Zweck weist der Wechselrichter 60 drei im Folgenden noch weiter erläuterte Wechselrichteranschlüsse auf, an denen nicht bezeichnete Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 angeschlossen sind. Die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 sind im Fahrbetrieb an einem nicht dargestellten gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen. Der Wechselrichter 60 ist weiterhin an den Gleichspannungszwischenkreis 54 angeschlossen, sodass er mit der Zwischenkreisgleichspannung beaufschlagt ist.To the electric machine 58 is an inverter 60 connected, which is formed, a three-phase AC voltage network for the electric machine 58 provide. The inverter 60 includes a control unit 52 , by means of which the inverter 60 is suitably controlled with respect to the alternating voltage network, so that the electric machine 58 to provide the desired drive function during the intended driving operation of the electric vehicle. For this purpose, the inverter 60 three in the following still further explained inverter connections on which unnamed stator windings of the electric machine 58 are connected. The stator windings of the electric machine 58 are connected while driving at a common star point, not shown. The inverter 60 is still connected to the DC voltage intermediate circuit 54 connected, so that it is supplied with the DC link DC voltage.

An dem Gleichspannungszwischenkreis 54 ist ferner eine Hochvoltbatterie 10 als elektrischer Energiespeicher über eine Schalteinheit 62 angeschlossen, die elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs bereitstellt. Somit stellt die Hochvoltbatterie 10 zugleich auch die Zwischenkreisgleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises 54 im Fahrbetrieb bereit.At the DC voltage intermediate circuit 54 is also a high-voltage battery 10 as electrical energy storage via a switching unit 62 connected, which provides electrical energy for the intended operation of the electric vehicle. Thus, the high-voltage battery provides 10 at the same time the intermediate circuit DC voltage of the DC intermediate circuit 54 ready when driving.

Elektrische Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung sind über jeweilige Y-Kondensatoren 42, 44 mit einem Bezugspotential gekoppelt, welches vorliegend durch eine Masse 40 des Elektrofahrzeugs gebildet ist. Durch die Y-Kondensatoren 42, 44 wird eine Funkentstörung in Bezug auf Gleichtaktstörungen erreicht. Die Y-Kondensatoren 42, 44 wirken diesbezüglich mit einer stromkompensierten Drossel 64 zusammen. In der vorliegenden Ausgestaltung beträgt die elektrische Kapazität eines jeden der beiden Y-Kondensatoren 42, 44 etwa 1 µF. Die elektrische Kapazität der Y-Kondensatoren 42, 44 kann bedarfsweise auch hiervon abweichend gewählt sein.Electrical potentials of the DC link voltage are across respective Y capacitors 42 . 44 coupled to a reference potential, which in this case by a mass 40 of the electric vehicle is formed. Through the Y capacitors 42 . 44 a radio interference in terms of common mode noise is achieved. The Y capacitors 42 . 44 act in this regard with a current-compensated choke 64 together. In the present embodiment, the electrical capacitance of each of the two Y capacitors 42 . 44 about 1 μF. The electrical capacity of the Y capacitors 42 . 44 If necessary, this can also be chosen differently.

Eine jeweilige elektrische Spannung von Potentialen der Hochvoltbatterie 10 gegenüber der Masse 40 ist als eine Bezugsspannung 38 dargestellt, die zwischen einem positiven elektrischen Potential der Hochvoltbatterie 10 und der Masse 40 ausgebildet ist und etwa der Hälfte der Zwischenkreisgleichspannung entspricht. Entsprechend ergibt sich eine elektrische Spannung zwischen dem negativen elektrischen Potential der Hochvoltbatterie 10 und der Masse 40.A respective electrical voltage of potentials of the high-voltage battery 10 opposite to the mass 40 is as a reference voltage 38 represented between a positive electric potential of the high-voltage battery 10 and the crowd 40 is formed and corresponds to about half of the DC link voltage. Accordingly, there is an electrical voltage between the negative electric potential of the high-voltage battery 10 and the crowd 40 ,

Während des normalen Fahrbetriebs ist das Gleichtaktpotential auf der Zwischenkreisseite der an der Hochvoltbatterie 10 über die Y-Kondensatoren 42, 44 auf die Masse 40 geklemmt. Dagegen kann das Gegentaktpotential an der Wechselspannungsseite der elektrischen Maschine 58 um die Masse 40 springen, und zwar im Takt der Schaltfrequenz des Wechselrichters 60.During normal driving, the common mode potential on the DC link side is the one on the high-voltage battery 10 over the Y capacitors 42 . 44 to the mass 40 clamped. In contrast, the push-pull potential at the AC voltage side of the electric machine 58 around the crowd 40 jump, in time with the switching frequency of the inverter 60 ,

Der Wechselrichter 60 weist vorliegend drei Reihenschaltungen 22, 24, 26 aus jeweils zwei Halbleiterschaltern 28, 30 auf, die vorliegend durch Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT) gebildet sind. Die Halbleiterschalter können natürlich auch durch andere Transistoren gebildet sein.The inverter 60 in the present case has three series connections 22 . 24 . 26 from two semiconductor switches each 28 . 30 in the present case are formed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). Of course, the semiconductor switches can also be formed by other transistors.

Die Reihenschaltungen 22, 24, 26 sind parallelgeschaltet an den Gleichspannungszwischenkreis 54 angeschlossen. Jede der drei Reihenschaltungen 22, 24, 26 weist einen jeweiligen Mittelanschluss 32, 34, 36 auf, die die Wechselrichteranschlüsse bereitstellen, an denen die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 angeschlossen sind. Der Wechselrichter 60 ist somit nach Art einer B6 Wechselrichterbrücke ausgebildet und stellt für den Fahrbetrieb das dreiphasige Wechselspannungsnetz zur Verfügung. The series connections 22 . 24 . 26 are connected in parallel to the DC voltage intermediate circuit 54 connected. Each of the three series connections 22 . 24 . 26 has a respective middle connection 32 . 34 . 36 on which provide the inverter terminals, where the stator windings of the electric machine 58 are connected. The inverter 60 is thus like one B6 Inverter bridge formed and provides the three-phase AC power supply for driving.

1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung, wie das Bordnetz zum Aufladen der Hochvoltbatterie 10 an eine fahrzeugexterne Ladestation 14 angeschlossen ist, die elektrische Energie zum Aufladen der Hochvoltbatterie 10 bereitstellt. Die Ladestation 14 ist eine stationäre Ladestation und weist eine Netzsystemart gemäß einem TN-C-System auf. Das Elektrofahrzeug ist zum Anschließen an die Ladestation 14 im Bereich der Ladestation 14 abgestellt. Über eine nicht weitere dargestellte leitungsgebundene Verbindung, vorliegend ein Ladekabel, und eine ladeseitige Schalteinheit 48 wird das Bordnetz, wie im Folgenden noch weiter erläutert wird, an die Ladestation 14 angeschlossen. 1 shows in a schematic diagram representation of how the electrical system for charging the high-voltage battery 10 to a vehicle-external charging station 14 is connected, the electrical energy to charge the high-voltage battery 10 provides. The charging station 14 is a stationary charging station and has a network system type according to a TN-C system. The electric vehicle is for connection to the charging station 14 in the area of the charging station 14 off. About a not further shown wired connection, in this case a charging cable, and a charging-side switching unit 48 is the electrical system, as will be explained further below, to the charging station 14 connected.

In der vorliegenden Ausgestaltung ist eine galvanische Verbindung zwischen der Ladestation 14 und dem Bordnetz des Elektrofahrzeugs vorgesehen. Entsprechend wird ein Schutzleiteranschluss beziehungsweise ein Bezugspotential 16, hier Erdpotential, der Ladestation 14 mit der Masse 40 des Elektrofahrzeugs elektrisch gekoppelt.In the present embodiment, a galvanic connection between the charging station 14 and the electrical system of the electric vehicle provided. Accordingly, a protective conductor terminal or a reference potential 16 , here earth potential, the charging station 14 with the crowd 40 electrically coupled to the electric vehicle.

Um die Ladestation 14 an das Bordnetz des Elektrofahrzeugs anschließen zu können, ist vorliegend vorgesehen, dass der Sternpunkt der elektrischen Maschine 58 geöffnet wird und die entsprechenden Anschlüsse der Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 an die jeweiligen Phasenanschlüsse der Ladestation 14 zumindest teilweise angeschlossen werden. Dadurch wird ein Ladestationsanschluss 48 des Elektrofahrzeugs bereitgestellt.To the charging station 14 To be able to connect to the electrical system of the electric vehicle is provided in this case that the neutral point of the electric machine 58 is opened and the corresponding terminals of the stator windings of the electric machine 58 to the respective phase terminals of the charging station 14 at least partially connected. This will be a charging station connection 48 provided by the electric vehicle.

Über die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 und den Wechselrichter 60 kann dann ein Zuführen von elektrischer Energie zur Hochvoltbatterie 10 erfolgen. Zu diesem Zweck werden die Halbleiterschalter beziehungsweise hier IGBTs 28, 30 des Wechselrichters 60 mittels der Steuereinheit 52 des Wechselrichters 60 in geeigneter Weise gesteuert. Im einfachsten Fall sind sie jedoch ungesteuert, sodass die mit einer Wechselspannung 18 beaufschlagten IGBTs 28, 30 wie Dioden wirken können. Darüber hinaus kann der Wechselrichter 60 einen getakteten Energiewandler bereitstellen, der unter Nutzung der Induktivität der Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 eine Energiewandlung in geeigneter Weise realisieren kann. Dadurch kann der Hochvoltbatterie 10 elektrische Energie von der Ladestation 14 zugeführt werden.About the stator windings of the electric machine 58 and the inverter 60 can then supply electrical energy to the high-voltage battery 10 respectively. For this purpose, the semiconductor switches or IGBTs here 28 . 30 of the inverter 60 by means of the control unit 52 of the inverter 60 controlled in a suitable manner. In the simplest case, however, they are uncontrolled, so that with an AC voltage 18 applied IGBTs 28 . 30 how diodes can act. In addition, the inverter can 60 provide a clocked energy converter, which makes use of the inductance of the stator windings of the electric machine 58 can realize an energy conversion in a suitable manner. This allows the high-voltage battery 10 electrical energy from the charging station 14 be supplied.

Mittels eines ladestationsseitig vorgesehenen Netzfilters beziehungsweise einer Filterschaltung 120 kann verhindert werden, dass das Bezugspotential 16 weder bezüglich der Zwischenkreisseite noch bezüglich der ladestationsseitigen Wechselspannungsseite springt.By means of a charging station provided net filter or a filter circuit 120 can be prevented that the reference potential 16 neither with respect to the DC link side nor with respect to the charging station side AC side jumps.

Abhängig von einem jeweiligen Schaltmuster für die jeweiligen IGBTs 28, 30, die ein jeweiliges PWM-Muster nutzen, um die jeweilige Gegentaktspannung in Bezug auf die Netzfrequenz von 50 Hz zu realisieren, werden unterschiedliche Störkomponenten erzeugt. Die Filterschaltung 120 der Ladestation 12 ist für diese Störungen angepasst ausgebildet.Depending on a respective switching pattern for the respective IGBTs 28 . 30 , which use a respective PWM pattern to realize the respective push-pull voltage with respect to the mains frequency of 50 Hz, different noise components are generated. The filter circuit 120 the charging station 12 is designed adapted for these disorders.

1 zeigt, dass das Bordnetz des Elektrofahrzeugs an die Ladestation 14 angeschlossen ist, die vorliegend eine einphasige Wechselspannung 18 bereitstellt. Infolgedessen sind vom Wechselrichter 60 vorliegend lediglich die Reihenschaltungen 22 und 24 bezüglich der Energiewandlung aktiviert. Zusammen mit den Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 wird hierdurch ein getakteter Energiewandler 20 gebildet. Der getaktete Energiewandler 20 weist einen Energiespeicheranschluss 50 auf, mit dem er am Gleichspannungszwischenkreis 54 und somit auch an der Hochvoltbatterie 10 angeschlossen ist. Somit bildet der getaktete Energiewandler 20 eine Ladeeinrichtung 46, die ausgebildet ist, an der Ladestation 14 angeschlossen zu werden. 1 shows that the electrical system of the electric vehicle to the charging station 14 is connected, in the present case a single-phase AC voltage 18 provides. As a result, are from the inverter 60 in the present case only the series circuits 22 and 24 activated with respect to the energy conversion. Together with the stator windings of the electric machine 58 becomes thereby a clocked energy converter 20 educated. The clocked energy converter 20 has an energy storage port 50 on, with which he at the DC voltage intermediate circuit 54 and thus also on the high-voltage battery 10 connected. Thus, the clocked energy converter forms 20 a charging device 46 that is trained at the charging station 14 to be connected.

Die Mittelanschlüsse 32 und 34 der Reihenschaltungen 22, 24 sind entsprechend mit einem Phasenanschluss L (erstes Phasenpotential) und einem Nullanschluss N (Nullpotential) der Ladestation 14 elektrisch verbunden. Ladestationsseitig wird am Phasenanschluss L gegenüber dem Nullanschluss N eine Wechselspannung von 230 V bei 50 Hz bereitgestellt. Die Ladeeinrichtung 46 weist ferner die Filterschaltung 120 auf.The central connections 32 and 34 the series connections 22 . 24 are correspondingly with a phase connection L (first phase potential) and a zero connection N (Zero potential) of the charging station 14 electrically connected. Charging station side is at the phase connection L opposite the zero connection N an AC voltage of 230 V at 50 Hz provided. The charging device 46 also has the filter circuit 120 on.

Darüber hinaus ist über eine nicht dargestellte Energieversorgung, an die die Ladestation 14 angeschlossen ist, der Nullanschluss N mit einem Schutzleiteranschluss als elektrisches Bezugspotential 16 elektrisch gekoppelt. Das Bezugspotential 16 ist vorliegend das Erdpotential.In addition, via a power supply, not shown, to which the charging station 14 connected, the zero connection N with a protective conductor connection as electrical reference potential 16 electrically coupled. The reference potential 16 is in this case the earth potential.

Mittels der Steuereinheit 52 werden die IGBTs 28, 30 der Reihenschaltungen 22, 24 gesteuert, damit eine entsprechende Energiewandlung realisiert werden kann. Somit kann der Ladestation 14 elektrische Energie entnommen und der Hochvoltbatterie 10 zugeführt werden. Die Masse 40 ist mit dem Bezugspotential 16 elektrisch gekoppelt.By means of the control unit 52 become the IGBTs 28 . 30 the series connections 22 . 24 controlled, so that a corresponding energy conversion can be realized. Thus, the charging station 14 taken from electrical energy and the high-voltage battery 10 be supplied. The crowd 40 is with the reference potential 16 electrically coupled.

Die elektrischen Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung schwanken phasengleich mit etwa der halben Netzspannungsamplitude gegenüber der Masse 40 mit der Wechselspannungsfrequenz. Die sich daraus ergebende Bezugsspannung 38 ist also mit einer Wechselspannung überlagert, sodass über die Y-Kondensatoren 42, 44 ein Ableitstrom in die Masse 40 abgeführt wird. The electrical potentials of the DC link voltage fluctuate in phase with approximately half the mains voltage amplitude with respect to the ground 40 with the AC voltage frequency. The resulting reference voltage 38 is therefore superimposed with an alternating voltage, so that over the Y-capacitors 42 . 44 a leakage current in the mass 40 is dissipated.

15 zeigt in einem schematischen Diagramm einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung 18 eines TN-C-Systems, wie es häufig in Europa Verwendung findet. Die Ordinate ist der Spannung zugeordnet, wohingegen die Abszisse der Zeit zugeordnet ist. Die Wechselspannung ist sinusförmig und hat vorliegend eine Amplitude von etwa 325 V, sodass sie einen Effektivwert von etwa 230 V aufweist. Die Frequenz der Wechselspannung beträgt etwa 50 Hz. Mit einem Graphen P ist der Verlauf des Phasenpotentials der Wechselspannung 18 gegenüber der Zeitachse dargestellt, die vorliegend die Abszisse bildet. Mit einem weiteren Graphen N, der mit der Zeitachse zusammenfällt, ist das Nullpotential N des entsprechenden Nullleiters dargestellt. Aus 15 ist ersichtlich, dass der Nullleiter zugleich auch geerdet ist. 15 shows a schematic diagram of a time course of the AC voltage 18 a TN-C system, as it is often used in Europe. The ordinate is assigned to the voltage, whereas the abscissa is assigned to the time. The alternating voltage is sinusoidal and in the present case has an amplitude of about 325 V, so that it has an effective value of about 230 V. The frequency of the AC voltage is about 50 Hz. With a graph P is the course of the phase potential of the AC voltage 18 represented with respect to the time axis, which forms the abscissa in the present case. With another graph N that coincides with the time axis is the zero potential N of the corresponding neutral conductor. Out 15 it can be seen that the neutral conductor is grounded at the same time.

16 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 15 einen zeitlichen Verlauf einer einphasigen Wechselspannung in einem Dreileiternetz, wie es in der Regel in Nordamerika verwendet wird. Die Ordinate ist wieder der Spannung zugeordnet, wohingegen die Abszisse entsprechend 15 der Zeit zugeordnet ist. Mit Graphen P1 und P2 sind zwei Phasenpotentiale des Einphasen-Dreileiternetzes dargestellt, die zeitlich synchronisiert sind und jeweils eine sinusförmige Spannung darstellen, wobei ein Effektivwert einer jeweiligen der Phasen P1 und P2 einen Effektivwert von etwa 115 V in Bezug auf das Nullpotential N aufweist. Die Phasen P1 und P2 sind symmetrisch zum Erdpotential, welches dem Nullpotential N entspricht. 16 shows in a schematic diagram representation as 15 a time course of a single-phase AC voltage in a three-wire network, as it is usually used in North America. The ordinate is again associated with the voltage, whereas the abscissa correspondingly 15 associated with the time. With graphs P 1 and P 2 Two phase potentials of the single-phase three-wire network are shown, which are synchronized in time and each represent a sinusoidal voltage, wherein an effective value of each of the phases P 1 and P 2 an RMS value of about 115 V with respect to the zero potential N having. The phases P 1 and P 2 are symmetrical to the earth potential, which is the zero potential N equivalent.

2 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf eines Einschaltstroms beim Zuschalten einer durch die Ladestation bereitgestellten Wechselspannung bei einem entladenen Zwischenkreiskondensator im Bereich einer Nullstelle der Wechselspannung. In der Diagrammdarstellung gemäß 2 ist eine Abszisse der Zeit zugeordnet. Eine linke Ordinate ist der Spannung zugeordnet, wohingegen eine rechte Ordinate dem elektrischen Strom, der von der Ladestation 14 zum Zwischenkreiskondensator 66 strömt, zugeordnet ist. Mit einem Graphen 14 ist der Verlauf der Wechselspannung 18 zeitlich dargestellt. Die Wechselspannung 18 entspricht der, wie sie anhand von 15 erläutert wurde. Mit einem Graphen 12 ist die Zwischenkreisspannung Uz dargestellt. Ein weiterer Graph 16 ist dem elektrischen Strom zugeordnet, der in den Zwischenkreiskondensator 66 strömt. Zu erkennen ist, dass zum Zeitpunkt t=0 der Strom auf einen Wert von größer als 40A springt. Etwa mit Erreichen der maximalen Amplitude der Wechselspannung 18 nimmt der Strom bis zu einem Zeitpunkt t1 kontinuierlich ab, bis er etwa den Wert null erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zwischenkreiskondensator 66 dann voll vorgeladen. Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die mit der Stromführung beaufschlagten Bauteile einem vergleichsweise großen elektrischen Strom ausgesetzt. 2 shows a schematic diagram of a time course of a switch-on when connecting an AC voltage provided by the charging station at a discharged DC link capacitor in the region of a zero point of the AC voltage. In the diagram representation according to 2 an abscissa is assigned to the time. A left ordinate is associated with the voltage, whereas a right ordinate is associated with the electrical current flowing from the charging station 14 to the DC link capacitor 66 flows, is assigned. With a graph 14 is the course of the AC voltage 18 timely. The AC voltage 18 corresponds to how they are based on 15 was explained. With a graph 12 is the DC link voltage U z shown. Another graph 16 is associated with the electrical current flowing into the DC link capacitor 66 flows. It can be seen that at time t = 0, the current jumps to a value greater than 40A. At about reaching the maximum amplitude of the AC voltage 18 the current takes up to a time t 1 continuously until it reaches about zero. At this time, the DC link capacitor 66 then fully charged. How out 2 it can be seen, the components acted upon by the current flow are exposed to a comparatively large electric current.

3 zeigt in einer Darstellung wie 2 die Situation, wenn das Zuschalten während der maximalen Amplitude der Wechselspannung 18 erfolgt. Zu erkennen ist, dass um den Zeitpunkt t=0s ein sehr schmaler Stromimpuls auftritt, dessen Wert bei etwa 170kA liegt. Dieser Stromimpuls ist sehr kurz jedoch sehr groß, sodass aus dem weiteren Verlauf im Diagramm gemäß 3 anhand des Graphen 16 ersichtlich ist, dass für den weiteren zeitlichen Verlauf kein wesentlicher Stromfluss mehr vorliegt. Hieraus ist ersichtlich, dass die stromführenden Bauteile mit einem ganz erheblichen elektrischen Strom beaufschlagt werden. Dies ist für diese Bauteile schädlich und kann sogar Störungen bis hin zu einem Ausfall von einem oder mehreren Bauteilen zur Folge haben. 3 shows in a presentation like 2 the situation when switching on during the maximum amplitude of the AC voltage 18 he follows. It can be seen that around the time t = 0s a very narrow current pulse occurs, the value of which is around 170kA. This current pulse is very short but very large, so from the rest of the diagram in accordance with 3 based on the graph 16 it can be seen that there is no longer a significant flow of electricity for the further course of time. It can be seen that the current-carrying components are subjected to a very significant electrical current. This is detrimental to these components and may even result in failure or failure of one or more components.

4 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung wie 2 die Situation beim Zuschalten im Bereich der maximalen Amplitude der Wechselspannung unter Nutzung eines Vorwiderstands, der im vorliegenden Fall einen Widerstandswert von etwa 100Ω aufweist. Die Zuordnung das Achsen und der Graphen entspricht denen wie zu den 2 und 3. Aus 4 ist ersichtlich, dass der elektrische Strom durch den Vorladewiderstand erheblich begrenzt werden kann. Gleichwohl vergeht einige Zeit, bis die Zwischenkreisspannung Uz einen Wert aufweist, der ein Zuschalten der Wechselspannung 18 unter Vermeidung eines großen Stromimpulses erlaubt, indem der Vorwiderstand mittels eines geeigneten Schaltelements kurzgeschlossen wird. Aus 4 ist ersichtlich, dass die Zwischenkreisspannung Uz nach etwa 1s einen Wert erreicht, der etwa der Amplitude der Wechselspannung 18 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt ist es also möglich, den Vorwiderstand kurzzuschließen, ohne dass ein signifikanter Stromimpuls auftritt. Der Strom ist auch hier mit dem Graphen 16 bezeichnet, wohingegen die Zwischenkreisspannung durch den Graphen 12 dargestellt ist. Der Graph 14 stellt die Wechselspannung 18 dar. Aus dem Diagramm der 4 ist ersichtlich, dass der maximale Strom etwa 3,25A beträgt, wenn das Einschalten über den Vorwiderstand während der maximalen Amplitude der Wechselspannung 18 erfolgt. Der Einschaltstrom beziehungsweise Stromimpuls ist somit erheblich kleiner als in den zu den 2 und 3 beschriebenen Situationen. 4 shows in a further schematic diagram representation as 2 the situation when switching in the range of the maximum amplitude of the AC voltage using a series resistor, which has a resistance of about 100Ω in the present case. The assignment of the axes and the graph corresponds to those as to the 2 and 3 , Out 4 It can be seen that the electric current can be considerably limited by the precharge resistance. Nevertheless, some time passes until the DC link voltage U z has a value which is a connection of the AC voltage 18 while avoiding a large current pulse allowed by the series resistor is short-circuited by means of a suitable switching element. Out 4 it can be seen that the DC link voltage U z reaches a value approximately equal to the amplitude of the AC voltage after about 1 second 18 equivalent. At this time, it is possible to short-circuit the series resistor, without a significant current pulse occurs. The current is also here with the graph 16 whereas the DC link voltage is indicated by the graph 12 is shown. The graph 14 sets the AC voltage 18 dar. From the diagram of 4 it can be seen that the maximum current is about 3,25A is when switching on the series resistor during the maximum amplitude of the AC voltage 18 he follows. The inrush current or current pulse is thus considerably smaller than in the to 2 and 3 described situations.

Die Erfindung befasst sich nunmehr mit der Frage, den Zwischenkreiskondensator 66 vorzuladen und den Vorladewiderstand vorzugsweise einzusparen. Darüber hinaus soll mit der Erfindung erreicht werden, dass ein Vorladen nicht mehr durch die Hochvoltbatterie 10 erforderlich ist, da dies nicht bei allen Systemen realisiert werden kann. The invention now deals with the question of the intermediate circuit capacitor 66 to pre-charge and preferably to save the pre-charge resistance. In addition to be achieved with the invention that a pre-charging is no longer by the high-voltage battery 10 is necessary because this can not be realized in all systems.

Um dies zu ermöglichen ist vorgesehen, einen Ladungspumpeneffekt zu nutzen, der sich dadurch ergibt, dass wenigstens eines der elektrischen Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung mittels Y-Kondensatoren 42, 44 mit der Masse 40 gekoppelt sind. Vorliegend sind beide elektrischen Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung mittels der Y-Kondensatoren 42, 44 mit der Masse 40 gekoppelt. Dabei wird der Effekt genutzt, dass die Masse 40 mit dem Erdpotential 16 elektrisch gekoppelt werden kann. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass wechselspannungsseitig von der Ladestation 14 nur das Phasenpotential P am Phasenanschluss zugeschaltet wird. Der Nullanschluss beziehungsweise das Nullpotential N bleibt dabei nicht angeschlossen. Dadurch wird ein Ladungspumpeneffekt erreicht, mittels dem der Zwischenkreiskondensator 66 unter Nutzung der Y-Kondensatoren 42, 44 vorgeladen werden kann. Dabei basiert der Gedanke darauf, dass der Ladungspumpeneffekt von sich aus bereits strombegrenzt ist, weil mit jeder Halbwelle der Wechselspannung 18 lediglich die in den Y-Kondensatoren 42, 44 gespeicherte elektrische Ladung vom Netz entnommen und dem Zwischenkreiskondensator 66 zugeführt werden kann. Der Ladungspumpeneffekt tritt bereits auf, sobald lediglich ein einziges Phasenpotential, welches gegenüber dem Erdpotential 16 alterniert, angeschlossen wird. So kann durch elektrisches Koppeln eines einzigen Phasenpotentials der Wechselspannung 18 der Zwischenkreiskondensator 66 strombegrenzt vorgeladen werden. Erst wenn die Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator 66 einen vorgegebenen Vergleichswert erreicht, kann dann auch das Nullpotential beziehungsweise der Nullanschluss N zugeschaltet werden. Dann ist ein Betrieb - wie eingangs zur 1 beschrieben - möglich. Für diese Ausführung des Vorladens ist also ein Vorladewiderstand, wie er anhand der 4 erläutert wurde, nicht erforderlich. Ergänzend kann natürlich berücksichtigt werden, dass mit dieser Funktionalität auch eine Phasenlage der Wechselspannung 18 ermittelt werden kann, sodass ein Zuschalten des Nullpotentials N beziehungsweise des Nullanschlusses synchron mit der Phasenlage der Wechselspannung 18 möglich ist.To make this possible, it is provided to use a charge pumping effect, which results from the fact that at least one of the electrical potentials of the DC link voltage by means of Y capacitors 42 . 44 with the crowd 40 are coupled. In the present case, both electrical potentials of the DC link voltage by means of the Y capacitors 42 . 44 with the crowd 40 coupled. It uses the effect that the mass 40 with the earth potential 16 can be electrically coupled. For this purpose it is provided that the AC side of the charging station 14 only the phase potential P is switched on at the phase connection. The zero connection or the zero potential N does not stay connected. As a result, a charge pumping effect is achieved by means of which the intermediate circuit capacitor 66 using the Y capacitors 42 . 44 can be summoned. The idea is based on the fact that the charge pumping effect is inherently current-limited, because with each half-wave of the alternating voltage 18 only those in the Y capacitors 42 . 44 Stored electrical charge taken from the mains and the DC link capacitor 66 can be supplied. The charge pumping effect already occurs when only a single phase potential, which compared to the ground potential 16 alternates, is connected. Thus, by electrically coupling a single phase potential of the AC voltage 18 the DC link capacitor 66 be preloaded current limited. Only when the DC link DC voltage at the DC link capacitor 66 reaches a predetermined comparison value, then also the zero potential or the zero connection N be switched on. Then there is a company - as at the beginning of the 1 described - possible. For this embodiment of the precharge so is a precharge, as he said on the basis of 4 was explained, not required. In addition, of course, be taken into account that with this functionality, a phase angle of the AC voltage 18 can be determined, so a connection of the zero potential N or the zero terminal in synchronism with the phase position of the AC voltage 18 is possible.

5 zeigt in einer weiteren schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator unter Nutzung des Ladungspumpeneffekts bei einem Kapazitätsverhältnis des Zwischenkreiskondensators 66 zu den summierten Werten der Y-Kondensatoren 42, 44 von etwa 4000. In dem Diagramm ist die Zeitachse wieder der Abszisse zugeordnet, die linke Ordinate ist wieder einer Spannung in V zugeordnet und die rechte Ordinate einem Strom in A. Mit dem Graphen 14 ist wieder die Wechselspannung 18 dargestellt, die vorliegend aufgrund der Auflösung der Abszisse als Balken dargestellt ist, wobei zu beachten ist, dass es sich hierbei um eine Wechselspannung handelt, wie anhand der vorhergehenden 2 bis 4 erläutert. 5 shows in a further schematic diagram representation of a time course of the DC link DC voltage on the DC link capacitor using the charge pumping effect at a capacitance ratio of the DC link capacitor 66 to the summed values of the Y capacitors 42 . 44 of about 4000. In the diagram, the time axis is again assigned to the abscissa, the left ordinate is again a voltage in V assigned and the right ordinate a stream in A , With the graph 14 is again the AC voltage 18 represented here as a bar due to the resolution of the abscissa, it being noted that this is an AC voltage as in the previous one 2 to 4 explained.

Der Graph 12 zeigt wieder einen Spannungsverlauf der Zwischenkreisgleichspannung Uz Zu erkennen ist, dass die Zwischenkreisgleichspannung bei etwa 30s die Amplitude der Wechselspannung 18 erreicht und dann im Weiteren zeitlichen Verlauf überschreitet. Mit einem Graphen ist ein Ableitstrom 70 beziehungsweise der Strom durch die Y-Kondensatoren 42, 44 dargestellt. Zu erkennen ist, dass es sich um einen Wechselstrom handelt, dessen Amplitude etwa 20 mA beträgt. Bei dem Ableitstrom 70 handelt es sich um einen Wechselstrom, der eine Frequenz wie die Wechselspannung 18 aufweist. Bei der dem Diagramm der 5 zugrundeliegenden Ausgestaltung beträgt die Kapazität des Zwischenkreiskondensators 66 etwa 400µF, wohingegen die Kapazität der Y-Kondensatoren 42, 44 jeweils etwa 100nF beträgt.The graph 12 again shows a voltage curve of the DC link DC voltage U z It can be seen that the DC link voltage at about 30s the amplitude of the AC voltage 18 reached and then exceeds the time course. With a graph is a leakage current 70 or the current through the Y capacitors 42 . 44 shown. It can be seen that it is an alternating current whose amplitude is about 20 mA. At the leakage current 70 it is an alternating current that has a frequency like the AC voltage 18 having. When the diagram of 5 Underlying configuration is the capacity of the DC link capacitor 66 about 400μF, whereas the capacity of the Y capacitors 42 . 44 each is about 100nF.

6 zeigt in einem Diagramm wie 5 die Verhältnisse bei einem Kapazitätswert des Zwischenkreiskondensators von etwa 10µF. Die Kapazität der Y-Kondensatoren 42, 44 ist dagegen unverändert. Zu erkennen ist, dass die maximale Amplitude der Wechselspannung 18 bereits nach einer Zeit von etwa 0,75s erreicht wird. Das Aufladen kann hier also erheblich schneller als in der Situation gemäß 5 erfolgen. 6 shows in a diagram like 5 the conditions with a capacitance value of the DC link capacitor of about 10μF. The capacity of the Y capacitors 42 . 44 is unchanged. It can be seen that the maximum amplitude of the AC voltage 18 already reached after a time of about 0.75s. Charging can be much faster here than in the situation according to 5 respectively.

7 zeigt nun in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Ladeeinrichtung 98 für die Nutzung in einem PEN-System als Netzsystemart. Die Ladeeinrichtung 98 ist zum Anschließen an eine Ladestation 14 ausgebildet, die eine dreiphasige Wechselspannung mit den Phasenpotentialen P1 , P2 und P3 gegenüber einem Nullpotential N bereitstellt. In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Nullpotential N mit einem Erdpotential 16 elektrisch gekoppelt ist. Dies braucht bei dieser Ausgestaltung jedoch nicht zwingend vorgesehen zu sein. 7 now shows a schematic block diagram representation of a charging device 98 for use in a PEN system as network system type. The charging device 98 is for connecting to a charging station 14 formed, the a three-phase AC voltage with the phase potentials P 1 . P 2 and P 3 towards a zero potential N provides. In this embodiment, it is provided that the zero potential N with a ground potential 16 is electrically coupled. However, this need not necessarily be provided in this embodiment.

Die Ladeeinrichtung 98 umfasst eine ladeseitige Schalteinheit 48, die dazu dient, eine Vorladefunktionalität mittels Vorladewiderständen für die Zwischenkreiskondensatoren 66 bereitzustellen. Die Schalteinheit 48 ist wie üblich im Stand der Technik ausgebildet und weist für jedes der Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 einen jeweiligen nicht bezeichneten elektrischen Widerstand auf, der mittels eines ebenfalls nicht bezeichneten jeweiligen elektromechanischen Schaltelements kurzgeschlossen werden kann. Die jeweiligen Schaltelemente sind - wie in der 7 - nicht dargestellt, elektromechanische Schaltkontakte eines elektromechanischen Schützes. Zum Zwecke des Vorladens der Zwischenkreiskondensatoren 66 sind die jeweiligen Schaltelemente im geöffneten Zustand, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen der Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 zunächst nur über die jeweiligen elektrischen Widerstände besteht. Dadurch können die jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren 66 über die entsprechenden elektrischen Widerstände vorgeladen werden.The charging device 98 comprises a charging-side switching unit 48 , which serves to provide a pre-charge functionality by means of precharging resistors for the DC link capacitors 66 provide. The switching unit 48 is formed as usual in the prior art and has for each of the phase potentials P 1 . P 2 and P 3 a respective non-designated electrical resistance, by means of a likewise not designated respective electromechanical switching element can be shorted. The respective switching elements are - as in the 7 - Not shown, electromechanical switching contacts of an electromechanical contactor. For the purpose of precharging the DC link capacitors 66 are the respective switching elements in the open state, so that an electrical connection between the respective phase potentials P 1 . P 2 and P 3 initially only on the respective electrical resistances. This allows the respective DC link capacitors 66 be pre-charged via the corresponding electrical resistors.

Wie aus 7 ersichtlich ist, ist für jede der Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 der Wechselspannung der Ladestation 14 eine eigene Ladeeinheit 78 der Ladeeinrichtung 98 vorgesehen. Jede der Ladeeinheiten 78 ist danach über die jeweilige Schalteinheit 48 an das jeweilige der Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 anschließbar. Zwischen den jeweiligen der Zwischenkreiskondensatoren 66 der Ladeeinheiten 78 und der jeweiligen Schalteinheit ist ein jeweiliger Brückengleichrichter 100 angeschlossen, der wechselspannungsseitig mit einem jeweiligen Anschluss auch an das Nullpotential N der Ladestation 14 angeschlossen ist.How out 7 is apparent, is for each of the phase potentials P 1 . P 2 and P 3 the AC voltage of the charging station 14 a separate loading unit 78 the charging device 98 intended. Each of the loading units 78 is thereafter on the respective switching unit 48 to the respective phase potentials P 1 . P 2 and P 3 connected. Between the respective DC link capacitors 66 the loading units 78 and the respective switching unit is a respective bridge rectifier 100 connected, the AC side with a respective connection also to the zero potential N the charging station 14 connected.

Die Ladestation 14 stellt somit eine dreiphasige Wechselspannung bereit, bei deren Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 um einen vorgegebenen Phasenwinkel gegenüber einander verschoben ist. Der Phasenwinkel beträgt vorliegend etwa 120°.The charging station 14 thus provides a three-phase AC voltage at whose phase potentials P 1 . P 2 and P 3 is shifted by a predetermined phase angle to each other. The phase angle is presently about 120 °.

Für jedes der Phasenpotentiale P1 , P2 und P3 der Wechselspannung der Ladestation 14 ist somit eine eigene Ladeeinheit 78 vorgesehen. Jede Ladeeinheit 78 ist somit dazu ausgebildet, eine einphasige Wechselspannung nutzen zu können. Dies erlaubt es, wenn die Ladestation 14 statt einer mehrphasigen Wechselspannung lediglich eine einphasige Wechselspannung bereitstellt, die Ladeeinheiten 78 parallelzuschalten und somit die Ladeleistung der Ladeeinrichtung 98 auch bei einem einphasigen Betrieb zu vergrößern. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung 98 jeweilige Schalteinheiten 74, 76 aufweist, die mittels nicht weiter bezeichneter elektromechanischer Schaltelemente ein Umschalten zwischen einem dreiphasigen und einem einphasigen Betrieb der Ladeeinrichtung 98 ermöglicht. Die Funktion der Schalteinheiten 74, 76 ergibt sich aus 7 für den Fachmann selbstredend, sodass von weiteren detaillierten Erläuterungen bezüglich des Umschaltens abgesehen wird.For each of the phase potentials P 1 . P 2 and P 3 the AC voltage of the charging station 14 is thus a separate loading unit 78 intended. Each loading unit 78 is thus designed to be able to use a single-phase AC voltage. This allows it when the charging station 14 provides only a single-phase AC voltage instead of a polyphase AC voltage, the charging units 78 parallel and thus the charging power of the charging device 98 even with a single-phase operation to enlarge. For this purpose, it is provided that the charging device 98 respective switching units 74 . 76 comprising, by means of not further described electromechanical switching elements, a switching between a three-phase and a single-phase operation of the charging device 98 allows. The function of the switching units 74 . 76 turns out 7 for the expert of course, so apart from further detailed explanations regarding the switching.

Mit dem Brückengleichrichter 100 wird die anliegende Wechselspannung gleichgerichtet und entsprechend der Wechselspannung eine Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator 66 bereitgestellt.With the bridge rectifier 100 the applied AC voltage is rectified and according to the AC voltage a DC link DC voltage on the DC link capacitor 66 provided.

Die Ladeeinheit 78 umfasst ferner eine PFC-Stufe zur Einstellung eines Leistungsfaktors sowie einen Gleichspannungswandler, der eine Halbbrückenschaltung 82, einen Transformator 84 sowie eine Gleichrichtereinheit 88 umfasst. Ausgangsseitig ist die Ladeeinheit 78 an ein jeweiliges Bordnetz 72 angeschlossen. Die Bordnetze 72 können auch parallelgeschaltet sein. Die Bordnetze 72 können einen oder mehrere Hochvoltbatterien - wie die Hochvoltbatterie 10 - umfassen.The loading unit 78 further comprises a PFC stage for adjusting a power factor, and a DC-DC converter including a half-bridge circuit 82 , a transformer 84 and a rectifier unit 88 includes. On the output side is the charging unit 78 to a respective electrical system 72 connected. The vehicle electrical system 72 can also be connected in parallel. The vehicle electrical system 72 can one or more high-voltage batteries - such as the high-voltage battery 10 - include.

8 zeigt nun eine Ladeeinrichtung 98 wie 7, bei der nunmehr jedoch die Schalteinheiten 48 mit den jeweiligen Vorladewiderständen entfallen sind. Stattdessen ist eine jeweilige elektrische Durchkontaktierung vorgesehen. Die Ladeeinheiten 78 beziehungsweise deren Gleichrichter 100 sind - im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß 7 - nun mehr über jeweilige Schaltelemente 90 mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt. Die Masse 40 ist im an die Ladestation 40 angeschlossenen Zustand mit dem Erdpotential 16 elektrisch gekoppelt, welches seinerseits mit dem Nullpotential N elektrisch gekoppelt ist. 8th now shows a charging device 98 as 7 , but now with the switching units 48 omitted with the respective pre-charging resistors. Instead, a respective electrical feedthrough is provided. The loading units 78 or their rectifier 100 are - in contrast to the embodiment according to 7 - now more about respective switching elements 90 with the crowd 40 electrically coupled. The crowd 40 is in to the charging station 40 connected state with the ground potential 16 electrically coupled, which in turn with the zero potential N is electrically coupled.

Ferner ist vorliegend vorgesehen, dass die jeweiligen elektrischen Potentiale der Zwischenkreiskondensatoren 66 über jeweilige Y-Kondensatoren 42, 44 mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt sind. Die jeweiligen Gegebenheiten entsprechen denen, wie sie bereits zur 7 erläutert wurden, weshalb diesbezüglich auf die Ausführungen zur 7 verwiesen wird.Furthermore, it is provided in the present case that the respective electrical potentials of the DC link capacitors 66 via respective Y-capacitors 42 . 44 with the crowd 40 are electrically coupled. The respective circumstances correspond to those, as they already are 7 why, in this regard, the comments made on 7 is referenced.

Zum Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren 66 ist vorliegend vorgesehen, dass die Schaltelemente 90 im geöffneten Schaltzustand sind. Dadurch kann der durch die Y-Kondensatoren 42, 44 bewirkte Ladungspumpeneffekt genutzt werden, um die Zwischenkreiskondensatoren 66 entsprechend vorladen zu können. Bezüglich der grundlegenden Funktionalität wird auf die vorhergehenden Ausführungen insbesondere zur 5 verwiesen.For precharging the DC link capacitors 66 is presently provided that the switching elements 90 are in the open switching state. This allows the through the Y capacitors 42 . 44 caused charge pumping effect can be used to the DC link capacitors 66 to preload accordingly. With regard to the basic functionality, reference is made to the preceding explanations in particular 5 directed.

Mittels eines nicht dargestellten Spannungssensors kann die jeweilige der Zwischenkreisgleichspannungen an den jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren 66 erfasst und mit einem jeweiligen Vergleichswert verglichen werden. Sobald die Zwischenkreisgleichspannung den Vergleichswert erreicht, kann das jeweilige der Schaltelemente 90 geschlossen werden, sodass der bestimmungsgemäße Ladungsbetrieb der jeweiligen der Ladeeinheiten 78 realisiert werden kann. Diese Ladeeinrichtung 98 gemäß 8 zeichnet sich also dadurch aus, dass Vorladewiderstände wie bei der Ladeeinrichtung 98 gemäß 7 entfallen.By means of a voltage sensor, not shown, the respective DC link DC voltages at the respective DC link capacitors 66 and compared with a respective comparison value. As soon as the intermediate circuit DC voltage reaches the comparison value, the respective one of the switching elements 90 be closed, so that the intended charging operation of each of the loading units 78 can be realized. This charging device 98 according to 8th So it is characterized by the fact that pre-charging as in the charging device 98 according to 7 omitted.

Die 9 und 10 beziehen sich nun auf eine Ausgestaltung basierend auf den 7 und 8, wobei diese Ausgestaltung dafür vorgesehen ist, an ein Einphasen-Dreileiternetz einer Ladestation 92 angeschlossen zu werden. Zu diesem Zweck ist die Ladeeinrichtung 98 gemäß 7 dahingehend abgewandelt, dass die Ladeeinheiten 78 sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig parallelgeschaltet sind. Es ist eine gemeinsame Schalteinheit 48 mit einem Vorladewiderstand vorgesehen, die dazu dient, die jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren 66 in der bekannten Weise vorzuladen. Die Ladeeinrichtung 98 ist dafür ausgebildet, an zwei Phasenpotentiale P1 und P2 angeschlossen zu werden, wodurch eine elektrische Wechselspannung bereitgestellt wird, wie sie bereits oben anhand von 6 erläutert wurde. Ein Mittelanschluss der Wechselspannung der Ladeeinrichtung 98 ist mit dem Erdpotential 16 elektrisch gekoppelt. Ferner ist eine Masse 40 der Ladeeinrichtung 98 ebenfalls mit dem Erdpotential 16 gekoppelt.The 9 and 10 now refer to an embodiment based on the 7 and 8th , this design provided for it is, to a single-phase three-core network of a charging station 92 to be connected. For this purpose, the charging device 98 according to 7 modified in that the loading units 78 Both the input side and output side are connected in parallel. It is a common switching unit 48 provided with a precharge resistor, which serves the respective DC link capacitors 66 in the known way vorzuladen. The charging device 98 is designed for two phase potentials P 1 and P 2 be connected, whereby an AC electrical voltage is provided, as described above with reference to 6 was explained. A middle connection of the AC voltage of the charging device 98 is at earth potential 16 electrically coupled. Further, a mass 40 the charging device 98 also with the earth potential 16 coupled.

Im Unterschied zur vorhergehenden Ausgestaltung führt die Mittelpunktserdung zu der Problematik, dass die Zwischenkreisgleichspannung an den jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren 66 auch nach einer unendlichen Ladezeit, auch wenn keine elektrische Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis entnommen werden würde, nur den einfachen Wert der Amplitude der Wechselspannung erreichen kann. Diese theoretische Ladeendspannung ergibt sich aus der doppelten Common-Mode-Spannung der angeschlossenen Wechselspannung, die bei der vorliegenden Netzsystemart eben nur halb so groß wie bei der Netzsystemart PEN ist. Dies wirkt sich auch auf das Ladeverhalten aus.In contrast to the previous embodiment, the center point grounding leads to the problem that the intermediate circuit DC voltage at the respective DC link capacitors 66 even after an infinite charging time, even if no electrical energy would be taken from the DC intermediate circuit, only the simple value of the amplitude of the AC voltage can reach. This theoretical end-of-charge voltage results from twice the common-mode voltage of the connected AC voltage, which in the present network system type is just half that of the PEN network system type. This also affects the charging behavior.

9 zeigt für den Fall wie 7 das Vorladen mittels eines elektrischen Widerstands. Der Vorladevorgang kann nicht nur lange dauern, sondern es kann sogar der Fall eintreten, dass dieser gar nicht vollständig abgeschlossen werden kann, sodass bei einem Zuschalten des entsprechenden Schaltelements beziehungsweise einem Kurzschließen des elektrischen Widerstands, immer noch ein großer elektrischer Stromimpuls entstehen kann. 9 shows in case like 7 the pre-charging by means of an electrical resistance. Not only can the precharge process take a long time, but it can even happen that it can not be completely completed, so that when the corresponding switching element or a short circuiting of the electrical resistance, a large electric current pulse can still arise.

Zum Reduzieren dieses Stromimpulses kann bei der Schaltung gemäß 9 vorgesehen sein, dass ein netzsynchrones Zuschalten des Schaltelements der Schalteinheit 48 erfolgt, so wie es bereits zuvor erläutert worden ist.To reduce this current pulse can be in the circuit according to 9 be provided that a power-synchronous connection of the switching element of the switching unit 48 takes place, as has already been explained above.

10 zeigt nun eine Ladeeinrichtung 98 basierend auf der Ausgestaltung gemäß 8 nunmehr jedoch dazu ausgebildet, um an eine Ladeeinrichtung 92 gemäß 9 angeschlossen zu werden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Schalteinheit 48 durch ein Schaltelement 94 ersetzt ist. Der Vorladewiderstand entfällt somit vollständig. Darüber hinaus sind die Y-Kondensatoren 42, 44 nicht mehr wie in 8 dargestellt unmittelbar mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt, sondern stattdessen auf ein weiteres Schaltelement 96 geführt. Das Schaltelement 96 erlaubt es, die jeweiligen Anschlüsse der Y-Kondensatoren 42, 44 je nach Schaltzustand des Schaltelements 96 entweder mit dem Phasenpotential P1 oder mit der Masse 40 elektrisch zu koppeln. Hierdurch können die im Folgenden erläuterten Effekte bezüglich des Vorladens der jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren 66 erreicht werden. 10 now shows a charging device 98 based on the embodiment according to 8th but now adapted to a charging device 92 according to 9 to be connected. For this purpose, it is provided that the switching unit 48 by a switching element 94 is replaced. The pre-charge resistance is thus eliminated completely. In addition, the Y capacitors 42 . 44 not like in 8th represented directly with the mass 40 electrically coupled, but instead to another switching element 96 guided. The switching element 96 allows the respective connections of the Y capacitors 42 . 44 depending on the switching state of the switching element 96 either with the phase potential P 1 or with the crowd 40 to couple electrically. As a result, the effects explained below with respect to the precharging of the respective DC link capacitors 66 be achieved.

Durch die in 10 dargestellte Schaltung kann erreicht werden, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltelements 96 die Y-Kondensatoren 42, 44 mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt sind. Im Schaltzustand des Vorladens ist das Schaltelement 94 im geöffneten Schaltzustand. Mittels des Phasenpotentials P2 erfolgt nun ein Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren 66 unter Nutzung des Ladepumpeneffekts, wie es bereits zuvor ausführlich erläutert wurde. Wie ebenfalls erläutert wurde, kann hiermit jedoch nur ein begrenztes Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren 66 erreicht werden.By the in 10 shown circuit can be achieved that in a first switching position of the switching element 96 the Y capacitors 42 . 44 with the crowd 40 are electrically coupled. In the switching state of the precharge is the switching element 94 in the opened switching state. By means of the phase potential P 2 Now takes a pre-charging the DC link capacitors 66 using the charge pumping effect as previously explained in detail. As has also been explained, however, this can only be a limited preloading of the DC link capacitors 66 be achieved.

Um die Zwischenkreiskondensatoren 66 besser auf eine höhere Zwischenkreisgleichspannung vorladen zu können, ist vorgesehen, dass nach Erreichen eines vorgegebenen Vergleichswerts der jeweiligen der Zwischenkreisgleichspannungen das Schaltelement 96 umgeschaltet wird, sodass die jeweiligen Anschlüsse der Y-Kondensatoren 42, 44 nunmehr mit dem Phasenpotential P1 elektrisch gekoppelt werden. Dadurch kann ein verbesserter Ladepumpeneffekt erreicht werden, sodass nun die Zwischenkreiskondensatoren 66 einfach auf die erforderliche Zwischenkreisgleichspannung vorgeladen werden können, sodass beim Zuschalten des Phasenpotentials P1 über das Schaltelement 94 kein Stromimpuls zu erfolgen braucht. Zugleich mit dem Zuschalten des Schaltelements 94 kann das Schaltelement 96 wieder zurückgeschaltet werden, sodass die entsprechenden Anschlüsse der Y-Kondensatoren 42, 44 wieder mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt werden. Dadurch kann gegenüber der Ladeeinrichtung 98 gemäß 9 eine erheblich verbesserte Funktionalität bereitgestellt werden.To the DC link capacitors 66 It is better to be able to pre-charge to a higher DC link voltage, that after reaching a predetermined comparison value of the respective DC link DC voltages, the switching element 96 is switched so that the respective terminals of the Y capacitors 42 . 44 now with the phase potential P 1 be electrically coupled. As a result, an improved charge pump effect can be achieved so that now the DC link capacitors 66 can be precharged to the required DC link voltage, so when connecting the phase potential P 1 over the switching element 94 no current pulse needs to be made. At the same time with the connection of the switching element 94 can the switching element 96 be switched back so that the corresponding terminals of the Y capacitors 42 . 44 again with the crowd 40 be electrically coupled. This can be compared to the charging device 98 according to 9 provided a significantly improved functionality.

Die mit den Ladeeinrichtungen 98 gemäß der 7 bis 10 erreichbaren Funktionalitäten werden im Folgenden anhand der schematischen Diagrammdarstellungen gemäß der 11 bis 14 weiter erläutert.The with the charging devices 98 according to the 7 to 10 achievable functionalities are described below with reference to the schematic diagrams according to the 11 to 14 further explained.

In diesen Diagrammen ist die Abszisse jeweils der Zeit zugeordnet. Eine linke Ordinate ist der elektrischen Spannung und eine rechte Ordinate dem elektrischen Strom zugeordnet. In den Diagrammen ist mit 12 ein jeweiliger Graph dargestellt, der jeweilige der Zwischenkreisgleichspannungen an den jeweiligen der Zwischenkreiskondensatoren 66 darstellt. Mit dem Graph 16 ist ein jeweiliger Strom dargestellt, wie er durch ein jeweiliges der Phasenpotentiale bereitgestellt wird.In these diagrams, the abscissa is assigned to the time. A left ordinate is associated with the electrical voltage and a right ordinate with the electric current. In the diagrams is with 12 a respective graph is shown, the respective one of the DC link DC voltages to the respective one of the DC link capacitors 66 represents. With the graph 16 is a respective stream represented as provided by a respective one of the phase potentials.

Die schematische Diagrammdarstellung gemäß 11 bezieht sich auf die Schaltungsanordnung gemäß 7. Wie zu erkennen ist, wird die Ladeeinrichtung 98 gemäß 7 zum Zeitpunkt t=1s mit der dreiphasigen Wechselspannung der Ladestation 14 beaufschlagt. Mittels des Graphen 12 ist ersichtlich, dass die jeweilige der Zwischenkreisgleichspannungen zum Zeitpunkt t=1s auf etwa 320 V springt. Bis zum Zeitpunkt t=3s steigt die Zwischenkreisgleichspannung jeweils weiter bis auf einen Wert von etwa 440 V. Zum Zeitpunkt t=1s ist ferner anhand des Graphen 16 ein Stromimpuls ersichtlich. Dieser Stromimpuls hat einen Wert von etwa 600 mA. Nach etwa 2s werden die jeweiligen Schalteinheiten 48 betätigt und die entsprechenden Vorladewiderstände kurzgeschlossen. Zum Zeitpunkt t=3s wird der bestimmungsgemäße Ladebetrieb der Ladeeinrichtung 98 aufgenommen, wie anhand der Graphen 16 ersichtlich ist.The schematic diagram representation according to 11 refers to the circuit according to 7 , As can be seen, the charging device 98 according to 7 at the time t = 1s with the three-phase AC voltage of the charging station 14 applied. By means of the graph 12 It can be seen that the respective DC link DC voltages jump to approximately 320 V at time t = 1 s. Up to the time t = 3s, the intermediate circuit DC voltage continues to increase in each case to a value of about 440 V. At the time t = 1s is also based on the graph 16 a current pulse can be seen. This current pulse has a value of about 600 mA. After about 2s, the respective switching units 48 operated and shorted the corresponding pre-charge resistors. At time t = 3s, the intended charging operation of the charging device 98 recorded as the graphs 16 is apparent.

12 zeigt nun ein Diagramm wie 11, jedoch für die Schaltung gemäß 8. Auch hier wird zum Zeitpunkt t=1s die Wechselspannung auf die Ladeeinrichtung 98 gegeben. Zu erkennen ist, dass vom Zeitpunkt t=1s die Zwischenkreisgleichspannung gemäß dem Graphen 12 von 0 V bis zu einer Spannung von etwa 440 V kontinuierlich ansteigt. Dies wird durch Nutzung des Ladepumpeneffekts erreicht. Entsprechend ist mittels des Graphen 16 ein feiner Rippelstrom ersichtlich, der zumindest teilweise dem Ladepumpeneffekt zugeordnet werden kann. Zum Zeitpunkt t=3s ist der Vergleichswert durch die Zwischenkreisgleichspannungen an den Zwischenkreiskondensatoren 66 erreicht. Zum Zeitpunkt t=4s wird der bestimmungsgemäße Ladebetrieb der Ladeeinrichtung 98 aufgenommen. Es ist ersichtlich, dass auch ohne den Vorladewiderstand ein zuverlässiges Vorladen des Zwischenkreiskondensators 66 erreicht werden kann. 12 now shows a diagram like 11 , but for the circuit according to 8th , Again, at the time t = 1s, the AC voltage to the charger 98 given. It can be seen that from the time t = 1s the DC link DC voltage according to the graph 12 from 0 V to a voltage of about 440 V continuously increases. This is achieved by using the charge pump effect. Accordingly, by means of the graph 16 a fine Rippelstrom visible, which can be at least partially associated with the charge pump effect. At time t = 3s, the comparison value is due to the intermediate circuit DC voltages at the DC link capacitors 66 reached. At time t = 4s, the intended charging operation of the charging device 98 added. It can be seen that even without the precharge resistor, a reliable precharging of the DC link capacitor 66 can be reached.

Die 13 und 14 beziehen sich nun auf die entsprechenden Schaltungen der 9 und 10, bei denen die Ladeeinrichtung 98 an die Ladestation 92 angeschlossen ist, wie zuvor erläutert.The 13 and 14 Now refer to the corresponding circuits of 9 and 10 in which the charging device 98 to the charging station 92 is connected as explained above.

Aus 13, die ein Diagramm wie in den 11 und 12 darstellt, ist ersichtlich, dass zum Zeitpunkt t=1s die elektrische Verbindung zur Ladestation 92 hergestellt wird. Anhand des Graphen 12 ist ersichtlich, dass über den Vorladewiderstand ein Aufladen bis zu einer Vorladespannung von etwa 240 V erfolgt. Der Vorladevorgang wird zu einem Zeitpunkt t=8s abgebrochen, und der Vorladewiderstand der Schalteinheit 48 wird kurzgeschlossen. Es ist ersichtlich, dass aufgrund der hohen Spannungsdifferenz ein Stromimpuls von etwa 0,2 A fließt. Zum Zeitpunkt t=9s wird der bestimmungsgemäße Ladebetrieb aufgenommen.Out 13 that have a diagram like in the 11 and 12 , it can be seen that at time t = 1s the electrical connection to the charging station 92 will be produced. Based on the graph 12 It can be seen that charging takes place via the precharging resistor up to a precharging voltage of approximately 240V. The precharge operation is aborted at a time t = 8s, and the precharging resistance of the switching unit 48 will be shorted. It can be seen that due to the high voltage difference, a current pulse of about 0.2 A flows. At time t = 9s the intended charging operation is recorded.

14 zeigt nun die Wirkung der Schaltung gemäß 10 unter Nutzung des Ladungspumpeneffekts. Wie anhand des Graphen 12 ersichtlich ist, beginnt das Verfahren mit dem Einschalten beziehungsweise Aktivieren der Wechselspannung der Ladestation 92 zum Zeitpunkt t=1s. Für das Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren 66 ist vorgesehen, dass das Schaltelement 96 die Y-Kondensatoren mit dem Phasenpotential P1 koppelt. Dadurch kann ein verbessertes Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren 66 erreicht werden, wie dies anhand des Graphen 12 in 14 ersichtlich ist. Zu einem Zeitpunkt t=3s ist bereits eine Spannung von fast 400 V an den Zwischenkreiskondensatoren 66 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Y-Kondensatoren mittels des Schaltelements 96 wieder mit der Masse 40 elektrisch gekoppelt. Dadurch ergibt sich eine Spannungsreduktion in Bezug auf die Zwischenkreisgleichspannung an den Zwischenkreiskondensatoren 66. Zum Zeitpunkt t=4s wird der bestimmungsgemäße Ladebetrieb aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Schaltelement 94 bereits geschlossen. 14 now shows the effect of the circuit according to 10 using the charge pumping effect. As with the graph 12 it can be seen, the method begins with the switching on or activating the AC voltage of the charging station 92 at time t = 1s. For pre-charging the DC link capacitors 66 is provided that the switching element 96 the Y capacitors with the phase potential P 1 coupled. This can improve the precharging of the DC link capacitors 66 be achieved, as shown by the graph 12 in 14 is apparent. At a time t = 3s, a voltage of almost 400 V is already present at the DC link capacitors 66 reached. At this time, the Y capacitors are switched by means of the switching element 96 again with the crowd 40 electrically coupled. This results in a voltage reduction with respect to the DC link voltage at the DC link capacitors 66 , At time t = 4s the intended charging operation is recorded. At this time, the switching element 94 already closed.

Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie mittels des Ladungspumpeneffekts ein Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren erreicht werden kann, ohne dass ein Vorladewiderstand erforderlich ist. Vielmehr können die in der Regel ohne dies vorhandenen Y-Kondensatoren dazu genutzt werden, das Vorladen der Zwischenkreiskondensatoren zu realisieren. Dadurch kann nicht nur Aufwand eingespart werden, sondern es kann insbesondere auch die Zuverlässigkeit und die Sicherheit erhöht werden.Overall, the embodiments show how, by means of the charge pumping effect, a precharging of the DC link capacitors can be achieved without a precharging resistor being required. Rather, the usually without existing Y capacitors can be used to realize the pre-charging of the DC link capacitors. As a result, not only can effort be saved, but in particular reliability and safety can also be increased.

Für die erfindungsgemäße Verfahrensführung ist es insgesamt ferner vorteilhaft, wenn der Gleichspannungszwischenkreis während des Vorladens möglichst nicht von elektrischen Verbrauchern belastet wird. Dadurch kann das Vorladen zeitlich beschleunigt werden. Das Zuschalten von Lasten beziehungsweise Verbrauchern am Bordnetz sollte deshalb vorzugsweise erst nach Beendigen des Vorladens erfolgen.Overall, it is also advantageous for the process control according to the invention if the DC voltage intermediate circuit is as far as possible not loaded by electrical consumers during precharging. As a result, the preloading can be accelerated in time. The connection of loads or loads on the electrical system should therefore preferably be done only after the precharge.

Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.The exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to limit this.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
HochvoltbatterieHigh-voltage battery
1212
Graphgraph
1414
Ladestationcharging station
1616
Erdpotentialground
1818
WechselspannungAC
2020
Energiewandlerenergy converters
2222
Reihenschaltungseries connection
2424
Reihenschaltungseries connection
2626
Reihenschaltungseries connection
2828
HalbleiterschalterSemiconductor switches
3030
HalbleiterschalterSemiconductor switches
3232
Mittelanschlussmedium connection
3434
Mittelanschlussmedium connection
3636
Mittelanschlussmedium connection
3838
Bezugsspannungreference voltage
4040
MasseDimensions
4242
Y-KondensatorY-capacitor
4444
Y-KondensatorY-capacitor
4646
Ladeeinrichtungloader
4848
Schalteinheitswitching unit
5050
EnergiespeicheranschlussEnergy storage connection
5252
Steuereinheitcontrol unit
5454
GleichspannungszwischenkreisDc link
5656
Antriebseinrichtungdriving means
5858
elektrische Maschineelectric machine
6060
Wechselrichterinverter
6262
Schalteinheitswitching unit
6464
stromkompensierte Drosselcurrent-compensated choke
6666
ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
7070
Ableitstromleakage
7272
Bordnetzboard network
7474
Schalteinheitswitching unit
7676
Schalteinheitswitching unit
7878
Ladeeinheitcharging unit
8282
HalbbrückenschaltungHalf-bridge circuit
8484
Transformatortransformer
8888
GleichrichtereinheitRectifier unit
9090
Schaltelementswitching element
9292
Ladestationcharging station
9494
Schaltelementswitching element
9696
Schaltelementswitching element
9898
Ladeeinrichtungloader
100100
BrückengleichrichterBridge rectifier
NN
NullanpotentialNullanpotential
PP
Phasenpotentialphase potential
P1 P 1
Phasenpotentialphase potential
P2 P 2
Phasenpotentialphase potential
P3 P 3
Phasenpotentialphase potential
Uz U z
ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
t1t1
Zeitpunkttime

Claims (13)

Verfahren zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators (66) eines Gleichspannungszwischenkreises (54) mit elektrischer Energie von einer eine Wechselspannung (18) in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential (16, 40) bereitstellenden Energiequelle (14), bei dem: - die Wechselspannung (18) mittels eines Brückengleichrichters (100) oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (20) gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator (66) zuzuführen, und - wenigstens ein elektrisches Potential einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels wenigstens einem Y-Kondensator (42, 44) mit dem elektrischen Bezugspotential (16, 40) gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vorladens nur ein erstes Phasenpotential (P) der Wechselspannung (18) mit dem Brückengleichrichter (100) oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch gekoppelt wird.A method for precharging an intermediate circuit capacitor (66) of a DC intermediate circuit (54) with electrical energy from an energy source (14) providing an AC voltage (18) with respect to a predetermined electrical reference potential (16, 40), comprising: - the AC voltage (18) is rectified by means of a bridge rectifier (100) or an inversely operated polyphase inverter (20) in order to supply the energy provided by the energy source (14) to the DC link capacitor (66), and - at least one electrical potential of the DC link capacitor (66) rectified by provided DC link voltage by means of at least one Y-capacitor (42, 44) is coupled to the electrical reference potential (16, 40), characterized in that during pre-charging only a first phase potential (P) of the AC voltage (18) with the bridge rectifier (100) or inverse multiphase Wechselric Hter (20) is electrically coupled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wechselspannung (18) mit wenigstens zwei Phasenpotentialen (P1, P2) ein Anschluss des wenigstens einen Y-Kondensators (42, 44) während des Vorladens zumindest zeitweise vom elektrischen Bezugspotential a(16, 40) auf ein vom ersten Phasenpotential (P1) unterschiedliches zweites Phasenpotential (P2) der Wechselspannung (18) umgeschaltet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that at an AC voltage (18) having at least two phase potentials (P 1 , P 2 ), a connection of the at least one Y-capacitor (42, 44) during pre-charging at least temporarily from the electrical reference potential a (16, 40) one of the first phase potential (P 1 ) different second phase potential (P 2 ) of the AC voltage (18) is switched. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorladen abhängig von einem Vergleich der mittels eines Spannungssensors erfassten Zwischenkreisgleichspannung mit einem vorgegebenen Vergleichswert beendet wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the pre-charging is terminated depending on a comparison of the detected by a voltage sensor DC link voltage with a predetermined comparison value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend zum Vorladen ein Nullpotential (N) der Wechselspannung (18) und/oder weitere Phasenpotentiale (P1, P2) der Wechselspannung (18) mit dem Brückengleichrichter (100) oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch gekoppelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that then for pre-charging a zero potential (N) of the AC voltage (18) and / or further phase potentials (P 1 , P 2 ) of the AC voltage (18) with the bridge rectifier (100) or the inverse operated polyphase inverter (20) are electrically coupled. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenlage zumindest bezüglich des ersten Phasenpotentials (P) automatisiert ermittelt wird und das Koppeln abhängig von der ermittelten Phasenlage erfolgt. Method according to Claim 4 , characterized in that a phase position is determined automatically at least with respect to the first phase potential (P) and the coupling takes place depending on the determined phase position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Vorladens eine Netzsystemart ermittelt wird und das Koppeln abhängig von der ermittelten Netzsystemart und der ermittelten Phasenlage zumindest bezüglich des ersten Phasenpotentials (P) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during Vorladens a Netzsystemart is determined and the coupling takes place depending on the determined Netzsystemart and the determined phase position at least with respect to the first phase potential (P). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrphasigen Wechselspannung für jede der Phasen ein eigenes Gleichrichten und jeweilige voneinander elektrisch getrennte Zwischenkreiskondensatoren (66) vorgesehen werden und jeder der Zwischenkreiskondensatoren (66) während des Vorladens nur mittels des jeweiligen Phasenpotentials der Wechselspannung (18) über den jeweiligen Brückengleichrichter (100) oder den jeweiligen invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a polyphase AC voltage for each of the phases a separate rectifying and each electrically isolated DC link capacitors (66) are provided and each of the DC link capacitors (66) during precharge only by means of the respective phase potential of the AC voltage (18) is electrically coupled via the respective bridge rectifier (100) or the respective inversely operated polyphase inverter (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mehrphasigen Wechselspannung (18) mit Phasenpotentialen (P1, P2), die voneinander unterschiedliche Phasenlagen aufweisen, bei einem gemeinsamen Gleichrichten und einem gemeinsamen Zwischenkreiskondensator (66) während des Vorladens nur eines der Phasenpotentiale (P1) der Wechselspannung (18) als erstes Phasenpotential mit dem Brückengleichrichter (100) oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a polyphase AC voltage (18) with phase potentials (P 1 , P 2 ) having different phase angles from each other, with a common rectification and a common DC link capacitor (66) during precharge only one the phase potentials (P 1 ) of the AC voltage (18) is electrically coupled as a first phase potential to the bridge rectifier (100) or to the inversely operated polyphase inverter (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kapazitätswert des wenigstens einen Y-Kondensators (42, 44) abhängig von einem Kapazitätswert des Zwischenkreiskondensators (66) gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a capacitance value of the at least one Y-capacitor (42, 44) is selected as a function of a capacitance value of the intermediate circuit capacitor (66). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Y-Kondensator (42, 44) während des Vorladens mittels eines Schaltelements (96) mit dem wenigstens einen elektrischen Potential (P1) der Zwischenkreisgleichspannung elektrisch gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one Y-capacitor (42, 44) is electrically coupled during pre-charging by means of a switching element (96) with the at least one electrical potential (P 1 ) of the DC link voltage. Vorladeeinrichtung zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators (66) eines Gleichspannungszwischenkreises (54) mit elektrischer Energie von einer eine Wechselspannung (18) in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential (16, 40) bereitstellenden Energiequelle (14), mit: - einem Energiequellenanschluss zum elektrischen Koppeln der Energiequelle (14), und - einem Zwischenkreisanschluss zum Anschließen an den Zwischenkreiskondensator (66), wobei der Zwischenkreiskondensator (66) an eine mit der Energiequelle koppelbare Gleichrichtereinheit, die die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters (100) oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (20) gleichrichtet, angeschlossen ist, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator (66) zuzuführen, und wobei wenigstens ein elektrisches Potential einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels wenigstens einem Y-Kondensator (42, 44) mit dem elektrischen Bezugspotential (16, 40) gekoppelt ist, gekennzeichnet durch eine Schalteinheit (48, 90, 96), die ausgebildet ist, die Gleichrichtereinheit mit der Energiequelle (14) elektrisch zu koppeln und während des Vorladens nur ein erstes Phasenpotential (P) der Wechselspannung (18) mit dem Brückengleichrichter (100) oder dem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (20) elektrisch zu koppeln.A precharge device for precharging an intermediate circuit capacitor (66) of a DC intermediate circuit (54) with electrical energy from an energy source (14) providing an AC voltage (18) with respect to a predetermined electrical reference potential (16, 40), comprising: - a power source terminal for electrically coupling the Energy source (14), and - a DC link connection for connection to the DC link capacitor (66), wherein the DC link capacitor (66) to a coupled to the energy source rectifier unit, the AC voltage by means of a bridge rectifier (100) or an inversely operated polyphase inverter (20) rectified, connected to supply the power source (14) provided energy to the DC link capacitor (66), and wherein at least one electrical potential of a DC link capacitor (66) provided by the intermediate DC link voltage by at least a Y-capacitor (42, 44) is coupled to the electrical reference potential (16, 40), characterized by a switching unit (48, 90, 96) which is adapted to electrically couple the rectifier unit with the power source (14) and during of precharging only a first phase potential (P) of the AC voltage (18) to the bridge rectifier (100) or the inversely operated multiphase inverter (20) to electrically couple. Ladeeinrichtung (46) zum energietechnischen Koppeln einer eine Wechselspannung (18) in Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential (16, 40) bereitstellenden Energiequelle (14), mit: - einem Energiequellenanschluss zum elektrischen Koppeln der Energiequelle (14), - einem Bordnetzanschluss zum Anschließen an ein elektrisches Bordnetz (72) eines Kraftfahrzeugs, - einem mit dem Bordnetzanschluss elektrisch gekoppelten Zwischenkreiskondensator (66), - einer an den Energiequellenanschluss und den Zwischenkreiskondensator (66) angeschlossenen Gleichrichtereinheit, die ausgebildet ist, die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters (100) oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (20) gleichzurichten, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Zwischenkreiskondensator (66) zuzuführen, - wenigstens einem Y-Kondensator (42, 44), der mit einem ersten Kondensatoranschluss mit dem elektrischen Bezugspotential (40) und mit einem zweiten Kondensatoranschluss mit einer durch das Gleichrichten am Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung gekoppelt ist, und - einer Vorladeeinrichtung zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators (66), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeeinrichtung nach Anspruch 11 ausgebildet ist.Charging means (46) for power coupling of an energy source (14) providing an AC voltage (18) with respect to a predetermined electrical reference potential (16, 40), comprising: - a power source terminal for electrically coupling the power source (14), - an onboard power supply terminal for connection to an electrical vehicle electrical system (72) of a motor vehicle, - an intermediate circuit capacitor (66) electrically coupled to the electrical system connection, - a rectifier unit connected to the power source connection and the intermediate circuit capacitor (66), which is designed to supply the AC voltage by means of a bridge rectifier (100) or a inverse-powered polyphase inverter (20) rectified to supply the energy supplied by the power source (14) to the DC link capacitor (66), - at least one Y-capacitor (42, 44) connected to a first capacitor terminal to the electrical reference potential (40) and with a second cond denatoranschluss is coupled to an intermediate circuit DC voltage provided by the rectification at the intermediate circuit capacitor (66), and - a precharging device for precharging the intermediate circuit capacitor (66), characterized in that the precharging device Claim 11 is trained. Kraftfahrzeug mit einem wenigstens einen elektrischen Energiespeicher (10) aufweisenden Bordnetz (72) sowie einer an das Bordnetz (72) angeschlossenen Ladeeinrichtung (46) zum energietechnischen Koppeln einer kraftfahrzeugexternen elektrischen Energiequelle (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (46) nach Anspruch 12 ausgebildet ist.Motor vehicle with a least one electrical energy store (10) having on-board network (72) and a to the electrical system (72) connected to charging means (46) for energy-technical coupling a motor vehicle external electrical power source (14), characterized characterized in that the charging device (46) after Claim 12 is trained.
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