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Title:
ALTERNATING-CURRENT CHARGING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE, AND METHOD FOR OPERATING AN ALTERNATING-CURRENT CHARGING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170475
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an alternating-current charging device (2) for a motor vehicle (1), comprising a neutral conductor (6), at least one phase conductor (7, 8, 9), and at least one rectifier (13, 18), in which the neutral conductor (6) and the phase conductor (7, 8, 9) are connected to the rectifier and the rectifier is electrically connected to at least one filter capacitor (14, 16), and the alternating-current charging device (2) comprises a pre-charging circuit (37) arranged between a mains connection (33, 34, 35, 36) and the filter capacitor (14, 16), which is designed to pre-charge the filter capacitor (14, 16), the phase conductor (7) and at least one other phase conductor (8, 9) of the alternating-current charging device (2) being electrically connected by means of a tie line (25, 28), the pre-charging circuit (37) being arranged in the neutral conductor (6).

Inventors:
PFEILSCHIFTER, Franz (Alte Nürnberger Str. 51, Regensburg, 93059, DE)
GÖTZENBERGER, Martin (Welserstraße 20, Ingolstadt, 85051, DE)
MÜHLBAUER, Klaus (Schönfußstraße 5, Friedenfels, 95688, DE)
Application Number:
EP2019/054737
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
February 26, 2019
Export Citation:
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Assignee:
CPT GROUP GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
B60L3/00; B60L3/04; B60L53/14; B60L53/22; H02J7/02
Domestic Patent References:
WO2017093273A12017-06-08
WO2017159078A12017-09-21
Foreign References:
DE102016009665A12018-02-15
DE3688469T21993-10-28
US20120212986A12012-08-23
CN106160525A2016-11-23
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (Postfach 22 16 39, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Wechselstromladevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Neutralleiter (6), zumindest einem Phasenleiter (7, 8, 9) und zumindest einem Gleichrichter (13, 18), wobei der Neutralleiter (6) und der Phasenleiter (7, 8, 9) mit dem

Gleichrichter (13, 18) verbunden ist und ferner ein Glät tungskondensator (14, 16) mit dem Gleichrichter (13, 18) elektrisch verbunden ist, wobei ferner die Wechselstrom ladevorrichtung (2) eine zwischen einem Stromnetzanschluss (33, 34, 35, 36) der Wechselstromladevorrichtung (2) und dem Glättungskondensator (14, 16, 19) angeordnete Vorla deschaltung (37) aufweist, welche dazu ausgebildet ist den Glättungskondensator (14, 16) vorzuladen, wobei der Pha senleiter (7) und mindestens ein weiterer Phasenleiter (8, 9) der Wechselstromladevorrichtung (2) mittels einer Quer verbindungsleitung (25, 28) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) im Neutralleiter (6) angeordnet ist .

2. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) zumindest einen Transistor (22) und einen Vorladewiderstand (21) aufweist, die in Reihe ge schaltet sind.

3. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) eine in Serie geschaltete Diode (23) aufweist .

4. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Querverbindungsleitung (25, 28) einen Querverbin dungsschalter (26, 29) zum Trennen des Phasenleiters (7) und des weiteren Phasenleiters (8, 9) aufweist.

5. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine zur Vorladeschaltung (37) identisch ausgebildete weitere Vorladeschaltung in der Querverbindungsleitung (25, 28) oder in einem Phasenleiter (7) ausgebildet ist.

6. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wechselstromladevorrichtung (2) zwischen dem Strom netzanschluss (33, 34, 35, 36) und dem Gleichrichter (13, 18) ein Netztrennschütz (38, 31, 32) und eine parallel zum Netztrennschütz (38, 31, 32) ausgebildete Netztrennschaltung (39) aufweist.

7. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) parallel zum Netztrennschütz (38, 31, 32) ausgebildet ist.

8. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) parallel zur Netztrennschaltung (39) ausgebildet ist.

9. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis

8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Netztrennschaltung (39) zwei Halbleiterelemente (40, 41, 45) aufweist .

10. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Halbleiterelemente der Netztrennschaltung (39) als zwei zueinander antiseriell geschaltete Transistoren (40, 41) ausgebildet sind.

11. Wechselstromladevorrichtung (2) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Halbleiterelement der zwei Halbleiterelemente der Netztrennschaltung (39) als Diode (45) ausgebildet ist.

12. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorladeschaltung (37) mit einem Verbindungspunkt (44) zwischen den zwei Halbleiterelementen (40, 41, 45) der Netztrennschaltung (39) elektrisch verbunden ist.

13. Wechselstromladevorrichtung (2) nach einem der vorherge henden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Wechselstromladevorrichtung (2) zwischen dem Strom netzanschluss (33, 34, 35, 36) und dem Gleichrichter (13, 18) ein weiteres Netztrennschütz (42) aufweist und eine parallel zum weiteren Netztrennschütz (42) ausgebildeten weiteren Netztrennschaltung (43) aufweist und das weitere Netz trennschütz (42) in Serie zur Vorladeschaltung (37) aus gebildet ist.

14. Verfahren zum Betreiben einer Wechselstromladevorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden:

- Öffnen eines Netztrennschütz (38, 31, 32) der Wechsel- Stromladevorrichtung (2), welcher ein Stromnetz (3) mit einem Gleichrichter (13, 18) der Wechselstromladevor- richtung (2) elektrisch verbindet, falls das Netz trennschütz (38, 31, 32) nicht geöffnet ist;

- Beaufschlagen der Wechselstromladevorrichtung (2) mit elektrischer Spannung des Stromnetzes (3), wobei ein

Phasenleiter (7) der Wechselstromladevorrichtung (2) und mindestens ein weiterer Phasenleiter (8, 9) der Wech selstromladevorrichtung (2) mittels einer Querverbin dungsleitung (25, 28) elektrisch verbunden sind;

- Vorladen eines Glättungskondensators (14, 16, 19) der

Wechselstromladevorrichtung (2) durch eine in einem Neutralleiter (6) der Wechselstromladevorrichtung (2) angeordnete Vorladeschaltung (37); und

- Schließen des Netztrennschützes (38, 31, 32), falls der Glättungskondensator (14, 16, 19) vorgeladen ist.

Description:
Beschreibung

Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Neutralleiter aufweist, in dem eine Vorladeschaltung vorgesehen ist.

Wechselstromladevorrichtungen sind bekannt. Durch eine Wech selstromladevorrichtung kann ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt werden oder aber ein Traktionsakkumulator des Kraftfahrzeugs geladen werden. Die Wechselstromladevor richtung ist dazu ausgebildet, Wechselstrom aus einem Stromnetz aufzunehmen und (unter Gleichrichtung des Wechselstroms) Gleichstrom an ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs abzugeben.

Üblicherweise weist die Wechselstromladevorrichtung mindestens einen Glättungskondensator auf. Durch den Glättungskondensator wird eine Restwelligkeit bzw. ein Wechselstromanteil, welcher nach dem Gleichrichten des Wechselstroms verbleibt, reduziert. Der Glättungskondensator wird üblicherweise vor dem Schließen eines Netztrennschützes, welches eine Verbindung zwischen einem Stromnetz und dem Glättungskondensator herstellt, durch eine Vorladeschaltung vorgeladen. Die Vorladeschaltung weist dabei üblicherweise nur einen Vorladewiderstand zur Strombegrenzung auf. Durch das Vorladen wird der Glättungskondensator übli cherweise verzögert auf das Spannungsniveau des Stromnetzes gebracht. Durch die Vorladeschaltung wird somit ein abruptes Durchschlagen der Spannung des Stromnetzes auf den Glät tungskondensator vermieden. Ein Nachteil der bekannten Vorladeschaltung ist, dass übli cherweise in allen Phasenleitern der Wechselstromladevor- richtung jeweils eine Vorladeschaltung angeordnet ist .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wechselstrom ladevorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit welcher bzw. bei welchem eine Wechselstromladevorrichtung einfacher aus gebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Wechselstromladevorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Eine erfindungsgemäße Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist einen Neutralleiter, zumindest einen Phasenleiter, insbesondere drei Phasenleiter, und zumindest einen, insbesondere passiven, Gleichrichter auf. Der

Neutralleiter und der Phasenleiter sind mit dem Gleichrichter verbunden, insbesondere mit dessen Wechselstromseite . Zumindest ein Glättungskondensator ist mit der Gleichstromseite des Gleichrichters elektrisch verbunden. Der Gleichrichter ver bindet den Glättungskondensator mit den Phasenleitern bzw. dem Neutralleiter. Weiterhin weist die Wechselstromladevorrichtung eine Vorladeschaltung. Die Vorladeschaltung ist zwischen einem Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung und dem Glättungskondensator angeordnet, vorzugsweise mit dem vom Stromnetzanschluss des Phasenleiters aus betrachteten ersten Glättungskondensator. Die Vorladeschaltung ist dazu ausge bildet, den Glättungskondensator vorzuladen, insbesondere in passiver Weise, so dass die Vorladeschaltung vorzugsweise keine Stromguelle und keinen Wandler aufweist. Ferner sind der Phasenleiter und mindestens ein weiterer Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung mittels einer Querverbindungs leitungverbunden. Die Querverbindungsleitung ist schaltbar. Als ein wichtiger Gedanke ist es vorgesehen, dass die Vorla- deschaltung, insbesondere nur, im Neutralleiter angeordnet ist. Die Vorladeschaltung im Neutralleiter kann die einzige Vor ladeschaltung der Ladeschaltung sein, die zwischen dem

Gleichrichter und dem Stromnetzanschluss besteht.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Wech selstromladevorrichtung einfacher ausgebildet werden kann, wenn die Vorladeschaltung im Neutralleiter angeordnet ist. Es ist dann nur eine Vorladeschaltung notwendig, um den Vorladestrom zu begrenzen, mit dem die Glättungskondensatoren der verschiedenen Phasen vorgeladen werden.

Durch die Anordnung der Vorladeschaltung im Neutralleiter kann auf die zumindest eine Vorladeschaltung im Phasenleiter bzw. in der Querverbindungsleitung verzichtet werden. Durch die An ordnung der Vorladeschaltung im Neutralleiter reicht dann nur eine einzige Vorladeschaltung aus, um die Wechselstromlade vorrichtung sicher mit drei Zweigen, und beispielsweise nur einem an das Stromnetz angeschlossenen Phasenleiter, betreiben zu können. Durch die Anordnung der Vorladeschaltung im Neutral leiter können also insbesondere zwei üblicherweise zusätzlich benötigte Vorladeschaltungen eingespart werden.

Die Wechselstromladevorrichtung ist insbesondere als drei phasige Drehstromladevorrichtung ausgebildet. Insbesondere weist die Wechselstromladevorrichtung dadurch drei Phasenleiter auf. Jeder der Phasenleiter kann die Vorladeschaltung mit dem Transistor aufweisen. Damit kann der Stromnetzanschluss jedes einzelnen Phasenleiters spannungsfrei geschaltet werden, falls der Stromnetzanschluss nicht mit dem Stromnetz verbunden ist.

Weiterhin ist die Wechselstromladevorrichtung mit zumindest einer Querverbindungsleitung ausgebildet, so dass zumindest zwei Phasenleiter über die Querverbindungsleitung (schaltbar) miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist dies, da mehrere Zweige der Wechselstromladevorrichtung durch die Querverbin dungsleitung genutzt werden können, selbst wenn die Wechsel stromladevorrichtung nur mit einem einzigen Phasenleiter mit dem Stromnetz verbunden ist.

Insbesondere weist die Vorladeschaltung zumindest einen Vor ladewiderstand auf. Die Vorladeschaltung kann parallel zu einem Netztrennschütz angeschlossen sein. Die Vorladeschaltung überbrückt diesen Schütz. Der Vorladewiderstand ist in Reihe geschaltet. In der Vorladeschaltung ist ferner ein Schalter vorgesehen, insbesondere ein Halbleiterschalter in Form eines Transistors. Der Transistor ist in Reihe mit dem Vorladewi derstand geschaltet. Die sich ergebende Reihenschaltung überbrückt den Netztrennschütz bzw. ist parallel zu diesem geschaltet. Die Vorladeschaltung weist somit einen schaltbaren Vorladewiderstand auf. Die Vorladeschaltung bildet bei offenem Schütz den einzigen Strompfad zwischen Stromnetzanschluss und Gleichrichter. Die Vorladeschaltung ist schaltbar und einge richtet, bei offenem Schaltzustand den Gleichrichter bzw. den Glättungskondensator vollständig von dem Stromnetzanschluss zu trennen .

Bei Anlegen einer Spannung an den Stromnetzanschluss über das Stromnetz wird also zuerst der Glättungskondensator über die Vorladeschaltung, insbesondere über den geschlossenen Tran sistor und den (hierzu seriellen) Vorladewiderstand, vorgeladen. Während dem Vorladen ist das Netztrennschütz des Phasenleiters geöffnet. Das Netztrennschütz wird vorzugsweise erst dann geschlossen, wenn der Glättungskondensator ausreichend über die Vorladeschaltung vorgeladen ist.

Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vorla deschaltung zumindest einen, insbesondere normal sperrenden bzw. selbstsperrenden, Transistor aufweist . Durch den Transistor kann der Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung span nungsfrei geschaltet werden. Der Transistor ist weiterhin vorteilhaft, da ansonsten beim Schließen eines Querverbin dungsschalters der Querverbindungsleitung guasi ein Netz kurzschluss über einen Vorladewiderstand vorliegen kann. Das Kraftfahrzeug kann dadurch sicherer betrieben werden.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Vorladeschaltung eine, insbesondere bezüglich des Glättungskondensators vor dem Transistor angeordnete, Diode aufweist. Die Diode ist in Richtung vom, insbesondere passiven, Gleichrichter zum Stromnetzan schluss sperrend ausgebildet. Diode und Inversdiode des Transistors sind antiseriell geschaltet. Durch die Diode kann verhindert werden, dass ausgelöst durch den Netzsinus , Strom über die Vorladeschaltung zurück fließt, also vom Glättungskon densator in Richtung Stromnetzanschluss. Durch die Diode kann selbst bei geschlossenem Transistor kein Strom über die Vor ladeschaltung vom Glättungskondensator in Richtung des

Stromnetzanschlusses zurückfließen. Die Wechselstromladevor richtung kann dadurch sicherer betrieben werden. Weiterhin kann die Wechselstromladevorrichtung dadurch in einfacher Weise mit den Querverbindungsleitungen ausgebildet sein. Anstatt der Diode kann ein weiterer Transistor verwendet werden, dessen In versdiode die Eigenschaften der Diode hat, insbesondere in Hinblick auf die Sperrrichtung und die Anbindung innerhalb der VorladeSchaltung .

Ergänzend weist die Querverbindungsleitung vorzugsweise einen Querverbindungsschalter zum Trennen des Phasenleiters und des weiteren Phasenleiters auf.

Durch die Querverbindungsleitung können die Phasenleiter miteinander verbunden werden. Das Verbinden ist insbesondere dann vorgesehen, wenn lediglich einer der Phasenleiter mit dem Stromnetz verbunden ist, aber mehrere Zweige der Wechsel stromladevorrichtung zum Laden genutzt werden sollen. So kann durch die Querverbindungsleitung auch beispielsweise mit einer höheren Stromstärke als 16 A geladen werden, da jeder einzelne Zweig der Wechselstromladevorrichtung beispielsweise nur auf höchstens 16 A ausgelegt ist . So kann es beispielsweise sein, dass nicht der richtige Ladeanschluss vorhanden ist, um den

Stromnetzanschluss der Wechselstromladevorrichtung mit mehr als einem Phasenleiter zu verbinden. So wird das Stromnetz dann lediglich mit einem einzigen Stromnetzanschluss, insbesondere des ersten Phasenleiters, elektrisch verbunden . Die Stromstärke, mit welcher das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist, insbe sondere ein Akkumulator des Kraftfahrzeugs geladen, wird, kann aber trotz dem Netzanschluss an nur einem Stromnetzanschluss des Phasenleiters bzw. einem Pin eines Steckanschlusses der Wechselstromladevorrichtung, mit vorzugsweise dreimal 16 A geladen werden.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine zur Vor ladeschaltung identisch ausgebildete weitere Vorladeschaltung in der Querverbindungsleitung ausgebildet ist. Durch die weitere Vorladeschaltung kann dann auch ein Glättungskondensator aus einem zweiten Zweig der Wechselstromladevorrichtung und/oder ein Glättungskondensator aus einem dritten Zweig der Wechsel stromladevorrichtung sicherer vorgeladen werden. So kann die weitere Vorladeschaltung beispielsweise ersatzweise oder un terstützend genutzt werden, falls die Vorladeschaltung im Neutralleiter defekt ist.

Die Querverbindungsleitung weist insbesondere weiterhin den Querverbindungsschalter auf, welcher parallel zur weiteren Vorladeschaltung ausgebildet sein kann. Durch den Querver- bindungs Schalter kann die Querverbindungsleitung unterbrochen werden .

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Wechsel stromladevorrichtung zwischen dem Stromnetzanschluss und dem, insbesondere passiven, Gleichrichter einen Netztrennschütz und eine parallel zum Netztrennschütz ausgebildete Netztrenn schaltung aufweist . Die Netztrennschaltung ist eingerichtet, bei Schaltvorgängen den transienten Strom zu halten. Mit anderen Worten kann dadurch der Netztrennschütz nach der Netztrenn schaltung geschlossen und vor dieser geöffnet werden, so dass die Belastung durch die Schaltvorgänge vorallem in der

Netztrennschaltung und nicht in dem Netztrennschütz abfällt. Durch die parallel zum Netztrennschütz angeordnete

Netztrennschaltung kann auf eine Lichtbogenlöschkammer ver zichtet werden. So kann das Netztrennschütz aufgrund der Netztrennschaltung ohne die Lichtbogenlöschkammer ausgebildet sein. Die Lichtbogenlöschkammer ist in der elektrischen Energietechnik eine Vorrichtung zur Funkenlöschung von

Schaltlichtbögen wie sie beim Ausschalten von hohen elektrischen Strömen, typischerweise bei einem elektrischen Kurzschluss auftreten. Beim Ausschalten von hohen Strömen kommt es bei Kontakttrennung zu einem Schaltlichtbogen zwischen den Kon takten. Dieser Lichtbogen, gebildet aus ionisierter Luft, führt auch bei möglichst schneller Kontakttrennung zu Kontaktabbrand und muss zur Vermeidung von Folgeschäden möglichst schnell gelöscht bzw. deionisiert werden. Durch die Netztrennschaltung kann die Kontakttrennung allerdings deionkammerlos erfolgen. So wird zu diesem Zweck die Netztrennschaltung geschlossen. Das Netztrennschütz kann nun geöffnet werden, ohne, dass ein Schaltlichtbogen entsteht, da der Strom über die Netztrenn schaltung abfließen kann. Sind das Netztrennschütz und die Netztrennschaltung gleichzeitig geschlossen, so fließt der Strom insbesondere im Wesentlichen über das Netztrennschütz und nicht über die höherohmige Netztrennschaltung. Das Netztrennschütz ist vorzugsweise niederohmiger als die Netztrennschaltung ausge bildet .

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Vorladeschaltung parallel zum Netztrennschütz ausgebildet ist. Durch die pa rallele Anordnung der Vorladeschaltung zum Netztrennschütz kann der Glättungskondensator über die Vorladeschaltung mit Energie aus dem Stromnetz vorgeladen werden, falls das Netztrennschütz und/oder die Netztrennschaltung geöffnet ist.

Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass die Vorladeschaltung parallel zum Netztrennschaltung ausgebildet ist. Durch die parallele Anordnung der Vorladeschaltung zur Netztrennschaltung kann der Glättungskondensator auch mit Energie aus dem Stromnetz über die Vorladeschaltung vorgeladen werden, falls die

Netztrennschaltung offen ist.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die

Netztrennschaltung zwei Halbleiterelemente aufweist. Deren Inversdioden sind vorzugsweise entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Die Halbleiterelemente sind vorzugsweise seriell miteinander verbunden. Durch die beiden Halbleiterelemente ist die Netztrennschaltung sicherer und zuverlässiger ausgebildet. Die Wechselstromladevorrichtung kann dadurch sicherer betrieben werden .

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Halblei terelemente die Netztrennschaltung als zwei zueinander anti seriell zueinander geschaltete Transistoren geschaltet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass der Strom nach der

Netztrennschaltung auch in Richtung des Stromnetzanschlusses fließen kann. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein Halblei terelement der zwei Halbleiterelemente der Netztrennschaltung als Diode ausgebildet ist. Durch die Diode kann die

Netztrennschaltung günstiger ausgebildet werden. Die Leis tungsschaltung der Netztrennschaltung kann dann jedoch nur noch jeweils bei einer Halbwelle möglich sein (entweder positive Halbwelle oder negative Halbwelle) .

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorla deschaltung mit einem Verbindungspunkt zwischen den zwei Halbleiterelementen der Netztrennschaltung, insbesondere di rekt, elektrisch verbunden ist. Die Vorladeschaltung ist dadurch vorzugsweise mit einem der Halbleiterelemente der Netztrenn schaltung in Serie geschaltet. Dadurch kann eine Diode der Vorladeschaltung eingespart werden und die Vorladeschaltung kann ohne eine Diode ausgebildet sein.

Weiter ist es vorgesehen, dass die Wechselstromladevorrichtung zwischen dem Stromnetzanschluss und dem Gleichrichter ein weiteres Netztrennschütz und eine parallel zum Netztrennschütz ausgebildete weitere Netztrennschaltung aufweist und das weitere Netztrennschütz in Serie bzw. in Reihenschaltung zur Vorla deschaltung ausgebildet ist. Durch das weitere Netztrennschütz und die weitere Netztrennschaltung kann eine Notfallabschaltung bzw. eine Notfalltrennung der Verbindung zwischen Wechsel stromladevorrichtung und Stromnetz zuverlässig erfolgen. So ist die Nottrennvorrichtung dadurch redundant ausgebildet. So kann es beispielsweise sein, dass das Netztrennschütz nicht zu öffnen ist, da die Kontakte des Netztrennschützes untrennbar mitei nander verbunden sind. Das kann beispielsweise Vorkommen, falls das Netztrennschütz hängen bleibt, wenn beispielsweise ein oder mehrere Kontakte des Netztrennschützes unabsichtlich mitei nander verschweißt sind. Insbesondere für diesen Fall ist es vorteilhaft das weitere Netztrennschütz in Serie zum Netz- trennschütz zur Spannungsunterbrechung bzw. Abtrennung des Stromnetzes nutzen zu können. Das weitere Netztrennschütz kann aufgrund der weiteren Netztrennschaltung ebenfalls ohne Lichtbogenlöschkammer ausgebildet sein.

Es wird ferner ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Wechselstromladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug betrieben wird. Es werden folgende Schritte durchgeführt:

- Öffnen eines Netzverbindungsschalters der Wechselstrom ladevorrichtung, welche ein Stromnetz mit einem, insbesondere passiven, Gleichrichter der Wechselstromladevorrichtung, insbesondere direkt, elektrisch verbindet, falls der Netz verbindungsschalter nicht geöffnet ist;

- Beaufschlagen der Wechselstromladevorrichtung mit elektri scher Spannung des Stromnetzes, wobei ein Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung und mindestens ein weiterer Phasenleiter der Wechselstromladevorrichtung mittels einer (vorzugsweise schaltbaren) Querverbindungsleitung elektrisch verbunden sind;

- Vorladen eines Glättungskondensators der Wechselstromlade vorrichtung durch eine in einem Neutralleiter der Wechsel stromladevorrichtung angeordnete Vorladeschaltung; und

- Schließen des Netzverbindungsschalters, falls der Glät tungskondensator vorgeladen ist .

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Wechsel stromladevorrichtung sind als vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten der Wechselstromladevorrichtung sind jeweils dazu ausgebildet, die jeweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsichtdarstellung eines

Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Wech selstromladevorrichtung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Wechselstromladevor- richtung mit zwei Querverbindungsleitungen mit je weils einem Querverbindungsschalter und einer Vor ladeschaltung in einem Neutralleiter der Wechsel stromladevorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Vorladeschaltung, welche in dem Neutralleiter angeordnet ist;

Fig . 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit einer Netztrennschaltung, welcher zwei zueinander antiseriell geschaltete Transistoren aufweist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Netztrennschaltung, welcher einen Transistor und eine Diode aufweist;

Fig . 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei Halblei- terelementen der Netztrennschaltung und der mit dem Verbindungspunkt verbundenen Vorladeschaltung; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels der Wechselstromladevorrichtung mit der Netztrennschaltung mit einem Transistor und einer Diode.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in schematischer Drauf sichtdarstellung mit einer Wechselstromladevorrichtung 2. Die Wechselstromladevorrichtung 2 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel im Ladezustand und an ein Stromnetz 3 angeschlossen. Das Stromnetz 3 stellt Wechselstrom bereit. Weiterhin ist die Wechselstromladevorrichtung über ein Bordnetz 4 des Kraft fahrzeugs 1 mit einem Traktionsakkumulator 5 des Kraftfahrzeugs 1 elektrisch verbunden. Das Bordnetz 4 ist gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel als Hochvoltbordnetz mit beispielsweise 400 V ausgebildet .

Fig. 2 zeigt die Wechselstromladevorrichtung 2. Die Wechsel stromladevorrichtung 2 weist einen Neutralleiter 6, einen ersten Phasenleiter 7, einen zweiten Phasenleiter 8 und einen dritten Phasenleiter 9 auf. Der Neutralleiter 6 sowie der erste Pha senleiter 7 sind mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenleiter 8 und der dritte Phasenleiter 9 sind hingegen gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht direkt, sondern insbesondere nur über den ersten Phasenleiter 7, mit dem Stromnetz 3 verbunden.

Der erste Phasenleiter 7 ist mit einem ersten Zweig 10 der Wechselstromladevorrichtung 2 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenleiter 8 ist mit einem zweiten Zweig 11 der Wechsel- Stromladevorrichtung 2 direkt elektrisch verbunden. Der dritte Phasenleiter 9 ist mit einem dritten Zweig 12 der Wechsel stromladevorrichtung 2 direkt elektrisch verbunden. Der erste Zweig 10 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel identisch zum zweiten Zweig 11 oder zum dritten Zweig 12 ausgebildet. Im Weiteren wird der erste Zweig 10 beispielhaft für die zwei weiteren Zweige 11, 12 beschrieben.

Der erste Zweig 10 der Wechselstromladevorrichtung weist einen ersten passiven Gleichrichter 13, einen ersten Glättungskon densator 14, einen Gleichspannungswandler 15, einen zweiten Glättungskondensator 16, einen Inverter 17, einen zweiten Gleichrichter 18 und einen dritten Glättungskondensator 19 auf. Über den Gleichrichter ist der Glättungskondensator mit dem Stromnetzanschluss verbunden. Zwischen dem Inverter 17 und dem zweiten Gleichrichter 18 kann ein Transformator angeordnet sein. Der Transformator kann zur galvanischen Trennung von dem Stromnetz 3 und dem Bordnetz 4 führen. Vorzugsweise ist die Wechselstromladevorrichtung jedoch ohne den Transformator ausgebildet, wodurch das Stromnetz 3 und das Bordnetz 4 gal vanisch verbunden sind.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist im Neutralleiter 6 eine Vorladeschaltung 37 angeordnet. Die Vorladeschaltung 37 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel einen Vorladewiderstand 21. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorladeschaltung 37 auch einen selbst sperrenden Transistor 22 und eine Diode 23. Die Durchlassrichtung der Diode 23 verläuft von dem Stromnetz 3 zum ersten Glättungskondensator 14.

Über die Vorladeschaltung 37 wird der erste Glättungskondensator 14 und/oder der zweite Glättungskondensator 16 und/oder der dritte Glättungskondensator 19 vorgeladen. Falls die Glät tungskondensatoren 14, 16, 19 vorgeladen sind, d.h. dadurch auf die Spannung des Stromnetzes 3 gebracht wurden, wird ein zur Vorladeschaltung 37 parallel geschaltetes erstes Netztrenn schütz 38 des ersten Phasenleiters 7 geschlossen. Nach dem Schließen des ersten Netztrennschützes 38 fließt der Strom im Wesentlichen über das erste Netztrennschütz 38 und nicht mehr über die Vorladeschaltung 37. Das erste Netztrennschütz 38 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel auf 16A ausgelegt. Das erste Netztrennschütz 38 kann aber auch auf vielfältige andere Stromstärken ausgelegt sein.

Weiterhin ist der erste Phasenleiter 7 über eine erste Quer verbindungsleitung 25 mit dem zweiten Phasenleiter 8 elektrisch verbunden. Die erste Querverbindungsleitung 25 weist einen zweiten Netztrennschütz 26 auf. Parallel zu dem zweiten Netztrennschütz 26 kann eine weitere Vorladeschaltung der ersten Querverbindungsleitung 25 angeordnet. Gemäß dem Ausführungs beispiel ist der erste Querverbindungsschalter identisch mit dem ersten Netztrennschütz 38 ausgebildet . Weiterhin ist die weitere Vorladeschaltung insbesondere identisch zur Vorladeschaltung 37 ausgebildet .

Weiterhin ist der erste Phasenleiter 7 mit dem dritten Pha senleiter 9 durch eine zweite Querverbindungsleitung 28 elektrisch verbunden. Die zweite Querverbindungsleitung 28 weist einen zweiten Querverbindungsschalter 29 auf und kann auch eine nicht dargestellte nochmals weitere Vorladeschaltung aufweisen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind der zweite Querverbin dungsschalter 29 und die nochmals weitere Vorladeschaltung parallel zueinander angeordnet.

Die Vorladeschaltungen sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Weiterhin sind die Querverbindungsschalter 26, 29 auch vor zugsweise identisch ausgebildet. Der zweite Phasenleiter 8 weist ein zweites Netztrennschütz 31 auf. Der dritte Phasenleiter 9 weist ein drittes Netztrennschütz 32 auf. Die Netztrennschütze 38, 31, 32 sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Der erste Phasenleiter weist einen Stromnetzanschluss 33 auf. Durch das erste Netztrennschütz 38 kann eine elektrische Verbindung zwischen einem Stromnetzan schluss 36 des Neutralleiters 6 zum ersten Zweig 10, zum zweiten Zweig 11 und zum dritten Zweig 12 unterbrochen werden. Durch das zweite Netztrennschütz 31 kann eine elektrische Verbindung von einem Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 zum zweiten Zweig 11 unterbrochen werden. Durch das dritte Netz trennschütz 32 kann eine elektrische Verbindung von einem Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 zum dritten Zweig 12 unterbrochen werden. Die Stromnetzanschlüsse 33, 34, 35 können beispielsweise als Pins eines Steckers ausgebildet sein. Der Stecker kann beispielsweise als Drehstromstecker ausgebildet sein, welcher drei Pins als die Stromnetzanschlüsse 33, 34, 35 der Phasenleiter 7, 8, 9 aufweist und einen weiteren Pin als einen Stromnetzanschluss 36 des Neutralleiters 6.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 und der Stromnetzanschluss 36 des Neutralleiters 6 direkt mit dem Stromnetz 3 verbunden. Der Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 und der Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden, sind aber dazu geeignet verbunden zu werden, falls stromnetzseitig der passende Anschluss bereitgestellt wird.

Durch die erste Querverbindungsleitung 25 ist es möglich, dass der zweite Zweig 11 mit Strom versorgt wird, falls nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 mit dem Stromnetz 3 verbunden ist während der Stromnetzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 nicht mit dem Stromnetz 3 verbunden ist. Analog dazu kann der dritte Zweig 12 über die zweite Quer verbindungsleitung 28 mit Strom versorgt werden, falls nur der Stromnetzanschluss 33 des ersten Phasenleiters 7 mit dem Stromnetz 3 elektrisch verbunden ist und weder der Strom netzanschluss 34 des zweiten Phasenleiters 8 und/oder der Stromnetzanschluss 35 des dritten Phasenleiters 9 mit dem Stromnetz 3 verbunden ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welche analog dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ausgebildet ist, wobei die Vorladeschaltung 37 den Transistor 22 und die Diode 23 aufweist, die in Reihe geschaltet sind .

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2. Die Wechselstromladevorrichtung 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ist analog zu dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 3 ausgebildet, wobei der Neutralleiter 6 ein erstes Netztrennschütz 38 aufweist und parallel zu dem ersten Netztrennschütz 38 eine Netztrennschaltung 39 angeordnet ist. Gemäß dem Aus führungsbeispiel ist die Netztrennschaltung 39 ebenfalls parallel zur Vorladeschaltung 37 angeordnet. Durch die Netztrennschaltung 39 ist das erste Netztrennschütz 38 ins besondere ohne Funkenlöschkammer ausgebildet. Ist die Wech selstromladevorrichtung 2 mit dem Stromnetz 3 verbunden und das erste Netztrennschütz 38 wird geöffnet, so fließt der Strom über die höherohmige Netztrennschaltung 39, wodurch der normaler weise, ohne den Netztrennschaltung 39 entstehende Lichtbogen, ausbleibt .

Die Netztrennschaltung 39 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel einen ersten Transistor 40 und einen zweiten Transistor 41 auf. Der erste Transistor 40 und der zweite Transistor 41 sind zueinander antiseriell geschaltet . Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 4 ausgebildet ist, wobei der Neutralleiter 6 ein weiteres Netztrennschütz 42 aufweist und parallel zu dem weiteren Netztrennschütz 42 eine weitere Netztrennschaltung 43 angeordnet ist. Das weitere Netztrennschütz 42 ist in Serie zum ersten Netztrennschütz 38 angeordnet.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 5 ausgebildet ist, wobei zwischen den zwei Halbleiterelementen bzw. Transistoren 40, 41 der Netztrenn schaltung 39 ein Verbindungspunkt 44 ist und die Vorladeschaltung 37 mit dem Verbindungspunkt 44 elektrisch verbunden ist. Somit ist der erste Transistor 40 mit dem Transistor 22 der Vorla deschaltung 37 in Serie geschaltet. Gemäß dem Ausführungs beispiel weist die Vorladeschaltung 37 keine Diode 23, sondern lediglich den Vorladewiderstand 21 und den Transistor 22 auf.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wechsel stromladevorrichtung 2, welches analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 6 ausgebildet ist. Allerdings weist die Netztrennschaltung 39 anstatt des zweiten Transistors 41 eine Diode 45 auf.

Gemäß einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel kann alternativ zum zweiten Transistor 41 auch der erste Transistor 40 durch die Diode 45 ersetzt werden. Die Netztrennschaltung 39 kann also durch die Diode 45 und den zweiten Transistor 41 ausgebildet sein. Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug

2 Wechselstromladevorrichtung

3 Stromnetz

4 Bordnetz

5 Traktionsakkumulator

6 Neutralleiter

7 erster Phasenleiter

8 zweiter Phasenleiter

9 dritter Phasenleiter

10 erster Zweig

11 zweiter Zweig

12 dritter Zweig

13 erster Gleichrichter

14 erster Glättungskondensator

15 Gleichspannungswandler

16 zweiter Glättungskondensator

17 Inverter

18 zweiter Gleichrichter

19 dritter Glättungskondensator

21 Vorladewiderstand

22 Transistor

23 Diode

25 erste Querverbindungsleitung

26 erste Querverbindungsschalter

28 zweite Querverbindungsleitung

29 zweiter Querverbindungsschalter

31 zweites Netztrennschütz

32 drittes Netztrennschütz

33 Stromnetzanschluss des ersten Phasenleiters

34 Stromnetzanschluss des zweiten Phasenleiters

35 Stromnetzanschluss des dritten Phasenleiters

36 Stromnetzanschluss des Neutralleiters

37 Vorladeschaltung

38 erstes Netztrennschütz

39 Netztrennschalter

40 erster Transistor des Netztrennschalters 41 zweiter Transistor des Netztrennschalters

42 weiteres Netztrennschütz

43 weiterer Netztrennschalter

44 Verbindungspunkt

45 Diode