Titel

Ladegerät und Verfahren zum Betrieb des Ladegerätes

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät und ein Verfahren zum Betrieb des Ladegerätes. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem Ladegerät, ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.

Stand der Technik

Ladegeräte, beispielsweise in Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, dienen zum Nachladen von Batterien, bevorzugt Akkumulatoren oder Traktionsbatterien, aus einer elektrischen Energiequelle, bevorzugt einer externen Wechselstromquelle oder dem öffentlichen Wechselstromnetz. Dazu wandelt das Ladegerät einen sinusförmigen Wechselstrom der externen Energiequelle in einen Gleichstrom um. Bei einem einphasigen Wechselstrom pulsiert die Leistung mit der doppelten Frequenz des Wechselstroms.

Ladegeräte weisen bevorzugt eine zweistufige Leistungselektronik auf. Eine erste Stufe, die so genannte Power-Factor-Correction-Stufe, die PFC-Stufe, wandelt die sinusförmige Eingangsspannung aus dem Wechselspannungsnetz in eine Gleichspannung. Eine zweite Stufe besteht aus einem Gleichspannungswandler oder DC/DC Wandler, der eine galvanische Trennung über einen Transformator sicherstellt und die Spannungsebenen anpasst. Bevorzugt wird mittels einer elektrischen Schaltung und einer Regelung die Ausgangsspannung und/ oder der Ausgangsstrom zum Aufladen der Batterie eingestellt. Zwischen beiden Stufen ist ein Zwischenkreiskondensator angeordnet, der die Leistungspulsation in der doppelten Frequenz des Wechselstroms der Energiequelle puffert. Typischerweise wird dieser Zwischenkreis durch mindestens einen Elektrolytkonden- sator realisiert. Diese Topologien ermöglichen die Aufrechterhaltung eines nahezu sinusförmigen Eingangsstroms auf der Netzseite zur Erfüllung netzseitiger Normen, eine galvanische Trennung zwischen Netz und Fahrzeug zur Erfüllung von Sicherheitsanforderungen und eine Bereitstellung eines konstanten Ausgangsgleichstroms auf der Seite der Batterie, um die Belastung der Batterie im Ladebetrieb zu minimieren.

In einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ist die Batterie weiter mit einem Wechselrichter verbunden zur Versorgung der elektrischen Antriebsmaschine mit Energie. Parallel zum Wechselrichter ist ein Gleichspannungswandler angeschlossen, zur Versorgung eines Niederspannungsnetzes, oder eines Bordnetzes, des Fahrzeugs zur Versorgung der Steuergeräte mit Energie. Es ist bekannt, mittels einem an dem Bordnetz angeschlossenen Wechselrichters eine Wechselspannung zu erzeugen, um eine fahrzeuginterne Wechselspannungssteckdose mit Energie zu versorgen. Die Wechselspannungssteckdose ist dazu vorgesehen, haushaltsübliche Verbraucher innerhalb des Fahrzeugs zu betreiben. Haushaltsübliche Verbraucher sind beispielsweise Medienabspielgeräte, Computer, Ladegeräte für Mobile Devices, Kühlboxen oder Kaffeemaschinen.

Die resultierende Vielzahl an Spannungswandlern innerhalb eines Fahrzeuges ist aufwändig und benötigt viel Raum innerhalb des Fahrzeuges. Daher besteht Bedarf an einfachen, kompakten und effizienten Lösungen zur Bereitstellung der Vielzahl der benötigten Spannungen.

Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Ladegerät für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Ladegerät eingangsseitig eine, bevorzugt dreiphasige, Eingangsanschlusseinheit zum Anschließen einer ein- bis dreiphasigen Wechselspannung, eine PFC-Stufe zum Bereitstellen einer Gleichspannung an einem Zwischenanschluss und einen zweipoligen Wechselspannungsanschluss zum Bereitstellen einer Wechselspannung umfasst. Die PFC-Stufe umfasst eine erste, eine zweite und eine dritte Halbbrücke. Die erste, zweite und dritte Halbbrücke umfassen jeweils eine Reihenschaltung mit einem High-Side-Schalter und einem Low-Side- Schalter. Jeweils ein Mittenabgriff zwischen dem High-Side-Schalter und dem Low-Side-Schalter einer Halbbrücke ist über jeweils eine erste, zweite und dritte Drossel mit jeweils einem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss der, bevorzugt dreiphasigen, Eingangsanschlusseinheit über jeweils eine erste, zweite und dritte Anschlussleitung verbindbar. Somit ist der Mitten abgriff der ersten Halbbrücke über die erste Drossel über die erste Anschlussleitung mit dem ersten Eingangsanschluss verbindbar. Somit ist der Mittenabgriff der zweiten Halbbrücke über die zweite Drossel über die zweite Anschlussleitung mit dem zweiten Eingangsanschluss verbindbar. Somit ist der Mittenabgriff der dritten Halbbrücke über die dritte Drossel über die dritte Anschlussleitung mit dem dritten Eingangsanschluss verbindbar. Die Halbbrücken sind parallel geschaltet und deren Enden mit dem zweipoligen Zwischenanschluss verbunden. Die High-Side-Schalter sind mit einem positiven Zwischenanschluss und die Low-Side-Schalter mit einem negativen Zwischenanschluss des zweipoligen Zwischenanschluss verbunden. Das Ladegerät umfasst eine vierte Halbbrücke, die zu der ersten, zweiten und dritten Halbbrücke parallel geschaltet ist. Die vierte Halbbrücke umfasst einen High- Side-Schalter und einen Low-Side-Schalter, wobei ein Mittenabgriff zwischen dem High-Side-Schalter und dem Low-Side-Schalter der vierten Halbbrücke über ein sechstes Schaltelement mit einem zweiten Wechselspannungsanschluss des zweipoligen Wechselspannungsanschluss schaltbar verbunden ist. Ein viertes Schaltelement, bevorzugt ein vierter Wechsler, ist vorgesehen und dazu eingerichtet, eine Verbindung über die dritte Drossel zwischen der dritten Halbbrücke und einem ersten Wechselspannungsanschluss des zweipoligen Wechselspannungsanschluss oder eine Verbindung über die dritte Drossel zwischen der dritten Halbbrücke und der dritten Anschlussleitung zu dem dritten Eingangsanschluss herzustellen. Weiter vorteilhaft kann mittels dem vierten Schaltelement die dritte Anschlussleitung von der P FC-Stufe und damit von dem ersten und zweiten Kondensator entkoppelt werden. Bevorzugt wird somit erst nach Aufladen des ersten und des zweiten Kondensators die dritte Anschlussleitung mit der PFC Stufe verbunden. Bevorzugt wird somit ein Einschaltstrom beim Zuschalten der dritten Anschlussleitung unterbunden. Bevorzugt kann ein Vorladewiderstand zwischen dem dritten Eingangsanschluss und der dritten Anschlussleitung entfallen. Bevorzugt wird beim Betrieb des zweipoligen Wechselspannungsanschluss elektrische Energie, die am Zwischenanschluss anliegt, am zweipoligen Wechselspannungsanschluss bereitgestellt. Die elektrische Energie am Zwischenanschluss wird dabei bevorzugt von einer externen Energiequelle, oder der Infrastruktur oder EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment), über die Eingangsanschlusseinheit und der P FC-Stufe bereitgestellt oder von einer an das Ladegerät angeschlossenen Batterie, bevorzugt eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs, über einen an den Zwischenanschluss angeschlossenen bidirektionalen DC/DC Wandler.

Zur Bereitstellung eines zweipoligen Wechselspannungsanschluss, an dem eine regelbare Wechselspannung bereitstellbar ist, wird einer P FC-Stufe eines Ladegerätes eine vierte Halbbrücke hinzugefügt, wobei deren Mitten abgriff einem zweiten Wechselspannungsanschluss zugeführt wird. Der erste Wechselspannungsanschluss wird über eine dritte Drossel der P FC-Stufe mit dem Mittenabgriff einer dritten Halbbrücke der P FC-Stufe verbunden. Vorteilhaft wird eine Schaltung für eine Ladegerät bereitgestellt, dass eine Bereitstellung einer regelbaren Wechselspannung am zweipoligen Wechselspannungsanschluss ermöglicht. Die Bereitstellung der Wechselspannung kann während eines Ladevorganges zum Aufladen der Batterie mittels des Ladegerätes erfolgen. Bevorzugt wird die Gleichspannung am Zwischenanschluss mittels der dritten und der vierten Halbbrücke in eine gewünschte Wechselspannung gewandelt. Bevorzugt können, auch während des Ladevorgangs einer Batterie, Spannung und Strom an dem an den zweipoligen Wechselspannungsanschluss angeschlossenen Verbraucher durch das Ladegerät beeinflusst werden. Bevorzugt kann eine Überlastung der externen Energiequelle verhindert werden durch gezieltes Öffnen der High-Side-Schalter und Low-Side-Schalter der dritten und vierten Halbbrücke und ein dadurch erfolgtes Abschalten eines angeschlossenen Verbrauchers. Bevorzugt kann in einem Kurzschlussfall über eine Überstromabschaltung das Ladegerät und oder der angeschlossene Verbraucher geschützt werden.

Eine externe Energiequelle ist bevorzugt ein einphasiges, zweiphasiges oder dreiphasiges Wechselspannungsnetz, bevorzugt des öffentlichen Niederspannungsnetzes. Bevorzugt ist dies in einer nordamerikanischen Region oder japanischen Region ein einphasiges Wechselspannungsnetz mit 120 oder 240 Volt. Bevorzugt ist dies in einer chinesischen oder europäischen Region ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz mit ungefähr 230 Volt. Für den Ladebetrieb des Ladegerätes wird das Ladegerät mit einem entsprechenden Wechselspannungsnetz verbunden oder an die entsprechende Wechselspannung angeschlossen. Eine zu ladende Batterie ist bevorzugt ein Akkumulator oder eine Traktionsbatterie, mittels derer Energie ein elektrischer Antriebstrang eines Fahrzeugs betrieben wird. Eine Gleichrichtungs-schaltung ist bevorzugt ein Gleichrichter zur Wandlung des Wechselstroms in einen Gleichstrom. Ein High-Side-Schalter oder ein Low-Side-Schalter einer Halbleiterbrücke ist bevorzugt ein Leistungshalbleiterschalter, welcher eine intrinsische Diode umfasst, bevorzugt ist es ein IGBT oder MOSFET, bevorzugt basierend auf Si, SiC oder GaN-Technologie. Bevorzugt bedeutet die Formulierung, Verbinden von bspw. einem Mittenabgriff mit einer Anschlussleitung, das Anschließen, Kontaktieren oder Verbinden der Bauteile mittels einer elektrisch leitfähigen Leitung oder einer galvanischen Verbindung. Die Formulierung Sperren, verhindern, entkoppeln oder einen Stromfluss unterbinden bedeutet das Auftrennen einer elektrisch leitfähigen Leitung oder Verbindung. Bevorzugt wird die Formulierung geschaltet gleichbedeutend mit elektrisch verbunden verwendet, wobei schaltbar verbunden bedeutet, dass eine elektrische Verbindung, bevorzugt mittels eines Schalters oder Schaltelementes, herstellbar oder trennbar ist. Bevorzugt wird die Formulierung angeordnet verwendet um die Position einer elektrischen Komponente, bevorzugt eines Schalters oder Schaltelementes, innerhalb der Schaltungstopologie zu definieren, wobei dies eine elektrische Verbindung mit den daneben angeordneten elektrischen Komponenten umfasst.

In einer anderen Ausgestaltung umfasst die Eingangsanschlusseinheit einen Neutralleiteranschluss. Der ersten bis vierten Halbbrücke ist eine Reihenschaltung einer ersten und einer zweiten Diode parallel geschaltet. Die erste und die zweite Diode sind in Sperrrichtung geschaltet und verhindern, sperren oder unterbinden einen Stromfluss von dem positiven Zwischenanschluss zum negativen Zwischenanschluss und ermöglichen einen Stromfluss von dem negativen Zwischenanschluss zum positiven Zwischenanschluss. Ein Mittenabgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode ist über einen Neutralleiter mit dem Neutralleiteranschluss verbunden. Den Halbbrücken ist eine Reihenschaltung aus einem ersten und einem zweiten Kondensator parallel geschaltet. Weiter ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, die einerseits mit der zweiten Halbbrücke verbundene zweite Drossel entweder mit dem Neutralleiter oder mit der zweiten Anschlussleitung zu dem zweiten Eingangsanschluss zu verbinden.

Ein fünftes Schaltelement, bevorzugt ein fünfter Wechsler, ist zwischen der zweiten Drossel und der zweiten Anschlussleitung angeordnet. Je nach Schaltstellung wird somit die zweite Drossel mit dem Neutralleiter oder mit der zweiten Anschlussleitung zu dem zweiten Eingangsanschluss verbunden. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, an der Eingangsanschlusseinheit an dem ersten Eingangsanschluss und dem Neutralleiteranschluss eine Wechselspannung bereitzustellen. Bevorzugt wird eine Gleichspannung am Zwischenanschluss mittels der ersten und der zweiten Halbbrücke in eine gewünschte Wechselspannung gewandelt und an dem ersten Eingangsanschluss und dem Neutralleiteranschluss als eine Wechselspannung bereitgestellt. Die elektrische Energie am Zwischenanschluss wird dabei bevorzugt von einer an das Ladegerät angeschlossenen Batterie, bevorzugt eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs, über einen an den Zwischenanschluss angeschlossenen bidirektionalen DC/DC Wandler bereitgestellt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Anschlussleitung in einen ersten Teil der zweiten Anschlussleitung und in einen zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung aufteilt. Ein zweites Schaltelement ist vorgesehen, welches zwischen dem ersten Teil der zweiten Anschlussleitung und dem zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, einen Ladestrom von dem zweiten Eingangsanschluss über den ersten Teil und den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung zu der zweiten Drossel zu leiten oder einen Ladestrom von der ersten Anschlussleitung über den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung zu der zweiten Drossel zu leiten.

Ein zweites Schaltelement, bevorzugt ein zweiter Wechsler, ist zwischen einem ersten Teil der zweiten Anschlussleitung und einem zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung angeordnet. Je nach Schaltstellung des zweiten Schaltelementes wird somit ein Ladestrom von dem zweiten Eingangsanschluss über den ersten Teil und den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung zu der zweiten Drossel geleitet oder ein Ladestrom von der ersten Anschlussleitung über den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung zu der zweiten Drossel geleitet. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, einen einphasigen Ladestrom, der über die erste Anschlussleitung fließt, teilweise abzuzweigen und über den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung zu der zweiten Drossel und zweiten Halbbrücke zu leiten. Somit kann die Belastung der ersten Drossel und der ersten Halbbrücke, bevorzugt bei Vorliegen eines einphasigen Ladestromes, reduziert werden. Bevorzugt ergibt sich ein einphasiger Ladestrom beim Anschließen einer einphasigen Wechselspannung am Eingangsanschluss. Weiter vorteilhaft kann mittels dem zweiten Schaltelement der erste Teil der zweiten Anschlussleitung von der PFC- Stufe und damit von dem ersten und zweiten Kondensator entkoppelt werden. Bevorzugt wird somit erst nach Aufladen des ersten und des zweiten Kondensators der erste Teil der zweiten Anschlussleitung mit der PFC Stufe verbunden. Bevorzugt wird somit ein Einschaltstrom beim Zuschalten des ersten Teils der zweiten Anschlussleitung unterbunden. Bevorzugt kann ein Vorladewiderstand zwischen dem zweiten Eingangsanschluss und dem ersten Teil der zweiten Anschlussleitung entfallen. Bevorzugt wird aufgrund der Ausgestaltung des zweiten Schaltelementes als zweiter Wechsler ein Kurzschluss zwischen der ersten Anschlussleitung und dem ersten Teil der zweiten Anschlussleitung unterbunden. Bevorzugt wäre ein Kurzschluss zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss mittels eines fehlerhaft angesteuerten einfachen Schaltelementes möglich, mittels eines zweiten Wechslers kann dieser Fehlerfall bei der Ansteuerung zuverlässig ausgeschlossen werden.

In einer anderen Ausgestaltung ist ein erstes Schaltelement vorgesehen und dazu eingerichtet, einen Stromfluss zwischen dem ersten Eingangsanschluss und der ersten Anschlussleitung oder der ersten Drossel der P FC-Stufe zu ermöglichen oder zu unterbrechen.

Ein erstes Schaltelement ist zwischen der ersten Anschlussleitung und dem ersten Eingangsanschluss angeordnet. Je nach Schaltstellung wird somit ein Stromfluss oder ein Ladestrom von dem ersten Eingangsanschluss in Richtung der ersten Drossel der P FC-Stufe ermöglicht oder verhindert. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, einen Ladestrom über die erste Anschlussleitung zu unter- brechen oder einzuschalten. Bevorzugt ist dem ersten Schaltelement ein Heißleiter oder NTC-Widerstand parallel geschaltet, der zur Begrenzung eines Einschaltstroms genutzt wird. Bevorzugt fließt der Einschaltstrom vom ersten Eingangsanschluss über die P FC-Stufe in den ersten und/ oder den zweiten Kondensator. Bevorzugt bei niedrigen Temperaturen ist der Widerstand des Heißleiters hoch und verringert den Einschaltstrom. Nach dem Einschalten erwärmt sich der Heißleiter durch den Stromfluss und verliert seinen hohen Anfangswiderstand. Bevorzugt zur Reduktion der Verluste des Heißleiters wird dieser mittels Schließen des ersten Schaltelementes bei im Wesentlichen aufgeladenen ersten und/ oder zweiten Kondensator überbrückt.

In einer anderen Ausgestaltung ist ein drittes Schaltelement vorgesehen und dazu eingerichtet ist, einen Ladestrom zwischen dem dritten Eingangsanschluss und der dritten Anschlussleitung oder der dritten Drossel der P FC-Stufe zu ermöglichen oder zu unterbrechen.

Ein drittes Schaltelement ist zwischen der dritten Anschlussleitung und dem dritten Eingangsanschluss angeordnet. Je nach Schaltstellung wird somit ein Stromfluss oder ein Ladestrom von dem dritten Eingangsanschluss in Richtung der dritten Drossel der P FC-Stufe ermöglicht oder verhindert. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, einen Ladestrom, bevorzugt bei Vorliegen eines dreiphasigen Ladestromes, über die dritte Anschlussleitung zu unterbrechen oder einzuschalten. Bevorzugt ist dem dritten Schaltelement ein Heißleiter oder NTC-Widerstand parallel geschaltet, der zur Begrenzung eines Einschaltstroms genutzt wird. Bevorzugt fließt der Einschaltstrom vom dritten Eingangsanschluss über die PFC- Stufe in den ersten und/oder den zweiten Kondensator. Bevorzugt bei niedrigen Temperaturen ist der Widerstand des Heißleiters hoch und verringert den Einschaltstrom. Nach dem Einschalten erwärmt sich der Heißleiter durch den Stromfluss und verliert seinen hohen Anfangswiderstand. Bevorzugt zur Reduktion der Verluste des Heißleiters wird dieser mittels Schließen des dritten Schaltelementes bei im Wesentlichen aufgeladenen ersten und/ oder zweiten Kondensator überbrückt.

In einer anderen Ausgestaltung ist ein siebtes Schaltelement zwischen dem Mittenabgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode und einem Mittenabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator angeordnet.

Ein siebtes Schaltelement ist zwischen den Mitten abgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode und den Mittenabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator geschaltet. Je nach Schaltstellung wird somit ein Stromfluss zwischen den Mitten abgriffen der Diodenreihenschaltung und der Kondensatorenreihenschaltung ermöglicht oder verhindert. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, einen Stromfluss, bevorzugt bei Vorliegen eines zwei- oder dreiphasigen Ladestromes, zwischen dem Mittenabgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode und dem Mittenabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator zu unterbrechen oder einzuschalten. Bevorzugt wird das siebte Schaltelement geschlossen für den Betrieb des Ladegerätes mit asymmetrischer Belastung. Eine asymmetrische Belastung liegt bei einem Betrieb mit einem 2-Phasen Netz oder auch bei asymmetrischer Belastung bei einem Betrieb mit einem 3- Phasen Netz vor, also zweiphasiger oder dreiphasiger Wechselspannung. In diesen Fällen fließt über das geschlossene siebte Schaltelement der resultierende Strom auf dem Neutralleiter. Bei einer symmetrischen Belastung sind die Wechselspannungen auf der ersten, zweiten und dritten Anschlussleitung gleich groß und die Phasenverschiebung der Wechselspannungen untereinander beträgt jeweils 120 Grad. In diesem Fall ist die Summe der Phasenströme und der resultierende Strom auf dem Neutralleiter gleich Null. Bei einer asymmetrischen Belastung sind die Wechselspannungen auf der ersten, zweiten und dritten Anschlussleitung nicht alle gleich groß und/ oder die Phasenverschiebung der Wechselspannungen untereinander beträgt nicht jeweils 120 Grad. In diesem Fall ist die Summe der Phasenströme und der resultierende Strom ungleich Null. Bevorzugt wird bei geschlossenem Schaltelement ein Stromfluss für diesen Summenstrom über den Neutralleiter zum Neutralleiteranschluss ermöglicht.

In einer anderen Ausgestaltung wird zur Bereitstellung von elektrischer Energie am zweipoligen Wechselspannungsanschluss eine an dem positiven Zwischenanschluss und an dem negativen Zwischenanschluss bereitgestellte Gleichspannung zumindest teilweise als Wechselspannung am ersten Wechselspannungsanschluss und am zweiten Wechselspannungsanschluss bereitgestellt, wobei das vierte Schaltelement eine Verbindung von dem Mittenabgriff der dritten Halbbrücke über die dritte Drossel zum ersten Wechselspannungsanschluss herstellt und das sechste Schaltelement eine Verbindung von dem Mitten a bgriff der vierten Halbbrücke zum zweiten Wechselspannungsanschluss herstellt.

Vorteilhaft wird das vierte und das sechste Schaltelement so geschaltet, dass eine Bereitstellung einer regelbaren Wechselspannung am zweipoligen Wechselspannungsanschluss ermöglicht wird. Die Gleichspannung am Zwischenanschluss wird mittels der dritten und der vierten Halbbrücke, bevorzugt mittels Filterung über die dritte Drossel und einem vierten Kondensator zwischen dem ersten und dem zweiten Wechselspannungsanschluss, in eine gewünschte Wechselspannung gewandelt. Somit wirken die dritte und die vierte Halbbrücke wie ein Wechselrichter zur Erzeugung einer, bevorzugt einphasigen, Wechselspannung aus einer Gleichspannung am zweipoligen Wechselspannungsanschluss.

In einer anderen Ausgestaltung wird zur Bereitstellung von elektrischer Energie am Zwischenanschluss

- entweder eine an der Eingangsanschlusseinheit bereitgestellte Wechselspannung über die PFC-Stufe zumindest teilweise als Gleichspannung am positiven Zwischenanschluss und am negativen Zwischenanschluss bereitgestellt, wobei ein Ladestrom über mindestens die erste Anschlussleitung und die zweite Anschlussleitung, oder mindestens den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung, über die PFC-Stufe zum Zwischenanschluss geleitet wird und bevorzugt der gesamte Ladestrom über den Neutralleiter zurückgeführt wird,

- oder eine seitens eines an den Zwischenanschluss angeschlossenen bidirektionalen Gleichspannungswandler und einer daran angeschlossenen Batterie, bevorzugt Traktionsbatterie, bereitgestellte Gleichspannung am positiven Zwischenanschluss und am negativen Zwischenanschluss bereitgestellt, wobei dazu der bidirektionale Gleichspannungswandler die Spannung der Batterie auf die bereitzustellende Gleichspannung am positiven Zwischenanschluss und am negativen Zwischenanschluss wandelt.

Vorteilhaft wird eine Topologie bereitgestellt, die ein Bereitstellen einer Gleichspannung am Zwischenanschluss ermöglicht, wobei die Energie dafür einerseits von einer externen Energiequelle bereitgestellt werden kann oder von einer Batterie, bevorzugt fahrzeugintern, bereitgestellt wird. In einer Ausgestaltung ist das Ladegerät dazu eingerichtet, an der Eingangsanschlusseinheit an dem ersten Eingangsanschluss und dem Neutralleiteranschluss eine Wechselspannung bereitzustellen, wobei zur Bereitstellung von elektrischer Energie an dem ersten Eingangsanschluss und an dem Neutralleiteranschluss eine an dem positiven Zwischenanschluss und an dem negativen Zwischenanschluss bereitgestellte Gleichspannung zumindest teilweise als Wechselspannung am ersten Eingangsanschluss und am Neutralleiteranschluss bereitgestellt wird, wobei ein Strom zwischen dem positiven Zwischenanschluss und dem ersten Eingangsanschluss über die erste Drossel geleitet wird und ein Strom zwischen negativen Zwischenanschluss und dem Neutralleiteranschluss über die zweite Drossel geleitet wird.

Vorteilhaft wird eine Topologie bereitgestellt, die ein Bereitstellen einer Wechselspannung an dem ersten Eingangsanschluss und dem Neutralleiteranschluss ermöglicht, wobei die Energie dafür von einer Batterie, bevorzugt fahrzeugintern, bereitgestellt wird.

Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Ladegerät, wie oben beschrieben, wobei der Antriebstrang insbesondere eine Traktionsbatterie, einen Wechselrichter und/ oder eine elektrische Maschine umfasst. Vorteilhaft wird ein Antriebsstrang eines elektrischen Fahrzeugs mit einem Ladegerät mit einer vereinfachten Schaltungstopologie bereitgestellt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, wie oben beschrieben.

Vorteilhaft wird ein Fahrzeug mit einem Ladegerät mit einer vereinfachten Schaltungstopologie bereitgestellt.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines wie oben vorgestellten Ladegerätes mit dem Schritt: Ansteuern des vierten und des sechsten Schaltelementes und sowie der High-Side und Low-Side Schalter der dritten und vierten Halbbrücke zum Bereitstellen von elektrischer Energie am zweipoligen Wechselspannungsanschluss. Mittels der Ansteuerung der Schalter der dritten und vierten Halbbrücke und Schließen des vierten und sechsten Schaltelementes wird eine an dem Zwischenanschluss anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt, die am zweipoligen Wechselspannungsanschluss anliegt. Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem eine Bereitstellung einer regelbaren Wechselspannung am zweipoligen Wechselspannungsanschluss ermöglicht wird.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.

Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des Ladegeräts entsprechend auf das Verfahren bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform einer Schaltungstopologie für ein Ladegerät

Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Schaltungstopologie für ein Ladegerät, Figur 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem ersten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem zweiten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät

Figur 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem dritten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät

Figur 6 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang mit einem Ladegerät,

Figur 7 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb eines Ladegeräts

Ausführungsformen der Erfindung

Die Figur 1 zeigt ein Ladegerät 500, bevorzugt für ein Fahrzeug. Das Ladegerät 500 umfasst eingangsseitig eine Eingangsanschlusseinheit 100 zum Anschließen einer ein- bis dreiphasigen Wechselspannung, eine PFC-Stufe 200 zum Bereitstellen einer Gleichspannung an einem Zwischenanschluss 300. Die PFC-Stufe 200 des Ladegerätes 500 umfasst eine erste 210, eine zweite 220 und eine dritte 230 Halbbrücke. Die erste, zweite und dritte Halbbrücke 210, 220, 230 umfasst jeweils eine Reihenschaltung mit einem High-Side-Schalter 211, 213, 215 und einem Low-Side-Schalter 212, 214, 216. Jeweils ein Mitten abgriff zwischen dem High-Side-Schalter und dem Low-Side-Schalter einer Halbbrücke ist über jeweils eine erste, zweite und dritte Drossel 202, 204, 206 mit jeweils einem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss LI, L2, L3 der Eingangsanschlusseinheit 100 über jeweils eine erste, zweite und dritte Anschlussleitung 110, 120, 130 verbindbar. Somit ist der Mittenabgriff der ersten Halbbrücke 210 über die erste Drossel 202 über die erste Anschlussleitung 110 mit dem ersten Eingangsanschluss LI verbindbar. Somit ist der Mitten abgriff der zweiten Halbbrücke 220 über die zweite Drossel 204 über die zweite Anschlussleitung 120 mit dem zweiten Eingangsanschluss L2 verbindbar. Somit ist der Mittenabgriff der dritten Halbbrücke 230 über die dritte Drossel 206 über die dritte Anschlussleitung 130 mit dem dritten Eingangsanschluss L3 verbindbar. Die Halbbrücken 210, 220, 230 sind parallel geschaltet. Deren Enden sind mit dem zweipoligen Zwischenanschluss 300 verbunden. Die High-Side-Schalter sind mit einem positiven Zwischenanschluss 310 und die Low-Side-Schalter mit einem negativen Zwischenanschluss 320 verbunden. An den Zwischenanschluss 300 ist bevorzugt ein Gleichspannungswandler 450 angeschlossen. Die Gleichspannung an dem Zwischenanschluss 300, die eingangsseitig am Gleichspannungswandler 450 anliegt, wird bevorzugt in eine Ladespannung gewandelt zum Laden einer ausgangsseitig des Gleichspannungswandlers 450 anschließbaren Batterie 470, bevorzugt einer Traktionsbatterie oder Hochvolt-Batterie. Bevorzugt ist parallel zu der Batterie 470 ein weiterer Gleichspannungswandler 460, bevorzugt ein Tiefsetzsteller, angeschlossen, zur Wandlung der Ladespannung in eine Niedervoltspannung zum Laden einer Niedervoltbatterie 462 und zur Versorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs zur Versorgung der Steuergeräte eines Fahrzeugs. Die Niedervoltbatterie 462, wie bevorzugt auch weitere nicht dargestellte Niederspannungsverbraucher, sind an das Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen. Bevorzugt ist der weitere Gleichspannungswandler 460 ein bidirektionaler Gleichspannungswandler. Bevorzugt kann so der weitere Gleichspannungswandler 460 zum Vorladen des Hochspannungszwischenkreises verwendet werden, bevor die Batterie 470 an das Ladegerät 500 angeschlossen wird. Der Hochspannungszwischenkreis liegt ausgangsseitig am Gleichspannungswandler 450 an. Bevorzugt ist an das Bordnetz ein Wechselrichter 480 angeschlossen, der die Niedervoltspannung in eine Wechselspannung wandelt zur Versorgung haushaltsüblicher Verbraucher. Bevorzugt werden haushaltsübliche Verbraucher mit einer Wechselspannung versorgt, die, je nach Region unterschiedlich, ca. 120 Volt oder 230-240 Volt beträgt. Hierzu können Wechselspannungsverbraucher an den ersten Anschlusspol 482 und an den zweiten Anschlusspol 484 angeschlossen werden.

Ausgehend von dem Ladegerät 500 nach Figur 1 umfasst das erfindungsgemäße Ladegerät 500 nach Figur 2 einen zweipoligen Wechselspannungsanschluss 400. Zur Bereitstellung einer Wechselspannung an dem Wechselspannungsanschluss 400 umfasst das Ladegerät 500 eine vierte Halbbrücke 240, die zu der ersten, zweiten und dritten Halbbrücke 210, 220, 230 parallel geschaltet ist, mit einem High-Side- Schalter 217 und einem Low-Side-Schalter 218, wobei ein Mitten abgriff zwischen dem High-Side-Schalter und dem Low-Side-Schalter der vierten Halbbrücke 240 über ein sechstes Schaltelement S6 mit einem zweiten Wechselspannungsanschluss 420 des zweipoligen Wechselspannungsanschluss 400 schaltbar verbunden ist und wobei ein viertes Schaltelement S4 vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, eine Verbindung über die dritte Drossel 206 zwischen der dritten Halbbrücke 230 und einem ersten Wechselspannungsanschluss 410 oder eine Verbindung über die dritte Drossel 206 zwischen der dritten Halbbrücke 230 und der dritten Anschlussleitung 130 zu dem dritten Eingangsanschluss L3 herzustellen. Bevorzugt ist der zweipolige Wechselspannungsanschluss dazu eingerichtet, im Betrieb haushaltsübliche Verbraucher zu versorgen. Bevorzugt werden haushaltsübliche Verbraucher mit einer Wechselspannung versorgt, die, je nach Region unterschiedlich, ca. 120 Volt oder 230-240 Volt beträgt.

Bevorzugt umfasst die Eingangsanschlusseinheit 100 weiter einen Neutralleiteranschluss NI. Den Halbbrücken 210, 220, 230, 240 ist eine Reihenschaltung einer ersten Dl und einer zweiten D2 Diode parallel geschaltet. Die erste und die zweite Diode Dl, D2 sind in Sperrrichtung geschaltet und verhindern einen Stromfluss von dem positiven Zwischenanschluss 310 zum negativen Zwischenanschluss 320 und ermöglichen einen Stromfluss von dem negativen Zwischenanschluss 320 zum positiven Zwischenanschluss 310. Ein Mittenabgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode Dl, D2 ist über einen Neutralleiter 140 mit dem Neutralleiteranschluss NI verbunden. Den Halbbrücken 210, 220, 230, 240 ist eine Reihenschaltung aus einem ersten CI und einem zweiten C2 Kondensator parallel geschaltet. Ein fünftes Schaltelement S5 ist vorgesehen und dazu eingerichtet, die einerseits mit der zweiten Halbbrücke 220 verbundene zweite Drossel 204 entweder mit dem Neutralleiter 140 oder mit der zweiten Anschlussleitung 120 zu dem zweiten Eingangsanschluss L2 zu verbinden.

Bevorzugt ist die zweite Anschlussleitung 120 in einen ersten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_l und in einen zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_2 aufgeteilt. Hierzu ist ein zweites Schaltelement S2 vorgesehen ist, welches zwischen dem ersten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_l und dem zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_2 angeordnet ist. Das zweite Schaltelement S2 ist dazu eingerichtet, einen Ladestrom von dem zweiten Eingangsanschluss L2 über den ersten Teil und den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_l, 120_2 zu der zweiten Drossel 204 zu leiten oder einen Ladestrom von der ersten Anschlussleitung 110 über den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_2 zu der zweiten Drossel 204 zu leiten.

Bevorzugt ist ein erstes Schaltelement S1 vorgesehen und dazu eingerichtet, einen Stromfluss zwischen dem ersten Eingangsanschluss LI und der ersten Anschlussleitung 110 zu ermöglichen oder zu unterbrechen.

Bevorzugt ist ein drittes Schaltelement S3 vorgesehen und dazu eingerichtet, einen Ladestrom zwischen dem dritten Eingangsanschluss L3 und der dritten Anschlussleitung 130 zu ermöglichen oder zu unterbrechen.

Bevorzugt sind dem ersten S1 und dem dritten S3 Schaltelement Vorladewiderstände, bevorzugt schaltbare Widerstände, Heißleiter oder NTC-Widerstände, parallel geschaltet, damit ein Anlaufstrom beim Anschließen einer Wechselspannung an die Eingangsanschlusseinheit 100 abklingt und begrenzt wird, bevor das erste und das dritte Schaltelement Sl, S3 geschlossen wird.

Bevorzugt ist ein siebtes Schaltelement S7 zwischen dem Mitten abgriff zwischen der ersten und der zweiten Diode Dl, D2 und einem Mittenabgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator Cl, C2 angeordnet.

Bevorzugt ist jeweils an der ersten, zweiten und dritten Drossel 202, 204, 206 ein Stromsensor (A) angeordnet zur Ermittlung des Stroms durch die jeweilige Drossel 202, 204, 206. In Abhängigkeit der ermittelten Ströme werden bevorzugt die High- Side-Schalter und die Low-Side-Schalter sowie die Schaltelemente angesteuert zur Umsetzung der gewünschten Betriebsmodi. Bevorzugt sind jeweils Spannungssensoren (V) zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Anschlussleitung 110, 120, 130 und dem Neutralleiter 140 angeordnet zur Ermittlung der Spannungen. Bevorzugt ist ebenso jeweils ein Spannungssensor (V) zwischen dem positiven und dem negativen Zwischenanschluss 310, 320 sowie zwischen dem Mitten abgriff zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator Cl, C2 und dem negativen Zwischenanschluss 320 angeordnet. In Abhängigkeit der ermittelten Spannungen werden bevorzugt die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter sowie die Schaltelemente angesteuert zur Umsetzung der gewünschten Betriebsmodi. Bevorzugt ist der negative Zwischenanschluss 320 mit Masse GND AC verbunden. Bevorzugt ist GND AC ein internes Spannungspotential.

Bevorzugt sind die Schaltelemente als Halbleiterschalterbauelemente (IGBT oder MOSFETS, basierend auf Si, SiC oder GaN) oder als Schütze oder Relais vorgesehen.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem ersten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät 500. Bevorzugt wird zur Bereitstellung von elektrischer Energie am zweipoligen Wechselspannungsanschluss 400 eine an dem positiven Zwischenanschluss 310 und an dem negativen Zwischenanschluss 320 bereitgestellte Gleichspannung zumindest teilweise als Wechselspannung am ersten Wechselspannungsanschluss 410 und am zweiten Wechselspannungsanschluss 420 bereitgestellt. Bevorzugt stellt hierzu das vierte Schaltelement S4 eine Verbindung von dem Mittenabgriff der dritten Halbbrücke 230 über die dritte Drossel 206 zum ersten Wechselspannungsanschluss 410 her und das sechste Schaltelement S6 stellt eine Verbindung von dem Mittenabgriff der vierten Halbbrücke 240 zum zweiten Wechselspannungsanschluss 420 her. Folglich ergibt sich der in der Figur 3 dargestellte Stromverlauf von dem positiven Zwischenanschluss 310 über die dritte Halbbrücke 230 und die dritte Drossel 206 über das vierte Schaltelement S4, bevorzugt über einen Filter 404, bevorzugt ein EMV-Filter, zu dem ersten Wechselspannungsanschluss 410 und von dem zweiten Wechselspannungsanschluss 420 über das geschlossene Schaltelement S6 zurück über die vierte Halbbrücke 240 zu dem negativen Zwischenanschluss 320. Bevorzugt filtert ein vierter Kondensator C4 zwischen dem ersten Wechselspannungsanschluss 410 und dem zweiten Wechselspannungsanschluss 420 unterstützend die bereitzustellende Wechselspannung. Zusammenfassend wird eine Bereitstellung von elektrischer Energie am zweipoligen Wechselspannungsanschluss 400 ermöglicht. Dieser zweipolige Wechselspannungsanschluss 400 wird bevorzugt mittels einer Steckdose, fahrzeugintern oder fahrzeugextern, bereitgestellt, bevorzugt zur Versorgung angeschlossener, bevorzugt haushaltsüblicher, Verbraucher 402. Die elektrische Energie am Zwischenanschluss 300 kann dabei seitens einer an den ein- bis dreiphasig an den Eingangsanschluss angeschlossenen Energiequelle bereitgestellt werden und/ oder einer, bevorzugt über den Gleichspannungswandler 450, angeschlossenen Batterie 470. Hierzu ist der Gleichspannungswandler 450 als ein bidirektionaler Gleichspannungswandler ausgestaltet. Der Gleichspannungswandler 450 wandelt dabei die Gleichspannung der Batterie 470 in die Gewünschte Gleichspannung am Zwischenanschluss 300.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem zweiten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät. Bevorzugt wird zur Bereitstellung von elektrischer Energie am Zwischenanschluss 300 eine an der Eingangsanschlusseinheit 100 bereitgestellte Wechselspannung über die PFC-Stufe 200 zumindest teilweise als Gleichspannung am positiven Zwischenanschluss 310 und am negativen Zwischenanschluss 320 bereitgestellt. Bevorzugt wird dabei ein Ladestrom über mindestens die erste Anschlussleitung 110 und die zweite Anschlussleitung 120, oder mindestens den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_2, über die PFC-Stufe 200 zum Zwischenanschluss 300 geleitet. Bevorzugt wird der gesamte Ladestrom über den ersten und zweiten Kondensator Cl, C2 gefiltert und über die Diode D2 und den Neutralleiter 140 zum Neutralleiteranschluss NI zurückgeführt. Bevorzugt wird ein dreiphasiger Wechselstrom einer an der Eingangsanschlusseinheit angeschlossenen dreiphasigen Wechselspannungsquelle über alle drei Anschlussleitungen 110, 120, 130 bei geschlossenen ersten und dritten Schaltelementen S1 S3 über die erste, zweite und dritte Drossel 202, 204, 206 zum Zwischenanschluss geleitet. Bevorzugt wird ein dreiphasiger Wechselstrom einer an der Eingangsanschlusseinheit angeschlossenen dreiphasigen Wechselspannungsquelle über die erste und die zweite Anschlussleitung 110, 120 bei geschlossenen ersten S1 und geöffneten dritten S3 Schaltelement über die erste und zweite Drossel 202 und 204 zum Zwischenanschluss geleitet. Aufgrund der sich ergebenden asymmetrischen Belastung des Ladegerätes 500 wird bevorzugt mittels des Schaltelementes S7 die Verbindung zwischen dem Mitten abgriff der Reihenschaltung des ersten und des zweiten Kondensators Cl, C2 und dem Mittenabgriff der Reihenschaltung der ersten und der zweiten Diode Dl, D2 geschlossen. Das geschlossene Schaltelement S7 ermöglicht einen alternativen Pfad zum Zurückführen des Ladestroms, oder des resultierenden Stroms, über den Neutralleiter 140. Bevorzugt wird ein einphasiger Wechselstrom einer an der Eingangsanschlusseinheit angeschlossenen einphasigen Wechselspannungsquelle mittels einer Brücke 150, einer galvanischen Verbindung, zwischen dem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss LI, L2, L3 über alle drei Anschlussleitungen 110, 120, 130 bei geschlossenen ersten und dritten Schaltelementen S1 S3 über die erste, zweite und dritte Drossel 202, 204, 206 zum Zwischenanschluss geleitet. Bevorzugt wird ein einphasiger Wechselstrom einer an der Eingangsanschlusseinheit angeschlossenen einphasigen Wechselspannungsquelle mittels einer Brücke 150, einer galvanischen Verbindung, zwischen dem ersten, zweiten und dritten Eingangsanschluss LI, L2, L3 über die erste und die zweite Anschlussleitung 110, 120 bei geschlossenen ersten S1 und geöffneten dritten S3 Schaltelement über die erste und zweite Drossel 202 und 204 zum Zwischenanschluss geleitet. Bevorzugt wird die Brücke 150 in Ladegeräten 500 verwendet, die in Regionen auf der Welt eingesetzt werden, in denen die Infrastruktur und das öffentliche Stromnetz nur einphasige Wechselspannungsquellen als externe Wechselspannungsquellen bereitstellen. Bevorzugt wird ein einphasiger Wechselstrom einer am ersten Eingangsanschluss LI der Eingangsanschlusseinheit 100 angeschlossenen einphasigen Wechselspannungsquelle mittels des zweiten Schaltelementes S2 über die erste Anschlussleitung 110 und den zweiten Teil der zweiten Anschlussleitung 120_2 bei geschlossenen ersten S1 über die erste und zweite Drossel 202 und 204 zum Zwischenanschluss geleitet. Zusammenfassend werden unterschiedliche Möglichkeiten zur Bereitstellung von elektrischer Energie am Zwischenanschluss 300 bereitgestellt. Diese unterschiedlichen Möglichkeiten entsprechen dem Stromverlauf bei einem Ladebetrieb, bei dem Energie einer externen an den Eingangsanschluss 100 angeschlossenen Energiequelle an den Zwischenanschluss 300 übertragen wird. Bevorzugt wird der zweite Betriebsmodus allein ausgeführt. Bei den Möglichkeiten des zweiten Betriebsmodus mit geöffneten Schaltelement S3 wird bevorzugt der erste Betriebsmodus, die Bereitstellung von elektrischer Energie am zweipoligen Wechselspannungsanschluss 400, gleichzeitig ausgeführt.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Strom- bzw. Energiefluss bei einem dritten Betriebsmodus der Schaltungstopologie für ein Ladegerät. Bevorzugt wird zur Bereitstellung von elektrischer Energie an dem ersten Eingangsanschluss LI und dem Neutralleiteranschluss NI eine an dem posi- tiven Zwischenanschluss 310 und an dem negativen Zwischenanschluss 320 bereitgestellte Gleichspannung zumindest teilweise als Wechselspannung am ersten Eingangsanschluss LI und am Neutralleiteranschluss 420 bereitgestellt. Bevorzugt wird ein Strom zwischen dem positiven Zwischenanschluss 310 und dem ersten Eingangsanschluss LI über die erste Halbbrücke 210 und die erste Drossel 202 geleitet. Bevorzugt ist hierzu das erste Schaltelement S1 geschlossen. Ein Strom zwischen negativen Zwischenanschluss 320 und dem Neutralleiteranschluss NI wird über die zweite Halbbrücke 220 und die zweite Drossel 204 geleitet, wobei das fünfte Schaltelement S5 einen Stromfluss von der zweiten Drossel 204 über den Neutralleiter 140 zum Neutralleiteranschluss NI ermöglicht. Bevorzugt filtert ein dritter Kondensator C3 zwischen der ersten Anschlussleitung 110 und dem Neutralleiter 140 unterstützend die bereitzustellende Wechselspannung. Bevorzugt ist die bereitgestellte Wechselspannung dazu vorgesehen, haushaltsübliche Verbraucher zu versorgen. Bevorzugt werden haushaltsübliche Verbraucher mit einer Wechselspannung versorgt, die, je nach Region unterschiedlich, ca. 120 Volt oder 230-240 Volt beträgt. Zusammenfassend wird eine Bereitstellung von elektrischer Energie, einer regelbaren Wechselspannung, an dem ersten Eingangsanschluss LI und dem Neutralleiteranschluss NI ermöglicht. Diese elektrische Energie wird bevorzugt mittels einer Steckdose fahrzeugextern bereitgestellt, bevorzugt zur Versorgung angeschlossener, bevorzugt haushaltsüblicher, weiterer Verbraucher. Die elektrische Energie am Zwischenanschluss 300 wird hierzu seitens einer, bevorzugt über den Gleichspannungswandler 450, angeschlossenen Batterie 470 bereitgestellt. Hierzu ist der Gleichspannungswandler 450 als ein bidirektionaler Gleichspannungswandler ausgestaltet. Bevorzugt wird der dritte Betriebsmodus allein oder gleichzeitig mit dem ersten Betriebsmodus ausgeführt.

Die Figur 6 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 700 mit einem Antriebsstrang 600 mit einem Ladegerät 500. Das Fahrzeug 700 ist hier nur beispielhaft mit vier Rädern dargestellt, wobei die Erfindung gleichermaßen in beliebigen Fahrzeugen mit einer beliebigen Anzahl an Rädern zu Lande, zu Wasser und in der Luft einsetzbar ist. Der beispielhaft dargestellte Antriebsstrang 600 umfasst mindestens ein Ladegerät 500. Weiter umfasst der Antriebsstrang bevorzugt eine Batterie 470, einen Wechselrichter 472 und oder eine elektrische Maschine 474. Figur 7 zeigt ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren 800 zum Betrieb eines Ladegeräts 500. Das Verfahren 800 startet mit dem Schritt 805. In Schritt 810 werden das vierte und das sechste Schaltelement S4, S6 sowie die High-Side und Low-Side Schalter der dritten und vierten Halbbrücke 210, 220, 230, 240 zum Bereitstellen von elektrischer Energie am zweipoligen

Wechselspannungsanschluss 400 angesteuert. Mit Schritt 815 endet das Verfahren.