Fahrzeugseitige Ladeschaltung

Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb weisen einen Akkumulator auf, um den Antrieb zu speisen. Bei zahlreichen Fahrzeugen ist eine Ladebuchse vorgesehen, um Energie von außen in den Akkumulator zur übertragen, etwa im Rahmen eines Ladevorgangs.

Beim Anschluss eines Fahrzeugs an ein Wechselspannungsnetz können mehrere elektrische Parameter variieren, die Einfluss auf Betriebsgrößen wie Spannung oder Leistung der Ladeschaltung haben. Diese variablen Parameter sind beispielsweise die Phasenanzahl, die von der Ausgestaltung des Wechselspan nungsanschlusses abhängt, sowie die Spannung bzw. Konfiguration des Wechselspannungsnetzes, die regional variieren kann.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der möglichst kostengünstig unterschiedlich ausgeprägte

Wechselspannunganschlüsse zum Laden eines Fahrzeugs verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen, Merkmale, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Es wird eine fahrzeugseitige Ladeschaltung vorgeschlagen, bei der mehrere galvanisch verbindende Gleichspannungswandler mittels einer einstellbaren Schaltervorrichtung wahlweise parallel oder seriell miteinander verbunden werden können, um so die Ladeschaltung an die Ausprägung (etwa: ein- oder mehrphasig) des Anschlusses an ein Wechselspannungsnetz anpassen zu können. Die Ladeschaltung ist somit eine galvanisch verbindende La deschaltung. Aufgrund dieser Ausprägung ist es nicht notwendig, einen Transformator zur galvanischen Trennung zu verwenden.

Ein Gleichrichter der Ladeschaltung ist einer Wechselspan nungsschnittstelle der Ladeschaltung nachgeschaltet und richtet die an der Wechselspannungsschnittstelle anliegende Spannung gleich. Die gleichgerichtete Spannung (bzw. deren Spitzenwert) richtet sich nach der Phasenanzahl der Wechselspannungs schnittstelle. Bei einem 230 V - Netz und einer dreiphasigen Anschlusskonfiguration kann sich so eine gleichgerichtete Spannung ergeben, die über einer Grenz-Nennspannung liegt, die sich mit einer bestimmten Halbleitertechnologie erreichen lässt . Um für die Halbleiter der Gleichspannungswandler eine

Grenz-Nennspannung vorzusehen, die nicht die verwendbaren Technologien beschränkt, kann in diesem Fall die Schalter vorrichtung die mehreren Gleichspannungswandler in Serie zu einander schalten. Dadurch teilt sich die Betriebsspannung für jeden Gleichspannungswandler durch deren Anzahl. Bei zwei Gleichspannungswandlern halbieren sich die Betriebsspannungen, mit denen die Halbleiter der Gleichspannungswandler jeweils arbeiten. Bei einem einphasigen Betrieb können die Gleich spannungswandler parallel geschaltet werden, um so eine Ver vielfachung der Stromtragfähigkeit zu erreichen.

Die fahrzeugseitige Ladeschaltung ist mit einer Wechselspan nungsschnittstelle und einem daran angeschlossenen Gleich richter ausgestattet. Die Wechselspannungsschnittstelle ist insbesondere ein Steckverbindungselement mit mehreren Kon takten. Der Gleichrichter weist die Funktion des Gleichrichtens auf, kann jedoch in einigen Ausführungsformen neben dieser Funktion auch weitere Funktionen wie Leistungsfaktorkorrektur oder Oberwellenfiltern aufweisen; insbesondere ist der

Gleichrichter ein aktiver Gleichrichter. Der Gleichrichter weist eine Wechselspannungsseite auf. Mit dieser ist der Gleichrichter an der Wechselspannungsschnittstelle angeschlossen.

Der Gleichrichter umfasst vorzugsweise für jeden Phasenkontakt der Wechselspannungsschnittstelle mindestens eine Halbbrücke (die steuerbar sein kann oder eine Diodenhalbbrücke sein kann) . Die Wechselspannungsschnittstelle kann einen Neutralleiter kontakt aufweisen. Dieser ist vorzugsweise mit einer (eigenen) Halbbrücke des Gleichrichters verbunden. Diese Halbbrücke unterscheidet sich von einer Halbbrücke, die mit einer Phase der Wechselspannungsschnittstelle verbunden ist und kann insbe sondere eine Diodenhalbbrücke sein.

Der Gleichrichter umfasst auch eine Gleichspannungsseite. An diese sind die Halbbrücken des Gleichrichters angeschlossen. Die Gleichspannungsseite umfasst insbesondere zwei Gleichspan nungspotentiale oder -schienen. An diese sind die Halbbrücken angeschlossen (wobei hierbei insbesondere die beiden Enden der Halbbrücken an dieser Potentiale oder Schienen angeschlossen sind) .

An den Gleichrichter (bzw. an dessen Gleichspannungsseite) sind mehrere galvanisch verbindende Gleichspannungswandler ange schlossen. Die Gleichspannungswandler sind über die Schal tervorrichtung mit dem Gleichrichter verbunden. Zwischen dem Gleichspannungswandler und dem Gleichrichter ist die Schal tervorrichtung vorgesehen. Die Verbindungsart (parallel oder seriell) , gemäß der die Gleichspannungswandler mit dem

Gleichrichter verbunden sind, ist einstellbar mittels einer Schaltervorrichtung. Die Schaltervorrichtung verbindet die Gleichspannungswandler untereinander in schaltbarer (unter schiedlicher) Weise. Unterschiedliche Schaltstellungen der Schaltervorrichtung sind mit unterschiedlichen Verbindungen des Gleichrichters einerseits und der Gleichspannungswandler an dererseits verknüpft. In einer Schaltstellung der Schalter vorrichtung sind die Seiten der Gleichspannungswandler, die mit dem Gleichrichter verbunden sind, parallel geschaltet (und insbesondere als Serienschaltung mit dem Gleichrichter ver bunden) . In einer weiteren Schaltstellung der Schaltervor richtung sind die Seiten der Gleichspannungswandler, die mit dem Gleichrichter verbunden sind, seriell miteinander verbunden (und insbesondere als Serienschaltung mit dem Gleichrichter ver bunden) .

Mittels der Schaltvorrichtung können die Gleichspannungswandler (insbesondere die Seite der Gleichspannungswandler, die den Zwischenkreiskondensator aufweist) wahlweise parallel oder seriell miteinander verbunden werden. Insbesondere können mittels der Schaltvorrichtung die dem Gleichrichter zugewandten Seiten der Gleichspannungswandler einstellbar parallel oder seriell miteinander verbunden werden. Diese Seiten können den Eingangsseiten der Gleichspannungswandler entsprechen, ins besondere bei einem Ladevorgang . Bei einer Rückspeisung (d.h. bei bidirektionalen Gleichspannungswandlern) entsprechen die Seiten den Ausgängen der Gleichspannungswandler.

Die Schaltvorrichtung erlaubt es, die Eingänge (insbesondere bezogen auf einen Ladevorgang) der Gleichspannungswandler seriell oder parallel miteinander zu verbinden. Da die

Gleichspannungswandler mit dem Gleichrichter verbunden sind, kann mittels der Schaltvorrichtung somit die Verbindungsart der Gleichspannungswandler mit dem Gleichrichter eingestellt werden. Bei einer seriellen Verbindung ergibt sich bei zwei Gleichspannungswandler die halbe Betriebsspannung (bezogen auf die gleichgerichtete Spannung) , so dass die Schalterelemente als auch die Zwischenkreiskondensatoren nur gemäß dieser halben (bzw. durch die Anzahl der Wandler geteilten) Betriebsspannung ausgelegt sein müssen. Die Gleichspannungswandler weisen eine dem Gleichrichter zugewandte Seite auf. Diese Seiten der Gleichspannungswandler werden mittels der Schaltvorrichtung wahlweise bzw. schaltbar (oder einstellbar) parallel oder seriell miteinander verbunden. An diesen Seiten befinden sich die Zwischenkreiskondensatoren, die somit einstellbar parallel oder seriell miteinander verbunden werden. Dies gilt auch für die Schaltereinheiten der Gleichspannungswandler.

Der Gleichrichter ist über die Gleichspannungswandler mit dem Bordnetzanschluss verbunden. Der Bordnetzanschluss ist ins besondere ein Hochvoltanschluss und ist somit für Betriebs spannungen für > 60 V ausgelegt, insbesondere für mindestens 400 V, 600 V oder 800 V. Ein Bordnetz mit der hier beschriebenen Ladeschaltung umfasst ferner einen Akkumulator, der an den Bordnetzanschluss angeschlossen ist. Neben dem Akkumulator können weitere Komponenten an den Bordnetzanschluss ange schlossen sein. Der Bordnetzanschluss kann über Trennschalter mit den Gleichspannungswandlern verbunden sein. Die Ladeschaltung umfasst vorzugsweise ferner eine Dioden kaskade. Diese ist zwischen den Gleichspannungswandlern und dem Bordnetzanschluss vorgesehen und insbesondere parallel zu dem Bordnetzanschluss angeschlossen. Die Diodenkaskade umfasst eine Reihenschaltung von Dioden. Die Reihenschaltung parallel zu dem Bordnetzanschluss angeschlossen. Die Enden der Reihenschaltung sind mit dem Bordnetzanschluss (insbesondere mit dessen beiden Gleichspannungspotentialen) verbunden. Zumindest einer der Gleichspannungswandler ist mit einem Zwischenpunkt der Rei henschaltung verbunden, über den zwei der Dioden miteinander (seriell) verbunden sind. Die Diodenkaskade ist insbesondere als eine (einphasige) Halbbrücke ausgebildet. Einer der Gleich spannungswandler ist mit dem Verbindungspunkt der Halbbrücke verbunden. Bei mehr als zwei Gleichspannungswandler umfasst die Diodenkaskade mehr als zwei Dioden. Die Anzahl der Gleich spannungswandler entspricht vorzugsweise der Anzahl der Dioden in der Diodenkaskade. Die Anzahl der Verbindungspunkte in der Diodenkaskade entspricht der Anzahl der Gleichspannungswandler minus 1. Bis auf einen Wandler werden die Gleichspannungswandler mit einem eigenen Verbindungspunkt der Diodenkaskade verbunden.

Einer der Wandler kann mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei Dioden der Diodenkaskade verbunden sein. Eine der Dioden kann zwischen diesem Wandler und dem anderen Wandler angeschlossen sein. Die Dioden der Diodenkaskade sind in gleicher Richtung miteinander verbunden. Die Durchlassrichtung der Dioden weist zum selben Potential. Dies gilt auch für die Sperrrichtung. Der erste und der zweite Wandler weisen jeweils eine positive Potentialschiene auf, wobei diese Potentialschienen über die erste der Dioden miteinander verbunden sind. Die erste Diode hat eine Durchlasssrichtung, die zur positiven Potentialschiene des ersten Gleichspannungswandlers weist. Die zweite Diode ist zwischen der positiven Potentialschiene des zweiten Gleich spannungswandlers und der negativen Potentialschiene des zweiten Gleichspannungswandlers angeschlossen. Die zweite Diode hat eine Durchlasssrichtung, die zur positiven Potentialschiene des zweiten Gleichspannungswandlers weist (bzw. zur ersten Diode bzw. zur positiven Potentialschiene des ersten Gleichspan nungswandlers) . Ein Teil der Gleichspannungswandler oder alle Gleichspan nungswandler können jeweils einen Glättungskondensator auf weisen. Der Glättungskondensator ist parallel zu dem jeweiligen Gleichspannungswandler an der Seite des Gleichspannungswandlers angeschlossen, die zu dem Bordnetzanschluss weist.

Die Gleichspannungswandler sind vorgesehen, den von dem

Gleichrichter bzw. von der Seite der Wechselspannungs

schnittstelle empfangene Spannung zu wandeln, um die gewandelte Spannung an den Bordnetzanschluss und insbesondere an die Diodenkaskade abzugeben. Die Diodenkaskade addiert die

(bordnetzanschlussseitigen) Spannungen der Gleichspannungs wandler und gibt die addierte Spannung an den Bordnetzanschluss ab .

Die Schaltereinheiten des ersten und des zweiten Spannungs wandlers umfassen jeweils zwei Schalter oder ein Schalter und eine Diode, die in Reihe geschaltet sind. Diese Schalter sind vorzugsweise Halbleiterschalter, beispielsweise Transistoren. Da durch die Aufteilung in mehrere Gleichspannungswandler die Gesamtspannung des Gleichrichters aufgeteilt wird, können Transistoren mit einer Maximalspannung von weniger als 650, 700 oder 600 Volt verwendet werden, beispielsweise sogenannte „Superj unction FETs" verwendet werden. Dies gilt insbesondere für ein 230 Volt-Netz, wenn dies dreiphasig an die Ladeschaltung angeschlossen ist, sodass es nicht erforderlich ist, die Gleichspannungswandler mit Transistoren auszustatten, die mit höheren Maximalspannungen ausgelegt werden müssen. Dadurch kann beispielsweise auf SiC-MOSFETs verzichtet werden, die einen signifikanten Kostenfaktor darstellen. Als Schaltereinheiten eignen sich insbesondere Transistoren wie MOSFETs oder auch IGBTs .

Die Schaltereinheit eines der Spannungswandler (insbesondere der erste Spannungswandler) kann einen elektronischen Schalter und eine Diode umfassen. Diese sind in Reihe geschaltet. Die Schaltereinheit mindestens eines weiteren Spannungswandlers (insbesondere der zweite Spannungswandler) kann zwei elekt ronische Schalter umfassen, die in Reihe geschaltet sind.

Die Spannungswandler vorzugsweise jeweils eine Serieninduk tivität auf. Diese sind an einer Seite der Spannungswandler vorgesehen, die mit dem Bordnetzanschluss verbunden ist. Die Serieninduktivität sind an einer Seite der Spannungswandler vorgesehen sind, an der die Spannungswandler mit dem Bord netzanschluss verbunden sind. Die Schaltereinheiten der

Spannungswandler weisen jeweils einen Verbindungspunkt auf, über den die (zwei) Schalter des betreffenden Spannungswandlers miteinander verbunden sind, oder über den die Diode der be treffenden Schaltereinheit mit dem Schalter der Schaltereinheit verbunden ist. Die Serieninduktivitäten verbinden somit die Schaltereinheiten der Spannungswandler mit dem Bordnetzan schluss bzw. mit der Diodenkaskade. Jeder Spannungswandler kann über einen Glättungskondensator verfügen, der die von der Schaltereinheit abgewandte Seite der Serieninduktivität mit einer Potentialschiene des betreffenden Gleichspannungswandlers verbindet, insbesondere mit einer negativen Potentialschiene des betreffenden Gleichspannungswandlers. Mit anderen Worten kann jeder Gleichspannungswandler über einen Glättungskondensator verfügen, der parallel an der Seite des Wandlers angeschlossen ist, die zum Bordnetzanschluss bzw. zur Diodenkaskade weist. Diese Seite ist entgegengesetzt zu der Seite der Spannungs wandler, die dem Gleichrichter zugewandt ist.

Der Gleichrichter weist vorzugsweise eine oder mehrere schaltbare Halbbrücke auf. Die Halbbrücken sind insbesondere vollschaltbar, das heißt bestehen jeweils aus einer Reihen schaltung von zwei Schaltern wie Transistoren. Die Halbbrücken bzw. deren Verbindungspunkte bzw. Zwischenabgriffe sind ins besondere direkt oder über Serieninduktivitäten mit der

Wechselspannungsschnittstelle verbunden. Bei einer Verbindung über jeweilige Serieninduktivitäten ergibt sich eine Leis tungsfaktorkorrekturschaltung, die sowohl gleichrichtende Funktion hat als auch eine spannungswandelnde Funktion, ins besondere eine Aufwärtswandlungsfunktion. Der Gleichrichter zwischen Wechselstromschnittstelle und den Gleichspannungs- wandlern ist daher vorzugsweise ein aktiver Gleichrichter und kann, wenn er mit Serieninduktivitäten wie beschrieben aus gestattet ist, auch eine korrigierende Funktion hinsichtlich des Leistungsfaktors ausüben und/oder oberwellendämpfend wirken. Alternativ ist der Gleichrichter ein passiver Gleichrichter und ist insbesondere ein Dioden-Gleichrichter . Der Gleichrichter kann ein- oder vorzugsweise mehrphasig ausgebildet sein.

Die Wechselspannungsschnittstelle kann einphasig ausgestaltet sein oder ist vorzugsweise mehrphasig ausgestaltet, bei spielsweise dreiphasig. Somit ist auch der Gleichrichter zwischen der Wechselspannungsschnittstelle und den Gleich spannungswandlern vorzugsweise ein- mehr- oder insbesondere dreiphasig ausgestaltet. Die Anzahl der Phasen der Wechsel spannungsschnittstelle entspricht vorzugsweise der Anzahl der Phasen des Gleichrichters, der der Wechselspannungsschnitt stelle nachgeschaltet ist. Die Anzahl der Phasen der Wech selspannungsschnittstelle entspricht vorzugsweise der Anzahl der Phasen des Gleichrichters. Die Anzahl der Phasen des Gleichrichters entspricht vorzugsweise der Anzahl der

(schaltbaren) Halbbrücken des Gleichrichters. Es kann vorgesehen sein, dass darüber hinaus eine zusätzliche Halbbrücke in Form einer Diodenhalbbrücke vorgesehen ist. In diesem Fall umfasst der Gleichrichter eine Anzahl von (schaltbaren) Halbbrücken, sowie eine zusätzliche Halbbrücke, die insbesondere als Diodenbrücke ausgestaltet ist.

Es können festverdrahtete oder schaltbare Verbindungen zwischen den Phasen der Wechselspannungsschnittstelle vorgesehen sein. Diese verbinden vorzugsweise alle Phasen miteinander, wenn die Schnittstelle selbst nur einphasig belegt ist bzw. einphasig betrieben wird. Ansonsten sind die Verbindungen nicht vorhanden oder offen. Bei einer mehrphasigen bzw. dreiphasigen Belegung der Wechselspannungsschnittstelle sind die Verbindungen nicht vorgesehen bzw. offen. Die Verbindungen erlauben daher eine Konfiguration und insbesondere die Verteilung des zu tragenden Stroms über alle Halbbrücken des Gleichrichters, auch bei einer nur einphasigen Belegung der Wechselstromschnittstelle. Die Wechselspannungsschnittstelle ist somit mit mehreren Phasen- kontakten ausgestattet. Die Phasenkontakte sind in einem Einphasenzustand mittels Verbindungen miteinander verbunden. In einem Mehrphasenzustand sind die Phasenkontakte individuell mit den einzelnen Halbbrücken verbunden, das heißt mit den einzelnen Halbbrücken des Gleichrichters. In dem Mehrphasenzustand sind die Phasen der Wechselspannungsschnittstelle untereinander nicht verbunden.

Die Verbindungen können von Halbleiterschaltern, elektrome chanischen Schaltern oder von fest verdrahteten, entfernbaren Verbindungselementen vorgesehen sein, die beispielsweise als Brücken ausgebildet sind, die auf Pins aufgesteckt sind und von diesen entfernbar sind. Durch die letztgenannte Möglichkeit ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, eine Kon figuration auszuwählen, ohne die restliche Schaltung ändern zu müssen, um so die Ladeschaltung an ein- oder mehrphasiges Schalten anzupassen.

Die Schaltervorrichtung kann einen ersten Konfigurations schalter und einen zweiten Konfigurationsschalter aufweisen. Der erste Konfigurationsschalter verbindet eine Spannungsschiene (vorzugsweise positiven Potentials) des ersten Spannungs wandlers mit einer Spannungsschiene (vorzugsweise positiven Potentials) des zweiten Spannungswandlers in schaltbarer Weise. Der zweite Konfigurationsschalter verbindet vorzugsweise eine Spannungsschiene (vorzugsweise negativen Potentials) des ersten Spannungswandlers mit einer Spannungsschiene (vorzugsweise negativen Potentials) des zweiten Spannungswandlers in schaltbarer Weise. Die beiden Konfigurationsschalter sind unterschiedlichen Potentialen der Gleichspannungswandler zu geordnet. Die Konfigurationsschalter können elektromechanische oder elektronische Schalter sein. In einer Ausführungsform sind die Konfigurationsschalter wie die vorangehend genannten Verbindungen ausgestaltet.

Die Schaltervorrichtung kann ferner einen dritten Konfigura tionsschalter aufweisen, der auch als Abtrennschalter be zeichnet werden kann. Dieser Schalter verbindet ein negatives Versorgungspotential des zweiten Wandlers schaltbar mit einem negativen Versorgungspotential des Bordnetzanschlusses.

Die Ladeschaltung kann ferner eine Steuerung aufweisen. Diese ist mit den Konfigurationsschaltern bzw. mit der Schaltereinheit ansteuernd verbunden. Damit kann die Steuerung einstellen, ob die Gleichspannungswandler seriell oder parallel miteinander verbunden werden. Die Steuerung kann dadurch insbesondere einstellen, ob die Seiten der Gleichspannungswandler, die dem Gleichrichter zugewandt sind, parallel oder seriell miteinander verbunden werden. Dadurch kann die Steuerung einstellen, ob die Stromtragfähigkeit mittels Parallelschaltung der Gleichrichter vervielfacht wird, oder ob die jeweilige Betriebsspannung durch Seriell-schalten der Gleichspannungswandler gemäß der Anzahl der Gleichspannungswandler aufgeteilt wird. Die Steuerung steuert die Schaltereinheit in einem Einphasenzustand vorzugsweise an, die Gleichspannungswandler parallel miteinander zu verbinden.

In einem Mehrphasenzustand steuert die Steuerung die Schal tereinheit an, die Gleichspannungswandler seriell zu verbinden. Dies betrifft insbesondere die serielle oder parallele Ver bindung der jeweiligen Zwischenkreiskondensatoren bzw. der Schaltereinheiten der betreffenden Gleichspannungswandler. Sind ferner Verbindungen zwischen den Phasenkontakten der Wech selspannungsschnittstelle vorgesehen, die schaltbar sind (etwa durch Halbleiterschalter oder durch elektromechanische Schalter innerhalb der Verbindungen) , dann werden diese Verbindungen zwischen den Phasen bzw. Phasenkontakten hergestellt, wenn der Einphasenzustand vorgesehen ist, und aufgetrennt, wenn der Mehrphasenzustand vorgesehen ist. Es kann eine Erfassungs einrichtung vorgesehen sein, die den Belegungszustand an der Wechselstromschnittstelle erfasst, und die insbesondere er fasst, ob eine oder mehrere Phasen der Schnittstelle belegt sind. Sind mehrere Phasen belegt, wird der Mehrphasenzustand ein gestellt, und ist nur eine Phase belegt, wird der Einphasen zustand eingestellt. Die Erfassungseinrichtung kann Teil der Steuerung sein oder kann dieser vorgeschaltet sein, um an diese entsprechende Informationen zu liefern. Die Steuerung kann eingerichtet sein, die Verbindungen zu steuern, sofern diese steuerbar sind (etwa wenn die Verbindungen als Schaltereinheiten ausgebildet sind) . Die Steuerung ist eingerichtet, den dritten Konfigurationsschalter bzw. den Abtrennschalter in einem ge schlossenen Zustand anzusteuern, wenn der erste Schaltzustand der Schaltervorrichtung (Parallelschaltung der Spannungs wandler) vorliegt. Die Steuerung ist eingerichtet, den dritten Konfigurationsschalter bzw. den Abtrennschalter in einem offenen Zustand anzusteuern, wenn der zweite Schaltzustand der

Schaltervorrichtung (Seriellschaltung der Spannungswandler) vorliegt. In dem ersten Schaltzustand sind die ersten und zweiten Konfigurationsschalter geschlossen und in dem zweiten

Schaltzustand offen. Die Steuerung ist eingerichtet, dies anzusteuern und ist insbesondere ansteuernd mit den Konfigu rationsschaltern verbunden.

Die Schaltervorrichtung weist vorzugsweise einen Serienschalter auf. Dieser verbindet in geschlossenem Zustand die Zwischen kreiskondensatoren und die Schaltereinheiten seriell mitei nander. In dem ersten Schaltzustand der Schaltervorrichtung ist der Serienschalter offen. In dem zweiten Schaltzustand der Schaltervorrichtung ist der Serienschalter geschlossen. Zur Parallelverbindung (im ersten Schaltzustand) werden der erste und der zweite Konfigurationsschalter verwendet, die auch als Parallelschalter bezeichnet werden können. In dem ersten Schaltzustand der Schaltervorrichtung sind der der erste und der zweite Konfigurationsschalter geschlossen (zur Parallel schaltung der Spannungswandler) . In dem zweiten Schaltzustand sind der der erste und der zweite Konfigurationsschalter offen (zur Serienschaltung der Spannungswandler mittels des Seri enschalters) .

Liegt an der Wechselstromschnittstelle der Einphasenzustand vor (etwa bei einer einphasigen Belegung der Wechselstrom

schnittstelle) , befindet sich die Schaltervorrichtung vor zugsweise im ersten Schaltzustand (der Schaltvorrichtung) . Liegt an der Wechselstromschnittstelle der Mehrphasenzustand vor (etwa bei einer mehrphasigen Belegung der Wechselstromschnittstelle) , befindet sich die Schaltervorrichtung vorzugsweise im zweiten Schaltzustand (der Schaltvorrichtung) . Es kann jedoch auch eine hiervon abweichende Steuerung geben. In dem Einphasenzustand (d.h. eine einphasige Belegung oder Einstellung der Wechselstromschnittstelle) kann der zweite Schaltzustand der Schaltvorrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall ergibt sich die (im Vergleich zum Mehrphasenzustand) geringere gleichgerichtete Spannung, wobei die Spannungswandler in Serie geschaltet sind, etwa bei einem bestimmten Span nungsbereich am Bordnetzanschluss oder einem gewünschten Leistungsflussmodus. Ferner kann im Mehrphasenzustand (d.h. eine mehrphasige Belegung oder Einstellung der Wechselstrom schnittstelle) der erste Schaltzustand der Schaltvorrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall ergibt sich die (im Vergleich zum Einphasenzustand an der Wechselstromschnittstelle) höhere gleichgerichtete Spannung, wobei die Spannungswandler parallel geschaltet sind, etwa bei einem anderen, bestimmten Span nungsbereich am Bordnetzanschluss oder einem gewünschten Leistungsflussmodus .

Der erste und zweite Konfigurationsschalter einerseits und der Serienschalter andererseits werden wechselseitig angesteuert. Sind der erste und zweite Konfigurationsschalter geschlossen, dann ist der Serienschalter offen. Ist der Serienschalter geschlossen, dann sind die ersten und zweiten Konfigurati onsschalter offen. Die Steuerung ist zur entsprechenden Ans steuerung dieser Schalter bzw. der Schaltervorrichtung aus gebildet. Der Serienschalter ist Teil der Schaltervorrichtung. Der dritte Konfigurationsschalter kann Teil der Schaltervor richtung sein, kann jedoch auch eine Komponente außerhalb der Schaltervorrichtung bilden. Der dritte Konfigurationsschalter weist vorzugsweise die gleiche Schaltstellung wie der erste und zweite Konfigurationsschalter auf.

Die Steuerung, ein Teil der Steuerung oder eine direkte oder indirekt verknüpfte Steuerungseinheit kann vorgesehen sein, um die Gleichspannungswandler bzw. deren Schalter anzusteuern und/oder um Schalteinrichtungen des Gleichrichters (sofern als aktiver Gleichrichter ausgebildet) anzusteuern. Die mit der Schaltereinheit ansteuernd verbundene Steuerung kann von einer übergeordneten Steuerung angeordnet sein, die auch ansteuernd mit derjenigen Steuereinheit verbunden ist, welche die

Schaltereinheiten des Gleichspannungswandlers und/oder die Schaltelemente des Gleichrichters ansteuert. Jedoch ist letztlich die Aufgliederung der Steuerung in verschiedene Weisen umsetzbar .

Der Gleichrichter kann eine Dioden-Halbbrücke aufweisen, die mit einem Neutralleiterkontakt der Wechselspannungsschnittstelle verbunden ist. Neben der Dioden-Halbbrücke umfasst der

Gleichrichter Halbbrücken mit Schaltereinheiten, wobei jede dieser Halbbrücke eine Phase der Wechselspannungsschnittstelle zugeordnet ist bzw. mit dieser (beispielsweise über Indukti vitäten) verbunden ist.

Der Gleichrichter kann ein oder vorzugsweise mehrere Halbbrücken umfasse, die jeweils eine Serienschaltung aus zwei Schalt elementen oder Dioden umfassen. Der Gleichrichter kann als aktiver Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildet sein oder kann als passiver Gleichrichter ausgestaltet sein. Sofern dier Gleichrichter als aktiver Gleichrichter ausgebildet ist, umfasst dieser mehrere Halbbrückenschaltungen, die über Serieninduk tivitäten mit der Wechselstromschnittstelle verbunden sind. Die Verbindungen sind hierbei individuell, sodass auch die Seri eninduktivitäten eine individuelle Verbindung zwischen je weiliger Halbbrücke und Phasenkontakt der Wechselspannungs schnittstelle darstellen. Wie erwähnt kann zum einphasigen Laden bzw. im Einphasenzustand vorgesehen sein, dass die Phasen kontakte über entsprechende Verbindungen miteinander verbunden sind. Der Gleichrichter kann insbesondre als Vien- na-Gleichrichter ausgebildet sein.

Die Schalter der Schaltereinheiten sind vorzugsweise Halb leiterschalter können Transistoren wie MOSFETs und IGBTs um fassen. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Schalter der Schaltereinheiten zwei Halbleiterschalter (etwa Transistoren) umfasst, die antiseriell zueinander verbunden sind, insbesondere wenn die Halbleiterschalter Inversdioden aufweisen. Die Fig. 1 dient zur näheren Erläuterung der hier beschriebenen LadeSchaltung .

Die Fig. 1 zeigt ein Bordnetz mit einer beispielhaften La deschaltung, die über die Wechselspannungsschnittstelle AC an ein Stromnetz SN (statisch) angeschlossen ist. Das Versor gungsstromnetz ist hierbei dreiphasig ausgebildet und ist insbesondere ein öffentliches Stromversorgungsnetz. Die La deschaltung umfasst die Wechselspannungsschnittstelle IF, die an einen Gleichrichter PFC angeschlossen ist. An den Gleichrichter schließen sich wiederum zwei Gleichspannungswandler Wl, W2 an. Diese sind mittels einer Schaltervorrichtung SV miteinander konfigurierbar verbunden sind.

In einer Schalterstellung 1 sind die Gleichspannungswandler Wl, W2 mittels der Schaltervorrichtung SV parallel miteinander verbunden. Dies betrifft insbesondere die Kondensatoren CI und C2 der Gleichspannungswandler Wl, W2 bzw. deren Schalteinheiten SEI, 2 oder, mit anderen Worten, deren zum Gleichrichter PFC weisenden Seiten (die auch als Eingänge betrachtet werden können) . Die Schalterstellung 1 entspricht dem ersten

Schaltzustand der Schaltervorrichtung SV.

Der erste Gleichspannungswandler Wl umfasst eine Halbbrücke, die einen ersten Schalter S1 und eine Diode S2 aufweist. Die Halbbrücke des Gleichspannungswandlers Wl ist somit eine halbgesteuerte Halbbrücke. Der Gleichspannungswandler Wl ist an die positive Stromschiene + angeschlossen, die zum Gleichrichter PFC führt. Der zweite Gleichspannungswandler W2 umfasst eine Halbbrücke, die einen dritten Schalter S3 und einen vierten Schalter S4 aufweist. Die Halbbrücke des Gleichspannungswandlers W2 ist somit eine vollgesteuerte Halbbrücke. Der Gleichspan nungswandler W2 ist an die negative Stromschiene - angeschlossen, die zum Gleichrichter PFC führt.

Der erste Gleichspannungswandler Wl ist somit mit dem positiven Versorgungspotential V+ verbunden. Das positive Versorgungs potential des ersten Gleichspannungswandler Wl entspricht dem positiven Versorgungspotential V+ der Ladeschaltung. Ein zweites Versorgungspotential des ersten Gleichspannungswandlers W1 ist über die Schaltervorrichtung SV wählbar mit dem anderen Ver sorgungspotential V- der Ladeschaltung oder mit einem positiven Versorgungspotential des zweiten Gleichspannungswandlers W2 verbindbar. Dadurch kann ausgewählt werden, ob beide Gleich spannungswandler Wl, W2 seriell oder parallel zueinander ge schaltet werden sollen.

Der zweite Gleichspannungswandler W2 weist ein negatives Versorgungspotential auf, das dem negativen Versorgungspo tential V- der Ladeschaltung entspricht. Jedoch weist auch der zweite Gleichspannungswandler W2 ein Potential auf, nämlich ein positive Versorgungspotential, welches über die Schaltervor richtung SV auswählbar auf verschiedene Weise mit dem ersten Gleichspannungswandler Wl verbindbar ist. Das positive Ver sorgungspotential des zweiten Gleichspannungswandler W2 kann mit dem negativen Versorgungspotential des ersten Wandlers Wl verbunden werden (entsprechend dem zweiten Schaltzustand, Seriellschaltung) oder kann mit dem positiven Versorgungspo tential V+ der Ladeschaltung verbunden werden (entsprechend dem ersten Schaltzustand, Parallelschaltung) .

Die Schaltervorrichtung SV umfasst einen ersten und einen zweiten Konfigurationsschalter KS1, KS2 sowie einen Serienschalter SS. Ferner umfasst die Schaltervorrichtung SV den dritten Konfi gurationsschalter KS3. Im ersten Schaltzustand 1 sind die Konfigurationsschalter KS1, KS2 und KS3 geschlossen. Im ersten Schaltzustand 1 sind die Spannungswandler Wl, W2 und insbesondere deren jeweiligen Versorgungspotentiale parallel geschaltet. Ferner sind die jeweiligen Schaltereinheiten SEI, SE2 im ersten Schaltzustand 1 parallel geschaltet. Dies gilt auch für die Zwischenkreiskondensatoren CI, C2 der Gleichspannungswandler Wl, W2. Der dritte Konfigurationsschalter KS3 verbindet das negative Spannungspotential des zweiten Spannungswandlers W2 mit einem negativen Potential DC- bzw. Kontakt des Bordnetzan schlusses AN. Im Schaltzustand 1 entspricht das negative Spannungspotential des zweiten Spannungswandlers W2 dem ne gativen Spannungspotential des ersten Spannungswandlers Wl, da Konfigurationsschalter KS2 diese Potentiale (im Schaltzustand 1) verbindet. Im Schaltzustand 1 verbindet der Konfigurations schalter KS2 die negativen Potentiale oder Stromschienen der Spannungswandler Wl, W2 miteinander. Im Schaltzustand 1 ver bindet der Konfigurationsschalter KS1 die positiven Potentiale oder Stromschienen der Spannungswandler Wl, W2 miteinander.

Im dargestellten Schaltzustand 2 der Schaltervorrichtung SV sind der Konfigurationsschalter KS1 und KS2 offen. Auch der dritte Konfigurationsschalter KS3 ist im Schaltzustand 2 offen. Im Schaltzustand 2 ist jedoch der Serienschalter SS geschlossen. Dadurch sind die Gleichspannungswandler Wl, W2 seriell mit einander verbunden. Der Serienschalter SS verbindet im

Schaltzustand 2 das negative Potential bzw. die negative Stromschiene des ersten Wandlers Wl mit dem positiven Potential bzw. der positiven Stromschiene des zweiten Wandlers W2. Die hier erwähnten Stromschienen und Potentiale der Wandler beziehen sich insbesondere auf die Stromschienen, an die der jeweilige Zwischenkreiskondensator CI, C2 parallel angeschlossen ist bzw. die die jeweilige Schaltereinheit SEI, SE2 überbrückt.

In dem Schaltzustand 1, der entgegengesetzt ist zu dem dar gestellten Schaltzustand ist SS offen und die Schalter KS1 - 3 sind geschlossen. Dadurch sind die Spannungswandler Wl, W2 im Schaltzustand 1 jeweils unmittelbar mit dem Gleichrichter GR verbunden. Mit anderen Worten sind die Gleichspannungswandler Wl, W2 zueinander parallel geschaltet, wenn der Schaltzustand 1 vorgesehen ist. Die Schalter KS1 - 3 sind gleichzeitig offen oder geschlossen. Der Schalter SS ist geöffnet, wenn die Schalter KS1 - 3 geschlossen sind. Der Schalter SS ist geschlossen, wenn die Konfigurationsschalter KS1 - 3 geöffnet sind. Der Schalter SS einerseits und die Schalter KS1, KS2 und KS3 andererseits arbeiten somit vorzugsweise komplementär zueinander (bezogen auf ihren Schaltzustand) . Dies betrifft insbesondere den aktiven Zustand der Schaltung; in einem inaktiven Zustand der Schaltung können die Schalter KS1 - KS3 sowie SS offen sein.

Die beiden Gleichspannungswandler Wl, W2 umfassen jeweils einen Zwischenkreiskondensator CI bzw. C2. Der erste Gleichspan nungswandler Wl weist den Zwischenkreiskondensator CI auf. Der zweite Gleichspannungswandler W1 weist den Zwischenkreiskon densator CI auf. Die Zwischenkreiskondensatoren sind jeweils parallel an die Versorgungspotentiale der jeweiligen Gleich spannungswandler angeschlossen. Das für die Zwischenkreis kondensatoren Erwähnte gilt auch für die Schaltereinheiten SEI,

SE2.

Der Gleichspannungswandler W1 weist die Schaltereinheit SEI auf. Diese umfasst eine Reihenschaltung aus einem Schalter S1 (etwa als Transistor aufgeführt) und einer Diode S2. Die Diode S2 ist mit dem negativen Potential des ersten Gleichspannungswandlers W1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode S2 und dem Schalter S1 ist mit einer Serieninduktivität LI verbunden. Die erste Serieninduktivität LI verbindet die erste Schaltereinheit SEI mit dem Bordnetzanschluss AN (insbesondere dem positiven Kontakt DC+) sowie mit einer Diodenkaskade DK, insbesondere einem Ende der Diodenkaskade. Der Verbindungspunkt der Schaltereinheit SEI ist mit einem ersten Ende der Serieninduktivität LI verbunden und das zweite Ende der Serieninduktivität LI ist mit dem Bordnetzanschluss AN bzw. dessen positiven Potential bzw.

Kontakt DC+ verbunden.

Der Gleichspannungswandler W2 weist die Schaltereinheit SEI auf. Diese umfasst eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schalter S3 (etwa als Transistor aufgeführt) und einem dritten Schalter S4 (etwa als Transistor aufgeführt) . Der dritte Schalter S4 ist mit dem negativen Potential des zweiten Gleichspannungswandlers W2 verbunden. Der zweite Schalter S3 ist mit dem positiven Potential des zweiten Gleichspannungswandlers W2 verbunden. Der Ver bindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Schalter S2, S4 ist mit einer (weiteren) Serieninduktivität L2 verbunden . Dies ist die Serieninduktivität L2 des zweiten Gleichspannungs wandlers W2. Die zweite Serieninduktivität L2 verbindet die zweite Schaltereinheit SE2 mit einem Verbindungspunkt innerhalb der Diodenkaskade DK. Die Diodenkaskade DK umfasst eine erste und eine zweite Diode Dl, D2, die über einen Verbindungspunkt miteinander verbunden sind. Die Dioden Dl, D2 sind in Serie geschaltet. Die Dioden Dl, D2 der Diodenkaskade weisen jeweils eine Sperrrichtung auf, die zu dem positiven Potential + des Anschlusses AN weist. Der Verbindungspunkt der Schaltereinheit SEI ist mit einem ersten Ende der Serieninduktivität L2 verbunden und das zweite Ende der Serieninduktivität L2 ist mit dem Verbindungspunkt der Diodenkaskade DK verbunden.

Jeder der Spannungswandler Wl, W2 weist einen Glättungskon densator GK1, GK2 auf. Der Glättungskondensator GK1 des

Spannungswandlers Wl ist der Serieninduktivität LI nachge schaltet und parallel angeschlossen. Der Glättungskondensator GK2 des Spannungswandlers W2 ist der Serieninduktivität LI nachgeschaltet und parallel angeschlossen. Der Glättungskon densator GK1 verbindet das positive Potential DC+ des Bord netzanschlusses AN mit dem negativen Potential des ersten Spannungswandlers Wl . Der Glättungskondensator GK2 verbindet das negative Potential des zweiten Spannungswandlers W2 mit dem Verbindungspunkt der Diodenkaskade bzw. der Serieninduktivität L2 des zweiten Wandlers W2.

Zusammenfassend erlaubt die Schaltervorrichtung SV sowie die Aufteilung in zwei Gleichspannungswandler Wl, W2 eine konfi gurierbare Kombination der Spannungswandler. Hierbei kann der Schalter SS als Serienschalter angesehen werden (da die

Gleichspannungswandler in Serie geschaltet sind, wenn der Schalter S1 geschlossen ist). Die Konfigurationsschalter KS1, KS2 können als Parallelschalter angesehen werden, da dann die Gleichspannungswandler Wl, W2 zueinander parallel geschaltet sind, wenn die Konfigurationsschalter KS1, KS2 geschlossen sind. Die Schaltzustände des Schalters SS einerseits und der Schalter KS1, 2 sowie auch des Konfigurationsschalters KS3 sind ge gengleich. Der Schalter KS1 ist einem positiven Versorgungs potential zugeordnet, der Schalter KS2 ist einem negativen Versorgungspotential zugeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass alle Schalter geöffnet sind, beispielsweise in einem Inaktivmodus oder in einem Fehlermodus.

Ein Fahrzeugbordnetz kann die Ladeschaltung (insbesondere die dargestellte Ladeschaltung) und einen daran angeschlossener Bordnetzabschnitt umfassen. Der Bordnetzabschnitt weist zu mindest einen Akkumulator A auf und kann ferner mindestens eine (fahrzeugseitige) Last und/oder eine (fahrzeugseitige) elektrische Energiequelle aufweisen. Dieser Bordnetzabschnitt würde sich wie in Fig. 1 dargestellt rechts an die Ladeschaltung anschließen, und ist beispielsweise an den Anschluss AN an- geschlossen.

An den Bordnetzanschluss AN der Ladeschaltung, der durch die Kontakte DC+, DC- markiert ist, kann ein Akkumulator A ange schlossen werden. Der Akkumulator A ist insbesondere nicht Teil der Ladevorrichtung, vielmehr endet die Ladevorrichtung mit den Kontakten DC+, DC- des Bordnetzanschlusses AN bzw. mit dem Bordnetzanschluss selbst.

Eine Steuerung CT ist ansteuernd mit den Konfigurationsschaltern KS1 - 3 und dem Serienschalter SS verbunden, wie symbolhaft dargestellt ist. Die gleiche oder eine andere Steuerung kann zur Ansteuerung der Schaltereinheiten SEI, SE2 vorgesehen sein.