充电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种充电设备（1），包括用于交流电压（3）的至少一个电网连接端（2）、用于每个电网连接端（2）的功率因数校正电路（5）、n个并联的DC/DC转换器（6），其中n≥2，以及控制设备（7），其中所述控制设备（7）被构造为操控所述DC/DC转换器（6），其中所述控制设备（7）还被构造为根据DC/DC转换器（6）的开关元件（S）的功率要求和参数将功率非均匀地分配给所述DC/DC转换器（6）。换器（6）。换器（6）。

【技术实现步骤摘要】
充电设备


[0001]本专利技术涉及一种充电设备。

技术介绍

[0002]这种充电设备例如可以是电动车辆或插电式混合动力车辆的车载充电设备。具有用于电流隔离的变压器的已知车载充电设备需要针对不同的功率类别进行特定的开发。这被视为目前功率类别的多样性有限的原因。3.6kW、7.2kW、11kW和偶尔22kW的充电功率对于较高的车辆价格段很常见。如果考虑现有的充电基础设施，其中充电桩大多提供类型2和CCS Combo 2插头，则功率>50kW的直流充电是可能的。类型2/CCS Combo充电桩经由足够的导体横截面连接，从而在交流侧也可以轻松地分接22kW和43kW。目前车辆的交流车载充电（OBC）充电设备是限制条件，对于更高的充电功率来说，这些充电设备既昂贵又复杂。
[0003]DE 10 2017 208 954 A1公开了一种安装在车辆中的充电装置，其中该充电装置具有至少两个并联的功率模块，用于将从外部输送的输入功率转换为用于给高压电池充电的充电功率。此外，该充电装置具有至少两个从控制单元，这些从控制单元基于从至少两个功率模块输出的充电功率输出关于至少两个功率模块中的每一个功率模块是否进入恒电压充电模式的信息。此外设置了主单元，该主单元被构造为确定所述至少两个功率模块是否进入恒电压充电模式，其中当至少两个功率模块进入恒电压充电模式时，运行至少两个功率模块之一。
[0004]DE 10 2018 213 611 A1公开了一种用于接通和关断功率晶体管的栅极驱动器模块。所述栅极驱动器模块具有配置单元。在该文献中，例如在初始通信时向现有的栅极驱动器模块分配参考和/或唯一标识号，所述参考和/或唯一标识号是经由接口进行后续调节运行所必需的，从而中央调节设备和各个栅极驱动器模块都对应于变流器拓扑而已知。这使得能够快速、灵活且成本有利地设置变流器。

技术实现思路

[0005]本专利技术基于创建改善的充电设备的技术问题。
[0006]该技术问题通过根据本专利技术的充电设备来解决。本专利技术的其他有利设计在不同的实施方式中得出。
[0007]为此，所述充电设备包括用于交流电压的至少一个电网连接端、用于每个电网连接端的功率因数校正电路、n个并联的DC/DC转换器，其中n≥2，以及控制设备。所述控制设备被构造为操控DC/DC转换器，其中所述控制设备还被构造为根据DC/DC转换器的开关元件的功率要求和参数将功率非均匀地分配给DC/DC转换器。由此一方面可以非常简单地提供不同的功率类别，其中能够根据所要求的功率以最佳方式运行DC/DC转换器。通过考虑开关元件的参数，也可以确定所述开关元件的负载或健康状态。然后对应地所述控制设备可以重新分配功率，使得具有“更健康”（较少老化）的开关元件的DC/DC转换器承受更大的负载，从而改善充电设备的整体寿命。所述参数在此特别可以是所述开关元件的温度和输出电
流。优选地，每个DC/DC转换器被设计用于3.6kW。于是，根据车辆大小和期望的充电功率，充电设备可以由对应数量的相同DC/DC转换器以模块化方式组合而成。这降低了制造成本，因为相同的DC/DC转换器可以用于不同的车辆。更优选地，DC/DC转换器的数量n为6或12，从而可以提供22kW或43kW的总功率。此外，次级连接端的数量优选地为3。DC/DC转换器在此优选地作为升压转换器工作。所述充电设备的另一个优点是通过相移地操控DC/DC转换器可以降低输出电压的纹波。
[0008]在一个实施方式中，所述充电设备布置在机动车辆中，其中所述DC/DC转换器与所述机动车辆的牵引电池连接。因此，所述充电设备是车载充电器。
[0009]在替代实施方式中，所述充电设备布置在充电设施或充电桩中，其中所述DC/DC转换器能够与机动车辆的直流电压连接端连接。
[0010]在另一实施方式中，所述DC/DC转换器被构造为多电平DC/DC转换器，其中所述DC/DC转换器优选地具有三个电平。由此市售的开关元件可以用于800V及以上的超大输出电压。由此可以增加开关频率，这又降低了电流和电压纹波。
[0011]在另一实施方式中，所述DC/DC转换器被构造为双向DC/DC转换器。
[0012]在另一实施方式中，有源故障电流补偿电路布置在所述电网连接端处。
[0013]在另一实施方式中，向所述DC/DC转换器的开关元件分配栅极驱动器模块，其中所述栅极驱动器模块被构造为检测所述开关元件的参数，其中DC/DC转换器的栅极驱动器模块以包括所述控制设备在内的菊花链链接方式相互连接。由此极大减少了布线耗费，其中稍长的运行时间并不重要。
[0014]在另一实施方式中，所述栅极驱动器模块分别具有配置单元，在所述配置单元中存储或可以检测所述栅极驱动器模块的上级电路配置，其中所述栅极驱动器模块还具有逻辑单元，所述逻辑单元被构造为从所述控制设备接收PWM信号并将所述PWM信号存储至少一个时钟周期。这使得在故障情况下——例如当与所述控制设备的通信中断时，可以按照正确的顺序关断所述开关元件，从而不会对其他开关元件产生反作用。
[0015]在另一实施方式中，所述栅极驱动器模块分别具有至少一个故障单元，其中所述故障单元被构造为将所述栅极驱动器模块的至少一个内部故障转发到至少一个相邻的栅极驱动器模块和所述控制设备，并且接收至少一个相邻的栅极驱动器模块和所述控制设备的故障消息，其中所述逻辑单元进一步构造为根据所述故障单元的故障消息、所存储的或检测到的电路配置以及所存储的PWM信号来产生PWM信号，以关断连接的开关元件。由此也可以在出现内部故障的情况下以正确的顺序关断所述开关元件，从而不会出现对其他开关元件的反作用。
[0016]在另一实施方式中，所述栅极驱动器模块具有至少两个可开关的电压源和至少两个输出端，接通和关断电阻可以连接到所述输出端，其中所述栅极驱动器模块具有至少一个第三可开关的输出端，至少一个电流源与接通和关断电阻并联地连接到所述输出端。由此可以加速接通和关断，其中静态状态由电压源维持。
附图说明
[0017]下面基于优选的实施例更详细地解释本专利技术。
[0018]图1示出了充电设备的示意框图，
图2示出了具有三个电网连接端的充电设备的输入端的示意图，图3示出了具有三级的多电平DC/DC转换器的示意性电路布置，图4示出了栅极驱动器模块的示意性电路布置，以及图5示出了具有控制设备的DC/DC转换器的栅极驱动器模块的菊花链链接的示意图。
具体实施方式
[0019]图1中示意性地示出了充电设备1，其具有用于交流电压3的电网连接端2。充电设备1还具有有源故障电流补偿电路4和功率因数校正电路5，所述功率因数校正电路也称为PFC电路。功率因数校正电路5可以被构造为标准PFC电路或维也纳PFC电路。充电设备1还具有大量并联连接的DC/DC转换器6。优选地，六个或十二个DC/DC转换器6并联连接。然而，也可以连接更多或更少的DC/DC转换器6。输出侧布置了两个电容器C
dc
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.充电设备（1），包括用于交流电压（3）的至少一个电网连接端（2）、用于每个电网连接端（2）的功率因数校正电路（5）、n个并联的DC/DC转换器（6），其中n≥2，以及控制设备（7），其中所述控制设备（7）被构造为操控所述DC/DC转换器（6），其中所述控制设备（7）还被构造为根据DC/DC转换器（6）的开关元件（S）的功率要求和参数将功率非均匀地分配给所述DC/DC转换器（6）。2.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备（1）布置在机动车辆中，其中所述DC/DC转换器（6）与所述机动车辆的牵引电池连接。3.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述充电设备（1）布置在充电设施中，其中所述DC/DC转换器（6）能够与机动车辆的直流电压连接端连接。4.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其特征在于，所述DC/DC转换器（6）被构造为多电平DC/DC转换器（6）。5.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其特征在于，所述DC/DC转换器（6）被构造为双向DC/DC转换器（6）。6.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其特征在于，有源故障电流补偿电路（4）布置在所述电网连接端（2）处。7.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其特征在于，向所述DC/DC转换器（6）的开关元件（S）分配栅极驱动器模块（10），其中所述栅极驱动器模块（10）被构造为检测所述开关元件（S）的参数，其中DC/DC转换器（6）的栅极驱动器模块（10）以包括所述控制设备（7）在内的菊花链链接方式相互连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的充电设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：