[发明专利]用于连接电网、电池存储器和其它源的用于电动车辆的充电系统的高效变流器装置

说明书

本发明涉及一种充电系统(1)，其具有至少一个直流功率接头(2，3)和至少一个交流功率接头(8)以及电池功率接头(6)，其中，电池功率接头(6)能够与电池(7)、特别是车辆高压电池(7)连接，其中，至少一个交流功率接头(8)与整流器(10)连接，其中，存在第一直流电压转换器(11)。通过以下方式，能够以高效并且效率优化的方式来分配电能或电流，即，第一直流电压转换器(11)与整流器(10)的直流侧连接，其中，第一直流电压转换器(11)被构造为升压/降压转换器，其中，电流隔离元件(12)能够与第一直流电压转换器(11)和电池功率接头(6)连接，其中，至少一个直流功率接头(2，3)经由第一开关组(S1a)能够与整流器(10)以及与第一直流电压转换器(11)连接，并且经由第二开关组(S1b)能够与第一直流电压转换器(11)以及与电流隔离元件(12)连接。

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的充电系统。

背景技术

由于向可再生能源和电动车辆转变对能量供应提出了不同的要求，因此未来住宅中的能量供应将比今天复杂得多。除了标准交流电网连接之外，将来还将增加其它直流电源，例如光伏设备或家用存储器(Heimspeicher)。此外，电动汽车将成为在家用电气设备的现在的电网基础设施中未设置的大的能量消耗设备。

当直流电源或能量汇(Senke)与房屋的交流电网连接时，通常需要双向的整流器/逆变器，还需要附加的升压/降压转换器。由于安装的电力电子设备，这导致重复进行转换的大的损耗以及高的成本。通常，每个源，或者是光伏设备、或者是家用存储器、或者是车辆，利用自己的电力电子设备连接到已有的交流电网。例如，来自光伏设备的太阳能电流可以经由升压/降压转换器(效率例如为98％)和光伏设备的逆变器(效率例如为97％)以及双向整流器(效率例如为97％)、升压/降压转换器(效率例如为98％)临时存储到直流高压存储器(DC-HV家用存储器)中。此时，如果在晚上对车辆充电，则来自DC-HV家用存储器的太阳能电流经由双向整流器(效率例如为97％)经由升压/降压转换器(效率例如为98％)传输到房屋的交流电网中。借助具有升压/降压转换器和电流隔离的整流器(效率例如为97％)，从房屋的交流电网对直流高压电池充电。其结果是，例如实现79％的总效率。对于家庭应用而言，这种效率显然太低。

从DE 10 2011 083 020 A1中已知一种特别是用于具有至少两个功率输入接头的机动车的充电装置。功率输入接头可以分别与不同的电源耦合。此外，存在可以与电池、特别是车辆高压电池耦合的功率输出接头。此外，存在可控的开关装置，其被构造为用于接通和/或中断功率输入接头中的至少一个与功率输出接头之间的电连接。因此，充电装置具有可控的开关设备，利用该可控的开关设备，可以将不同的能量源与电池连接，从而可靠地提供用于对电池充电的直流电压。由于可以多次使用多个部件，因此更简单地以更低的成本构建充电设备。在此，对于多个交流电压源，可以使用单个整流器。对于所有的功率输入接头，存在单个转换器电子设备。这种转换器电子设备布置在功率输入接头与开关装置之间。转换器电子设备具有可控的整流器和可控的电压转换器。由此，可以将不同大小的直流电压和交流电压转换为对电池充电所需的直流电压。这使得能够将不同的充电系统集成到单个充电装置中。在一个实施方式中，转换器电子设备不布置在功率输入接头中，而是与功率输出接头相关联。因此，车辆可以具有与相应的充电装置耦合的车辆高压电池。充电装置是机动车的一部分。充电装置提供三个功率输入接头，这些功率输入接头分别经由两个自己的电气线路与相应的开关设备耦合。在此，开关设备分别具有用于每个功率输入接头的开关。在输出侧，开关装置与功率输出接头耦合。功率输入接头中的两个分别与整流器形式的转换器电子设备连接。另一个功率输入接头与直流电压大能量源耦合。另外两个功率输入接头可以与家用电流源或与无线能量源耦合。公开了设置有单个组合的转换器电子设备，其具有可控的整流器和电压转换器。电压转换器电子设备可以具有降压-升压转换器(Buck-Boost-Wandler)，即不与存储器扼流圈电流隔离的直流电压转换器。