ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ С ДИНАМИЧЕСКИМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТОКА ЗАРЯДКИ
CHARGING STATION WITH DYNAMIC DISTRIBUTION OF CHARGING CURRENT

Настоящее изобретение касается зарядной станции для зарядки нескольких электротранспортных средств, в частности, электромобилей. Настоящее изобретение касается также способа зарядки нескольких электрических транспортных средств.
С возрастающим числом разрешенных в уличном движении электротранспортных средств, в будущем можно будет рассчитывать на то, что потребуется широкомасштабная инфраструктура для зарядки электротранспортных средств. При этом особым требованием к инфраструктуре зарядки является возможность за максимально возможное короткое время зарядить электротранспортные средства. В частности, в регионах с большим наличием электротранспортных средств можно ожидать особо высокой потребности в системах быстрой зарядки. Примерами таких регионов являются кафе-заправки на автомагистралях или зоны центра города в большом городе, в которых нежелательны большие времена стоянки электротранспортных средств.
При этом при возведении, или соответственно, расчете зарядной станции возникают технологические сложности, которые необходимо преодолевать. Например, проблемой при работе зарядной станции для зарядки электротранспортных средств является то, что различные типы транспортных средств, которые подключаются к зарядным колонкам, или соответственно, зарядным терминалам зарядной станции, имеют очень различные требования к току зарядки и напряжениям зарядки. Для некоторых типов транспортных средств может потребоваться, например, очень большой ток зарядки при быстрой зарядке, который, правда, также быстро снова понижается. Для других типов транспортных средств, наоборот, требуется относительно постоянный ток на более длительный промежуток времени. Поскольку зарядные терминалы, как правило, рассчитаны на то, чтобы иметь возможность заряжать все типы транспортных средств, то зарядная колонка была бы, таким образом, в среднем, лишь относительно слабо загружена. Тогда зарядный терминал не всегда отдавал бы свой максимальный ток зарядки электротранспортному средству, поскольку он не требуется или только временами требуется электротранспортному средству.
Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам провело поиск по приоритетной заявке к данной заявке и выявило следующий уровень техники: US 2010/0106631 A1, US 2013/0057209 A1, US 2014/0320083 A1, JP H05-276673 A, WO 2013/137501 A1.
Таким образом, задачей данного изобретения является решение по меньшей мере, одной из названных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, обеспечивающее по меньшей мере, лучшую загруженность зарядного терминала в зарядной станции. По меньшей мере, должно быть предложено решение, альтернативное известным до настоящего времени решениям.
Таким образом, согласно изобретению предлагается зарядная станция по пункту 1 формулы изобретения. Она предусмотрена для зарядки нескольких электротранспортных средств, в частности, электромобилей.
Таким образом, зарядная станция включает в себя устройство питания, в частности, для подключения к сети электропитания, чтобы снабжать зарядную станцию электрической мощностью. Таким образом, зарядная станция получает электрическую мощность, или соответственно, электрическую энергию из сети электропитания и предоставляет ее зарядным терминалам. Для этого устройство питания может быть подключено к сети электропитания, в частности, через трансформатор. К тому же, в устройстве питания может быть предусмотрен выпрямитель, чтобы полученный из сети электропитания переменный ток преобразовать и предоставить зарядным терминалам. Устройство питания также может иметь аккумулятор энергии, в частности, аккумулятор, чтобы накапливать электрическую энергию.
Наряду с устройством питания зарядная станция имеет, к тому же, несколько зарядных терминалов. Зарядные терминалы, которые также могут быть выполнены как зарядные колонки, - это стационарные терминалы, к которым - аналогично заправочным колонкам обычных заправочных станций - по зарядному кабелю могут быть подключены для зарядки электротранспортные средства. Предпочтительно предусмотрено, чтобы также несколько электротранспортных средств могли быть подключены к одному зарядному терминалу. При этом подключение может происходить также одновременно. Согласно форме осуществления к одному и тому же зарядному терминалу могут быть одновременно подключены для зарядки два электротранспортных средства.
При этом каждый зарядный терминал включает в себя вход питания, который может быть обозначен синонимично как зона входа питания, для получения электрической мощности от устройства питания. Это может происходить напрямую или не напрямую. Таким образом, каждый зарядный терминал электрически связан с устройством питания и получает предоставленную устройством питания мощность на входе питания.
Наряду с входом питания каждый зарядный терминал включает в себя, к тому же, выход для зарядки, который также синонимично может быть обозначен как зона выхода для зарядки, с одним или несколькими разъемами для зарядки для выдачи соответственно тока зарядки для зарядки соответственно подсоединенного электротранспортного средства. То есть, предлагается, чтобы каждый зарядный терминал имел, по меньшей мере, разъем для зарядки, при этом к каждому разъему для зарядки может быть подсоединено соответственно электротранспортное средство. Число разъемов для зарядки соответствует, тем самым, числу подключаемых к терминалу электротранспортных средств. При этом разъем для зарядки - это точка подключения на зарядном терминале, к которой подключен, например, зарядный кабель, чтобы соединять электротранспортное средство с терминалом. Такой зарядный кабель может рассматриваться также как часть точки подключения.
В качестве следующей составной части зарядного терминала предлагается, по меньшей мере, один преобразователь-регулятор постоянного тока, расположенный между входом питания и выходом для зарядки зарядного терминала, чтобы из электрической мощности устройства питания производить соответственно ток преобразователя-регулятора тока и также им управлять. Для простоты и синонимично преобразователь-регулятор постоянного тока также может быть обозначен как преобразователь-регулятор тока.
Например, если в одном зарядном терминале имеются два преобразователя-регулятора постоянного тока и, в сущности, подключены параллельно друг к другу между входом питания и выходом для зарядки, то могут быть сгенерированы два тока преобразователя-регулятора тока независимо друг от друга соответственно одним преобразователем-регулятором постоянного тока. При этом преобразователь-регулятор постоянного тока преобразует первое постоянное напряжение, полученное через вход питания и предоставленное устройством питания, или соответственно, первый постоянный ток во второй постоянный ток, приведенный в соответствие электротранспортным средствам. Типичный диапазон мощности преобразователя-регулятора постоянного тока, который также может быть обозначен как DC-DC-преобразователь, составляет 50 кВт, при этом преобразователь может производить ток преобразователя-регулятора тока, например, 125 А при 400 В постоянного напряжения или 62,5 А при 800 В постоянного напряжения. Это типичные значения тока зарядки, с которыми могут быть заряжены электротранспортные средства.
Таким образом, также рассматривается и предлагается, чтобы, по меньшей мере, один преобразователь-регулятор постоянного тока, в частности, все преобразователи-регуляторы постоянного тока были внутри изменяемы таким образом, в частности, переключаемы, чтобы они меняли соответственно свою величину напряжения в зависимости от требования заряжаемого транспортного средства. Особенно предлагается, чтобы они могли соответственно удваивать, или соответственно, вдвое уменьшать свое напряжение при одновременном уменьшении вдвое, или соответственно, удвоении своего отданного тока.
Альтернативно предлагается, чтобы зарядный терминал имел, по меньшей мере, один терминал преобразователей-регуляторов тока, расположенный между входом питания и выходом для зарядки, чтобы предоставлять ток преобразователей-регуляторов тока, произведенный вне зарядного терминала преобразователем-регулятором постоянного тока, в частности ток преобразователя-регулятора тока, сгенерированный в устройстве питания. Тем самым, в этом варианте терминал преобразователей-регуляторов тока предоставляет ток преобразователя-регулятора тока, однако сам его не генерирует.
Для этого ток преобразователя-регулятора тока может быть сгенерирован внешним преобразователем-регулятором постоянного тока, который расположен вне зарядного терминала и который расположен, особо предпочтительно, в устройстве питания. От такого внешнего преобразователя-регулятора постоянного тока ток преобразователя-регулятора тока может быть подведен по соответствующим линиям к терминалу преобразователей-регуляторов тока. Только эти линии необходимо рассчитать под этот ток преобразователя-регулятора постоянного тока. Тогда терминал преобразователей-регуляторов тока предоставляет ток преобразователя-регулятора тока именно так, как в другом варианте преобразователь-регулятор постоянного тока, который также может быть обозначен как внутренний преобразователь-регулятор постоянного тока.
Следующее применение тока преобразователя-регулятора тока, в принципе, одинаково для обоих вариантов.
Каждый ток зарядки, используемый на разъеме для зарядки для зарядки электротранспортного средства, формируется при этом из одного тока преобразователя-регулятора тока или нескольких токов преобразователя-регулятора тока. Если зарядный терминал включает в себя, например, два преобразователя-регулятора постоянного тока, или соответственно, два терминала преобразователей-регуляторов тока и два разъема для зарядки, то зарядный терминал оборудован для того, чтобы производить наложенный ток зарядки из двух токов преобразователей-регуляторов тока на одном из обоих разъемов для зарядки, если это требуется. Если в конкретном примере к одному зарядному терминалу с двумя разъемами для зарядки подключено только одно электротранспортное средство, то, таким образом, могут быть использованы оба преобразователя-регулятора постоянного тока, или соответственно, оба терминала преобразователей-регуляторов тока для зарядки транспортного средства. Если в следующем примере два транспортных средства одновременно подключены к зарядному терминалу, то транспортные средства могут быть заряжены также раздельно соответственно только одним током преобразователя-регулятора тока в качестве тока зарядки. Таким образом, зарядный терминал предпочтительным образом может вместе использовать установленные внутри преобразователи-регуляторы постоянного тока, или соответственно, терминалы преобразователей-регуляторов постоянного тока, идеально для зарядки электротранспортного средства и их подключать и отключать. Это особенно интересно тогда, когда подключено для зарядки только одно электротранспортное средство, которому требуется большой ток зарядки, или соответственно, большая мощность зарядки. Тогда здесь может быть предоставлена высокая мощность зарядки, например, двумя, названными в качестве примера, преобразователями-регуляторами постоянного тока, или соответственно, двумя терминалами преобразователей-регуляторов тока.
Наряду с возможностью использовать токи преобразователей-регуляторов тока нескольких преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, нескольких терминалов преобразователей-регуляторов тока соответственно только одного зарядного терминала для зарядки электротранспортного средства, в соответствии с изобретением предусмотрено, чтобы зарядные терминалы были соединены между собой на разъемах для обмена по электрическим линиям обмена, чтобы через них обменивать между собой токи преобразователей-регуляторов тока, поэтому ток зарядки зарядного терминала может состоять из нескольких токов преобразователей-регуляторов тока нескольких зарядных терминалов.
Описанные далее пояснения к расположению и/или подключению преобразователей-регуляторов постоянного тока зарядного терминала или терминала дополнительного тока, по смыслу, также можно применить для терминалов преобразователей-регуляторов тока, если не поясняется или не очевидно иное. Описанные принципы работы преобразователей-регуляторов постоянного тока зарядного терминала или терминала дополнительного тока касаются также преобразователей-регуляторов постоянного тока, расположенных в других местах, в частности, также таковых, расположенных в устройстве питания.
Было установлено, что различные типы транспортных средств имеют очень различные требования к токам зарядки и напряжениям зарядки. Например, со временем очень быстро снижается ток зарядки при быстрой зарядке у некоторых типов автомобилей. Таким образом, одна единственная зарядная колонка, которая сконструирована, например, для такого рода быстрой зарядки, в среднем, загружена очень слабо. В простом примере электротранспортное средство имеет потребление тока зарядки от двух токов преобразователей-регуляторов тока. Но затем вскоре это потребление тока снижается так, что для зарядки требуется только один ток преобразователя-регулятора тока, поскольку транспортное средство, например, уже заряжено на 80%. Зарядная колонка, которая поставила этот второй ток преобразователя-регулятора тока, и ей больше не нужно поставлять, теперь может его предусмотреть для иных целей. Она может свой неиспользованный ток преобразователя-регулятора тока предоставить в распоряжение другому зарядному терминалу по линиям обмена или предоставить ток зарядки на своем собственном выходе для зарядки.
Таким образом, для лучшего использования зарядного терминала предлагается решение, позволяющее динамически обменивать между собой токи преобразователей-регуляторов тока по линиям обмена на стороне зарядки терминалов, в зависимости от того, какое потребление мощности, или соответственно, тока требуется транспортным средствам. Таким образом, электротранспортное средство может также получать ток преобразователя-регулятора тока из соседнего зарядного терминала, несмотря на то, что к этому соседнему терминалу, например, не подключено никакое транспортное средство. Соответствующая изобретению зарядная станция, таким образом, делает возможным, чтобы используемый для зарядки электротранспортных средств ток зарядки мог быть получен также напрямую из соседних зарядных терминалов, или соответственно, чтобы если для зарядки электротранспортного средства не требуется большой ток зарядки, то токи преобразователей-регуляторов тока могли быть предоставлены другому зарядному терминалу. Может быть достигнуто не только изменяемое разделение доступной мощности, но также и меньшими или средними преобразователями-регуляторами постоянного тока попеременно может быть предпринята зарядка электротранспортного средства, которому требуется ток зарядки, значительно больший, чем мог бы предоставить каждый отдельный преобразователь-регулятор постоянного тока. То есть, могут быть сэкономлены также затраты по преобразователям-регуляторам постоянного тока.
Особенностью этой вариативности является то, что она может быть достигнута у зарядных терминалов локально. При этом следует обращать внимание на то, что из-за наложения нескольких токов преобразователей-регуляторов тока на большой ток зарядки также требуются соответственно рассчитанные линии, которые могут проводить настолько большие токи. При силе тока в несколько 100 А требования к таким линиям высоки. Но настолько большие токи требуются только у определенных транспортных средств, и то только на небольшой промежуток времени. Но все линии, которые, в принципе, принимаются во внимание, должны проводить такие большие токи, также должны быть рассчитаны на столь большие токи. Тогда большинство линий рассчитаны с очень большим запасом на большую часть времени. Соответствующее изобретению решение добивается того, что это требуется только в зоне зарядных терминалов. Для этого линии между зарядными станциями могут быть сформированы, например, как токоведущие шины. Таким образом, отпадают, в особенности, рассчитанные с большим запасом линии между устройствами питания и зарядными терминалами.
Это достигается тем, что производятся гибкие подключения, в особенности, в зоне зарядных терминалов. Избегание линий, имеющих избыточные параметры, или соответственно, рассчитанных со слишком большим запасом, в особенности, между устройствами питания и зарядными терминалами, достигается независимо от того, имеют ли сами зарядные терминалы преобразователи-регуляторы постоянного тока, чтобы производить токи преобразователей-регуляторов тока, или они получают токи преобразователей-регуляторов тока уже как таковые от внешних токов преобразователей-регуляторов тока. В любом случае в зоне зарядных терминалов производится гибкое соединение, чтобы в зависимости от потребности объединить, то есть, сложить токи преобразователей-регуляторов тока. Для каждого терминала преобразователя-регулятора тока необходима именно своя собственная внешняя линия, чтобы подводить ток преобразователя-регулятора тока, но только ее следует рассчитать на этот ток преобразователя-регулятора тока. Расчета с большим запасом можно избежать.
Согласно форме осуществления также предусмотрено, чтобы зарядная станция имела различные зарядные терминалы, а именно, - один или несколько зарядных терминалов, имеющих преобразователи-регуляторы постоянного тока, и один или несколько зарядных терминалов, имеющих терминалы преобразователей-регуляторов тока. Это может иметь преимущество особо предпочтительно для дооснащения зарядной станции, если зарядная станция имеет несколько зарядных терминалов с преобразователями-регуляторами постоянного тока, которые получают свою мощность через большую линию питания от устройства питания. Тогда эта зарядная станция может быть укрупнена простым образом с помощью одного или нескольких терминалов, которые соответственно имеют только токовые терминалы, путем расположения соответствующих преобразователей-регуляторов постоянного тока в устройстве питания и прокладыванием только соответственно маленьких линии оттуда до новых зарядных терминалов. Тем не менее, может происходить включение новых зарядных терминалов в универсальную архитектуру уже имеющихся зарядных терминалов. Тогда, в зависимости от потребности, токи преобразователей-регуляторов тока от внутренних преобразователей-регуляторов постоянного тока могут быть соединены, или соответственно, сложены с токами преобразователей-регуляторов тока от внешних преобразователей-регуляторов постоянного тока.
Предпочтительно предлагается, чтобы зарядная станция имела, по меньшей мере, один терминал дополнительного тока, для предоставления, в частности, для генерирования одного или нескольких дополнительных токов преобразователей-регуляторов тока, чтобы предоставлять их, по меньшей мере, зарядному терминалу. При этом сам терминал дополнительного тока не имеет выхода для зарядки. К тому же, для получения электрической мощности от устройства питания, каждый терминал дополнительного тока включает в себя вход питания, соответствующий входу питания зарядного терминала, по меньшей мере, разъем для обмена, соответствующий разъему для обмена зарядного терминала, для передачи токов преобразователей-регуляторов тока, по меньшей мере, на один из зарядных терминалов, и, по меньшей мере, преобразователь-регулятор постоянного тока, который расположен между входом питания и, по меньшей мере, одним разъемом для обмена, и который соответствует преобразователю-регулятору постоянного тока зарядного терминала. Эти разъемы предусмотрены, чтобы из электрической мощности устройства питания вырабатывать соответственно ток преобразователя-регулятора тока, при этом, в частности, преобразователь-регулятор постоянного тока терминала дополнительного тока соединен со всеми разъемами для обмена терминала дополнительного тока, чтобы иметь возможность предоставлять ток преобразователя-регулятора тока всем линиям обмена.
Также и здесь может быть альтернативно предусмотрен, по меньшей мере, терминал преобразователей-регуляторов тока, расположенный между входом питания и, по меньшей мере, одним разъемом для обмена, и соответствующий терминалу преобразователей-регуляторов тока зарядного терминала, чтобы предоставлять сгенерированный преобразователем-регулятором постоянного тока вне терминала дополнительного тока ток преобразователя-регулятора тока, в частности, сгенерированный в устройстве питания ток преобразователя-регулятора тока. Как пояснялось для зарядного терминала, таким образом, и здесь ток преобразователя-регулятора тока может быть сгенерирован соответственно внутри с помощью внутреннего преобразователя-регулятора постоянного тока, или сгенерирован с помощью внешнего преобразователя-регулятора постоянного тока и предоставлен с помощью терминала преобразователей-регуляторов тока. В любом случае, терминал дополнительного тока может предоставлять, по меньшей мере, дополнительный ток преобразователя-регулятора тока, который может быть универсально использован для повышения тока зарядки одного из зарядных терминалов. Также и здесь избегают длинных линий избыточных параметров, особенно между устройством питания и терминалом дополнительного тока.
Поэтому, в сравнении с зарядным терминалом, терминал дополнительного тока применяется только для того, чтобы предоставлять дополнительные токи преобразователя-регулятора тока зарядным терминалам. Например, если не хватает мощности одного зарядного терминала, чтобы иметь возможность покрыть потребление тока, требуемое электротранспортному средству, то терминал дополнительного тока может предоставить один или несколько дополнительных токов преобразователя-регулятора тока. При этом терминал дополнительного тока электрически соединен на разъемах для обмена через линии обмена с соседними зарядными терминалами. Поэтому терминал дополнительного тока поставляет дополнительный ток, или соответственно, токи преобразователя-регулятора тока, если это требуется. Для этого терминал дополнительного тока имеет параметры соответственно зарядным терминалам, поэтому сходные по конструкции преобразователи-регуляторы постоянного тока, или соответственно, терминалы преобразователей-регуляторов тока могут быть использованы в терминале дополнительного тока.
В другой форме осуществления зарядная станция имеет, по меньшей мере, терминал питания, для приема электрической мощности от устройства питания и для передачи на зарядные терминалы. При этом каждый терминал питания включает в себя вход основного питания, соединенный по линии основного снабжения со устройством питания, чтобы через него получать мощность от устройства питания. К тому же терминал питания имеет, по меньшей мере, выход питания, чтобы через него полученную от устройства питания мощность передавать на зарядные терминалы, или соответственно, по меньшей мере, на один терминал дополнительного тока, в частности, чтобы передавать мощность на все зарядные терминалы. Для этого в первой и второй соединительной зоне терминала питания имеются разъемы для обмена, соответствующие разъемам для обмена зарядных терминалов и, при известных обстоятельствах, по меньшей мере, одного терминала дополнительного тока, чтобы соединять терминал питания, по меньшей сере, в соединительной зоне соответственно с соседним зарядным терминалом и/или, при известных обстоятельствах, с терминалом дополнительного тока, чтобы иметь возможность проводить, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока через терминал питания. При этом эти две соединительные зоны могут быть расположены на терминале произвольно, например, на правой или левой стороне терминала, или также исключительно на задней стороне терминала.
Соответственно этому, по меньшей мере, один терминал питания является своего рода терминалом подключения и распределения мощности для соединения устройства питания с зарядными терминалами, или соответственно, с терминалами дополнительного тока. Тогда к терминалу питания могут быть подключены зарядные терминалы или терминал дополнительного тока.
При этом, по сравнению с зарядным терминалом и терминалом дополнительного тока, терминал питания имеет обособленный вход основного питания, чтобы через него получать мощность от устройства питания по линии основного снабжения. При этом эта линия основного снабжения выполнена предпочтительно как кабель большой мощности, поскольку по основной линии получают всю мощность, предоставляемую электротранспортным средствам. Таким образом, только терминал питания напрямую соединен со устройством питания. Терминал дополнительного тока и зарядные терминалы, напротив, соединены с устройством питания не напрямую, а через терминал питания. Таким образом, терминал питания передает полученную от устройства питания мощность на терминалы, подключенные к терминалу питания, или соответственно, распределяет ее.
При этом терминал питания не имеет преобразователя-регулятора постоянного тока и также терминала преобразователей-регуляторов тока.
Таким образом, в итоге в предпочтительной форме осуществления зарядной станции предлагаются три различных терминала, а именно, - зарядный терминал для зарядки электротранспортных средств, терминал дополнительного тока для предоставления дополнительных токов преобразователей-регуляторов тока, а также терминал питания для предоставления электрической мощности устройства питания на зарядные терминалы и, при известных обстоятельствах, на терминалы дополнительного тока.
Предпочтительно зарядные терминалы и, по меньшей мере, один терминал дополнительного тока имеют сходные по конструкции входы питания. Так, соответственно, два из входов питания могут быть соединены друг с другом, чтобы таким образом передавать соответственно ток электропитания, или соответственно, его часть от входа питания к соседнему входу питания. При этом каждый зарядный терминал и, при известных обстоятельствах, каждый терминал дополнительного тока может получать ток питания от соседнего зарядного терминала, терминала дополнительного тока или терминала питания. При этом линия снабжения также может иметь шлейфование с помощью терминала питания.
Дополнительно или альтернативно входы питания имеют соответственно сходные по конструкции средства подключения, в частности, штекерное соединение. Таким образом, входы питания описывают участок соответствующего терминала, который может быть также обозначен как зона, в частности, синонимично как зона входа. Это является предпочтительным, чтобы соединять друг с другом с возможностью смены два терминала по выбору соответственно из зарядных терминалов, или соответственно, из терминалов дополнительного тока и терминала питания. В частности, все соединяемые друг с другом зарядные терминалы, терминалы дополнительного тока и терминал питания образуют модульную конструкцию. Для этого терминал питания также имеет приспособленные для этого разъемы для обмена и дополнительно или альтернативно - входы питания.
Поэтому предпочтительным у сходных по конструкции входов питания является то, что зарядные терминалы и терминалы дополнительного тока могут быть одинаково подключены один за другим к длинной шине, поэтому зарядная станция является произвольно дооснащаемой. Таким образом, зарядная станция может быть сформирована полностью модульно из терминалов дополнительного тока, зарядных терминалов и терминала питания. К тому же, у приведенных в соответствие друг другу входов питания и разъемов для обмена особо предпочтительно, чтобы терминал мог быть заменен быстро в случае, если он имеет дефект, или зарядная станция при необходимости должна быть расширена.
Предпочтительно каждый зарядный терминал имеет, по меньшей мере, управляемое коммутационное средство. При этом возможные, управляемые коммутационные средства имеют различные функции и будут различаться по коммутационному средству для обмена, коммутационному средству для зарядки и мостовому коммутационному средству.
Коммутационное средство для обмена - это коммутационное средство, которое электрически соединено соответственно с разъемом для обмена, чтобы управлять обменом, по меньшей мере, тока преобразователя-регулятора тока через коммутационное средство для обмена с соседним зарядным терминалом или соседним терминалом дополнительного тока.
Коммутационное средство для зарядки - это коммутационное средство, которое электрически соединено соответственно с разъемом для зарядки, чтобы включать выдачу тока зарядки на разъем для зарядки.
Мостовое коммутационное средство - это коммутационное средство, которое электрически соединено с двумя преобразователями-регуляторами постоянного тока или двумя терминалами преобразователей-регуляторов тока в одном зарядном терминале, в частности, через две поперечных линии, чтобы управлять наложением токов преобразователей-регуляторов тока обоих преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминалов преобразователей-регуляторов тока. Так могут быть подключены также и другие токи преобразователей-регуляторов тока, иным образом достигающие одну из обеих поперечных линий, например, от соседнего зарядного терминала.
При этом управляемые коммутационные средства расположены в зарядном терминале, по существу или исключительно, со стороны зарядки, по направлению к разъемам для зарядки, в частности, чтобы иметь возможность динамически распределять токи преобразователей-регуляторов тока и иметь возможность вырабатывать соответственно потребности ток зарядки на любом разъеме для зарядки.
В другой форме осуществления предлагается, чтобы каждый зарядный терминал имел первую и вторую соединительные зоны соответственно с несколькими, в частности, столькими же разъемами для обмена. Для этого для каждого разъема для обмена одной из соединительных зон предусмотрена продольная линия, чтобы электрически соединять соответствующий разъем для обмена одной соединительной зоны соответственно с разъемом для обмена другой соединительной зоны. Так, при m разъемах для обмена одной соединительной зоны предусмотрено m продольных линий, проходящих, в частности, электрически параллельно друг другу.
При этом первая или вторая соединительная зона может быть произвольно расположена на терминале аналогично соединительной зоне входов питания, то есть, например, на правой и/или левой стороне или исключительно на задней стороне терминала.
К тому же каждый преобразователь-регулятор постоянного тока, или соответственно, каждый терминал преобразователей-регуляторов тока снабжается разъемом для зарядки, и для каждого преобразователя-регулятора постоянного тока, или соответственно, каждого терминала преобразователей-регуляторов тока предусматривается поперечная линия, чтобы соединять преобразователь-регулятор постоянного тока с разъемом для зарядки. Так, при n преобразователях-регуляторах постоянного тока, или соответственно, при n терминалах преобразователей-регуляторов тока предусмотрено n поперечных линий.
Кроме того, предусмотрено, чтобы каждая продольная линия была напрямую соединена через соединительный узел, по меньшей мере, с одной из поперечных линий. По ним может быть проведен ток преобразователя-регулятора тока, или несколько уже наложенных токов преобразователей-регуляторов тока, другого зарядного терминала и/или терминала дополнительного тока в соответствующую поперечную линию.
Дополнительно или альтернативно предусматриваются ровно n-1 мостовых коммутационных средств, чтобы электрически соединять соответственно две поперечные линии. Так могут быть соединены токи преобразователей-регуляторов тока обеих поперечных линий, которые могут быть наложены также соответственно из нескольких токов преобразователей-регуляторов тока.
В особой форме осуществлениядополнительноили альтернативно предлагается, чтобы каждая поперечная линия к коммутационному средству для зарядки не имела дополнительного коммутационного средства. Таким образом, каждая поперечная линия простирается от своего преобразователя-регулятора постоянного тока, или соответственно, от своего терминала преобразователей-регуляторов тока до своего разъема для зарядки, имеет коммутационный элемент к разъему для зарядки, но не имеет дополнительного коммутационного элемента. Здесь, в особенности, было установлено, что также получается универсальное соединение нескольких преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминала преобразователей-регуляторов тока или их поперечных линий без дополнительных коммутационных средств в поперечных линиях.
Кроме того, дополнительно или альтернативно предлагается, чтобы в каждом зарядном терминале было предусмотрено на одну продольную линию больше, чем поперечных линий, поэтому считается действительным: m=n+1. При этом было обнаружено, что таким образом много зарядных терминалов и, при известных обстоятельствах, терминалов дополнительного тока может быть подключено очень вариативно, но с оправданным усложнением, в частности, так, чтобы много токов преобразователей-регуляторов тока между зарядными терминалами могло быть обменено и, при известных обстоятельствах, дополнено токами преобразователей-регуляторов тока терминалов дополнительного тока. Благодаря стольким продольным линиям, сколько имеется поперечных линий, каждая поперечная линия зарядного терминала может быть соединена с другой продольной линией, как обычные поперечные линии. Тогда благодаря следующей продольной линии имеется возможность провести один или несколько токов преобразователей-регуляторов тока через соответствующий зарядный терминал.
Далее, согласно другой особой форме осуществления предлагается, чтобы продольная линия в зарядном терминале напрямую была соединена двумя поперечными линиями соответственно через соединительный узел, с одним из мостовых коммутационных средств между обоими соединительными узлами или только с одной поперечной линией через соединительный узел, не имея в зарядном терминале мостового коммутационного средства. Этим может быть достигнута описанная выше универсальность без больших затрат.
Поэтому, в итоге, продольные и поперечные линии подключаются к различным управляемым коммутационным средствам внутри зарядного терминала таким образом, чтобы эта форма подключения в виде матричной формы позволяла получать токи преобразователей-регуляторов тока от соседних терминалов или отдавать, а также иметь возможность использовать внутри все преобразователи-регуляторы постоянного тока, или соответственно, терминалы преобразователей-регуляторов тока зарядного терминала. Но при этом избегают полной матричной формы, когда только целенаправленно и только на определенных местах устанавливаются коммутационные средства. Также очень малым сохраняется число продольных линий, которые также соединяют с перекрыванием зарядные терминалы, при известных обстоятельствах, также терминалы дополнительного тока. Особенно в сравнении с полной коммутационной матрицей, которая имела бы продольную линию для каждой поперечной линии зарядной станции, то есть, не только таковой для каждого одного зарядного терминала. При пяти зарядных терминалах, каждый с двумя преобразователями-регуляторами постоянного тока, или соответственно, с двумя терминалами преобразователей-регуляторов тока, то есть каждый с двумя поперечными линиями, это было бы 10 продольных линий, в противоположность чему, согласно предложенной форме осуществления для такого примера были бы необходимы только 3 продольные линии.
В особенности становится возможнымдляранее описанной формы подключения коммутационных средств с продольными и поперечными линиями,чтобы число предоставленных токов преобразователей-регуляторов тока не только могло быть управляемо терминалом, к которому подключен автомобиль, но и соседние терминалы могли быть использованы для зарядки электротранспортного средства.
В следующей форме осуществления предлагается, чтобы в зарядной станции был предусмотрен управляющий блок, подготовленный для того, чтобы управлять зарядными терминалами и/или терминалами дополнительного тока таким образом, чтобы ток зарядки зарядного терминала мог быть сформирован из тока преобразователя-регулятора тока или нескольких токов преобразователей-регуляторов тока. При этом ток зарядки может быть сформирован либо из токов преобразователей-регуляторов тока от одного или нескольких преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминалов преобразователей-регуляторов тока одного и того же зарядного терминала и дополнительно или альтернативно из токов преобразователей-регуляторов тока от одного или нескольких преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминалов преобразователей-регуляторов тока одного или нескольких других зарядных терминалов, или из преобразователей-регуляторов постоянного тока одного или нескольких других терминалов и терминалов преобразователей-регуляторов тока одного или нескольких других зарядных терминалов. Такой управляющий блок регулирует, в особенности, коммутационные средства и, при известных обстоятельствах, преобразователи-регуляторы постоянного тока, внутренние и/или внешние. Рассматривается также координация со устройством питания, чтобы, например, управлять доступом к аккумулятору или, по меньшей мере, учитывать заряженность аккумулятора, или регулировать расположенные там внешние преобразователи-регуляторы постоянного тока.
В особой форме осуществления предлагается, чтобы, по меньшей мере, управляющий блок был децентрализованным управляющим блоком, при этом соответственно децентрализованный управляющий блок был расположен в зарядном терминале и/или в терминале дополнительного тока. При этом предлагается, чтобы управляющий блок обменивался данными, по меньшей мере, со следующим управляющим блоком, чтобы координированно управлять генерированием токов зарядки. Использование децентрализованных управляющих блоков имеет то преимущество, что они также могут быть простым образом связаны с блоками ввода на каждой зарядной станции.
Кроме того, в следующей особенной форме осуществления предлагается, чтобы, по меньшей мере, управляющий блок был центральным управляющим блоком более высокого порядка, при этом центральный управляющий блок оснащен для того, чтобы напрямую управлять зарядными терминалами и/или терминалами дополнительного тока. Дополнительно или альтернативно центральный управляющий блок может управлять зарядными терминалами и/или терминалами дополнительного тока не напрямую через расположенные в зарядных терминалах децентрализованные управляющие блоки, чтобы координировать генерирование токов зарядки. С помощью центрального управления более высокого порядка особенно хорошо реализуема всеохватывающая координация всех зарядных терминалов. Предпочтительно предусмотрено, чтобы при выходе из строя управления более высокого порядка каждый зарядный терминал мог предоставлять, по меньшей мере, простую мощность преобразователя-регулятора тока от преобразователя-регулятора постоянного тока, или соответственно, терминала преобразователя-регулятора тока в виде запасного варианта(Fall-back-Option). Предпочтительно предусмотрено, чтобы каждый зарядный терминал был подготовлен для того, чтобы при выходе из строя управления более высокого порядка самостоятельно вырабатывать, по меньшей мере, ток зарядки из одного, нескольких или всех токов преобразователей-регуляторов тока зарядного терминала.
Предпочтительно зарядная станция устроена так, чтобы она была регулируема, в частности, через управляющий блок, или соответственно, по меньшей мере, один управляющий блок таким образом, чтобы, по меньшей мере, коммутационное средство для обмена зарядного терминала, к которому подключено заряжаемое электротранспортное средство, могло замыкаться, чтобы таким образом получать, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока, по меньшей мере, от соседнего зарядного терминала, и чтобы таким образом вырабатывать ток зарядки для заряжаемого электротранспортного средства.
В особенной форме осуществления зарядная станция дополнительно или альтернативно устроена так, чтобы, по меньшей мере, мостовое коммутационное средство зарядного терминала, к которому подключено электротранспортное средство, могло замыкаться, чтобы таким образом для производства тока зарядки соединить несколько токов преобразователей-регуляторов тока из нескольких, расположенных в зарядном терминале преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминалов преобразователей-регуляторов тока.
Кроме того, в следующей особой форме осуществления дополнительно или альтернативно, по меньшей мере, коммутационное средство для обмена, по меньшей мере, соседнего или следующего зарядного терминала и/или соседних или следующих терминалов дополнительного тока может замыкаться управляющим блоком, чтобы таким образом получить и объединить, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока из соседнего или следующего зарядного терминала или терминала дополнительного тока для генерирования тока зарядки.
Кроме того предлагается, чтобы, по меньшей мере, мостовое коммутационное средство, по меньшей мере, соседнего или следующего зарядного терминала могло замыкаться, чтобы получить, по меньшей мере, через линию обмена, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока из нескольких, расположенных в соседнем зарядном терминале преобразователей-регуляторов постоянного тока или терминалов преобразователей-регуляторов тока для генерирования тока зарядки.
Таким образом, имеются различные возможности достигать изменяемого разделения или упорядочения токов преобразователей-регуляторов тока. Это достигается, в особенности, с помощью коммутирования коммутационных средств. Особо предпочтительно все описанные коммутационные операции координируются в общем концепте. Это координирует в особенности включение трех типов коммутационных элементов, а именно, - коммутационного средства для обмена, коммутационного средства для зарядки и мостового коммутационного средства.
Также управляющий блок оборудован, в частности, для того, чтобы управлять расположенными внутри зарядного терминала, управляемыми коммутационными средствами через управляющий сигнал. Для этого управляющий блок может регулировать коммутационные средства через простое управляющее соединение, а также напрямую через обычное управляющее соединение или прочую коммуникационную систему.
Предпочтительно предлагается, чтобы, по меньшей мере, коммутационное средство для обмена и, по меньшей мере, мостовое коммутационное средство были подключены так, чтобы ток преобразователя-регулятора тока от преобразователя-регулятора постоянного тока или терминала преобразователей-регуляторов тока первого зарядного терминала или первого терминала дополнительного тока мог течь через первую продольную линию и, по меньшей мере, одно коммутационное средство для обмена во второй зарядный терминал. К тому же, ток преобразователя-регулятора тока во втором зарядном терминале может течь через первый соединительный узел и первую поперечную линию ко второй продольной линии. Помимо этого, также ток преобразователя-регулятора тока может течь через второй соединительный узел, по меньшей мере, одно мостовое коммутационное средство и третий соединительный узел ко второй поперечной линии второго зарядного терминала.
Таким образом, эти особенные варианты подключения делают возможным то, что коммутационное средство для обмена и, по меньшей мере, одно мостовое коммутационное средство подключены так, чтобы, по меньшей мере, следующий ток преобразователя-регулятора тока мог быть соединен для генерирования тока зарядки, в частности, чтобы зарядить электротранспортное средство, подключенное ко второй поперечной линии.
Предпочтительно зарядная станция сформирована так, чтобы она могла быть управляема, в частности, через управляющий блок, или соответственно, по меньшей мере, один управляющий блок таким образом, чтобы ток зарядки мог быть составлен, по меньшей мере, из 3 токов преобразователей-регуляторов тока, предпочтительно, по меньшей мере, из 5 токов преобразователей-регуляторов тока, в особенности, по меньшей мере, из 7 токов преобразователей-регуляторов тока, или соответственно, мог быть из них сформирован.
Особое преимущество производить тока зарядки из нескольких токов преобразователей-регуляторов тока состоит в том, что не требуется использовать никаких или требуется меньше рассчитанных с большим запасом преобразователей-регуляторов постоянного тока, будь они внутренние или внешние, чтобы покрыть потребность в токе, которая, при известных обстоятельствах, больше, чем может произвести обычной преобразователь-регулятор постоянного тока. Например, электротранспортное средство, требующее ток зарядки 400 А, могло бы быть заряжено с помощью четырех токов преобразователей-регуляторов тока, по 100 А каждый, вместо необходимости использовать один преобразователь-регулятор тока, рассчитанный с большим запасом на 400 А. К тому же, число использованных токов преобразователей-регуляторов тока может быть снова быстро сокращено с четырех до трех, придерживаясь этого примера, если потребность в большом токе зарядки снова снизится. Тогда высвобождаемый преобразователь-регулятор постоянного тока может предоставлять ток преобразователя-регулятора тока для другого процесса зарядки.
В следующей форме осуществления предлагается, чтобы управляющий блок мог управлять генерированием токов зарядки, в частности, числом предоставленных на разъеме для зарядки токов преобразователей-регуляторов тока, в зависимости от управляющего критерия. При этом управляющие критерии могут быть различными, и, в особенности, предлагаются следующие:
- тип подключенного к разъему для зарядки электротранспортного средства;
- состояние аккумулятора электротранспортного средства, подключенного к разъему для зарядки;
- зависимая от состояния аккумулятора потребность в токе подключенного электротранспортного средства;
- требования по току подключенного электротранспортного средства;
- заданное пользователем пожелание по зарядке для зарядки подключенного к разъему для зарядки электротранспортного средства;
- число доступных преобразователей-регуляторов постоянного тока и/или терминалов преобразователей-регуляторов тока для генерирования, или соответственно, предоставления токов преобразователей-регуляторов тока к соединению для генерирования тока зарядки.
Таким образом, существенным преимуществом по сравнению с обычными зарядными станциями является то, что неиспользованные токи преобразователей-регуляторов тока, или соответственно, токи преобразователей-регуляторов тока временно неиспользуемых преобразователей-регуляторов постоянного тока, будь они внутренние или внешние, могут быть предоставлены в зависимости от названных управляющих критериев другим электротранспортным средствам на соседних зарядных терминалах. К тому же, также неиспользованные преобразователи-регуляторы постоянного тока могут быть просто переключены, если транспортные средства дольше стоят у зарядного терминала и уже полностью заряжены.
Далее согласно изобретению предлагается способ зарядки нескольких электротранспортных средств, в частности, электромобилей, зарядной станцией, и способ включает в себя следующие этапы:
- снабжение зарядной станции электрической мощностью через устройство питания зарядной станции;
- зарядку соответственно, по меньшей мере, электротранспортного средства одним из нескольких зарядных терминалов зарядной станции этапами:
- получение электрической мощности от устройства питания на входе питания зарядного терминала,
- выдача соответственно тока зарядки для зарядки подключенного электротранспортного средства на выход для зарядки с одним или несколькими разъемами для зарядки, при этом электротранспортное средство подключено к одному из разъемов для зарядки, на которые выдается ток зарядки, и при этом
- по меньшей мере, расположенный между входом питания и выходом для зарядки преобразователь-регулятор постоянного тока вырабатывает из электрической мощности устройства питания соответственно ток преобразователя-регулятора тока, или, по меньшей мере, расположенный между входом питания и выходом для зарядки терминал преобразователей-регуляторов тока предоставляет соответственно произведенный вне зарядного терминала преобразователем-регулятором постоянного тока ток преобразователя-регулятора тока, в частности, сгенерированный в устройстве питания ток преобразователя-регулятора тока, и в любом случае
- ток зарядки формируется из тока преобразователя-регулятора тока или нескольких токов преобразователей-регуляторов тока, и при этом
- зарядные терминалы соединены между собой на разъемах для обмена через электрические линии обмена, и по выбору
- через них обменивают между собой токи преобразователей-регуляторов тока.
Таким образом, предлагается способ, который простым образом зарядную станцию, по меньшей мере, согласно вышестоящей описанной форме осуществления использует для зарядки, по меньшей мере, электротранспортного средства. Таким образом, преимущества и свойства, указанные для зарядной станции, способ может преобразовывать и/или реализовывать.
Таким образом, предпочтительно также предлагается, чтобы способ использовал зарядную станцию согласно ранее указанной форме осуществления.
Следующая форма осуществления предлагает, чтобы
- замыкалось , по меньшей мере, одно коммутационное средство для обмена зарядного терминала, к которому подключено заряжаемое электротранспортное средство, и таким образом получали ток преобразователя-регулятора тока, по меньшей мере, от соседнего зарядного терминала, и этим вырабатывали ток зарядки для заряжаемого электротранспортного средства, и/или
- замыкалось, по меньшей мере, одно мостовое коммутационное средство зарядного терминала, к которому подключено электротранспортное средство, и таким образом для создания тока зарядки соединялись, или соответственно, накладывались несколько токов преобразователей-регуляторов тока из нескольких, расположенных в зарядном терминале преобразователей-регуляторов постоянного тока или терминалов преобразователей-регуляторов тока, и/или
- замыкалось, по меньшей мере, одно коммутационное средство для обмена, по меньшей мере, соседнего или следующего зарядного терминала и/или соседнего или следующего терминала дополнительного тока, и таким образом получали и объединяли, или соответственно, накладывали, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока из соседних или следующих зарядных терминалов или терминала дополнительного тока, и/или
- замыкалось, по меньшей мере, одно мостовое коммутационное средство, по меньшей мере, соседнего или следующего зарядного терминала, и таким образом для генерирования тока зарядки, по меньшей мере, через линию обмена получали, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока из нескольких, расположенных в соседнем зарядном терминале преобразователей-регуляторов постоянного тока, или соответственно, терминалов преобразователей-регуляторов тока.
Также с помощью этих этапов способа могут быть достигнуты или реализованы ранее разъясненные для зарядной станции преимущества и свойства. Особо предпочтительно используются вместе комбинировано четыре ранее описанных признака, чтобы таким образом предпочтительно соединить токи зарядки из нескольких токов преобразователей-регуляторов тока.
Далее данное изобретение более подробно поясняется на основе примеров осуществления, со ссылкой на сопроводительные фигуры.
Фигура 1 показывает форму осуществления зарядной станции.
Фигура 2 показывает детализированную форму осуществления зарядного терминала, терминала дополнительного тока, а также терминала питания.
Фигура 3 показывает диаграмму с тремя различными кривыми тока зарядки для соответственно трех различных классов транспортных средств.
Фигура 4 показывает форму осуществления зарядной станции, альтернативную фигуре 1.
Фигура 1 показывает зарядную станцию 100, соединенную с сетью 102 электропитания через точку NAP подключения к сети . Чтобы иметь возможность получать мощность для зарядки электротранспортных средств из сети 102 электропитания, предусмотрено устройство 104 питания. При этом устройство 104 питания включает в себя, по меньшей мере, трансформатор 106 и подключенный после трансформатора блок 108 выпрямителей. При этом трансформатор 106 напрямую соединен через точку NAP подключения сети со снабжающей сетью 102 и при этом преобразует первое переменное напряжение, в частности, напряжение сети, в пригодное для блока 108 выпрямителей второе переменное напряжение. Для этого в качестве конкретного примера на фигуре 1 изображен трансформатор среднего напряжения, преобразующий с понижением напряжение сети в 20 кВ в 400-вольтное переменное напряжение. При этом показанный блок 108 выпрямителей вырабатывает из второго переменного напряжения постоянное напряжение на выходе постоянного напряжения и, таким образом, может предоставлять мощность, которую получают из снабжающей сети. Таким образом, устройство 104 питания предусмотрено, в частности, для подключения к сети 102 электропитания, а также для снабжения зарядной станции электрической мощностью.
Далее, показанная на фигуре 1 зарядная станция 100 включает в себя пять зарядных терминалов 116, терминал питания 114, а также терминал 118 дополнительного тока, которые для упрощения также могут быть обозначены как терминалы. Детальное описание названных терминалов последует в описании к фигуре 2.
В конкретном примере терминалы (114, 116, 118) зарядной станции 100 расположены рядом друг с другом на парковочных местах с Р1 по Р6. Так могут быть заряжены несколько электротранспортных средств, которые оставлены для зарядки на парковочных местах P1 - P6. Эти парковочные места можно понимать, в особенности, как наглядное пояснение, а число заряжаемых транспортных средств не должно ограничиваться шестью, более того, в принципе, на показанной зарядной станции могут быть заряжены также 10 транспортных средств.
При этом предусмотрен терминал питания 114, чтобы передавать предоставленную от устройства 104 питания мощность в форме постоянного напряжения на терминалы. Для этого терминал питания через линию 110 основного питания электрически соединен с блоком 108 выпрямителей. Чтобы установить электрическое соединение с линией 110 основного питания, на терминале питания 114 установлен вход основного питания. Таким образом, через вход 112 основного питания может быть получена мощность от устройства 104 питания 104. Полученная таким образом мощность затем распределяется через несколько линий 130 питания на другие терминалы (116, 118). То есть, терминал питания 114 - для приема электрической мощности от устройства питания и для передачи на зарядные терминалы 116 и, при известных обстоятельствах, терминалы 118 дополнительного тока.
Наряду со терминалом питания, зарядная станция 100 имеет несколько зарядных терминалов 116 для зарядки соответственно, по меньшей мере, электротранспортного средства.
При этом каждый зарядный терминал включает в себя вход 120 питания и выход 122 для зарядки. При этом вход 120 питания оснащен для получения электрической мощности от устройства 104 питания, при этом на входе 120 питания предусмотрены разъемы, с помощью которых терминалы могут быть соединены между собой на входах питания. При этом фигура 1 показывает, что, по отношению к терминалу питания 114 расположены, например, два зарядных терминала 116 с левой стороны и три зарядных терминала, а также терминал 118 дополнительного тока с правой стороны. При этом все терминалы электрически связаны друг с другом на соответствующих входах 120 питания через линии 130 питания. Таким образом, в показанном примере между двумя соседними терминалами имеется соответственно участок линии 130 питания, поэтому не имеет место единственная, сквозная длинная линия питания, как это является обычным у токовой сборной шины или у линии в виде шины. Через линии 130 питания зарядные терминалы могут напрямую получать электрическую мощность, переданную от терминала питания 114. В зависимости от расположения терминалов в зарядной станции, зарядные терминалы 116 и терминалы 118 дополнительного тока могут, однако, получать переданную мощность терминала питания также не напрямую через другой терминал. Тогда в этом случае входы питания могут быть рассмотрены и как выходы питания для соседнего терминала.
К тому же, наряду с входом 120 питания на каждом зарядном терминале 116 предусмотрен выход 122 для зарядки с одним или несколькими разъемами для зарядки, которые используются для выдачи соответственно тока зарядки для зарядки соответственно подключенного электротранспортного средства. На фигуре 2, например, два электротранспортных средства могут быть подключены на два выхода для зарядки соответственно одного из пяти зарядных терминалов 116.
При этом между входом 120 питания и выходом 122 для зарядки в каждом из зарядных терминалов 116 расположен, по меньшей мере, преобразователь-регулятор 126 постоянного тока, чтобы вырабатывать соответственно ток преобразователя-регулятора тока на каждый преобразователь-регулятор тока, или соответственно, DC-DC-преобразователь. Сгенерированные таким образом токи используются затем, чтобы заряжать электротранспортное средство, подключенное к выходу 122 для зарядки зарядного терминала.
В качестве следующего терминала в зарядной станции предусмотрен терминал дополнительного тока. Этот терминал дополнительного тока служит для того, чтобы вырабатывать и предоставлять дополнительный ток для зарядки электротранспортных средств. При этом он не имеет для зарядки электротранспортного средства никаких разъемов для зарядки на выходе для зарядки. Дополнительный ток предоставляется, например, тогда, когда зарядный терминал слишком сильно нагружен. При этом слишком сильная нагрузка может возникать, например, если потребность электромобиля в токе превышает максимальный ток, который может генерировать терминал. На конкретном примере: если транспортному средству требуется ток зарядки в 400 А, а зарядный терминал может предоставить максимально только 100 А. Таким образом, терминал дополнительного тока предусмотрен для производства одного или нескольких дополнительных токов, в частности, токов преобразователей-регуляторов тока, чтобы предоставлять их, по меньшей мере, зарядному терминалу, при этом сам терминал дополнительного тока не имеет выхода для зарядки.
В особенности, у показанной на фигуре 1 зарядной станции 100 можно видеть, что выходы 122 для зарядки зарядного терминала соединены между собой на разъемах для обмена через электрические линии 128 для обмена, чтобы так иметь возможность обменивать между собой сгенерированные токи преобразователей-регуляторов тока. Также предусмотрено, чтобы терминал питания 144 и терминал 118 дополнительного тока также были электрически связаны на стороне выходов с зарядными терминалами 116 через линии 128 для обмена. Так, например, паркующееся на парковочном месте Р1 электротранспортное средство может получать ток зарядки, сгенерированный, по меньшей мере, частично преобразователем-регулятором постоянного тока из другого зарядного терминала или терминала дополнительного тока.
Фигура 2 показывает детальную форму осуществления зарядного терминала А, терминала В дополнительного тока, а также терминала питания С, соответствующие зарядным терминалам 116, терминалу 118 дополнительного тока, или соответственно, терминалу питания 114 фигуры 1.
При этом зарядный терминал А имеет вход 200 питания, а также выход 202 для зарядки. При этом на входе 200 питания расположены два средства 220 для подключения, которые могут быть сформированы, например, как штекерные соединители. Таким образом, к этим средствам подключения может быть подключен любой следующий зарядный терминал, терминал дополнительного тока или терминал питания, чтобы соединить друг с другом входы питания этих терминалов.
S1
S2
1
2
1,
2
1,
2
При этом каждый зарядный терминал А имеет два преобразователя-регулятора 226 постоянного тока, расположенные параллельно друг другу между входом 200 питания и выходом 202 для зарядки и которые соответственно подают ток I преобразователя-регулятора тока, или соответственно, I соответственно в расположенную на выходе для зарядки поперечную линию QL и QL. При этом каждому преобразователю-регулятору 226 постоянного тока предназначен ровно один разъем 222 для зарядки, а для каждого преобразователя-регулятора постоянного тока - одна поперечная линия QL или соответственно, QL. Таким образом, при n преобразователях-регуляторах постоянного тока используются n поперечных линий, чтобы соединять преобразователь-регулятор постоянного тока с разъемом для зарядки. С двумя имеющимися в зарядном терминале А преобразователями-регуляторами постоянного тока получается, таким образом, конструкция терминала из двух поперечных линий QLQL и двух разъемов 222 для зарядки.
Дополнительно для зарядного терминала А стрелками 204 и 206 обозначены первая и вторая соединительные зоны, которые имеют соответственно несколько, в частности, одинаковое количество разъемов 224 для обмена. На этих разъемах для обмена терминалы могут быть соединены, по существу, через параллельные линии 228 для обмена, которые изображены на фигуре 2 штриховкой.
1
2
3
1
2
3
Для каждого разъема для обмена одной из соединительных зон предусмотрена, кроме этого, продольная линия LL, LL, LL внутри терминала, чтобы электрически соединять соответствующий разъем 224 для обмена одной соединительной зоны 204, 206 соответственно с разъемом для обмена другой соединительной зоны 206, 204, поэтому при m разъемах для обмена соединительной зоны предусмотрены m продольных линий. При этом продольные линии проходят, в частности, электрически параллельно друг другу. Для этого конкретная форма осуществления зарядного терминала А имеет, например, в соединительной зоне 206 три разъема для обмена, этим предусматриваются три продольных линии. При этом продольные линии LL, LL и LL соединяют обе соединительные зоны 204 и 206.
1
2
3
1
2
Чтобы был возможным динамический обмен сгенерированных токов преобразователей-регуляторов постоянного тока, каждая продольная линия LL, LL, LL напрямую соединена соответственно через соединительный узел, по меньшей мере, с одной из поперечных линий QL, QL.
L1
L2
К тому же, чтобы иметь возможность произвольно вырабатывать токи I или I зарядки на одном из выходов 222 для зарядки, в зарядном терминале имеется несколько управляемых коммутационных средств, которые могут быть регулируемыми управляющим блоком. При этом либо каждый зарядный терминал сам может иметь управляющий блок, либо управляющий блок более высокого порядка может принимать на себя регулировку управляемых коммутационных средств. Также реализуема смешанная форма из управляющих блоков в каждом зарядном терминале и управляющего блока более высокого порядка. Однако на фигуре 2 это не изображено.
1
2
S1
S2
L1
L2
При этом в качестве управляемых коммутационных средств в зарядном терминале А на фигуре 2 изображены три коммутационных средства A1, A2 и A3 для обмена, которые электрически соединены соответственно с разъемом 224 для обмена, чтобы управлять обменом, по меньшей мере, тока преобразователя-регулятора тока через средство для обмена с соседним зарядным терминалом или терминалом дополнительного тока. Следующее управляемое коммутационное средство - это мостовое коммутационное средство B1, электрически соединяющее друг с другом два преобразователя-регулятора постоянного тока в одном зарядном терминале, в данном случае через две поперечных линии QL и QL, чтобы управлять наложением токов I и I преобразователей-регуляторов тока обоих преобразователей-регуляторов 226 постоянного тока. Также соответственно коммутационное средство C1 или C2 для зарядки расположено на разъеме 222 для зарядки, чтобы управлять либо выдачей тока I зарядки, либо тока I зарядки.
L1
L2
S1
S2
В соответствии с этим представленный на фигуре 2 зарядный терминал А может формировать ток I или I зарядки из тока I, или соответственно, I преобразователя-регулятора тока или нескольких токов преобразователей-регуляторов тока и даже получать или отдавать следующие токи преобразователей-регуляторов тока через разъемы для обмена.
S3
S3
При этом по сравнению с зарядным терминалом А, в терминале В дополнительного тока преобразователь-регулятор 226 постоянного тока соединен со всеми разъемами 228 для обмена, чтобы предоставлять ток Iпреобразователя-регулятора тока на все линии 228 для обмена. Таким образом, терминал дополнительного тока подготовлен для того, чтобы выдавать дополнительный ток. Однако, чтобы и токи преобразователей-регуляторов тока могли быть выданы с возможностью управления, аналогично с зарядным терминалом А в терминале дополнительного тока предусмотрены три коммутационных средства A1, A2 и A3 для обмена. Они также могут быть использованы для передачи токов преобразователей-регуляторов тока соседних терминалов, если, например, преобразователь-регулятор тока 226 в терминале дополнительного тока не вырабатывает ток I.
Терминал питания С, по сравнению с терминалами А и В, имеет дополнительный вход 212 основного питания, а также соответственно два выхода 221 питания, одинаковых по конструкции с входами питания терминалов питания А и В. Выходы 221 питания используются, при этом, чтобы через них передавать полученную от устройства питания мощность на зарядные терминалы и, при известных обстоятельствах, по меньшей мере, на один терминал дополнительного тока, в частности, чтобы передавать мощность на все зарядные терминалы.
К тому же, терминал С снабжения аналогично терминалам А и В также имеет разъемы 224 для обмена, чтобы быть соединенным, по меньшей мере, в одной соединительной зоне 208 или 210 соответственно с соседним зарядным терминалом и/или, при известных обстоятельствах, терминалом дополнительного тока, чтобы иметь возможность проводить, по меньшей мере, ток преобразователя-регулятора тока через терминал питания.
При этом входы/выходы питания и разъемы для обмена терминалов А, В и С, в сущности, сходны по конструкции. Так, зарядная станция может быть произвольно, как своего рода наборная касса, модульно сформирована из терминалов А, В и/или С.
S1
S2
Со ссылкой на фигуры 1 и 2 изобретение было описано, в особенности, для зарядных терминалов и терминалов дополнительного тока, имеющих соответственно один или несколько преобразователей-регуляторов постоянного тока. По смыслу это описание и указанные преимущества также можно отнести к вариантам, которые используют соответственно вместо одного или нескольких преобразователей-регуляторов постоянного тока один, или соответственно, несколько терминалов преобразователей-регуляторов тока. Например, в зарядном терминале А, или соответственно, 116, вместо обоих преобразователей-регуляторов тока 226, или соответственно, 126 постоянного тока могут быть предусмотрены два терминала преобразователей-регуляторов тока, которые соответственно получают ток преобразователя-регулятора тока из устройства 104 питания и предоставляют как ток I, или соответственно, I преобразователя-регулятора тока. Для этого для каждого терминала преобразователей-регуляторов тока в устройстве 104 питания может быть предусмотрен преобразователь-регулятор постоянного тока, а также соединительная линия к устройству 104 питания согласно фигуре 1. Могут быть предусмотрены один, несколько или все зарядные терминалы 116 с терминалами преобразователей-регуляторов тока вместо преобразователей-регуляторов 126 постоянного тока. То же самое действительно по смыслу для терминала 118 дополнительного тока, или соответственно, любых следующих терминалов дополнительного тока.
L1
L2
Для наглядности фигура 4 показывает альтернативную фигуре 1 форму осуществления зарядной станции. Для лучшего восприятия для одинаковых или сходных элементов используются одинаковые ссылочные обозначения. Зарядная станция 400 фигуры 4 отличается от зарядной станции 100 фигуры 1 тем, что изображенный крайним справа зарядный терминал 416 вместо двух преобразователей-регуляторов 126 постоянного тока имеет два терминала 427 преобразователей-регуляторов тока. Терминалы 427 преобразователей-регуляторов тока получают соответственно ток преобразователей-регуляторов тока соответственно через индивидуальную линию 410, соответственно подключенную к преобразователю-регулятору 126 постоянного тока в устройстве 404 питания. Таким образом, терминалы 427 преобразователей-регуляторов тока предоставляют, в сущности, соответственно только ток преобразователей-регуляторов тока, который был сгенерирован с помощью соответственно одного из двух преобразователей-регуляторов 126 постоянного тока. Здесь предоставление происходит также на поперечные линии Q, или соответственно, Q, дальнейшее подключение которых более подробно описано на фигуре 2. Здесь это также по смыслу применимо к варианту фигуры 4. Обе индивидуальные линии 410 альтернативно могут быть проведены также через терминал питания 114 и затем через входы 120 питания.
1
2
3
Фигура 3 показывает диаграмму с тремя различными кривыми I, I и I тока зарядки в процентах для соответственно трех различных классов AM1, AM2 и AM3 транспортных средств. При этом по ординате представлена нагрузка зарядной станции в процентах, при этом зарядный терминал в этом примере при 100%-нагрузке может выдавать ток зарядки в 100 А, что соответствует максимальному току класса AM1 транспортных средств. По абсциссе изображено время t в минутах.
1
2
3
1
2
3
При этом ход трех характеристических кривых I, I и I тока очень различается, причем каждая из трех характеристических кривых соответствует характеристической кривой тока одного различного класса AM1, AM2 или AM3 транспортного средства. Следует иметь в виду для класса АМ3 транспортных средств, что ему требуется почти в два раза большее напряжение зарядки, чем классам AM1 и AM2 транспортных средств. Таким образом, 400% тока зарядки, указанные на фигуре 3 вначале для типа АМ3 транспортных средств, соответствуют, в пересчете на класс АМ1 транспортных средств, примерно 800% мощности зарядки. Точно также 80% SOC-пунктов (англ. «State of Charge») состояния зарядки, показывающие состояние зарядки в 80% в пересчете на полную зарядку, достигаются в различные моменты времени. Класс АМ1 транспортных средств мог бы соответствовать, например, классу малолитражных автомобилей, класс АМ2 автомобилей - премиум-классу и класс АМ3 - классу суперспорткаров. В зависимости от класса автомобиля или типа транспортного средства характеристические кривые зарядки, или соответственно, характеристические кривые I, I и I тока принимают другой характер. Два преобразователя-регулятора тока могут работать параллельно (двойной ток) или последовательно (двойное напряжение).
Например, для класса АМ1 автомобилей требуется относительно постоянный ток зарядки в 100 А примерно на 20 минут, поэтому зарядный терминал с одним преобразователем-регулятором постоянного тока загружен на 100%. Здесь уже был бы достаточен один преобразователь-регулятор тока, который может давать 100 А. При премиальном транспортном средстве или спортивном автомобиле, напротив, один зарядный терминал в одиночку не смог бы дать требуемый ток зарядки, чтобы зарядить эти типы транспортных средств. Чтобы избежать необходимости рассчитывать преобразователи-регуляторы тока на ток зарядки, например, в 400 А для спортивных автомобилей, предлагаемый зарядный терминал может получать токи преобразователей-регуляторов постоянного тока через соседние терминалы, чтобы иметь возможность также заряжать суперспорткар в первой зарядной зоне АО1. В зарядной зоне АО2 потребление тока суперспорткаром тогда относительно быстро падает. Тогда не использованные преобразователи-регуляторы постоянного тока, в свою очередь, если они больше не требуются, могут быть высвобождены, или соответственно, отключены или переключены в зависимости от потребления тока транспортным средством.
Поэтому, ссылаясь на конкретный пример суперспорткара, зарядная станция могла бы заряжать суперспорткар за первые неполные 7 минут до 300% нагрузки семью или восемью преобразователями-регуляторами постоянного тока одновременно, каждый примерно на 50 А. Это больше число необходимо, поскольку упомянутому в качестве примера суперспорткару требуется вдвое большее напряжение зарядки, поэтому вместо примерно 100 А могут быть выданы всего лишь примерно 50 А каждым преобразователем-регулятором постоянного тока. Между 300% и 200% потребовались бы тогда только шесть или пять преобразователей-регуляторов постоянного тока, начиная с 200% потребовались бы только еще четыре или три преобразователя-регулятора постоянного тока, и после 22.5 минут в рабочей зоне АО3 необходимы тогда только лишь два или один преобразователь-регулятор постоянного тока, чтобы полностью зарядить спортивный автомобиль.