CN110997399A - 具有动态的充电电流分配的充电站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电站(100)，其用于为多个电动车，尤其电动汽车充电，所述充电站包括：供电装置(104)，尤其用于连接于供电网络(102)，用于用电功率供应充电站；多个充电端子(116)，其用于分别为至少一个电动车充电，并且每个充电端子包括：供电输入端(120)，其用于从供电装置获取电功率；充电输出端(122)，其具有一个或多个充电端口，所述充电端口用于输出分别用于为各一个连接的电动车充电的充电电流，和至少一个设置在供电输入端和充电输出端之间的直流‑直流转换器(126)，以便由供电装置的电功率分别产生电流转换器电流，其中每个充电电流(IL1，IL2)由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流(IS1，IS2，IS3)形成，并且其中充电端子在交换端口处经由电交换线(128)彼此连接，以便经由此将电流转换器电流相互交换。

Description

具有动态的充电电流分配的充电站
技术领域
本发明涉及一种充电站，其用于为多个电动车尤其电动车充电。本发明还涉及一种用于为多个电动车充电的方法。
背景技术
随着在道路交通中核准的电动车的数量增长，由此未来预计：需要全面扩建基础设施来对电动车进行充电。对充电基础设施的特殊要求在此是：能够在尽可能短的时间对电动车进行充电。在电动车高出现率的地区中，会预计对快速充电系统的需求特别高。对于这种地区的示例是高速公路服务站或大城市中的市区内部城区，在这些区域中期望电动车没有长停车时间。
在此情况下，在扩建或设计充电站时，出现必须应对的技术挑战。在运行用于对电动车充电的充电站时的一个问题例如是，连接到充电站的充电桩或充电端子上的不同的车辆类型对充电电流和充电电压有非常不同的要求。例如，在一些车辆类型中在快速充电时可能需要非常高的充电电流，但是所述充电电流也会快速地再次下降。而在其它车辆类型中在较长时间段内需要相对恒定的电流。因为充电端子通常被设计为能够对所有车辆类型进行充电，因此充电桩平均上只相对鲜有地是满载的。充电端子于是可能并非始终将其最大充电电流输出给电动车，因为电动车不需要或仅偶尔需要最大充电电流。
在本申请的优先权申请中，德国专利商标局检索到以下现有技术：WO2013/137501A1、JP H05-276673 A、US 2010/0106631 A1、US 2014/0320083 A1和US 2013/0057209 A1。
发明内容
由此，本发明的目的是，解决上述问题中的至少一个。尤其，要提出如下解决方案，所述解决方案至少能够实现更好地使充电站中的充电端子满载。对于至今已知的解决方案，至少要提出一种替选的解决方案。
因此，根据本发明提出根据权利要求1所述的充电站。所述充电站设置用于为多个电动车尤其是电动车充电。
因此，充电站包括供电装置，尤其是用于连接到供电网络上，以便向充电站供应电功率。因此，充电站从供电网络中获取电功率或电能，并且将其提供给充电端子。为此，所述供电装置能够连接到供电网络上，尤其经由变压器连接。此外，能够在供电装置中设置整流器，以便对从供电网络获取的交流电进行整流并且将其提供给充电端子。所述供电装置也能够具有蓄能器，尤其是电池，以便缓存电能。
除了供电装置以外，所述充电站还包括多个充电端子。特别是也能够构成为充电桩的充电端子是固定端子，--与传统加油站的加油柱一样--，电动车能够经由充电电缆连接到所述固定端子上以进行充电。优选提出，也能够将多个电动车连接到一个充电端子上。所述连接在此也能够同时进行。根据一个实施形式，两个电动车能够同时连接到相同的充电端子上以进行充电。
在此，每个充电端子包括供电输入端，所述供电输入端也能够同义地称为供电输入端区域，以用于从供电装置获取电能。这能够直接或间接地进行。因此，每个充电端子与供电装置电耦联并且在供电输入端处获取由供电装置提供的功率。
除了供电输入端以外，每个充电端子还包括充电输出端，所述充电输出端也能够同义地称为充电输出端区域，其具有一个或多个充电端口，以用于分别输出充电电流来分别对所连接的电动车进行充电。因此提出，每个充电端子具有至少一个充电端口，其中在每个充电端口上能够各连接有一个电动车。充电端口的数量因此对应于能够连接到端子上的电动车的数量。所述充电端口在此是在充电端子上的连接点，例如充电电缆连接到该连接点上，以便将电动车与该端子连接。这种充电电缆也能够被视为连接点的一部分。
作为充电端子的另一组成部分，提出至少一个直流-直流转换器(Gleichstromsteller)，所述直流-直流转换器设置在充电端子的供电输入端和充电输出端之间，以便能够从供电装置的电功率中分别产生电流转换器电流并且也对其进行控制。所述直流-直流转换器也能够简化和同义地称为电流转换器。
如果在充电端子中存在例如两个直流-直流转换器并且所述直流-直流转换器在供电输入端和充电输出端之间基本上彼此并联连接，那么两个电流转换器电流能够彼此独立地分别由直流-直流转换器产生。所述直流-直流转换器在此将经由供电输入端获取的以及由供电装置提供的第一直流电压或第一直流电流转换成对于电动车适配的第二直流电流。也能够称为DC-DC转换器的直流-直流转换器的典型的功率范围是50kW，其中所述转换器能够在400V的直流电压下产生例如125A的电流转换器电流，或者在800V的直流电压下产生62.5A的电流转换器电流。这是对于充电电流的典型值，借助所述充电电流能够对电动车进行充电。
因此也考虑并且提出，至少一个直流-直流转换器，尤其是所有直流-直流转换器在内部可改变，尤其是可切换，使得其根据要充电的车辆的要求分别改变其电压水平。特别是提出，其能够分别将其电压加倍或减半，同时将其输出的电流减半或加倍。
在充电端口处用于对电动车进行充电的每个充电电流在此由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流形成。如果一个充电端子包括例如两个直流-直流转换器和两个充电端口，那么所述充电端子设立为用于，在两个充电端口之一处产生由两个电流转换器电流构成的叠加的充电电流，当这是要求的时如此。在具体示例中，如果仅一个电动车借助两个充电端口连接到充电端子上，因此两个直流-直流转换器能够用于对车辆进行充电。在另一示例中，如果将两个车辆同时连接到充电端子上，那么所述车辆也能够分开地分别以仅一个电流转换器电流作为充电电流进行充电。因此，所述充电端子能够以有利的方式将内部安装的直流-直流转换器一起使用，理想地用于对电动车进行充电并且将其接通和断开。这在如下情况下是令人感兴趣的：仅一个电动车被连接来充电，所述电动车需要高的充电电流或高的充电功率。在此，然后例如能够借助示例性提及的两个直流-直流转换器来提供高的充电功率。
除了分别使用仅一个充电端子的多个直流-直流转换器的电流转换器电流来对电动车进行充电的可能性以外，根据本发明还提出，所述充电端子在交换端口处经由电交换线彼此连接，以便经由此来相互交换电流转换器电流，使得充电端子的充电电流能够由多个充电端子的多个电流转换器电流组成。
已经认识到，不同的车辆类型对充电电流和充电电压有非常不同的要求。例如，在一些汽车类型中在快速充电时所述充电电流随着时间非常快速地降低。因此，例如设计用于这种快速充电的各个充电桩平均上只鲜有是满载的。在一个简单的示例中，电动车具有两个电流转换器电流的充电电流需求。但是，在短时间之后，所述电流需求随后下降，使得仅还需要一个电流转换器电流来进行充电，因为所述车辆例如已经充电到80％。已经提供了这种第二电流转换器电流并且然后不再需要提供第二电流转换器电流的充电桩能够将所述第二电流转换器电流以其它方式提供。然后，所述充电桩能够经由交换线将其此后未使用的电流转换器电流提供给另一充电端子，或者在其自己的充电输出端处提供充电电流。
为了更好地使充电端子满载，因此提出一种解决方案，所述解决方案能够实现，根据车辆需要何种功率或电流需求，在端子的充电侧上经由交换线彼此动态地交换电流转换器电流。因此，尽管在相邻端子上例如没有连接车辆，但是电动车也能够从相邻的充电端子获取电流转换器电流。因此，根据本发明的充电站能够实现，从相邻的充电端子直接获取用于对电动车充电的充电电流，或者也能够实现，如果不需要高的充电电流来对电动车充电，那么能够将电流转换器电流提供给另一充电端子。不仅能够实现：可变地分配可用的功率，而且也能够借助较小的或中型直流-直流转换器对电动车进行可变地充电，所述直流-直流转换器需要的充电电流明显高于任何单个直流-直流转换器可以提供的充电电流。因此在直流-直流转换器的情况下也能够节省成本。
这种可变性的一个特点是，其能够局部地在充电端子中实现。在此要注意的是，通过将多个电流转换器电流组合成一个大的充电电流，还需要相应地设计的线路，所述线路能够传导这种高的电流。在数百安培的电流强度下，对这种线路的要求是高的。但是，仅在特定的车辆的情况下并且于是也仅在短的时间段中需要这种高的电流。但是，原则上考虑用于传输这种高电流的所有线路也必须针对这种高电流进行设计。大多数线路于是对于大多数时间都会过度设计。根据本发明的解决方案实现：这仅在充电端子的区域中是必要的。为此，所述线路例如能够构成为在充电站之间的汇流排。特别是，由此省去在供电装置和充电端子之间的过度设计的线路。
这能够如下实现：灵活的接线特别在充电端子的区域中执行。由此实现避免特别在供电装置和充电端子之间的超规格设计或过度设计的线路。为此在充电端子的区域中执行灵活的接线，以便根据需要组成电流转换器电流，即将其相加。
优选提出，所述充电站具有至少一个附加电流端子，以产生一个或多个附加的电流转换器电流，以便将所述电流转换器电流提供给至少一个充电端子。在此，附加电流端子本身不具有充电输出端。为此，每个附加电流端子包括：与充电端子的供电输入端相对应的供电输入端，以用于从供电装置获取电功率；至少一个与充电端子的交换端口相对应的交换端口，以用于将电流转换器电流传输给充电端子中的至少一个充电端子；和至少一个直流-直流转换器，所述直流-直流转换器设置在所述供电输入端和至少一个交换端口之间并且与充电端子的直流-直流转换器相对应。所述接口设置用于分别从供电装置的电功率中产生电流转换器电流，其中尤其所述附加电流端子的直流-直流转换器与附加电流端子的所有交换端口连接，以便能够将电流转换器电流提供给所有交换线。
因此，与充电端子相比，附加电流端子仅用于向充电端子提供附加的电流转换器电流。例如，如果充电端子的功率不足以满足电动车所要求的电流需求，那么附加电流端子能够提供一个或多个附加的电流转换器电流。所述附加电流端子在此在交换端口处经由交换线与相邻的充电端子电连接。附加电流端子因此在需要时提供附加的电流或电流转换器电流。为此，根据充电端子确定附加电流端子的规格，使得能够在附加电流端子中使用结构相同的直流-直流转换器。
在另一实施形式中，所述充电站具有至少一个供电端子，以用于从供电装置接收电功率并且用于将所述电功率转发给充电端子。在此，每个供电端子包括--一个经由主供电线与供电装置连接的主--供电输入端，以便经由此从供电装置获取功率。此外，所述供电端子具有至少一个供电输出端，以便经由此将从供电装置获取的功率转发给充电端子，并且必要时转发给至少一个附加电流端子，尤其是以便将功率转发给所有充电端子。为此，在供电端子的第一和第二连接区域处存在与充电端子的交换端口以及必要时至少一个附加电流端子的交换端口相对应的交换端口，以便将供电端子在至少一个连接区域处分别与相邻的充电端子和/或可能的附加电流端子连接，以便能够使至少一个电流转换器电流穿过供电端子传导。这两个连接区域在此能够任意地设置在端子上，例如设置在端子的右侧和左侧上，或者也能够仅设置在端子的后侧上。
因此，至少一个供电端子是一种用于将供电装置与充电端子或附加电流端子连接的连接和功率分配端子。然后，能够将充电端子或附加电流端子连接到供电端子上。
与充电端子和附加电流端子相比，所述供电端子在此具有单独的主供电输入端，以便经由此通过主供电线从供电装置获取功率。所述主供电线在此优选构成为高功率电缆，因为总功率经由主线路获取，所述总功率提供给电动车(von)。因此，仅供电端子与供电装置直接连接。而附加电流端子和充电端子经由供电端子与供电装置间接地连接。因此，所述供电端子将从供电装置获取的功率转发给连接到该供电端子上的端子或者对其进行分配。
供电端子在此不具有直流-直流转换器。
总而言之，在充电站的一个优选的实施形式中因此提出三个不同的端子，即用于对电动车充电的充电端子、用于提供附加的电流转换器电流的附加电流端子以及用于将供电装置的电功率提供给充电端子以及可能的附加电流端子的供电端子。
优选地，充电端子和至少一个附加电流端子具有结构相同的供电输入端。因此，供电输入端中的各两个供电输入端能够相互连接，以便由此分别将供电电流或其一部分从一个供电输入端转发至相邻的供电输入端。在此，每个充电端子以及可能的每个附加电流端子能够从相邻的充电端子、附加电流端子或供电端子获得供电电流。在此，供电线也能够环通供电端子。
附加地或替选地，所述供电输入端分别具有结构相同的连接机构，尤其是插接连接部。因此，供电输入端描述了相应的端子的部段，所述部段也能够称为区域，尤其是同义地称为输入端区域。这有利于从充电端子或附加电流端子和供电端子中分别选择性地将两个端子可交换地相互连接。尤其，彼此连接的全部充电端子、附加电流端子和供电端子能够构成模块化结构。为此，供电端子还具有与其匹配的交换端口以及附加地或替选地具有供电输入端。
据此，结构相同的供电输入端的优点是，充电端子和附加电流端子能够与长的总线线路(Busleistung)类似地依次连接，使得能够任意地扩展所述充电站。因此，充电站能够由附加电流端子、充电端子和供电端子完全模块化地构建。此外，对相互匹配的供电输入端和交换端口特别有利的是，如果端子具有缺陷或在需要时要对充电站进行扩展，那么能够快速更换所述端子。
优选地，每个充电端子具有至少一个可控制的开关机构。可能的、可控制的开关机构在此具有不同的功能并且被区分为交换开关机构、充电开关机构和桥式开关机构。
交换开关机构是下述开关机构，所述开关机构分别与交换端口电连接，以便控制经由交换开关机构与相邻的充电端子或相邻的附加电流端子交换至少一个电流转换器电流。
充电开关机构是下述开关机构，所述开关机构分别与充电端口电连接，以便切换充电电流输出到充电端口。
桥式开关机构是下述开关机构，所述开关机构与充电端子中的两个直流-直流转换器电连接，尤其经由两个横向线电连接，以便控制两个直流-直流转换器的电流转换器电流的叠加。由此，也能够接通另外的电流转换器电流，所述电流转换器电流以其它方式例如从相邻的充电端子到达两条横向线之一。
在此，可控制的开关机构基本上或仅在充电侧上朝向充电端口设置在充电端子中，尤其以便能够动态地分配电流转换器电流并且能够在任意充电端口处产生根据需要的充电电流。
在另一实施形式中提出，每个充电端子具有第一和第二连接区域，所述连接区域分别具有多个、尤其是相同数量的交换端口。为此，对于连接区域之一的每个交换端口设有一条纵向线，以便将一个连接区域的相应的交换端口分别与另一连接区域的交换端口电连接。因此，在一个连接区域的m个交换端口的情况下设有m条纵向线，所述纵向线尤其彼此电并联地伸展。
第一或第二连接区域在此能够类似于供电输入端的连接区域任意地设置在端子上，即例如设置在端子的右侧和/或左侧上，或者仅设置在后侧上。
此外，每个直流-直流转换器与充电端口相关联，并且对于每个直流-直流转换器设有横向线，以便将直流-直流转换器与充电端口连接。因此，在n个直流-直流转换器的情况下设有n条横向线。
此外提出，每条纵向线经由连接节点与横向线中的至少一条横向线直接连接。此外，能够将另一充电端子和/或附加电流端子的一个电流转换器电流或多个已经叠加的电流转换器电流引入相关的横向线中。
附加地或替选地设有正好n-1个桥式开关机构，以便将各两条横向线电连接。因此，两条横向线的电流转换器电流也能够合并，所述电流转换器电流也能够分别由多个电流转换器电流叠加。
在一个特别的实施形式中附加地或替选地提出，通向充电开关机构的每条横向线不具有另外的开关机构。因此，每条横向线从其直流-直流转换器延伸至其充电端口，具有朝向充电端口的开关，但是不具有另外的开关。在此特别认识到，多个直流-直流转换器或其横向线的灵活接线在横向线中无附加的开关机构的情况下就足够。
此外，附加地或替选地提出，在每个充电端子中设有比横向线多的纵向线，使得适用：m＝n+1。在此认识到，由此能够将许多充电端子和可能的附加电流端子非常可变地、但是以可接受的耗费接线，尤其是使得许多电流转换器电流能够在充电端子之间交换，并且必要时能够通过附加电流端子的电流转换器电流进行补充。通过与横向线一样多的纵向线，充电端子的每条横向线能够和与其余横向线不同的纵向线连接。通过另一纵向线于是还能够存在下述可能性：一个或多个电流转换器电流传导穿过相应的充电端子。
此外，根据另一特殊的实施形式提出，充电端子中的纵向线与两条横向线分别经由连接节点直接连接，与位于两个连接节点之间的桥式开关机构之一连接，或者与仅一条横向线经由连接节点连接，而在充电端子中无需具有桥式开关机构。因此，能够在没有大的耗费的情况下实现上述灵活性。
总而言之，因此，纵向线和横向线与不同的可控制的开关机构在充电端子内接线，使得呈一种矩阵形式的接线形式能够实现，从相邻的端子获取或输出电流转换器电流，并且也能够在内部使用充电端子的所有直流-直流转换器。但是在此避免完整的矩阵形式，其方式为：仅非常有针对性地并且仅在特定部位处使用开关机构。而且全面地连接充电端子、必要时还有附加电流端子的纵向线的数量也保持得非常小。特别是与完整的开关矩阵比较，所述开关矩阵对于充电站的每条横向线都具有纵向线，即不仅对于每个充电端子具有纵向线。在具有各两个直流-直流转换器的五个充电端子的情况下，即各两条横向线，会需要十条纵向线，而根据所提出的实施形式，对于这种示例仅需要3条纵向线。
特别能够实现开关机构与纵向线和横向线的上文所述的接线形式，使得所提供的电流转换器电流的数量不仅能够由汽车所连接的端子来控制，而且相邻的端子也能够用于对电动车进行充电。
在另一实施形式中提出，在充电站中设有至少一个控制单元，所述控制单元配置用于控制充电端子和/或附加电流端子，使得充电端子的充电电流能够由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流形成。在此，充电电流能够由同一充电端子的一个或多个直流-直流转换器的电流转换器电流形成，并且附加地或替选地由一个或多个其它充电端子的一个或多个直流-直流转换器的电流转换器电流形成。这种控制单元特别是操控开关机构和必要时操控直流-直流转换器。也考虑了与供电装置的协调，以便例如控制对储存器的访问或者至少考虑储存容量。
在一个特殊的实施形式中提出，至少一个控制单元是分布式控制单元，其中分布式控制单元分别设置在充电端子和/或附加电流端子中。在此提出，控制单元与至少一个另外的控制单元通信，以便以协调的方式控制充电电流的产生。使用分布式控制单元的优点在于，所述分布式控制单元也能够以简单的方式和方法与每个充电站处的输入单元耦合。
此外，在另一特殊的实施形式中提出，至少一个控制单元是位于上级的中央控制单元，其中所述中央控制单元设立为用于，直接控制充电端子和/或附加电流端子。附加地或替选地，中央控制单元能够间接经由设置在充电端子中的分布式控制单元控制充电端子和/或附加电流端子，以便协调充电电流的产生。特别是通过上级的中央控制能够良好地实现对所有充电端子的全面协调。优选提出，在上级的控制故障的情况下，每个充电端子能够提供直流-直流转换器的至少一个简单的控制器功率作为后备选项。优选提出，每个充电端子配置用于，在上级的控制故障的情况下从充电端子的一个、多个或所有电流转换器电流中独立地产生至少一个充电电流。
优选的是，充电站构造为，所述充电站尤其能够经由一个或至少一个控制单元操控，使得连接有要充电的电动车的充电端子的至少一个交换开关机构能够被闭合，以便由此从至少一个相邻的充电端子获取至少一个电流转换器电流，并且以便借此产生用于要充电的电动车的充电电流。
在一个特殊的实施形式中，充电站附加地或替选地构造为，使得电动车所连接的充电端子的至少一个桥式开关机构能够闭合，以便由此合并来自设置在充电端子中的多个直流-直流转换器的多个电流转换器电流，以产生充电电流。
此外，在另一特殊的实施形式中，附加地或替选地，至少一个相邻的或另外的充电端子和/或相邻的或另外的附加电流端子的至少一个交换开关机构能够由控制单元闭合，以便由此从相邻的或另外的充电端子或附加电流端子中获取和合并至少一个电流转换器电流，以产生充电电流。
此外提出，至少一个相邻或另外的充电端子的至少一个桥式开关机构能够闭合，以便从设置在相邻的充电端子中的多个直流-直流转换器中获取至少一个电流转换器电流，以经由至少一条交换线产生充电电流。
由此提供了不同的可能性来实现对电流转换器电流的可变的分配或分派。这特别是通过开关机构的开关来实现。特别优选的是，在整体设计方案中协调所有所描述的开关操作。这特别是协调了三种开关类型的开关，即交换开关机构、充电开关机构和桥式开关机构。
控制单元尤其也设立为用于，经由控制信号控制设置在充电端子内的可控制的开关机构。为此，所述控制单元能够经由常规的控制连接，如直接经由常规的控制连接或其余通信系统来操控所述开关机构。
优选提出，至少一个交换开关机构和至少一个桥式开关机构接线，使得第一充电端子或第一附加电流端子的直流-直流转换器的电流转换器电流能够经由第一纵向线和至少一个交换开关机构流入第二充电端子中。此外，第二充电端子中的电流转换器电流能够经由第一连接节点和第一横向线流至第二纵向线。此外，电流转换器电流也能够经由第二连接节点、至少一个桥式开关机构和第三连接节点流至第二充电端子的第二横向线。
因此，这种特殊的接线变型形式能够实现：交换开关机构和至少一个桥式开关机构接线，使得至少一个另外的电流转换器电流能够被合并，以产生充电电流，尤其是以便对连接到第二横向线上的电动车进行充电。
优选的是，充电站构造为，使得所述充电站尤其能够经由一个或至少一个控制单元操控，使得可控制的开关机构能够被开关，使得充电电流能够由至少3个电流转换器电流，优选至少5个电流转换器电流，尤其至少7个电流转换器电流组成或者由其形成。
由多个电流转换器电流产生充电电流的一个特殊优点在于，无需使用大规格设计的直流-直流转换器或较少使用大规格设计的直流-直流转换器来满足可能比常规的直流-直流转换器产生的电流更大的电流需求。例如，可以通过各为100A的四个电流转换器电流对需要400A的充电电流的电动车进行充电，而不必使用大规格设计的400A的电流转换器。此外，当对高的充电电流的需求再次减少时，所使用的电流转换器电流的数量能够从四个快速在此减少到三个，以便在本示例中保持不变。然后，所释放的直流-直流转换器能够为另一充电过程提供电流转换器电流。
在另一实施形式中提出，所述控制单元能够根据控制标准来控制充电电流的产生，尤其是控制在充电端口处提供的电流转换器电流的数量。在此，控制标准能够是不同的，并且特别是提出如下内容：
-连接到所述充电端口上的电动车的类型；
-连接到所述充电端口上的电动车的储存器状态；
-所连接的电动车的与储存器状态相关的电流需求；
-所连接的电动车的电流需求；
-由用户给定的用于对连接到充电端口上的电动车进行充电的充电愿望；
-多个可用的直流-直流转换器，以用于产生电流转换器电流来合并，以产生充电电流。
因此，相对于传统的充电站的一个主要优点在于，根据所提及的控制标准，能够在相邻的充电端子处为其它电动车提供未使用的电流转换器电流或暂时未使用的直流-直流转换器的电流转换器电流。此外，如果车辆在充电端子处停留时间较长并且已经充满电，那么同样能够简单地继续切换未使用的直流-直流转换器。
此外，根据本发明提出一种借助于充电站对多个电动车，尤其是电动汽车进行充电的方法，并且所述方法包括下述步骤：
-经由充电站的供电装置对充电站供应电功率；
-借助于充电站的多个充电端子之一分别对至少一辆电动车进行充电，这包括下述步骤：
-在充电端子的供电输入端处从所述供电装置获取电能；
-借助一个或多个充电端口在充电输出端处分别输出充电电流，以用于对所连接的电动车进行充电，其中所述电动车连接在所述充电端子之一上，在所述充电端子处输出所述充电电流；并且其中
-设置在所述供电输入端和所述充电输出端之间的至少一个直流-直流转换器从供电装置的电功率中分别产生电流转换器电流，和
-所述充电电流由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流形成；并且其中
-所述充电端子在交换端口处经由电交换线互相连接；并且选择性地
-经由此相互交换电流转换器电流。
因此提出一种方法，使得以有利的方式使用根据上述至少一个实施形式的充电站来对至少一个电动车进行充电。因此，该方法能够实现和/或利用针对充电站提及的优点和特性。
因此优选地也提出，该方法使用根据上述实施形式的充电站。
另一实施形式提出，
-要充电的电动车所连接的充电端子的至少一个交换开关机构闭合，并且由此从至少一个相邻的充电端子获取至少一个电流转换器电流，进而产生用于要充电的电动车的充电电流；和/或
-所述电动车所连接的所述充电端子的至少一个桥式开关机构闭合，进而合并或叠加来自设置在充电端子中的多个直流-直流转换器的多个电流转换器电流，以产生所述充电电流；和/或
-至少一个相邻的或另外的充电端子和/或相邻的或另外的附加电流端子的至少一个交换开关机构闭合，进而从相邻的或另外的充电端子或附加电流端子获取以及合并或叠加至少一个电流转换器电流，以产生所述充电电流；和/或
-至少一个相邻的或另外的充电端子的至少一个桥式开关机构闭合，进而从设置在相邻的充电端子中的多个直流-直流转换器中获取至少一个电流转换器电流，以经由至少一条交换线产生所述充电电流。
借助这些方法步骤也能够实现或利用上文中关于充电站阐述的优点和特性。特别有利地将上述四个特征一起组合，以便由此以有利的方式由多个电流转换器电流组成充电电流。
附图说明
现在，在下文中示例性地根据实施例参考附图详细阐述本发明。
图1示出充电站的一个实施形式。
图2示出充电端子、附加电流端子以及供电端子的一个详细的实施形式。
图3示出具有分别对于三种不同的车辆类别的三个不同的充电电流变化曲线的图表。
具体实施方式
图1示出充电站100，所述充电站经由网络连接点NAP与供电网络102连接。为了能够从所述供电网络102中获取电功率来对电动车进行充电，设有供电装置104。在此，所述供电装置104包括至少一个变压器106和连接在该变压器下游的整流器单元108。所述变压器106在此直接经由网络连接点NAP与供电网络102连接，并且在此将第一交流电压，尤其是电网电压转换成适合于整流器单元108的第二交流电压。作为具体示例，对此在图1中示出中压变压器，所述中压变压器将20kV的电网电压向下变换到400V的交流电压。所示出的整流器单元108在此从第二交流电压中在直流电压输出端处产生直流电压，并进而能够提供从供电网络中获取的功率。因此，供电装置104尤其设置用于连接到供电网络102上以及用于为充电站供应电功率。
在图1中示出的充电站100还包括五个充电端子116、供电端子114以及附加电流端子118，它们也能够简称为端子。所提及的端子的详细描述遵循关于图2的描述。
在具体示例中，充电站100的端子(114、116、118)在停车位P1至P6处并排设置。因此能够对多个电动车进行充电，所述电动车停放在停车位P1-P6上以进行充电。停车位应理解为特别是图解说明的，并且不应将要充电的车辆的数量限制为六辆，而是原则上也能够在所示出的充电站处对10辆车辆进行充电。
在此设有供电端子114，以便将由供电装置104提供的功率以直流电压的形式转发给端子。为此，供电端子经由主供电线110与整流器单元108电连接。为了建立与主供电线110的电连接，将主供电输入端112安置在供电端子114上。因此，能够经由主供电输入端112从供电装置104获取功率。然后，将这样获得的功率经由多条供电线130分配给其它端子(116、118)。因此，所述供电端子114用于从供电装置接收电功率并且将其转发给充电端子116以及可能的附加电流端子118。
除了供电端子以外，所述充电站100还具有多个充电端子116，以用于分别对至少一个电动车进行充电。
每个充电端子在此包括供电输入端120和充电输出端122。所述供电输入端120在此设立为用于从所述供电装置104获取电功率，其方式为：在所述供电输入端120处设置端口，借助于所述端口能够将端子在供电输入端处相互连接。图1在此示出，例如，关于供电端子114例如在左侧设置有两个充电端子116，而在右侧设置有三个充电端子以及附加电流端子118。所有端子在此在相应的供电输入端120处都经由供电线130彼此电耦合。因此，在所示出的示例中，在两个相邻的端子之间分别存在供电线130的部段，使得不存在如在汇流排或总线线路的情况下常见的单个的、连续的长的供电线。经由所述供电线130，充电端子能够直接获取由供电端子114转发的电功率。然而，根据端子在充电站中的布置，所述充电端子116和附加电流端子118也能够经由另一端子间接地获取供电端子114的被转发的功率。在这种情况下，所述供电输入端于是也能够被视为用于相邻的端子的供电输出端。
除了供电输入端120以外，在每个充电端子116上还设有具有一个或多个充电端口的充电输出端122，所述充电端口用于分别输出充电电流，以分别对所连接的电动车进行充电。例如，在图2中，两个电动车能够分别连接到五个充电端子116之一的两个充电输出端上。
在每个充电端子116中在所述供电输入端120和充电输出端122之间在此设置有至少一个直流-直流转换器126，以便分别为每个电流转换器或直流-直流转换器产生电流转换器电流。这样产生的电流然后被用于对连接在充电端子之一的充电输出端122上的电动车进行充电。
在充电站中设有附加电流端子作为另一端子。该附加电流端子用于产生和提供附加的电流，以对电动车进行充电。在此，在用于对电动车进行充电的充电输出端上不具有充电端口。例如，当充电端子承受过强负荷时，才会提供附加的电流。在此，如果电动车的电流需求超过端子能够产生的最大电流，那么例如会发生承受过强负荷。在一个具体示例中，如果车辆需要400A的充电电流，而充电端子仅能够提供最大100A的充电电流。因此，附加电流端子设置为用于产生一个或多个附加的附加电流，尤其是电流转换器电流，以便将其提供给至少一个充电端子，其中所述附加电流端子本身不具有充电输出端。
特别是在图1中所示出的充电站100处能够看到，所述充电端子的所述充电输出端122在交换端口处经由电交换线128相互连接，以便能够经由此相互交换所产生的电流转换器电流。同样提出，所述供电端子114和附加电流端子118在输出端侧也经由交换线128与充电端子116电耦合。因此例如，停放在停车位P1上的电动车能够获取充电电流，所述充电电流至少部分地由直流-直流转换器从另一充电端子或附加电流端子中产生。
图2示出充电端子A、附加电流端子B以及供电端子C的详细的实施形式，它们对应于图1的充电端子116、附加电流端子118和供电端子114。
充电端子A具有供电输入端200以及充电输出端202。在此，在供电输入端200处设置有两个连接机构220，所述连接机构例如能够构成为插接连接部。因此，能够将任意其它充电端子、附加电流端子或供电端子连接到所述连接机构上，以便将该端子的供电输入端彼此连接。
在此，每个充电端子A具有两个直流-直流转换器226，所述直流-直流转换器在供电输入端200和充电输出端202之间彼此并联设置，并且分别将电流转换器电流IS1或IS2注入到设置在充电输出端处的横向线QL1和QL2中。在此，每个直流-直流转换器226正好与一个充电端口222相关联，并且对于每个直流-直流转换器关联有横向线QL1或QL2。因此，在n个直流-直流转换器的情况下使用n条横向线，以便将直流-直流转换器与充电端口连接。借助存在于充电端子A中的两个直流-直流转换器，因此获得该端子的结构，所述结构由两条横向线QL1、QL2和两个充电端口222构成。
附加地，对于充电端子A借助箭头204和206标示第一和第二连接区域，所述连接区域分别具有多个、尤其是相同数量的交换端口224。所述端子能够经由基本上并联的交换线228连接到所述交换端口上，这些交换线在图2中以虚线形式示出。
对于连接区域之一的每个交换端口，此外在端子内部还设有纵向线LL1、LL2、LL3，以便将一个连接区域204、206的相应的交换端口224分别与另一连接区域206、204的交换端口电连接，使得在一个连接区域有m个交换端口的情况下设有m条纵向线。所述纵向线在此尤其彼此电并联地伸展。为此，充电端子A的具体设计方案例如在连接区域206中具有三个交换端口，借此设有三个纵向线。所述纵向线LL1、LL2和LL3在此连接两个连接区域204和206。
为了动态地交换所产生的直流-直流转换器电流，可行的是，将每条纵向线LL1、LL2、LL3分别经由连接节点与横向线QL1、QL2中的至少一条横向线直接连接。
为了此外能够在充电输出端222之一处任意地产生充电电流IL1或IL2，在充电端子中存在多个可控制的开关机构，所述开关机构能够由控制单元操控。在此，每个充电端子本身具有控制单元，或者位于上级的控制单元承担对可控制的开关机构的操控。同样能够在每个充电端子和位于上级的控制单元中实现控制单元构成的混合形式。然而，这在图2中未示出。
在此在图2中在充电端子A中示出三个交换开关机构A1、A2和A3作为可控制的开关机构，所述交换开关机构分别与一个交换端口224电连接，以便控制经由交换机构与相邻的充电端子或附加电流端子交换至少一个电流转换器电流。另一可控制的开关机构是桥式开关机构B1，所述桥式开关机构B1当前经由两条横向线QL1和QL2将充电端子中的两个直流-直流转换器相互电连接，以便控制两个直流-直流转换器226的电流转换器电流IS1和IS2的叠加。同样，充电开关机构C1或C2分别设置在充电端口222上，以便控制充电电流IL1或IL2的输出。
因此，在图2中示出的充电端子A能够从电流转换器电流IS1或IS2或多个电流转换器电流中形成充电电流IL1或IL2，并且甚至能够经由交换端口获取或输出另外的电流转换器电流。
与充电端子A相比，在附加电流端子B中，在此，直流-直流转换器226与所有交换端口224连接，以便在所有交换线228处提供电流转换器电流IS3。因此，附加电流端子配置用于提供附加的电流。然而，为了也能够以受控的方式输出电流转换器电流，类似于充电端子A，在附加电流端子中设有三个交换开关机构A1、A2和A3。如果例如电流转换器226在附加电流端子中不产生任何电流IS3，那么所述电流转换器也能够用于转发相邻的端子的电流转换器电流。
与端子A和B相比，供电端子C具有附加的主供电输入端212以及各两个供电输出端221，它们与端子A和B的供电输入端结构相同。所述供电输出端221在此用于经由此将从供电装置获取的功率转发给充电端子，并且必要时转发给至少一个附加电流端子，尤其以便将功率转发给所有充电端子。
此外，类似于端子A和B，供电端子C同样具有交换端口224，以便在至少一个连接区域208或210上分别与相邻的充电端子和/或可能的附加电流端子连接，以便能够使至少一个电流转换器电流传导通过供电端子。
端子A、B和C的供电输入端/输出端和交换端口在此基本上结构相同。因此，充电站能够任意地，类似于模块化地由端子A、B和/或C构建的一种跳汰选槽。
图3示出了分别针对三种不同车辆类别AM1、AM2和AM3的具有以百分比为单位的不同充电电流变化曲线I1、I2和I3的图表。在纵坐标上，在此以百分比示出充电站的满载率，其中在该示例中，所述充电端子在100％的满载率的情况下能够输出100A的充电电流，这对应于车辆类别AM1的最大电流。在横坐标上以分钟为单位示出时间t。
在此，三个电流特征曲线I1、I2和I3的变化曲线极其不同，其中三个特征曲线中的每一个对应于不同车辆类别AM1、AM2或AM3的电流特征曲线。关于车辆类别AM3应注意的是，所述车辆类别需要的充电电压约为车辆类别AM1和AM2的两倍高。在图3中最初对于车辆类型AM3绘制的400％的充电电流因此相对于车辆类别AM1对应于大约800％的充电功率。同样地，在非常不同的时间点达到充电状态的80％-SOC点(英语：“State of Charge”)，这说明相对于充满电而言80％的充电状态。例如，车辆类别AM1可以对应于小型汽车类别，车辆类别AM2可以对应于高级类别，并且类别AM3可以对应于超级跑车类别。根据汽车类别或车辆类型，充电特性曲线或电流特征曲线I1、I2和I3具有不同的变化曲线。两个电流转换器能够并联(双电流)或串联(双电压)地工作。
例如，对于汽车类别AM1，在大约20分钟中需要相对恒定的100A的充电电流，使得具有直流-直流转换器的充电端子100％满载。在此，因此能够提供100A的电流转换器就足够了。而在高级车辆或跑车的情况下，充电端子独自不能提供用于对这些车辆类型进行充电所需的充电电流。为了不必针对用于超级跑车的例如400A的充电电流确定直流-直流转换器的规格，所提出的充电端子能够经由相邻的端子获取直流-直流转换器电流，以便也能够在第一充电区域AO1中对超级跑车进行充电。然后，在充电区域AO2中，所述超级跑车的电流需求相对快地下降。然后，根据车辆的电流需求--如果不再需要所述直流-直流转换器--，于是能够将不需要的直流-直流转换器又再通过控制单元释放或关断或者切换。
因此，参考超级跑车的具体示例，所述充电站可以在最初的不到7分钟的时间中借助七个或八个直流-直流转换器同时各达大约50A将超级跑车充电至300％的满载。这种大的数量是必需的，因为示例性地提到的超级跑车需要两倍高的充电电压，使得代替例如100A，每个直流-直流转换器仅能够提供约50A的电流。在300％和200％之间，于是仅还需要六个或五个直流-直流转换器，而自200％起，仅还需要四个或三个直流-直流转换器，并且在22.5分钟之后，在工作区域AO3中仅还需要两个或一个直流-直流转换器来为跑车充满电。

Claims (14)

1.一种充电站(100)，其用于为多个电动车，尤其电动汽车充电，其包括：
-供电装置(104)，尤其用于连接到供电网络(102)，以给所述充电站供应电功率；
-多个充电端子(116)，其用于分别为至少一个电动车充电，并且每个充电端子包括：
-供电输入端(120)，其用于从所述供电装置获取电功率，
-充电输出端(122)，其具有一个或多个充电端口，所述充电端口用于分别输出充电电流，以分别为连接的电动车充电，和
-至少一个设置在所述供电输入端和所述充电输出端之间的直流-直流转换器(126)，以便从所述供电装置的电功率中分别产生电流转换器电流，其中
-每个充电电流(IL1，IL2)由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流(IS1，IS2，IS3)形成，并且其中
-所述充电端子在交换端口处经由电交换线(128)彼此连接，以便经由此彼此交换电流转换器电流。
2.根据权利要求1所述的充电站，
其特征在于，
所述充电站(100)具有至少一个附加电流端子(118)，用于产生一个或多个附加的电流转换器电流，以便将其提供给至少一个充电端子，其中所述附加电流端子本身不具有充电输出端，并且每个附加电流端子包括：
-与充电端子的供电输入端相对应的供电输入端，用于从所述供电装置获取电功率，
-至少一个与充电端子的交换端口相对应的交换端口，用于将电流转换器电流传输给至少一个所述充电端子，和
-至少一个设置在所述供电输入端和所述至少一个交换端口之间的并且与所述充电端子的所述或一个直流-直流转换器相对应的直流-直流转换器，以便从所述供电装置的电功率中分别产生电流转换器电流，其中尤其
-所述附加电流端子的直流-直流转换器与所述附加电流端子的所有交换端口连接，以便在所有交换线处提供所述电流转换器电流。
3.根据权利要求1或2所述的充电站，
其特征在于，
所述充电站(100)具有至少一个供电端子(114)，用于从所述供电装置(104)接收电功率并且将其转发给所述充电端子，并且每个供电端子包括：
-经由主供电线路(110)与所述供电装置连接的主供电输入端(112)，以便经由此从所述供电装置获取功率，
-至少一个供电输出端，以便经由此将从所述供电装置获取的功率转发给所述充电端子并且可选地转发给所述至少一个附加电流端子，尤其以便将功率转发给所有充电端子，并且其中优选地
-在所述供电端子的第一连接区域和第二连接区域处存在与所述充电端子的和可选的所述至少一个附加电流端子的交换端口相对应的交换端口，以便在至少一个连接区域处分别与相邻的充电端子和/或可选的附加电流端子连接，以便能够将至少一个电流转换器电流穿过所述供电端子传导。
4.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，所述充电端子，可选地至少一个所述附加电流端子：
-具有结构相同的供电输入端(200)，使得所述供电输入端中的每两个供电输入端彼此连接，以便由此分别将供电电流或其一部分从供电输入端转发给相邻的供电输入端，使得每个充电端子和可选的每个附加电流端子从相邻的充电端子、附加电流端子或供电端子获得其供电电流，和/或
-所述供电输入端和/或所述交换端口分别具有结构相同的连接机构(220，224)，尤其插接连接器，以便将从所述充电端子，可选的附加电流端子和所述供电端子中分别可选的两个可交换地彼此连接，尤其使得所有彼此连接的充电端子、可选的附加电流端子和所述供电端子总体上形成模块化构造，尤其所述供电端子具有对此匹配的交换端口和/或供电输出端。
5.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-每个充电端子具有出自如下列表中的至少一个可控制的开关机构：
-交换开关机构(A1，A2，A3)，其分别与交换端口电连接，以便控制经由所述交换机构与相邻的充电端子或附加电流端子交换至少一个电流转换器电流，
-充电开关机构(C1，C2)，其分别与充电端口电连接，以便控制充电电流到所述充电端口的输出，和
-桥式开关机构(B1)，其与在充电端子中的两个直流-直流转换器电连接，尤其经由两个横向线电连接，以便控制所述两个直流-直流转换器的电流转换器电流的叠加。
6.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-每个充电端子具有第一连接区域和第二连接区域(204，206)，其分别具有多个，尤其同样多的交换端口(224)，
-针对所述连接区域中的一个连接区域的每个交换端口设有纵向线(LL1，LL2，LL3)，以便将一个连接区域(204)的相应的交换端口分别与另一连接区域(206)的交换端口电连接，使得在一个连接区域有m个交换端口的情况下设有m个纵向线，所述纵向线尤其彼此电并联地伸展，
-每个直流-直流转换器(226)关联有一个充电端口(222)并且针对每个直流-直流转换器设有横向线(QL1，QL2)，以便将所述直流-直流转换器与充电端口连接，使得在n个直流-直流转换器的情况下设有n个横向线，并且其中
-每个纵向线经由连接节点与至少一个所述横向线直接连接，和/或
-刚好设有n-1个桥式开关机构，以便将各两个横向线电连接，和/或
-到所述充电开关机构的每个横向线都不具有另外的开关机构，和/或
-在每个充电端子中设有比横向线多一个的纵向线，使得适用m＝n+1，
-在所述充电端子中的纵向线
-与两个横向线分别经由连接节点直接连接，借助这两个连接节点之间的桥式开关机构之一连接，或
-与仅一个横向线经由连接节点连接，而在所述充电端子中不具有桥式开关机构。
7.根据上述权利要求中任一项所述充电站，
其特征在于，
-设有至少一个控制单元，所述控制单元配置用于，控制所述充电端子(116)和/或所述附加电流端子(118)，使得充电端子的充电电流能够由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流形成，其中
-所述充电电流由同一充电端子的一个或多个直流-直流转换器的电流转换器电流形成和/或由一个或多个其他充电端子的一个或多个直流-直流转换器的电流转换器电流形成。
8.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-所述充电站(100)构建为，尤其能够经由一个或至少一个控制单元操控，使得
-充电端子的连接有要充电的电动车的至少一个交换开关机构能够闭合，以便由此从至少一个相邻的充电端子获取至少一个电流转换器电流，以便由此产生用于要充电的电动车的充电电流，和/或
-所述充电端子的连接有所述电动车的至少一个桥式开关机构能够闭合，以便由此将来自多个设置在所述充电端子中的直流-直流转换器的多个电流转换器电流合并，用以产生所述充电电流，和/或
-至少一个相邻的或另外的充电端子的和/或相邻的或另外的附加电流端子的至少一个交换开关机构能够闭合，以便由此，由相邻的或另外的充电端子或附加电流端子获取和合并至少一个电流转换器电流，以产生所述充电电流，和/或
-至少一个相邻的或另外的充电端子的至少一个桥式开关机构能够闭合，以便经由至少一个交换线从多个设置在所述相邻的充电端子中的直流-直流转换器获取至少一个电流转换器电流，以产生所述充电电流。
9.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-至少一个交换开关机构和至少一个桥式开关机构能够接线为，使得
-第一充电端子的或第一附加电流端子的直流-直流转换器的电流转换器电流能够经由第一纵向线和所述至少一个交换开关机构流入第二充电端子中，
-在所述第二充电端子中的电流转换器电流能够经由第一连接节点和第一横向线流至第二纵向线，并且
-所述电流转换器电流能够经由第二连接节点、所述至少一个桥式开关机构和第三连接节点流向所述第二充电端子的第二横向线，
-以便在那与至少一个另外的电流转换器电流合并，用以产生充电电流，尤其
-以便为连接到所述第二横向线的电动车充电。
10.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-所述充电站构建为，尤其能够经由一个或至少一个控制单元操控，使得
-可控制的开关机构能够开关为，使得充电电流能够由至少3个电流转换器电流，优选至少5个电流转换器电流，尤其至少7个电流转换器电流形成。
11.根据上述权利要求中任一项所述的充电站，
其特征在于，
-所述控制单元能够根据控制标准控制所述充电电流的产生，尤其是在充电端口处提供的电流转换器电流的数量，所述控制标准选自如下的列表，所述列表具有：
-连接到所述充电端口的电动车的类型；
-连接到所述充电端口的所述电动车的储存器状态；
-连接的所述电动车的与储存器状态相关的电流需求；
-连接的所述电动车的电流需求；
-由用户给出的用于为连接于所述充电端口的所述电动车充电的充电期望；和
-可用的直流-直流转换器的数量，以产生电流转换器电流来合并，用以产生充电电流。
12.一种用于借助于充电站为多个电动车，尤其电动汽车充电的方法，所述方法包括如下步骤：
-经由所述充电站的供电装置用电功率供应所述充电站；
-借助于所述充电站的多个充电端子中的一个充电端子分别为至少一个电动车充电，这包括如下步骤：
-从所述供电装置在所述充电端子的供电输入端处获取电功率，
-分别将用于为连接的所述电动车充电的充电电流输出到具有一个或多个充电端口的充电输出端，其中所述电动车连接在所述充电端口中的一个充电端口上，所述充电电流输出到该充电端口，并且其中
-设置在所述供电输入端和所述充电输出端之间的至少一个直流-直流转换器从所述供电装置的电功率中分别产生电流转换器电流，以及
-由一个电流转换器电流或多个电流转换器电流形成所述充电电流，并且其中
-将所述充电端子在交换端口处经由电交换线彼此连接，并且可选地
-经由此将电流转换器电流彼此交换。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至11中任一项所述的充电站。
14.根据权利要求12或13所述的方法，
其特征在于，
-将充电端子的连接有要充电的电动车的至少一个交换开关机构闭合，和由此从至少一个相邻的充电端子获取至少一个电流转换器电流，和从而产生用于要充电的电动车的充电电流，和/或
-将所述充电端子的连接有电动车的至少一个桥式开关机构闭合，并且由此将来自多个设置在所述充电端子中的直流-直流转换器的多个电流转换器电流合并或叠加，用以产生所述充电电流，和/或
-将至少一个相邻的或另外的充电端子的和/或相邻的或另外的附加电流端子的至少一个交换开关机构闭合，并且由此，由相邻的或另外的充电端子或附加电流端子获取至少一个电流转换器电流以产生所述充电电流，并且合并或叠加，和/或
-将至少一个相邻的或另外的充电端子的至少一个桥式开关机构闭合，并且由此从多个设置在所述相邻的充电端子中的直流-直流转换器经由至少一个交换线获取至少一个电流转换器电流，以产生所述充电电流。
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