CN116056944A - 用于为蓄电池充电的充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于为蓄电池(7，8，9，22)充电的充电系统(1)，具有主充电单元(2)和从充电单元(3，4，5，6)，其中，主充电单元(2)具有主控制单元(14)，借助该主控制单元能够控制从充电单元(3，4，5，6)，为此主充电单元(2)和从充电单元(3，4，5，6)能够相互耦合，并且主充电单元(2)能够直接连接到电能供应网络(16)，并且从充电单元(3，4，5，6)能够通过主充电单元(2)间接地连接到电能供应网络(16)。

Description

用于为蓄电池充电的充电系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于为蓄电池充电的充电系统，特别是为用于电动汽车应用的蓄电池充电的充电系统。

背景技术

在汽车、特别是个人汽车的电气化不断发展的过程中，对充电单元的需求不断增加，借助充电单元可以高效地特别是定期对与电动汽车应用相关联的蓄电池进行充电。这种与电动汽车应用相关联的蓄电池例如是至少部分被设计为可电动驱动的机动车辆的电力牵引蓄电池。

能够同时为尽可能多的蓄电池充电的一种方案例如是设立具有多个充电单元的所谓的充电枢纽。例如，已知由相应的汽车制造商在例如高速公路上的服务区建造或者已经建造的充电枢纽，其中，这些充电枢纽包括多个快速充电单元(HPC：High-Power-Charger(大功率充电器))。在较小的规模上、例如在城市环境中也需要多个充电单元，例如在住宅区和/或商业区。然而由于目前汽车制造商的策略尚不统一，因此除了快速充电单元之外，还需要其它充电单元，例如提供22千瓦(kW)至150kW充电能量的中速直流充电单元。还需要提供3.7kW至22kW充电能量的交流充电单元。当前为城市地区和商业区配备所描述的充电单元的努力导致需要改变或升级本地能量供应网络或电网。由于至少直流充电单元需要的高性能，存在大的点状的能源需求峰值，而本地能量供应网络目前经常还没有针对这些峰值进行设计。

大多数传统的充电单元相对于彼此自给自足地工作；这意味着传统的充电单元彼此不通信，而且通常也是不可控的。由此进一步加剧了能源需求峰值的问题，因为在极端情况下，相对于彼此可自给自足地运行或相对于彼此自给自足地运行的充电单元全部同时从能量供应网络中获取最大电能，由此(至少在某些地区)可能导致能量供应网络过载。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种特别简单并且开销特别少的用于对与电动汽车应用相关联的蓄电池进行特别高效的充电的可能性。

根据本发明，上述技术问题通过具有在权利要求1中说明的特征的充电系统来解决。

根据本发明的充电系统被设置为用于为蓄电池充电，特别是为用于电动汽车应用的蓄电池充电。与电动汽车应用相关联的蓄电池特别地是至少部分被设计为可电动驱动的机动车辆的牵引蓄电池。例如可以设计为充电枢纽的充电系统具有主充电单元和至少一个从充电单元，其中，主充电单元具有主控制单元，借助该主控制单元可以控制(至少一个)从充电单元。为此，主充电单元和从充电单元可以彼此耦合或彼此耦合。也就是说，充电系统或充电枢纽具有主充电单元和从充电单元或多于一个的从充电单元。此外规定，充电系统仅具有唯一的主充电单元，其被设计为用于控制同一充电系统的从充电单元。这意味着，充电系统的从充电单元和充电系统的主充电单元彼此耦合或至少可以彼此耦合。

也就是说，主充电单元、特别是主控制单元被设计为向一个或多个从充电单元提供(相应的)控制信号，其中，一个或多个从充电单元被设计为接受由主控制单元提供的控制信号作为控制输入。换句话说，相应的从充电单元被设计为借助主充电单元或借助主控制单元来控制。

主充电单元和相应的从充电单元例如借助数据传输元件无线地和/或有线地彼此耦合或可以彼此耦合，其中，由主控制单元产生并提供的控制信号可以通过数据传输元件传送至从充电单元。数据传输元件例如可以是无线数据通信连接和/或数据传输线缆等。

在充电系统中，还规定从充电单元不具有自己的控制单元，从而同一充电系统的各个从充电单元只能通过主充电单元或其主控制单元来控制；在没有主控制单元或没有主充电单元的情况下，相应的从充电单元不能按预期运行。然而，可以设置紧急控制设备，用于在相应的从充电单元中进行紧急运行，以便在主控制单元发生故障或未正常运行时为充电系统或从充电单元的用户提供充电可能性。

在具有主充电单元和至少一个从充电单元的充电系统中，仅主充电单元可以直接连接或直接连接到电能供应网络，例如市政电网，其中，至少一个从充电单元能够间接地、特别是仅能够间接地经由主充电单元接到电能供应网络或者间接地、特别是仅间接地经由主充电单元连接到电能供应网络。这意味着，通过从充电单元可以耦合或耦合到主充电单元，该从充电单元经由主充电单元可以连接或连接到电能供应网络。对于从充电单元，特别是不规定，该从充电单元能够直接、即在没有中间连接的主充电单元的情况下连接到电能供应网络。充电系统相应地具有能量传输元件，主充电单元和相应的从充电单元经由该能量传输元件可以彼此连接或连接。电能传输元件例如为电力电缆、汇流排等。这意味着，充电系统具有能量传输元件和数据传输元件。在此可以想到，数据传输元件和能量传输元件例如组合成数据和能量传输线缆。然而，优选的是，数据传输元件和能量传输元件在空间上至少彼此足够远离，以防止当数据传输元件被设计为数据传输线缆时，借助能量传输元件在数据传输元件中感生电压。为了防止这种电压的感生，还可以规定，对能量传输元件和/或数据传输元件相应地进行屏蔽。

通过从充电单元仅间接地连接或仅能够间接地连接到电能供应网络，提供一种特别简单并且开销特别小的用于特别高效地为蓄电池充电的可能性。特别是，可以借助充电系统为多个蓄电池同时充电，其中，能量管理或充电管理由用于整个充电系统的主充电单元来进行。这意味着，主控制单元是能量管理单元或充电管理单元。换言之，主控制单元提供能量或充电管理功能，特别是不仅为主充电单元，而且为一个或多个从充电单元提供能量或充电管理功能。也就是说，因为主控制单元以特别高效的方式对整个充电系统进行能量管理或充电管理，因此可以以高效有效的方式应对能量需求峰值的问题。此外，充电系统可以以特别高效并且适合情况的方式利用本地能量供应网络的已有基础设施，其中，可以免除能量供应网络的复杂的升级或改建。换句话说，借助这种充电系统，可以特别有效地利用已有的能量供应网络的容量。例如可以想到，主控制单元根据需要将来自能量供应网络的电能分配或提供给充电系统的从充电单元。

在充电系统的另一个有利的设计方案中规定，主充电单元可以在第一充电运行模式下运行，在该第一充电运行模式中，借助主充电单元向蓄电池提供第一功率水平的电能。此外，从充电单元可以在第二充电运行下运行，在该第二充电运行中，借助从充电单元向蓄电池提供不同于第一功率水平的第二功率水平的电能。因为通常在充电系统中可以规定，借助充电系统可以同时为多个蓄电池充电，例如通过将第一电动车辆连接到主充电单元进行充电并且将第二电动车辆连接到从充电单元进行充电，因此可以根据相应的功率水平为连接到充电系统的相应的蓄电池提供电能。例如，蓄电池连接到主充电单元，可以借助高功率水平或高充电功率、例如利用50kW为该蓄电池进行充电。另一方面，蓄电池中的另一个连接到从充电单元，其中，该另一个蓄电池可以借助较低的功率水平或较低的充电功率来充电，例如借助第二功率水平(例如11kW)来充电。

相应地，同一充电系统的主充电单元和从充电单元被设计为彼此不同，一方面因为只有主充电单元具有主控制单元，另一方面因为可以借助主充电单元提供第一功率水平，而可以借助从充电单元来提供第二功率水平。

就此而言，特别优选的是，借助主控制单元，依据可连接到或者连接到从充电单元进行充电的蓄电池，可以调节第二充电运行模式，因此可以调节由从充电单元可提供的第二功率水平。为此，特别是规定，充电系统和要借助充电系统充电或借助充电系统充电的蓄电池以数据技术的方式彼此通信。例如，充电系统和蓄电池具有各自的数据收发器，从而充电系统和蓄电池可以通过数据收发器以数据技术的方式彼此耦合。因此，例如可以想到，蓄电池或具有蓄电池的设备、例如电动车辆将蓄电池的技术数据、例如运行参数提供给充电系统。这可以在实际充电过程之前进行，也就是说在将蓄电池连接到充电系统之前进行，和/或在蓄电池连接到充电系统时进行。换句话说，可以规定，在将蓄电池与充电系统物理地连接之前，向充电系统登记蓄电池。

蓄电池的技术数据或运行参数例如是充电容量、蓄电池可以充电的最大充电功率、充电状态(SOC：state of Charge)等。主控制单元被设计为，根据要通过从充电单元充电的蓄电池的技术数据或者根据该蓄电池的运行参数，通过从充电单元为该蓄电池提供第二功率水平的电能，并且调节或调整第二功率电平。如果借助充电系统、例如借助主控制单元检测到能够仅以3.7kW为要借助从充电单元充电的蓄电池进行充电，则将第二功率水平调节为该3.7kW。这是因为不需要第二功率水平的全功率(11kW)来高效地为蓄电池充电。此外，例如可以想到，进一步下调第二功率水平，例如当要借助从充电单元充电的蓄电池的充电状态(SOC)超过80％时。这是因为蓄电池然后仅缓慢地充电，也就是说以特别低的充电能量充电，从而于是规定，借助主控制单元相应地调节第二功率水平。然后，借助从充电单元可提供的“过剩的”电能可以借助主控制单元被传送到充电系统的从充电单元中的另一个和/或传送到主充电单元。

以这种方式，一方面，充电系统可以特别高效地运行，因为充电系统仅根据需要或与情况相适应地经由主充电单元从能量供应网络获取当前需要的能量。另一方面，可以想到，当充电系统的所有充电站或充电单元都连接到要充电的蓄电池时，将“过剩的”电能从第一个从充电单元引导到充电单元中的另一个，以便在那里为连接到其的蓄电池进行特别高效、例如更快速的充电。

替换地或附加地，在充电系统中可以规定，借助主控制单元，依据可连接到或者连接到主充电单元进行充电的蓄电池，可以调节第二充电运行模式，因此调节由从充电单元可提供的第二功率水平。例如，如果借助充电系统、特别是借助主控制单元检测到连接到主充电单元的蓄电池充电速度太慢或效率低下，则可以限制对连接到从充电单元的蓄电池的充电，因为借助充电系统可从能量供应网络获取的最大能量被分配给从充电单元，从而阻止了主充电单元的最大有效工作。然后，可以特别高效地进行连接到充电系统的所有蓄电池的充电，方式是，例如，相应地限制从充电单元的充电运行的一小部分，并且将该部分分配给主充电单元，由此连接到充电系统的蓄电池的总充电时间或充电持续时间总体上特别少或者减少。

充电系统的另一个有利的实施方式规定，其因此配备有整流器单元，从而主充电单元可以在整流运行模式下运行。为此，整流器单元可以借助主控制单元来控制，从而在整流运行模式下，借助主充电单元向从充电单元提供经过整流的电能，即直流电流或直流电压，可以借助从充电单元提供该直流电流或直流电压来为蓄电池充电。这是有利的，因为相应的从充电单元于是具有多功能性，即，至少(首先)可以借助相应的从充电单元为需要交流电能、即交流电流或交流电压的蓄电池充电，并且(其次)可以借助相应的从充电单元为需要经过整流的电能进行充电的蓄电池充电。

就此而言，被进一步证明有利的是，主充电单元、特别是主控制单元具有测量装置，该测量装置用于符合校准法地测量经由从充电单元输出的电能的量。因此，使得能够根据适用的法律规定对提供的电能进行计费，从而充电系统可以在公共场所使用，而不必放弃对所提供的服务(为了为蓄电池充电而输出的经过整流的能量)的正确计费。

通过主控制单元包括该测量装置，充电系统具有特别简单的结构或构造，由此可以特别高效并且经济地制造充电系统。主控制单元于是具有多功能性，即主控制单元至少(首先)执行充电或能量管理功能，(其次)对已经用于为蓄电池充电的电能的量执行符合校准法的测量、特别是计费。

还可以想到，测量装置被设计为，对通过主充电单元输出的电能的量进行符合校准法的测量或计费。

此外，对于充电系统、特别是对于测量装置，有利的是，其被设计为，对提供给整流器单元的电能的量进行符合校准法的测量，以便间接地对经由从充电单元输出的经过整流的电能的量进行符合校准法的测量。例如，可以考虑整流器单元的效率，以确保对该经过整流的能量的量进行特别可靠的测量。因此，通过充电系统，可以特别高效地对交流电能和经过整流的电能进行计费或测量，由此以特别的程度考虑可灵活使用的充电单元的特别广泛的可使用性的想法。因为通过符合校准法地进行测量，可以想到充电系统可以公开运行，其中，能量的量可以单独计费。

在充电系统的另一个有利的设计方案中规定，主充电单元可以在快速充电运行模式下运行，并且为此包括内部固定蓄电池，其中，在快速充电运行模式中，从内部蓄电池并且(特别是同时)直接从电能供应网络向要充电的蓄电池提供电能。这意味着，充电系统、特别是主充电单元具有其自己的蓄电池，该蓄电池被设计为固定的或静止的。例如，内部蓄电池可以是主充电单元的一部分，并且特别地可以物理地布置在主充电单元的壳体中。

例如规定，当充电系统在空闲模式下运行时，充电系统利用该空闲容量来对内部或固定蓄电池充电或进一步充电，在该空闲模式中没有要充电的蓄电池或没有电动车辆连接到充电系统进行充电。这以类似的方式适用于充电系统的部分负载运行，在该部分负载运行中，仅使用充电单元中的一些来同时为蓄电池进行充电。

包括内部蓄电池的主充电单元于是被设计为，至少在快速充电运行模式下，向一个或多个连接到主充电单元的蓄电池提供来自电能供应网络的电能以及来自内部蓄电池的电能，其中，来自电能供应网络的电能被直接提供给一个或多个要充电的蓄电池，例如无需预先存储在内部蓄电池中。因此，在快速充电运行模式中，充电功率由直接取自电能供应网络的第一充电功率和取自内部蓄电池的第二充电功率相加。

相应地，借助充电系统实现了一种特别高效的可能性，其用于特别快速地为相应地设计的蓄电池充电，而不必以复杂的方式升级或改造能量供应网络。

关于充电系统的快速充电运行模式或内部蓄电池，进一步被证明有利的是，主充电单元可以在内部充电运行模式下运行，在该内部充电运行模式中，直接通过电能供应网络为主充电单元的内部蓄电池充电。如已经描述的，这优选在充电系统的空闲运行或部分负载运行期间进行。

最后，根据充电系统的另一个实施方式规定，借助主控制单元，可以根据预先给定或者可预先给定的优先顺序去激活或激活和/或调节第一充电运行模式、第二充电运行模式和/或内部充电运行模式。此外，在对充电运行模式进行优先排序时，也可以一起考虑整流运行模式(如果在充电系统的相应设计中规定了该整流运行模式的话)。

可以对或者对第一充电运行模式、第二充电运行模式和内部充电运行模式以及可能的整流运行模式进行优先排序的优先顺序优选如下：

最高优先级(优先级1)被分配给主控制单元的第一充电运行模式、特别是快速充电运行模式，其中，直接由能量供应网络并且同时由内部蓄电池向连接到主充电单元的蓄电池提供电能。随后的优先级(优先级2)被分配给从充电单元或相应的第二充电运行模式。在此，向连接到相应从充电单元的相应蓄电池供应经过整流的电能或者交流电能，其中，充电功率低于在主充电单元的第一充电运行模式中或快速充电运行模式中的充电功率。优先级3被分配给内部充电运行模式，从而主充电单元的内部或固定蓄电池仅在充电系统具有空闲容量时充电。这同样适用于可根据优先级2运行的从充电单元，其中，可以想到，该从充电单元可以根据充电系统的可用剩余容量来运行，该剩余容量在主充电单元被使用或运行时仍然可用。

以这种方式，可以特别高效地在充电单元之间、特别是在充电系统或充电单元的各个运行模式之间分配经由主充电单元从能量供应网络分接的电能。因此，对于已有的或给定的能量供应网络，特别高效地利用其电力，而不必为了充电系统的特别高效的运行而重新设计或改造能量供应网络。

虽然这里关于相应的蓄电池或相应的电动车辆的充电讨论了将蓄电池或电动车辆连接到充电系统，但是应当理解，充电系统或相应的充电单元可以具有如下的装置，借助该装置可以在没有与充电系统的机械连接的情况下，例如可以通过感应连接，为相应的蓄电池充电。因此，上面描述的内容以类似的方式适用于无绳或无线、特别是感应式充电。

本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。

附图说明

下面，描述本发明的实施例。为此，图1以示意图示出了具有主充电单元和多个从充电单元的充电系统。

具体实施方式

下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，所描述的实施方式的部件分别是本发明的被视为彼此独立的各个特征，这些特征也相应地彼此独立地扩展本发明，因此也可以单独或者以与所示出的组合不同的组合视为是本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以通过已经描述的本发明的特征中的其它特征来补充。

在图1中，功能相同的元素设置有相同的附图标记。

图1以示意图示出了具有主充电单元2和多个从充电单元3、4、5、6的充电系统1。也就是说，充电系统1具有主充电单元2和至少一个从充电单元3、4、5、6。在本示例中，示出了四个从充电单元3、4、5、6，其中，应当理解，充电系统1替换地可以具有多于四个的从充电单元3、4、5、6或少于四个的从充电单元3、4、5、6。

充电系统1被设计为用于为蓄电池7、8、9充电。为此，相应的蓄电池7、8、9可以电连接或耦合到充电系统1、特别是充电单元2、3、4、5、6，从而当充电系统1至少电连接到相应的要充电的蓄电池7、8、9时，借助该充电系统1为相应的蓄电池7、8、9提供电能，以对相应的蓄电池7、8、9充电。在此，可以想到，以无线方式、例如以感应方式提供电能。在此规定，相应的蓄电池7、8、9和充电系统1彼此电耦合或连接或者机械耦合或连接以进行充电，例如借助相应的充电电缆单元10。

可以借助充电系统1充电或再充电的相应的蓄电池7、8、9被设计为用于电动汽车领域。特别是，相应的蓄电池7、8、9分别是被设计成至少部分地可电动驱动的机动车辆11、12、13的牵引蓄电池。此外，可以想到，相应的蓄电池7、8、9替换地被设计为不同于牵引蓄电池的蓄电池，例如被设计为与机动车辆的推进不直接相关的缓冲蓄电池。这是因为这种缓冲蓄电池同样与电动汽车应用相关联，例如用于获取能量需求峰值，和/或在低需求时间吸收过剩的电能，以便在高需求时间再次输出这些电能。因此，例如可以想到，在充电单元2、3、4、5、6中的空闲的充电单元上，也就是说，当没有连接要充电的机动车辆11、12、13时，其可以用于对缓冲蓄电池充电。

充电系统1具有唯一的主充电单元，即主充电单元2。主充电单元2作为充电单元2、3、4、5、6中的唯一的一个具有主控制单元14，借助该主控制单元14可以控制从充电单元3、4、5、6。为此，主充电单元2和从充电单元3、4、5、6在此经由数据传输元件15相互耦合或至少可以相互耦合。在图1中可以看到，从充电单元3、4、5、6和主充电单元2在拓扑上彼此串联连接。替换地或附加地，可以想到，从充电单元3、4、5、6中的一些或所有和主控制单元2以星形拓扑结构彼此连接或彼此耦合。因此，数据传输元件15例如可以是总线线路，从而充电单元2、3、4、5、6于是被视为是总线参与者。在任何情况下，数据传输元件15被设计为，在主控制单元14和从充电单元3、4、5、6之间和/或在从充电单元之间3、4、5、6之间传输、特别是双向传输数据、例如控制信号。为此，例如主控制单元14被设计为例如提供控制信号，该控制信号经由数据传输元件15传送到相应的从充电单元3、4、5、6。与此对应，从充电单元3、4、5、6被设计为作为输入控制信号接受借助数据传输元件15传输的控制信号。与此对应，可以借助主控制单元14来控制从充电单元3、4、5、6。

在图1中，还示意性地示出了电能供应网络16，其例如是市政电网。充电系统1和能量供应网络16可以相互耦合，并且在充电系统1准备好使用时相互耦合。这意味着，充电单元2、3、4、5、6连接到或能够连接到能量供应网络16。在此规定，仅主控制单元2直接连接或可以直接连接至能量供应网络16，而从充电单元3、4、5、6间接连接或可以间接连接至能量供应网络16。在图1中可以看到，从充电单元3、4、5、6经由能量传输元件17，特别是经由主控制单元2的分配元件18，连接到主控制单元2。这意味着，分配元件18直接连接到能量供应网络16，而从充电单元3、4、5、6(通过连接到主控制单元2)连接到分配元件18，因此通过分配元件18仅间接地连接到能量供应网络16。从充电单元3、4、5、6特别是被设计为，当充电系统1被构造为准备好运行时，在相应的从充电单元3、4、5、6和能量供应网络16之间没有直接连接。

因为仅主控制单元2具有主控制单元14，并且充电系统1仅包括一个主充电单元2，因此从充电单元3、4、5、6没有主控制单元14，并且没有相应的主控制单元以及相当于主控制单元14的自己的控制单元。替代地，相应的从充电单元3、4、5、6具有紧急控制单元19，其与主控制单元14相比具有特别简单的结构，并且例如提供相应的从充电单元3、4、5、6的临时充电功能或紧急充电功能或者为相应的从充电单元3、4、5、6提供临时充电功能或紧急充电功能。在任何情况下，紧急控制单元19都不能独立于主控制单元14地控制相应的从充电单元3、4、5、6，使得相应的从充电单元3、4、5、6提供完整的预期功能范围。因此，与主充电单元2相比，相应的从充电单元3、4、5、6具有特别简单的结构，因此可以以特别低廉或者开销少的方式来制造。

主控制单元14(至少部分)形成能量管理单元或充电管理单元，使得经由分配元件18经由能量管理单元或充电管理单元(也就是说，经由主控制单元14)为从充电单元3、4、5、6分配来自能量供应网络16的电能。为此规定，主控制单元14和分配元件18以数据技术的方式例如通过数据传输元件15相互耦合或可以相互耦合。

相应的从充电单元3、4、5、6和主控制单元2彼此的不同之处不仅在于相应的控制单元14、19，而且在于相应的充电单元2、3、4、5、6可以运行的不同的充电运行模式。因此，主充电单元2被设计成在第一充电运行模式下运行，在该第一充电运行模式中，向连接到主充电单元2的蓄电池7提供第一功率水平的电能。相反，从充电单元3、4、5、6被设计成在第二充电运行下运行，在该第二充电运行中，向连接到从充电单元3、4、5、6中的对应的从充电单元的蓄电池提供第二功率水平的电能。在本示例中，蓄电池8连接到从充电单元3，并且蓄电池9连接到从充电单元5。这意味着，在从充电单元3、5可运行或运行的第二充电运行中，向蓄电池8、9提供第二功率水平的电能。在此，功率水平的不同之处特别是在于用来对相应的蓄电池7、8、9充电的充电功率。第一功率电平或第一充电功率高于第二功率电平或第二充电功率。第一功率水平或第一充电功率的示例值为150kW(在将在下面更详细地描述的快速充电运行中)和/或50kW，而第二功率水平或第二充电功率为11kW。再次参考图1，这意味着，蓄电池7被设计为以50kW或150kW充电。相反，蓄电池8、9被设计为以11kW充电。

至少可以依据连接到相应的从充电单元3、4、5、6的蓄电池8、9，来调节由从充电单元3、4、5、6提供的相应的第二充电运行模式。例如，如果蓄电池8由于过高的充电状态(SOC：state of Charge)和/或由于蓄电池8固有的其它特性而仅允许3.7kW的充电功率，则这由充电系统1检测到，并且将第二充电运行模式或第二功率水平相应地例如限制到前面提到的3.7kW。为此规定，为了对蓄电池8充电，例如在相应的机动车辆12驶近期间和/或在蓄电池8耦合到充电系统1时，在充电系统1上、特别是在从充电单元3上登记该蓄电池8。例如，蓄电池8、特别是机动车辆12具有第一数据收发器，并且充电系统1具有与第一数据收发器相对应的第二数据收发器，其中，在机动车辆12朝充电系统1的方向驶近时，和/或者在蓄电池8连接到充电系统1时，经由数据收发器将当前充电状态和/或限制最大充电功率的条件提供给充电系统1、特别是从充电单元3。

进一步规定，可以借助主控制单元14，依据连接到主充电单元2进行充电的蓄电池7，来调节从充电单元3、4、5、6的第二充电运行模式。例如，如果蓄电池7需要借助充电系统1可提供的大部分充电能量或充电功率来进行特别高效的充电，则可以限制借助从充电单元3、4、5、6可提供的充电功率，例如以便在快速充电运行模式的过程中，以150kW的充电功率对蓄电池7充电。这意味着，在充电系统1中可以规定，仅当从充电单元3、4、5、6中的至少一个关于相应的充电功率受到限制时，可以借助主充电单元2提供150kW的充电功率。因此得到充电系统1的特别高效的充电运行，因为机动车辆11的蓄电池7被特别快速地再次充分充电，使得机动车辆11可以在仅仅特别短的时间段之后再次与充电系统1分离，以便使主充电单元2可用于为另一辆可电动驱动的机动车充电。

替换地或附加地，可以想到如下情况，即，借助主控制单元14限制第一充电运行、即主充电单元2，以便从充电单元3、4、5、6在第二充电运行中提供最大充电功率来为蓄电池8、9充电。

在本示例中，充电系统1、特别是主充电单元2还具有整流器单元20，其在此与分配元件18一起设计在结构单元中。这意味着，整流器单元20(例如分配元件18)和主控制单元14可以经由数据传输元件15彼此耦合或经由数据传输元件15彼此耦合。因此，整流器单元20可以借助主控制单元14来控制，使得主充电单元2可以在整流运行模式下运行，在该整流运行模式中，借助主充电单元2向相应的从充电单元3、4、5、6提供经过整流的电能(即直流电流或直流电压)，可以借助相应的从充电单元3、4、5、6来提供该经过整流的电能，以用于对蓄电池8、9充电。以这种方式，充电系统1包括至少一个充电单元，通过该充电单元提供经过整流的电能，以用于对相应设计的蓄电池进行充电。在当前情况下，这至少适用于主充电单元2。此外，充电系统1于是具有至少一个充电单元，借助该充电单元可以提供交流电能，以用于对相应设计的蓄电池进行充电。在本示例中，这适用于从充电单元3、4、5、6中的至少一个，特别是适用于从充电单元3、4、5、6。

在本示例中，主充电单元2具有两个充电电缆单元10，该充电电缆单元10也可以相应地称为充电点。主充电单元2可以通过这些充电点或充电电缆单元10来提供经过整流的电能，以用于对蓄电池、例如蓄电池7和/或其它蓄电池充电。在此，主充电单元2或主充电单元2的充电电缆单元10被设计为用于短充电时间，也就是说，例如，被设计为用于快速充电(可能与更高的电价关联)。主充电单元2也可以称为主支柱2。

从充电单元3、4、5、6(其也可以称为副支柱3、4、5、6)分别具有两个充电点，即两个充电电缆单元10，经由其可以提供11kW的交流充电功率。这特别是对于例如夜间或正常工作时间期间的慢速充电是有利的。可选地，可以经由相应的充电电缆单元10向相应的从充电单元3、4、5、6提供经过整流的电能，特别是以3至11kW的充电功率提供。

在充电系统1中，还可以规定，当借助主控制单元14相应地控制分配元件18和/或整流器单元20时，借助该分配元件18和/或借助该整流器单元20向从充电单元3、4、5、6提供经过整流的电能或者交流电能，从而从充电单元3、4、5、6可以用作直流充电单元和/或交流充电单元。

主充电单元2具有测量装置21，其被设计为，符合校准法地测量经由相应的从充电单元3、4、5、6输出的电能的量。在此，测量装置21和主控制单元14一起被设计在结构单元内。优选测量装置21被设计为，符合校准法地测量经由相应的从充电单元3、4、5、6输出的经过整流的电能的量。这意味着，测量装置21于是对应于适用的校准法规定，以确保特别可靠的测量，因此确保对为了对相应设计的蓄电池充电而输出的经过整流的电能进行计费。还可以想到，测量装置21被设计为，符合校准法地测量提供给整流器单元20的电能的量，以便间接地对借助相应的从充电单元输出的经过整流的电能的量进行符合校准法的测量。为此，例如可以考虑整流器单元20的效率，因为通常从能量供应网络16向该整流器单元20提供交流电能，即交流电流或交流电压。

主充电单元2还具有内部或固定蓄电池22，其被设计为是静止的，即不动的。特别是，主充电单元2的内部蓄电池22不是牵引蓄电池，因为内部蓄电池22也不直接被设置或设计为用于使可电动驱动的机动车辆向前移动。在此，内部或固定蓄电池22被主充电单元2的壳体包围，使得内部蓄电池22和主充电单元2的其它部件一起设计在结构单元中。由于内部蓄电池22，主充电单元2可以在快速充电运行模式下运行，在该快速充电运行模式中，可以向(从外部)连接到主充电单元2的要充电的蓄电池7提供来自内部蓄电池22的电能，并且(特别是同时)提供直接来自能量供应网络16的电能。快速充电运行模式的特征特别是在于，可以以特别高的充电功率对可在快速充电运行模式下充电的蓄电池7充电。然而，如果能量供应网络16被设计为，使得可以借助充电系统1从能量供应网络16中提取充电功率，该充电功率低于要借助快速充电运行模式提供的充电功率，则在此内部蓄电池22介入，其除了可以从能量供应网络16中提取的充电功率之外，还提供另外的充电功率。简而言之，然后将来自能量供应网络16的充电功率和来自内部蓄电池22的充电功率组合、例如相加，以便提供快速充电运行模式的特别高的充电功率。例如，如果借助充电系统1只能从能量供应网络16获取50kW，并且内部蓄电池22提供100kW的另外的充电功率，则在快速充电运行模式中可以以150kW为连接到主充电单元2的蓄电池7进行充电。

内部蓄电池22还被设计为用于支持能量供应网络16，例如借助网络友好的缓冲器，其中规定了，在能量供应网络16的负荷较小的时间，对内部蓄电池22充电，以便在高峰负载时间将电能反馈回能量供应网络16。此外，有利的峰值负载封顶(“削峰填谷(Peakshaving)”)是可能的，其中，连接到能量供应网络16的消费者暂时限制其能量吸收，以避免负载峰值。关于充电系统1，这意味着，为了向充电系统1的用户提供尽可能多的充电功率、优选全充电功率，在充电系统1的削峰填谷期间，可以从先前充电的内部蓄电池22提供电能。

在充电系统1的一个有利的设计方案中规定，内部蓄电池22具有至少使得能够在快速充电运行模式下实现蓄电池7的完整充电过程的容量。甚至更优选的是，内部蓄电池22具有更大的容量，从而使得能够一个接一个地进行多个快速充电过程。然后，利用不执行快速充电过程的时间，来从能量供应网络16对内部蓄电池22充电或再充电或重新充电。为此规定，主充电单元2可以在内部充电运行模式下运行，在该内部充电运行模式中，直接通过电能供应网络16对内部蓄电池22充电。

此外，可以想到如下的场景，在该场景中，多辆机动车辆(包括机动车辆11、12、13)连接到充电系统1。如果例如在夜间是这种情况，并且机动车辆、特别是机动车辆11、12、13充满电，但是内部蓄电池22还没有充满电，则可以规定，使用存储在蓄电池7、8、9中的电能尽可能快地为内部蓄电池22充电。

主控制单元14还被设计为用于根据预先给定或可预先给定的优先顺序，去激活或激活和/或调节第一充电运行模式、第二充电运行模式、内部充电运行模式以及可能的整流运行模式。这样的优先顺序特别是具有优先级1，其是优先顺序内的最高优先级。该优先级1被分配给主充电单元2以及其第一充电运行模式，特别是快速充电运行模式。也就是说，主控制单元14被设计为，优先运行主充电单元2，例如优先将来自能量供应网络16的电能经由分配元件18分配给主充电单元2。

在等级上被布置为低于优先级1的优先级2被分配给从充电单元3、4、5、6或其第二充电运行模式。例如，由于优先级2，规定了，仅为从充电单元3、4、5、6分配借助通过能量供应网络16可提供的充电功率的最大值，如果这没有被具有更高优先级的第一充电运行模式或主充电单元2的充电功率要求阻止的话。

分配给内部充电运行模式的优先级3在等级上处于优先级1和优先级2的下游。这意味着，仅当第一充电运行模式和/或第二充电运行模式不需要充电功率要求时，主充电单元2才在内部充电运行模式下运行。

因为充电系统1提供多个充电可能性，例如，充电系统1包括多个充电单元2、3、4、5、6，因此还可以想到，按照优先级1、2、3同时执行所提到的充电运行模式，即充电系统1的运行模式。从充电单元3、4、5、6然后被供应来自能量供应网络16的电能，以在第二充电运行模式下运行，因为运行主充电单元2的第一充电运行模式、特别是快速充电运行模式不需要这些电能。这同样适用于内部充电运行模式：向内部充电运行模式分配来自能量供应网络16的电能，因为执行第一充电运行模式和/或第二充电运行模式不需要这些电能。在此，相应地由主控制单元14，特别是结合分配元件18，来进行分配。

此外，在充电系统1中设置有信息单元23，其在本示例中具有至少一个彩色显示器24。信息单元23或彩色显示器24被设计为用于提供关于充电系统1的运行的信息。例如，可以经由彩色显示器24提供连接到充电系统1的至少一个或多个蓄电池7、8、9的当前充电状态，从而例如充电系统1和/或相应的机动车辆11、12、13的(人类)用户可以容易地读取相应的充电状态。在另一个设计方案中，彩色显示器24包括触摸屏，使得充电系统1和/或相应的机动车辆11、12、13的人类用户可以通过触摸屏或彩色显示器24向充电系统1提供用户输入。

信息单元23，在此为具有触摸屏的彩色显示器24，布置在充电单元2、3、4、5、6之一上，特别是仅布置在主充电单元2上。换句话说，从充电单元3、4、5、6没有显示器或触摸屏，并且为了操作/控制从充电单元3、4、5、6而确定的用户输入经由布置在主充电单元2上的触摸屏或彩色显示器24输入到充电系统1中。与连接到传统的充电单元的传统的显示器/触摸屏相比，规定彩色显示器24更大，以有利于用户特别简单并且高效的使用或操作以及针对用户的特别高效的信息提供。

总的来说，本发明示出了如何在给定的电能供应基础设施下，也就是说，在给定的能量供应网络16中，可以特别高效地、特别是同时为尽可能多的蓄电池7、8、9充电。在传统的充电系统中和/或在相互独立工作的充电单元中，柔性直流充电单元将具有50kW的连接需求并且10个交流充电单元将具有总计110kW的连接需求，这意味着总共160kW的连接需求，但是给定的能源供应网络16通常不是为此设计的。

此外，在为蓄电池7、8、9充电时或在相应的机动车辆11、12、13中适用以下边界条件：一些机动车辆不是设计为使用11kW的交流电流充电，而是仅设计为使用3.7kW的交流电流充电。然而，这意味着这些机动车辆在为相应的蓄电池充电时需要特别多的时间。如果相应设计的机动车辆用直流电流或直流电压充电，则可以将相对较高的充电电流馈送到牵引蓄电池中。现在，仅对已经达到80％以上充电状态的机动车辆或蓄电池7、8、9缓慢充电，因此不需要全充电功率。与此对应，可以下调与该机动车辆连接的充电单元，并且将“释放的”充电能量引导到充电单元2、3、4、5、6中的另一个和/或引导到内部蓄电池22。混合动力车辆通常具有容量较低的牵引蓄电池。因此，这些混合动力车辆可以特别快速地充电，以至于经常出现如下情况，即，虽然充电已经结束，但是混合动力车辆会阻止相应的充电单元2、3、4、5、6。于是例如可以规定，至少只要混合动力车辆在相应的充电单元2、3、4、5、6处连接到充电系统1，则充电单元2、3、4、5、6中相应的充电单元以涓流充电运行模式运行，以抵消混合动力车辆的放电。因为这种涓流充电运行模式需要特别小的充电功率，因此然后可以将“释放的”充电功率重新引导至充电单元2、3、4、5、6中的另一个和/或内部蓄电池22。

如果充电系统1的用户、特别是机动车辆11的驾驶员特别重视特别快速的充电过程，则在充电系统1中可以规定，例如通过使主充电单元2切换为快速充电运行模式，(例如以额外的成本)使得机动车辆11的充电更快地进行。然后，因为可能发生可从能量供应网络16汲取的充电能量不足以确保一方面主充电单元2的快速充电运行模式以及另一方面从充电单元3、4、5、6的第二充电运行模式，因此限制从充电单元3、4、5、6(参见上面与优先级相关的描述)。在这种情况下，于是可以规定，至少在限制从充电单元3、4、5、6的时间内，对应的从充电单元3、4、5、6的用户收到对应的货币补偿。

通过这里描述的充电系统1特别是借助主控制单元14可以特别高效地控制或调节充电单元2、3、4、5、6的相应充电功率需求，从而在给定的基础设施下、特别是在给定的能源供应网络16中可以实现提高30％至50％的实际充电功率。在此，减轻了能源供应网络16的负荷，并且用于电动汽车应用的充电基础设施的建设/改建变得更便宜，因为可以省去相当多的基础设施任务。

因此，通过充电系统1、特别是通过主控制单元14提供了完整的能量管理，该能量管理特别是能够控制多个充电单元2、3、4、5、6，这些充电单元可以被设计为所谓的墙盒，并且能够针对它们执行中央服务计费。此外，存在为充电单元2、3、4、5、6供应直流电流的可能性，可以为该直流电流公开计费，特别是符合校准法地计费。在此，主充电单元2，特别是基于主控制单元14，用作智能主控制设备，借助该智能主控制设备可以控制或者调节能够进行通信或者调节的从充电单元3、4、5、6。此外，得到如下优点，即，多个充电单元2、3、4、5、6可以通过能源供应网络16上的唯一一个连接点以节约资源的方式运行。

综上所述，将主支柱2或主充电单元2的电势用于整个充电系统1。充电系统1的结构和运行是成本优化的并且更经济。与传统的充电系统或它们的传统的充电单元相比，用户在使用充电系统1时体验到舒适感的增加。特别是，特别大的、可选的高分辨率彩色显示器24以及充电单元2、3、4、5、6之间的数据连接对此有贡献。此外，通过内部蓄电池22或由于充电系统1的能量管理，与能量供应网络的连接成本特别低。

附图标记列表

1充电系统

2主充电单元

3从充电单元

4从充电单元

5从充电单元

6从充电单元

7蓄电池

8蓄电池

9蓄电池

10充电电缆单元

11机动车辆

12机动车辆

13机动车辆

14主控制单元

15数据传输元件

16能量供应网络

17能量传输元件

18分配元件

19紧急控制单元

20整流器单元

21测量装置

22内部蓄电池

23信息单元

24彩色显示器

Claims (10)

1.一种用于为蓄电池(7，8，9)充电的充电系统(1)，具有主充电单元(2)和从充电单元(3，4，5，6)，其中，主充电单元(2)具有主控制单元(14)，借助所述主控制单元能够控制从充电单元(3，4，5，6)，为此主充电单元(2)和从充电单元(3，4，5，6)能够相互耦合，并且主充电单元(2)能够直接连接到电能供应网络(16)，并且从充电单元(3，4，5，6)能够通过主充电单元(2)间接地连接到电能供应网络(16)。

2.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其中，主充电单元(2)能够在第一充电运行模式下运行，在所述第一充电运行模式中，借助主充电单元(2)向蓄电池(7，8，9)提供第一功率水平的电能，并且从充电单元(3，4，5，6)能够在第二充电运行下运行，在所述第二充电运行中，借助从充电单元(3，4，5，6)向蓄电池(7，8，9)提供与所述第一功率水平不同的第二功率水平的电能。

3.根据权利要求2所述的充电系统(1)，其中，借助主控制单元(14)，依据能够连接到从充电单元(3，4，5，6)进行充电的蓄电池(7，8，9)，能够调节所述第二充电运行模式，因此能够调节由从充电单元(3，4，5，6)能够提供的第二功率水平。

4.根据权利要求2或3所述的充电系统(1)，其中，借助主控制单元(14)，依据能够连接到主充电单元(2)进行充电的蓄电池(7，8，9)，能够调节所述第二充电运行模式，因此能够调节由从充电单元(3，4，5，6)能够提供的第二功率水平。

5.根据前述权利要求中任一项所述的充电系统(1)，其中，主充电单元(2)能够在整流运行模式下运行并且为此包括整流器单元(20)，所述整流器单元能够借助主控制单元(14)来控制，从而在所述整流运行模式中，借助主充电单元(2)向从充电单元(3，4，5，6)提供经过整流的电能，能够借助从充电单元(3，4，5，6)提供所述经过整流的电能来为蓄电池(7，8，9)充电。

6.根据权利要求5所述的充电系统(1)，其中，主充电单元(2)具有测量装置(21)，所述测量装置用于符合校准法地测量经由从充电单元(3，4，5，6)输出的电能的量。

7.根据权利要求6所述的充电系统(1)，其中，所述测量装置(21)被设计为，对提供给所述整流器单元(20)的电能的量进行符合校准法的测量，以便间接地对经由从充电单元(3，4，5，6)输出的经过整流的电能的量进行符合校准法的测量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的充电系统(1)，其中，主充电单元(2)能够在快速充电运行模式下运行，并且为此包括内部蓄电池(22)，其中，在所述快速充电运行模式中，从所述内部蓄电池(22)并且直接从电能供应网络(16)向要充电的蓄电池(7，8，9)提供电能。

9.根据权利要求8所述的充电系统(1)，其中，主充电单元(2)能够在内部充电运行模式下运行，在所述内部充电运行模式中，直接通过电能供应网络(16)为主充电单元(2)的内部蓄电池(22)充电。

10.根据权利要求2至8中任一项和权利要求9所述的充电系统(1)，其中，借助主控制单元(14)，能够根据预先给定的优先顺序去激活/激活和/或调节所述第一充电运行模式、所述第二充电运行模式和所述内部充电运行模式。

Images