DE102013200949A1

DE102013200949A1 - Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen und Ladestation

Info

Publication number: DE102013200949A1
Application number: DE201310200949
Authority: DE
Inventors: Nicholas Demetris Cherouvim; Johannes Reinschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-07-24
Also published as: WO2014114515A2; WO2014114515A3

Abstract

Es wird eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen vorgeschlagen. Die Ladeeinrichtung hat eine Netzanschlusseinrichtung zum Anschließen der Ladeeinrichtung an ein Wechselstromnetz, eine Anzahl N von Kupplungseinrichtungen zum Koppeln der Ladeeinrichtung mit den N Elektrofahrzeugen, eine Mehrzahl parallel geschalteter Pufferbatterien, einen Gleichrichter zum Gleichrichten eines von dem Wechselstromnetz bereitgestellten Wechselstroms in einen Gleichstrom zum Laden der Pufferbatterien und eine Schaltungseinrichtung zum Beschalten der Pufferbatterien derart, dass die Netzanschlusseinrichtung und die Kupplungseinrichtungen galvanisch getrennt sind.
Die Ladeeinrichtung ermöglicht eine konstruktiv einfache und kostengünstige galvanische Trennung der zu ladenden Elektrofahrzeuge vom Wechselstromnetz.
Weiterhin wird eine Ladestation mit einer Anzahl von Ladeeinrichtungen vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen sowie eine Ladestation.
Eine Voraussetzung für Elektromobilität mittels Elektrofahrzeugen ist das Vorhandensein einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur. Das Laden von Elektrofahrzeugen sowie das Einspeisen von elektrischer Energie aus den Batterien der Elektrofahrzeuge in das elektrische Stromnetz erfolgt dabei beispielsweise mit Gleichstrom-Schnellladestationen (englisch: DC Fast Chargers).
Gleichstrom-Schnellladestationen können entweder nach dem japanischen Chademo-Standard oder nach der IEC/SAE-Norm (IEC 61851-23) aufgebaut werden. Beide Normen fordern, dass an eine Gleichstrom-Schnellladestation angeschlossene Elektrofahrzeuge sowohl vom (Niederspannungs-)Netz als auch untereinander galvanisch getrennt sind.
Die galvanische Trennung kann in einer Gleichstrom-Schnellladestation beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Trenn-Transformatoren erreicht, wobei es zwei Realisierungsvarianten gibt:
In einer ersten Variante ist der Trenn-Trafo ein 50- oder 60Hz-Trafo, der in der Ladestation nahe am Netzanschlusspunkt platziert ist. Die Gleichrichtung mit Hilfe eines AC-DC-Wandlers erfolgt an der Sekundärseite des 50/60Hz-Trafos. In diesem Fall sind jedoch für ein gleichzeitiges Laden von mehreren Elektrofahrzeugen mehrere komplette Ladestationen dieser Bauart erforderlich.
In einer zweiten Variante besteht die Gleichstrom-Schnellladestation aus einem AC-DC-Wandler gefolgt von einem oder mehreren DC-DC-Stellern mit galvanischer Trennung. In einem DC-DC-Steller mit galvanischer Trennung werden mittels Leistungselektronik Gleichspannung in Wechselspannung (mit einer Frequenz deutlich größer als 50...60Hz, typischerweise mehrere 10kHz) umgewandelt, mit dieser Wechselspannung ein Trenn-Trafo betrieben und die sekundärseitige Wechselspannung am Trenn-Trafo anschließend wieder gleichgerichtet. Aufgrund der hohen Frequenz der im DC-DC-Steller verwendeten Wechselspannung hat der Trenn-Trafo eine deutlich kleinere Bauform als in der ersten Variante.
In beiden Varianten stellt die galvanische Trennung mittels Trenn-Trafo einen erheblichen konstruktiven Aufwand und somit einen erheblichen Kostenfaktor dar.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl von Elektrofahrzeugen zu schaffen.
Demgemäß wird eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen vorgeschlagen. Die Ladeeinrichtung hat eine Netzanschlusseinrichtung zum Anschließen der Ladeeinrichtung an ein Wechselstromnetz, eine Anzahl N von Kupplungseinrichtungen zum Koppeln der Ladeeinrichtung mit den N Elektrofahrzeugen, eine Mehrzahl von Pufferbatterien, einen Gleichrichter zum Gleichrichten eines von dem Wechselstromnetz bereitgestellten Wechselstroms in einen Gleichstrom zum Laden der Pufferbatterien und eine Schaltungseinrichtung zum Beschalten der Pufferbatterien derart, dass die Netzanschlusseinrichtung und die Kupplungseinrichtungen galvanisch getrennt sind.
Die Ladeeinrichtung ermöglicht eine konstruktiv einfache und kostengünstige galvanische Trennung der zu ladenden Elektrofahrzeuge vom Wechselstromnetz. Die Verwendung von aufwändigen Trenn-Trafos mit mindestens einem Trenn-Trafo pro zu beladendem Elektrofahrzeug wird vermieden.
Statt eines einzelnen Gleichrichters, der beispielsweise als AC-DC-Umrichter ausgestaltet ist, können auch mehrere Gleichrichter oder AC-DC-Umrichter parallelgeschaltet sein.
Die Pufferbatterie kann auch als Sekundärbatterie, Akkumulator oder Batterie bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform ist die Schaltungseinrichtung dazu eingerichtet, die Pufferbatterien derart zu beschalten, dass die Netzanschlusseinrichtung und die Kupplungseinrichtungen galvanisch getrennt sind und dass die Kupplungseinrichtungen untereinander galvanisch getrennt sind.
Auf diese Weise wird ohne die Verwendung eines Trenn-Trafos erreicht, dass die zu ladenden Elektrofahrzeuge galvanisch sowohl vom Wechselstromnetz als auch untereinander getrennt sind.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mehrzahl von Pufferbatterien zumindest N + 1 Pufferbatterien (M = N + 1). Die Pufferbatterien sind beispielsweise parallel geschaltet.
Das Vorhandensein einer weiteren Pufferbatterie zusätzlich zu den N Pufferbatterien erlaubt es, eine der N Pufferbatterien gegen die weitere Pufferbatterie auszutauschen, beispielsweise wenn die eine der N Pufferbatterien einen bestimmten Ladezustand unterschreitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schaltungseinrichtung dazu eingerichtet, N Pufferbatterien der N + 1 Pufferbatterien mit den N Kupplungseinrichtungen zu koppeln und zumindest eine weitere der N + 1 Pufferbatterien mittels des Gleichrichters zu laden.
Auf diese Weise können gleichzeitig N Elektrofahrzeuge mittels N Pufferbatterien geladen werden, wobei zusätzlich eine weitere Pufferbatterie, die mit keinem Elektrofahrzeug verbunden ist, geladen werden kann.
Damit kann zu einem jeden Zeitpunkt die maximale Anzahl N von Elektrofahrzeugen mittels N Pufferbatterien geladen werden, wobei zumindest eine weitere Pufferbatterie zeitgleich aufgeladen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schaltungseinrichtung ein erstes Schnittstellenmodul, welches zwischen dem Gleichrichter und den Pufferbatterien gekoppelt ist und erste Schaltmittel zum Koppeln und Entkoppeln der Pufferbatterien mit dem Gleichrichter aufweist, sowie ein zweites Schnittstellenmodul, welches zwischen den Pufferbatterien und N mit den Kupplungseinrichtungen gekoppelten Gleichstromstellern gekoppelt ist und zweite Schaltmittel zum Koppeln von N Pufferbatterien mit den N Kupplungseinrichtungen aufweist.
Der Gleichstromsteller kann beispielsweise ein Gleichstromumrichter sein.
Die Schaltungseinrichtung erlaubt eine effiziente galvanische Trennung der zu ladenden Elektrofahrzeuge sowohl vom Wechselstromnetz als auch untereinander.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erste Schnittstellenmodul einen elektrischen Widerstand, über welchen der von dem ersten Gleichrichter gleichgerichtete Gleichstrom in einem Zustand der Ladeeinrichtung fließt, in welchem alle Pufferbatterien von dem Gleichrichter entkoppelt sind.
Der elektrische Widerstand fungiert dabei als Verbraucher anstelle der Pufferbatterien, wenn keine der Pufferbatterien mit dem Wechselstromnetz verbunden ist, wenn also eine Pufferbatterie, die zuvor zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit dem Elektrofahrzeug verbunden war, einen bestimmten Ladezustand unterschreitet und durch Schalten der Schaltungseinrichtung gegen eine weitere Pufferbatterie ausgetauscht wird, wodurch kurzzeitig keine Pufferbatterie mit dem Gleichrichter verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Widerstandswert des elektrischen Widerstandes derart gewählt, dass ein wechselstromseitiger Lasteinbruch an dem Gleichrichter (60) beim Entkoppeln aller Pufferbatterien von dem Gleichrichter verhindert ist.
Das Verhindern eines Lasteinbruchs vermeidet beispielsweise eine Fehlererkennung des zu ladenden Elektrofahrzeugs und damit einen Abbruch des Ladevorgangs aufgrund des vermeintlich erkannten Fehlers.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Schaltungseinrichtung vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, ein Koppeln von N bestimmten Pufferbatterien der N + 1 Pufferbatterien mit den N Gleichstromstellern zu steuern und ein Koppeln der zumindest einen weiteren Pufferbatterie der N + 1 Pufferbatterien mit dem Gleichrichter zu steuern.
Die Steuereinrichtung erlaubt ein effizientes Schalten der Schaltungseinrichtung zum Austausch einer Pufferbatterie mit einer weiteren Pufferbatterie und somit ein Fehler- und Unterbrechungs-freies Laden der Elektrofahrzeuge.
Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die Ladeeinrichtung eine unidirektionale Ladeeinrichtung ist, sind die N Gleichstromumrichter jeweils als ein Tiefsetzsteller ausgebildet.
Tiefsetzsteller erlauben eine kostengünstige und effiziente Wandlung der an den Tiefsetzstellern anliegenden Gleichspannung.
Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die Ladeeinrichtung eine bidirektionale Ladeeinrichtung ist, sind die N Gleichstromumrichter jeweils als ein Hochtiefsetzsteller ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gleichrichter zwischen dem ersten Schnittstellenmodul und der Netzanschlusseinrichtung verbunden.
Auf diese Weise ist ein effizientes Gleichrichten der Wechselspannung aus dem Wechselstromnetz möglich.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine jeweilige Ladeschnittstelle zwischen dem jeweiligen Gleichstromsteller und der jeweiligen Kupplungseinrichtung gekoppelt, wobei die jeweilige Ladeschnittstelle zumindest eine Messeinrichtung und/oder zumindest eine Schutzeinrichtung umfasst.
Die Messeinrichtungen erlauben ein Messen des Ladezustands der zu ladenden Batterie eines Elektrofahrzeugs. Die Schutzeinrichtungen dienen zum Schutz der zu ladenden Puffer- und Fahrzeug-Batterien sowie der weiteren Ladeinfrastruktur beispielsweise vor Spannungsspitzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Pufferkapazität des Gleichstromumrichters in Abhängigkeit von einer Umschaltdauer zum Koppeln und Entkoppeln der Pufferbatterien, einer Ausgangsspannung des Gleichrichters und einer maximalen Leistung des Gleichstromumrichters eingestellt.
Dies ermöglicht ein effizientes Umschalten der Schalteinrichtung zwischen zwei Pufferbatterien.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Ladeeinrichtung bidirektional zwischen dem Wechselstromnetz und den Elektrofahrzeugen betreibbar.
Auf diese Weise ist es auch möglich, elektrische Energie aus den Fahrzeugbatterien der Elektrofahrzeuge in das Wechselstromnetz einzuspeisen.
Weiterhin wird eine Ladestation mit einer Anzahl von Ladeeinrichtungen vorgeschlagen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Verfahrensschritte, Merkmale oder Ausführungsformen des Verfahrens oder der Anordnung. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen; und
2 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinrichtung 10 zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen.
Die Ladeeinrichtung 10 weist einen Gleichrichter 60 in Form eines AC-DC-Umrichters auf, der eingangsseitig mittels einer Netzanschlusseinrichtung 20 an das Wechselstromnetz 30 angeschlossen ist.
Am Ausgangs des AC-DC-Umrichters 60 folgt ein erstes Schnittstellenmodul 71, das auch als „Pre-Battery Interface Module“ bezeichnet wird. An das erste Schnittstellenmodul 71 sind N + 1 Pufferbatterien 51–5N angeschlossen, wobei N die Anzahl der parallel betreibbaren Kupplungseinrichtungen 41–4N zum Koppeln der Ladeeinrichtung 10 mit N Elektrofahrzeugen der Ladeeinrichtung 10 ist. Die Kupplungseinrichtungen 41–4N werden auch als Ladepunkte bezeichnet.
Das „Pre-Battery Interface Module“ 71 stellt sicher, dass jeweils eine Pufferbatterie 51–5N mit einem Ladepunkt 41–4N verbunden ist, während die mit keinem Ladepunkt 41–4N verbundene Pufferbatterie 51–5N vom AC-DC-Umrichter 60 geladen werden kann.
Ist die mit dem AC-DC-Umrichter 60 verbundene Pufferbatterie 51–5N vollgeladen, wird sie mit einer der anderen Pufferbatterien 51–5N ausgetauscht.
Verschiedene Kriterien für die Auswahl der Austauschbatterie sind denkbar. Vorteilhaft wird die Pufferbatterie 51–5N mit dem geringsten Ladezustand („lowest state-of-charge“) gegen eine vollgeladene Pufferbatterie 51–5N ausgetauscht.
An die Pufferbatterien 51–5N ist ein zweites Schnittstellenmodul 72 gekoppelt. Das zweite Schnittstellenmodul 72 wird auch als „Post-Battery Interface Module“ bezeichnet.
An das zweite Schnittstellenmodul 72 sind N Gleichstromumrichter 81–8N gekoppelt, beispielsweise in Form von DC-DC-Tiefsetzstellern, wobei N die Anzahl der parallel betreibbaren Ladepunkte 41–4N der Ladevorrichtung 10 ist.
Jeder jeweilige DC-DC-Steller 81–8N ist ausgangsseitig mit einer eine Schutz- und Messtechnik umfassenden Ladeschnittstelle 91–9N gekoppelt.
Das erste und das zweite Schnittstellenmodul 71, 72 bilden zusammen eine Schaltungseinrichtung 71, 72, die dazu eingerichtet ist, die Pufferbatterien 51–5N derart zu beschalten, dass die Netzanschlusseinrichtung 20 und die Kupplungseinrichtungen 41–4N galvanisch getrennt sind und dass die Kupplungseinrichtungen 41–4N untereinander galvanisch getrennt sind.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladeeinrichtung 10 zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen. Insbesondere zeigt 2 die Schaltungseinrichtung mit den Schnittstellenmodulen 71, 72 im Detail.
In dem in 2 dargestellten Szenario ist N = 1, das heißt die in 2 dargestellte Ladeeinrichtung 10 hat einen Ladepunkt 41 und zwei (N + 1) Pufferbatterien 51, 52.
Bei einem Ladepunkt 41–4N für Elektrofahrzeuge ermöglicht die Verwendung von zwei Pufferbatterien 51, 52 eine galvanische Trennung vom Wechselstromnetz 30 ohne Trenn-Trafo. Bei N Ladepunkten 41–4N werden mindestens N + 1 Pufferbatterien 51, 52 benötigt.
Die Umschalter S2 und S1 erster Schaltmittel des ersten Schnittstellenmoduls 71 sind miteinander gekoppelt, wobei S2 ein Öffner und S1 ein Schließer ist, oder umgekehrt. Der über den Schalter S2 zugschaltete Widerstand R ermöglicht das Schalten der Pufferbatterien 51, 52 vom AC-DC-Umrichter 60 ohne Abschalten des AC-DC-Umrichters 60.
Zweite Schaltmittel des zweiten Schnittstellenmoduls 72 umfassen die miteinander gekoppelten Umschalter S3 und S4. Die Koppelung der Umschalter S3 und S4 bewirkt, dass jeweils diejenige Pufferbatterie 51, 52 geladen wird, die nicht über eine Kupplungseinrichtung 41–4N mit einem Elektrofahrzeug verbunden ist.
Eine Steuereinrichtung 73, aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 2 durch Pfeile dargestellt, steuert dabei die Schaltungseinrichtung 71, 72 und insbesondere die Umschalter S2 und S1 des ersten Schnittstellenmoduls 71 sowie S3 und S4 des zweiten Schnittstellenmoduls 72.
Bei geeigneter Auslegung des Widerstands R ist beim Öffnen von S1 kein Lasteinbruch am Netzanschlusspunkt des AC-DC-Umrichters 60 sichtbar.
Der AC-DC-Umrichter 60 ist beispielsweise für einen maximalen DC-Ausgangsstrom von 30A bei einer DC-Ausgangsspannung im Bereich 600...840V ausgelegt. Der Widerstand R wird vorteilhaft so ausgelegt, dass durch ihn bis zu 30A fließen können, das heißt 600V/30A ≤ R ≤ 840V/30A.
Zum Umschalten zwischen einer zu einem bestimmten Zeitpunkt des Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug verbundenen Pufferbatterie 51 werden während des Umschaltvorganges die mit dem Elektrofahrzeug verbundene Pufferbatterie 51 und die mit dem AC-DC-Umrichter 60 verbundene Pufferbatterie 52 gleichzeitig kurzzeitig vom AC-DC-Umrichter 60 getrennt, indem der Umschalter S1 geöffnet wird. Da dabei am Ausgang des AC-DC-Umrichters 60 der Widerstand R durch den mit S1 gekoppelten Umschalter S2 zugeschaltet wird, kann der AC-DC-Umrichter 60 weiter mit seinem maximalen DC-Ausgangsstrom betrieben werden, wodurch das Batterieumschalten am Netzanschlusspunkt 20 des AC-DC-Umrichters 60 nicht als „Lasteinbruch“ sichtbar wird.
Das Umschalten zwischen den Pufferbatterien 51 und 52 ist auch seitens des Elektrofahrzeugs nicht feststellbar, wenn der mit dem Elektrofahrzeug verbundene DC-DC-Steller 81–8N eingangsseitig über eine hinreichend große Kapazität verfügt. Eine geeignete Pufferkapazität C liegt beispielsweise im Bereich von 10mF, wie die folgende Abschätzung am Eingang des DC-DC-Stellers 81–8N zeigt:
Umschaltdauer dt: ca. 30msec Ausgangsspannung U des AC-DC-Umrichters: 600V (oder mehr) max. Leistung P des DC-DC-Stellers: 50kW E = ½·C·U² = P·dt = 1500 J --> C = 2·E/U² = 8.3 mF
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 61851-23 [0003]

Claims

Ladeeinrichtung (10) zum Laden einer Anzahl N von Elektrofahrzeugen, mit: einer Netzanschlusseinrichtung (20) zum Anschließen der Ladeeinrichtung (10) an ein Wechselstromnetz (30), einer Anzahl N von Kupplungseinrichtungen (41–4N) zum Koppeln der Ladeeinrichtung (10) mit den N Elektrofahrzeugen, einer Mehrzahl von Pufferbatterien (51–5M), einem Gleichrichter (60) zum Gleichrichten eines von dem Wechselstromnetz (30) bereitgestellten Wechselstroms in einen Gleichstrom zum Laden der Pufferbatterien (51–5M), und einer Schaltungseinrichtung (71, 72) zum Beschalten der Pufferbatterien (51–5M) derart, dass die Netzanschlusseinrichtung (20) und die Kupplungseinrichtungen (41–4N) galvanisch getrennt sind.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (71, 72) dazu eingerichtet ist, die Pufferbatterien (51–5M) derart zu beschalten, dass die Netzanschlusseinrichtung (20) und die Kupplungseinrichtungen (41–4N) galvanisch getrennt sind und dass die Kupplungseinrichtungen (41–4N) untereinander galvanisch getrennt sind.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Pufferbatterien (51–5M) zumindest N + 1 Pufferbatterien (51–5M) umfasst.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (71, 72) dazu eingerichtet ist, N Pufferbatterien (51–5N) der N + 1 Pufferbatterien (51–5N) mit den N Kupplungseinrichtungen (41–4N) zu koppeln und zumindest eine weitere der N + 1 Pufferbatterien (51–5N) mittels des Gleichrichters (60) zu laden.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (71, 72) umfasst: ein erstes Schnittstellenmodul (71), welches zwischen dem Gleichrichter (60) und den Pufferbatterien (51–5M) gekoppelt ist und erste Schaltmittel (S1, S2) zum Koppeln und Entkoppeln der Pufferbatterien (51–5M) mit dem Gleichrichter (60) aufweist, und ein zweites Schnittstellenmodul (72), welches zwischen den Pufferbatterien (51–5M) und N mit den Kupplungseinrichtungen (41–4N) gekoppelten Gleichstromstellern (81–8N) gekoppelt ist und zweite Schaltmittel (S3, S4) zum Koppeln von N der Pufferbatterien (51–5M) mit den N Kupplungseinrichtungen (41–4N) aufweist.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schnittstellenmodul (71) einen elektrischen Widerstand (R) umfasst, über welchen der von dem Gleichrichter (60) gleichgerichtete Gleichstrom in einem Zustand der Ladeeinrichtung (10) fließt, in welchem alle Pufferbatterien (51–5M) von dem Gleichrichter (60) entkoppelt sind.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des elektrischen Widerstandes (R) derart gewählt ist, dass ein wechselstromseitiger Lasteinbruch an dem Gleichrichter (60) beim Entkoppeln aller Pufferbatterien (51–5M) von dem Gleichrichter (60) vermindert ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (73) zum Steuern der Schaltungseinrichtung (71, 72) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, ein Koppeln von N bestimmten Pufferbatterien (51–5N) der N + 1 Pufferbatterien (51–5M) mit den N Gleichstromstellern (81–8N) zu steuern und ein Koppeln der zumindest einen weiteren Pufferbatterie der N + 1 Pufferbatterien (51–5M) mit dem Gleichrichter (60) zu steuern.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die N Gleichstromsteller (81–8N) bei einer unidirektionalen Ladeeinrichtung jeweils als ein Tiefsetzsteller ausgebildet sind, dass die N Gleichstromsteller (81–8N) bei einer bidirektionalen Ladeeinrichtung jeweils als ein Hochtiefsetzsteller ausgebildet sind.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (60) zwischen dem ersten Schnittstellenmodul (71) und der Netzanschlusseinrichtung (20) verbunden ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Ladeschnittstelle (91–9N) zwischen dem jeweiligen Gleichstromsteller (81–8N) und der jeweiligen Kupplungseinrichtung (41–4N) gekoppelt ist, wobei die jeweilige Ladeschnittstelle (91–9N) zumindest eine Messeinrichtung und/oder zumindest eine Schutzeinrichtung umfasst.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gleichstromsteller (81–8N) eine Pufferkapazität in Abhängigkeit von einer Umschaltdauer zum Koppeln und Entkoppeln der Pufferbatterien (51–5M), einer Ausgangsspannung des Gleichrichters (60) und einer maximalen Leistung des Gleichstromstellers (81–8N) eingebaut ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (10) bidirektional zwischen dem Wechselstromnetz (30) und den Elektrofahrzeugen betreibbar ist.
Ladestation mit einer Anzahl von Ladeeinrichtungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.