DE102020113907A1 - Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle - Google Patents

Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102020113907A1
DE102020113907A1 DE102020113907.1A DE102020113907A DE102020113907A1 DE 102020113907 A1 DE102020113907 A1 DE 102020113907A1 DE 102020113907 A DE102020113907 A DE 102020113907A DE 102020113907 A1 DE102020113907 A1 DE 102020113907A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charging
electrical energy
self
module
sufficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020113907.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Guido Remmert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority to DE102020113907.1A priority Critical patent/DE102020113907A1/en
Publication of DE102020113907A1 publication Critical patent/DE102020113907A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/53—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modular aufgebaute, eine Vielzahl von technisch gleichen Lademodulen umfassende Ladesäule mit einem Ladeanschluss zum Gleichstromladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs und einem Lade-/Speicherstrang, welcher mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher koppelbar ist und eine erste Ladeschaltung zum Laden des mindestens einen Energiespeichers mit elektrischer Energie aus einem Speisestromnetz sowie eine zweite Ladeschaltung zum Laden der Elektrofahrzeugbatterie umfasst. Die erste Ladeschaltung umfasst ein erstes Lademodul mit einer Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten, die primärseitig mit einem Speisestromnetz elektrisch verbindbar sind und sekundärseitig jeweils an genau einen Energiespeicher elektrisch anschließbar sind. Die zweite Ladeschaltung umfasst eine Mehrzahl von Lademodulen, die primärseitig jeweils an maximal einen Energiespeicher elektrisch anschließbar sind. Die Mehrzahl der Lademodule der zweiten Ladeschaltung entspricht der Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten eines jeweiligen Lademoduls. Die autarken Ladeeinheiten der zweiten Ladeschaltung sind sekundärseitig parallelgeschaltet und nach deren Parallelschaltung mit dem Ladeanschluss elektrisch verbunden.The present invention relates to a modular charging station comprising a large number of technically identical charging modules with a charging connection for direct current charging of a battery of an electric vehicle and a charging / storage string which can be coupled to at least one electrical energy store and a first charging circuit for charging the at least one energy store with electrical energy from a supply network and a second charging circuit for charging the electric vehicle battery. The first charging circuit comprises a first charging module with a plurality of electrically separate, self-sufficient charging units, which can be electrically connected on the primary side to a supply current network and on the secondary side can each be electrically connected to exactly one energy store. The second charging circuit comprises a plurality of charging modules, each of which can be electrically connected on the primary side to a maximum of one energy store. The plurality of charging modules of the second charging circuit corresponds to the plurality of electrically separate, self-sufficient charging units of a respective charging module. The self-sufficient charging units of the second charging circuit are connected in parallel on the secondary side and, after being connected in parallel, are electrically connected to the charging connection.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladesäule mit zumindest einem ersten Ladeanschluss zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs und mit zumindest einem ersten Lade-/Speicherstrang. Der erste Lade-/Speicherstrang ist hierbei mit dem ersten Ladeanschluss elektrisch verbunden, mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher elektrisch koppelbar und umfasst zumindest eine erste Ladeschaltung zum Laden des zumindest einen elektrischen Energiespeichers im elektrisch gekoppelten Zustand mit elektrischer Energie aus einem Speisestromnetz sowie eine zweite Ladeschaltung zum Laden der Batterie des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie.The present invention relates to a charging column with at least one first charging connection for electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle and with at least one first charging / storage line. The first charging / storage line is electrically connected to the first charging connection, can be electrically coupled to at least one electrical energy store and comprises at least one first charging circuit for charging the at least one electrical energy store in the electrically coupled state with electrical energy from a supply current network and a second charging circuit for Charging the battery of the electric vehicle with electrical energy.

Beim Gleichstromladen aus einer Ladesäule erfolgt ein Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs üblicherweise direkt mit Gleichstrom. Der Gleichstrom wird in der Regel über ein leistungsstarkes Ladegerät in der Ladesäule zur Verfügung gestellt, wobei das Ladegerät meist über einen Netzanschluss an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist und den daraus stammenden Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt oder aber Gleichstrom aus einer mit dem Ladegerät elektrisch verbundenen Photovoltaikanlage bezieht. Ein leistungsstarkes Ladegerät in der Ladesäule ermöglicht hohe Ladeleistungen und somit ein Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs innerhalb relativ kurzer Ladezeiten. Insbesondere, wenn der Netzanschluss jedoch eine geringere Leistung bereitstellt als für einen schnellen Ladevorgang erforderlich ist, können Zwischenspeicher zur Zwischenspeicherung der aus dem Wechselstromnetz bereitgestellten Energie, z.B. in Form von Akkumulatoren bzw. Akkus, zum Einsatz kommen. Findet kein Aufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs statt, wie es beispielsweise oft nachts der Fall ist, so wird dennoch der Zwischenspeicher mit elektrischer Energie aus dem Wechselstromnetz über den Netzanschluss nachgeladen. Entspricht die Kapazität des Zwischenspeichers in etwa der Kapazität der Batterie des Elektrofahrzeugs, kann folglich mittels des nachgeladenen Zwischenspeichers ein Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs innerhalb relativ kurzer Ladezeiten erfolgen. Ebenso kann die Batterie des Elektrofahrzeugs, falls deren Kapazität in etwa der Kapazität des Zwischenspeichers entspricht, mittels eines noch nicht vollständig nachgeladenen Zwischenspeichers innerhalb relativ kurzer Ladezeiten aufgeladen werden. Grund dafür ist, dass während der Aufladung der Batterie des Elektrofahrzeugs aus dem Zwischenspeicher auch gleichzeitig wiederum der Zwischenspeicher mit elektrischer Energie aus dem Wechselstromnetz über den Netzanschluss nachgeladen wird.When charging with direct current from a charging station, the battery of the electric vehicle is usually charged directly with direct current. The direct current is usually made available via a powerful charger in the charging station, whereby the charger is usually connected to an alternating current network via a mains connection and converts the alternating current from it into direct current or draws direct current from a photovoltaic system that is electrically connected to the charger. A powerful charger in the charging station enables high charging capacities and thus the battery of the electric vehicle to be charged within relatively short charging times. In particular, if the mains connection provides less power than is required for a fast charging process, intermediate storage devices can be used to temporarily store the energy provided from the alternating current network, e.g. in the form of accumulators or rechargeable batteries. If the battery of an electric vehicle is not being charged, as is often the case at night, for example, the intermediate storage device is nevertheless recharged with electrical energy from the alternating current network via the network connection. If the capacity of the intermediate store corresponds approximately to the capacity of the battery of the electric vehicle, the battery of the electric vehicle can consequently be charged within relatively short charging times by means of the recharged intermediate store. Likewise, the battery of the electric vehicle, if its capacity corresponds approximately to the capacity of the intermediate storage, can be charged within relatively short charging times by means of a not yet fully recharged intermediate storage. The reason for this is that while the battery of the electric vehicle is being charged from the intermediate storage device, the intermediate storage device is in turn being recharged with electrical energy from the alternating current network via the network connection.

So offenbart die DE 10 2018 204 057 A1 beispielsweise eine Ladestation für Elektrofahrzeuge mit mindestens zwei Ladesäulen und einem elektrischen Energiespeicher, welcher zumindest zwei elektrisch getrennte Speichereinheiten mit jeweils einem separaten bidirektionalen Laderegler aufweist. Jeder Speichereinheit ist mindestens eine Ladesäule zum Versorgen mit elektrischer Energie zugeordnet, wobei jeweils ein bidirektionaler Laderegler, eine Speichereinheit, ein Kfz-Laderegler und mindestens eine Ladesäule einen Speicherstrang bilden. Der bidirektionale Laderegler ist derart ausgebildet, dass über ihn eine Speichereinheit aus einem Netzanschluss geladen werden kann, aber über ihn auch Energie von einer Speichereinheit entnommen werden kann. Im sogenannten Unterstützungsmodus führt dies dazu, dass ein Speicherstrang über den bidirektionalen Laderegler einem anderen Speicherstrang elektrische Energie zuführen kann.So reveals the DE 10 2018 204 057 A1 For example, a charging station for electric vehicles with at least two charging columns and an electrical energy store, which has at least two electrically separate storage units, each with a separate bidirectional charge controller. Each storage unit is assigned at least one charging column for supplying electrical energy, with a bidirectional charge controller, a storage unit, a motor vehicle charge controller and at least one charging column forming a storage string. The bidirectional charge regulator is designed in such a way that it can be used to charge a storage unit from a network connection, but it can also be used to extract energy from a storage unit. In the so-called support mode, this means that one storage string can supply electrical energy to another storage string via the bidirectional charge controller.

Zwischenspeicher in der Ladesäule werden oftmals auch durch eine Parallelschaltung von Akkus realisiert. Dies hat jedoch den Nachteil, dass unterschiedliche Ladezustände der einzelnen parallelgeschalteten Akkus teilweise zu hohen Ausgleichsströmen führen, von denen eine erhebliche Gefahr ausgehen kann. So können beispielsweise bei ausreichend hohen elektrischen Spannungen Lichtbögen entstehen, welche zu einer Überhitzung der Batterien bis hin zu einem Brand oder sogar einer Explosion, und somit der Zerstörung der Batterien führen können. Im Falle einer durch Überhitzung zerstörten Isolierung besteht zudem die Gefahr eines elektrischen Stromschlags. Um diese potentiellen Gefahren zu vermeiden, muss bei parallelgeschalteten Akkus ein zusätzlicher Aufwand für einen Ausgleich dieser Ladungsunterschiede, und somit für eine Symmetrierung der Akkus, betrieben werden, beispielsweise durch eine Integration dieser Funktion in ein Batteriemanagement, welches zur Überwachung, Regelung und zum Schutz von Akkus dient.Intermediate storage facilities in the charging station are often implemented by connecting batteries in parallel. However, this has the disadvantage that different charging states of the individual batteries connected in parallel sometimes lead to high equalizing currents, which can pose a considerable risk. For example, if the electrical voltages are sufficiently high, arcs can occur, which can lead to overheating of the batteries up to a fire or even an explosion, and thus the destruction of the batteries. If the insulation is destroyed by overheating, there is also a risk of electric shock. In order to avoid these potential dangers, when batteries are connected in parallel, additional effort must be made to compensate for these charge differences and thus to balance the batteries, for example by integrating this function in a battery management system, which is used to monitor, regulate and protect Batteries are used.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladesäule zum schnellen Gleichstromladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs zu schaffen, welche in ihrem Aufbau technisch einfach aufgebaut ist, eine große Flexibilität aufweist und insbesondere dem vorgenannten Nachteil zumindest teilweise effektiv entgegenwirkt.One object of the present invention is to create a charging column for fast direct current charging of a battery of an electric vehicle, which is technically simple in structure, has great flexibility and in particular at least partially effectively counteracts the aforementioned disadvantage.

Die Lösung der Erfindung ist durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der weiteren Merkmale der Unteransprüche.The solution of the invention is represented by an object having the features of independent claim 1. Advantageous refinements and developments are the subject of the further features of the subclaims.

Dementsprechend geht die Lösung gemäß der Erfindung von einer Ladesäule mit einem ersten Ladeanschluss zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den ersten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs aus, wobei die Ladesäule einen ersten Lade-/Speicherstrang besitzt, welcher mit dem ersten Ladeanschluss elektrisch verbunden ist. Der erste Lade-/Speicherstrang ist zumindest mit einem elektrischen Energiespeicher elektrisch koppelbar und umfasst zumindest eine erste Ladeschaltung zum Laden des zumindest einen elektrischen Energiespeichers im elektrisch gekoppelten Zustand mit elektrischer Energie aus einem Speisestromnetz sowie eine zweite Ladeschaltung zum Laden der Batterie eines an dem ersten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie. Die erfindungsgemäße Ladesäule zeichnet sich dadurch aus, dass sie modular aufgebaut ist und eine Vielzahl von technisch identischen Lademodulen aufweist. Jedes einzelne Lademodul umfasst eine bestimmte Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten und jede einzelne autarke Ladeeinheit weist eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsgleichspannung auf. Die erste Ladeschaltung besitzt ein erstes Lademodul und die zweite Ladeschaltung besitzt eine Mehrzahl von Lademodulen, sodass die Mehrzahl der Lademodule der zweiten Ladeschaltung gleich der bestimmten Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten eines jeweiligen Lademoduls ist. Accordingly, the solution according to the invention is based on a charging column with a first charging connection for electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle that can be connected to the first charging connection, the charging column having a first charging / storage line, which is electrically connected to the first charging connection. The first charging / storage line can be electrically coupled to at least one electrical energy storage device and comprises at least one first charging circuit for charging the at least one electrical energy storage device in the electrically coupled state with electrical energy from a supply current network and a second charging circuit for charging the battery connected to the first charging connection connectable electric vehicle with electrical energy. The charging column according to the invention is characterized in that it has a modular structure and has a large number of technically identical charging modules. Each individual charging module comprises a specific plurality of electrically, in particular galvanically separated, autarkic charging units and each individual autarkic charging unit has a conversion device for converting an input voltage into a DC output voltage. The first charging circuit has a first charging module and the second charging circuit has a plurality of charging modules, so that the plurality of charging modules of the second charging circuit is the same as the specific plurality of electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units of a respective charging module.

Jede autarke Ladeeinheit des ersten Lademoduls der ersten Ladeschaltung ist im Betrieb der Ladesäule auf deren Primärseite mit dem Speisestromnetz elektrisch verbindbar und auf deren Sekundärseite zum Anschließen an jeweils genau einen elektrischen Energiespeicher und im elektrisch angeschlossenen Zustand zum Aufladen dieses elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz ausgebildet. Alle autarken Ladeeinheiten eines jeweiligen Lademoduls der Mehrzahl von Lademodulen der zweiten Ladeschaltung sind auf deren Primärseite jeweils gemeinsam zum elektrischen Anschließen an genau einen elektrischen Energiespeicher und im elektrisch angeschlossenen Zustand zum Beziehen von elektrischer Energie aus diesem einen elektrischen Energiespeicher ausgebildet. Die autarken Ladeeinheiten der Lademodule der zweiten Ladeschaltung sind auf deren Sekundärseite parallelgeschaltet und nach deren Parallelschaltung mit dem ersten Ladeanschluss elektrisch verbunden.Each self-sufficient charging unit of the first charging module of the first charging circuit can be electrically connected to the supply network on its primary side when the charging station is in operation, and on its secondary side for connection to exactly one electrical energy storage device and, in the electrically connected state, for charging this electrical energy storage device with electrical energy from the supply current network educated. All self-sufficient charging units of a respective charging module of the plurality of charging modules of the second charging circuit are designed on their primary side together for electrical connection to exactly one electrical energy store and, in the electrically connected state, for drawing electrical energy from this one electrical energy store. The self-sufficient charging units of the charging modules of the second charging circuit are connected in parallel on their secondary side and, after being connected in parallel, are electrically connected to the first charging connection.

Die erfindungsgemäße Ladesäule sieht demnach einen modularen Aufbau vor, bei welchem ein mit dem ersten Ladeanschluss elektrisch verbundener erster Lade-/Speicherstrang in elektrisch voneinander isolierte, unabhängige, jedoch im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildete Teilstränge aufgegliedert wird. Jeder dieser Teilstränge umfasst eine an ein Speisestromnetz anschließbare, autarke Ladeeinheit des ersten Lademoduls der ersten Ladeschaltung, welche auf der Sekundärseite an genau einen elektrischen Energiespeicher elektrisch anschließbar ist, und ein an diesen elektrischen Energiespeicher elektrisch anschließbares Lademodul der zweiten Ladeschaltung mit jeweils der bestimmten Mehrzahl von autarken Ladeeinheiten.The charging column according to the invention accordingly provides a modular structure in which a first charging / storage line, which is electrically connected to the first charging connection, is subdivided into sub-lines that are electrically isolated from one another, independent but essentially identical to one another. Each of these sub-strings comprises an autarkic charging unit of the first charging module of the first charging circuit that can be connected to a supply current network, which is electrically connectable on the secondary side to exactly one electrical energy store, and a charging module of the second charging circuit that can be electrically connected to this electrical energy store, each with the specific plurality of self-sufficient loading units.

Die einzelnen mit der Ladesäule elektrisch koppelbaren elektrischen Energiespeicher haben die Funktion eines eingangs erwähnten Zwischenspeichers und können insbesondere eine Batterie bzw. ein Akkumulator sein.The individual electrical energy stores that can be electrically coupled to the charging station have the function of an intermediate store mentioned at the beginning and can in particular be a battery or an accumulator.

Dadurch, dass die Teilstränge erst auf der Sekundärseite der jeweiligen autarken Ladeeinheiten der Lademodule der zweiten Ladeschaltung parallelgeschaltet und dann mit dem ersten Ladeanschluss elektrisch verbunden werden, können im elektrisch angeschlossenen Zustand der jeweiligen elektrischen Energiespeicher keine Ausgleichsströme zwischen diesen jeweiligen elektrischen Energiespeichern der einzelnen Teilstränge fließen. Die elektrischen Energiespeicher sind zweckmäßig galvanisch voneinander getrennt. Eine aufwändige Symmetrierung der elektrischen Energiespeicher bzw. ein beispielsweise mittels Batteriemanagement gesteuertes Ausgleichen von Ladungsunterschieden der elektrischen Energiespeicher ist daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich und vielmehr überflüssig. Nach erfolgter und zuvor beschriebener Parallelschaltung der einzelnen Teilstränge kann dem ersten Ladeanschluss somit die Summe der elektrischen Energie, die in den einzelnen jeweils elektrisch angeschlossenen elektrischen Energiespeichern der Teilstränge gespeichert ist, gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden, ohne dass irgendwelchen auftretenden Ausgleichsströmen entgegengewirkt werden muss. Die erfindungsgemäße Ladesäule ermöglicht somit durch deren modularen Aufbau umfassend eine Vielzahl von technisch gleichen Lademodulen einerseits und durch die auf der Sekundärseite erfolgende Parallelschaltung der einzelnen Teilstränge der Ladesäule andererseits ein schnelles Laden eines an den ersten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs mit Gleichstrom.Because the sub-strings are only connected in parallel on the secondary side of the respective self-sufficient charging units of the charging modules of the second charging circuit and then electrically connected to the first charging connection, no equalizing currents can flow between these respective electrical energy storage devices of the individual sub-strings when the respective electrical energy storage device is electrically connected. The electrical energy stores are expediently galvanically separated from one another. A complex balancing of the electrical energy stores or a balancing of charge differences of the electrical energy stores controlled for example by means of battery management is therefore not necessary within the scope of the present invention and rather is superfluous. After the parallel connection of the individual sub-strings, as described above, the sum of the electrical energy that is stored in the individual electrically connected electrical energy stores of the sub-strings can be made available simultaneously to the first charging connection without having to counteract any equalizing currents that occur. The charging column according to the invention thus enables, through its modular structure, a large number of technically identical charging modules on the one hand and the parallel connection of the individual sub-strings of the charging column on the secondary side, on the other hand, rapid charging of an electric vehicle that can be connected to the first charging connection with direct current.

Dass alle von der erfindungsgemäßen Ladesäule umfassten Lademodule technisch exakt gleich bzw. identisch zueinander sind, hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Ladesäule auf einfache Weise modular erweiterbar ist, indem zusätzliche Lademodule bei Bedarf entsprechend hinzugefügt werden können, sowie, dass defekte Lademodule auf einfache Weise austauschbar sind. De erfindungsgemäße Ladesäule weist somit eine große Flexibilität auf. Zudem lassen sich die Herstellungskosten für eine derart modular aufgebaute Ladesäule senken, da diese neben dem ersten Ladeanschluss lediglich aus Lademodulen, und optional aus elektrischen Energiespeichern, aufgebaut ist und dadurch deutlich an Komplexität verliert.The fact that all of the charging modules comprised by the charging column according to the invention are technically exactly the same or identical to one another has the additional advantage that the charging column can be easily expanded in a modular manner, in that additional charging modules can be added accordingly if necessary, and that defective charging modules can be easily Way are interchangeable. The charging column according to the invention thus has great flexibility. In addition, the production costs for such a modularly constructed charging column can be reduced because, in addition to the first charging connection, it is made up only of charging modules, and optionally of electrical energy storage devices, and thus significantly loses its complexity.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ladesäule ist die Umwandlungseinrichtung jeder einzelnen autarken Ladeeinheit zum Umwandeln sowohl einer Gleichspannung als auch einer Wechselspannung in Gleichspannung ausgebildet. Jede einzelne autarke Ladeeinheit eines jeweiligen Lademoduls der Ladesäule ist folglich in der Lage, eine Eingangsspannung sowohl in Form einer Gleichspannung als auch in Form einer Wechselspannung in eine Ausgangsgleichspannung umzuwandeln. Die Umwandlungseinrichtung ist somit eine Umwandlungseinrichtung von sogenannter Universalspannung (UC = Universal Current) als Eingangsspannung in Gleichspannung (DC = Direct Current) als Ausgangsspannung. Eine solche Umwandlungseinrichtung ermöglicht es, dass die erfindungsgemäße Ladesäule an beliebige Speisestromnetze angeschlossen werden kann. So kann die erfindungsgemäße Ladesäule dank einer solchen Umwandlungseinrichtung beispielsweise auch elektrische Energie aus einer Kombination von einem als Wechselstromnetz ausgebildeten Speisestromnetz und einem als Gleichstromnetz ausgebildeten Speisestromnetz beziehen.According to a development of the charging column according to the invention, the conversion device of each individual autarkic charging unit is designed to convert both a direct voltage and an alternating voltage into direct voltage. Each individual self-sufficient charging unit of a respective charging module of the charging column is consequently able to convert an input voltage both in the form of a direct voltage and in the form of an alternating voltage into a direct output voltage. The conversion device is thus a conversion device from so-called universal voltage (UC = Universal Current) as input voltage into DC voltage (DC = Direct Current) as output voltage. Such a conversion device makes it possible that the charging station according to the invention can be connected to any power supply network. For example, thanks to such a conversion device, the charging station according to the invention can also draw electrical energy from a combination of a supply network designed as an alternating current network and a supply current network designed as a direct current network.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule sieht vor, dass die Ladesäule eine Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern aufweist. Jeder elektrische Energiespeicher der Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern ist jeweils an eine autarke Ladeeinheit des ersten Lademoduls der ersten Ladeschaltung sowie an alle autarke Ladeeinheiten eines jeweiligen Lademoduls der Mehrzahl von Lademodulen der zweiten Ladeschaltung elektrisch angeschlossen. Die elektrischen Energiespeicher sind bedingt durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Ladesäule, insbesondere die Untergliederung des ersten Lade-/Speicherstrangs in Teilstränge, galvanisch voneinander getrennt, sodass keine Ausgleichsströme zwischen den einzelnen elektrischen Energiespeichern fließen können.One embodiment of the charging column according to the invention provides that the charging column has a plurality of electrical energy stores. Each electrical energy store of the plurality of electrical energy stores is electrically connected to an autonomous charging unit of the first charging module of the first charging circuit and to all of the autonomous charging units of a respective charging module of the plurality of charging modules of the second charging circuit. Due to the structure of the charging station according to the invention, in particular the subdivision of the first charging / storage line into sub-strings, the electrical energy stores are galvanically separated from one another, so that no equalizing currents can flow between the individual electrical energy stores.

Jedoch kann die Ladesäule in einer weiteren Ausführungsform auch erst beispielsweise nach deren Auslieferung an den Betreiber mit elektrischen Energiespeichern in der bereits beschriebenen Art elektrisch gekoppelt werden, sodass die elektrischen Energiespeicher nicht von der Ladesäule umfasst sind. So kann der Betreiber der Ladesäule selbst elektrische Energiespeicher als Zwischenspeicher entsprechend des technischen Charakters der mit der Ladesäule zu ladenden Fahrzeugbatterie auswählen und mit der Ladesäule elektrisch koppeln.However, in a further embodiment, the charging column can also be electrically coupled to electrical energy stores in the manner already described, for example after it has been delivered to the operator, so that the electrical energy stores are not included in the charging column. Thus, the operator of the charging column can select electrical energy storage devices as intermediate storage according to the technical character of the vehicle battery to be charged with the charging column and electrically couple it with the charging column.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule sind die von der Ladesäule umfassten elektrischen Energiespeicher hinsichtlich zumindest einer Größe aus der Gruppe von ihrer maximal speicherbaren Energie, ihrer Nennspannung, ihres maximalen Lade- und Entladestroms und ihres Ladezustands verschieden. Da bei der erfindungsgemäßen Ladesäule keine Ausgleichsströme zwischen den einzelnen elektrischen Energiespeichern fließen können, können auch technisch ungleiche elektrische Energiespeicher bzw. elektrische Energiespeicher mit ungleichem Ladezustand ohne den zusätzlichen Aufwand einer Symmetrierung von Ladungsunterschieden eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine größere Auswahl an verwendbaren elektrischen Energiespeichern als Zwischenspeicher für die Ladesäule zur Verfügung steht und keine Beschränkung auf einen speziellen Typ bzw. Zustand des Energiespeichers besteht.In one embodiment of the charging column according to the invention, the electrical energy stores comprised by the charging column differ with regard to at least one variable from the group of their maximum storable energy, their nominal voltage, their maximum charging and discharging current and their state of charge. Since no equalizing currents can flow between the individual electrical energy stores in the charging station according to the invention, technically unequal electrical energy stores or electrical energy stores with an unequal state of charge can also be used without the additional effort of balancing charge differences. This has the advantage that a larger selection of usable electrical energy stores is available as an intermediate store for the charging column and there is no restriction to a special type or state of the energy store.

Die elektrischen Energiespeicher können in einer alternativen Ausführungsform jedoch auch hinsichtlich ihrer maximal speicherbaren Energie, ihrer Nennspannung und/oder ihres maximalen Lade- und Entladestroms technisch gleich sein. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass jeder elektrische Energiespeicher, abgesehen von möglicherweise unterschiedlichen Alterungsprozessen, die gleiche Energiemenge speichern kann und bei gleichem Ladezustand gleich schnell entladen werden kann. Darüber hinaus wird nur ein bestimmter Typ des elektrischen Energiespeichers benötigt. Wie zuvor aufgezeigt, besteht jedoch grundsätzlich keine Beschränkung auf einen bestimmten Typ bzw. Zustand bei den verwendeten Energiespeichern.In an alternative embodiment, however, the electrical energy stores can also be technically the same with regard to their maximum storable energy, their nominal voltage and / or their maximum charging and discharging current. It can be advantageous that each electrical energy store, apart from possibly different aging processes, can store the same amount of energy and can be discharged at the same speed with the same state of charge. In addition, only a certain type of electrical energy storage device is required. As shown above, however, there is basically no restriction to a specific type or state of the energy storage devices used.

Die hier im Hinblick auf eine von der Ladesäule umfasste Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern genannten Merkmale und daraus resultierenden Vorteile lassen sich auch auf eine nicht von der erfindungsgemäßen Ladesäule umfassten Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern übertragen. Da die erfindungsgemäße Ladesäule auch für technisch ungleiche elektrische Energiespeicher bzw. für elektrische Energiespeicher mit unterschiedlichem Ladezustand geeignet ist, kann beispielsweise der Betreiber der Ladesäule hinsichtlich der zuvor beschriebenen Parameter wie die maximal speicherbare Energie, Nennspannung usw. der jeweiligen elektrischen Energiespeicher frei wählen, welche elektrischen Energiespeicher er verwenden möchte, und auch elektrische Energiespeicher mit beispielsweise unterschiedlichem Ladezustand verwenden.The features mentioned here with regard to a plurality of electrical energy stores comprised by the charging station and the advantages resulting therefrom can also be transferred to a plurality of electrical energy stores not comprised by the charging station according to the invention. Since the charging column according to the invention is also suitable for technically unequal electrical energy storage devices or for electrical energy storage devices with a different state of charge, the operator of the charging column can, for example, freely choose which electrical energy storage device to use with regard to the parameters described above, such as the maximum storable energy, nominal voltage, etc. Energy storage he wants to use, and also use electrical energy storage with, for example, different state of charge.

Vorzugsweise weist jedes einzelne Lademodul der erfindungsgemäßen Ladesäule jeweils genau drei galvanisch voneinander getrennte autarke Ladeeinheiten auf. Dabei ist z.B. jede der drei autarken Ladeeinheiten des ersten Lademoduls der ersten Ladeschaltung an jeweils zwei Phasen eines als Drehstromnetz ausgebildeten Speisestromnetzes oder an jeweils zumindest ein Photovoltaikmodul einer von dem Speisestromnetz umfassten Photovoltaikanlage elektrisch anschließbar.Each individual charging module of the charging column according to the invention preferably has exactly three, galvanically separated, self-sufficient charging units. For example, each of the three self-sufficient charging units of the first charging module of the first charging circuit can be electrically connected to two phases of a three-phase supply network or to at least one photovoltaic module of a photovoltaic system included in the supply network.

Die Ladesäule kann somit einerseits an ein dreiphasiges Wechselstromnetz elektrisch angeschlossen sein. Der Anschluss der Ladesäule an ein dreiphasiges Wechselstromnetz hat u.a. den Vorteil, dass ein Neutralleiter nicht zwingend benötigt wird. Üblicherweise stehen für den Anschluss an das Wechselstromnetz Anschlüsse mit 400 VAC/32A zur Verfügung. Die bestimmte Mehrzahl von genau drei autarken Ladeeinheiten eines jeweiligen Lademoduls ist bei einem dreiphasigen Wechselstromnetz besonders vorteilhaft, da die einzelnen autarken Ladeeinheiten in diesem Fall gleichermaßen elektrischen Strom aus dem dreiphasigen Wechselstromnetz beziehen.The charging station can thus on the one hand be electrically connected to a three-phase alternating current network. Connecting the charging station to a three-phase alternating current network has the advantage that a neutral conductor is not absolutely necessary. Connections with 400 VAC / 32A are usually available for the connection to the alternating current network. The specific plurality of exactly three autarkic charging units of a respective charging module is particularly advantageous in a three-phase alternating current network, since the individual autarkic charging units in this case equally draw electrical power from the three-phase alternating current network.

Ferner kann die erfindungsgemäße Ladesäule ergänzend oder alternativ auch an ein als Gleichstromnetz ausgebildetes Speisestromnetz elektrisch angeschlossen sein und somit zumindest teilweise oder auch ausschließlich Gleichstrom beziehen. Damit ist die Erfindung folglich insbesondere auch für den Einsatz im Rahmen der zukunftsweisenden, sogenannten DC-INDUSTRIE geeignet, so dass hierdurch unter Anderem Konvertierungsverluste aufgrund einer nicht benötigten Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom vermieden werden können.Furthermore, the charging column according to the invention can additionally or alternatively also be electrically connected to a supply network designed as a direct current network and thus draw at least partially or exclusively direct current. The invention is consequently particularly suitable for use in the future-oriented, so-called DC INDUSTRY, so that, among other things, conversion losses due to an unnecessary conversion of alternating current into direct current can be avoided.

Die erfindungsgemäße Ladesäule kann andererseits auch an jeweils zumindest ein Photovoltaikmodul einer von dem Speisestromnetz umfassten Photovoltaikanlage elektrisch angeschlossen sein und somit ausschließlich Solarstrom beziehen. Eine solche Ladesäule, die zum Laden von Elektrofahrzeugen ausschließlich Solarstrom aus einer Photovoltaikanlage als elektrische Energiequelle bezieht, stellt eine umweltbewusste Alternative zu herkömmlichen Ladesäulen, die Strom aus einem Drehstromnetz beziehen, dar.On the other hand, the charging column according to the invention can also be electrically connected to at least one photovoltaic module in each case of a photovoltaic system comprised by the supply current network and can thus only draw solar power. Such a charging station, which only uses solar power from a photovoltaic system as an electrical energy source to charge electric vehicles, is an environmentally friendly alternative to conventional charging stations that draw power from a three-phase network.

Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Ladesäule mit einer Photovoltaikanlage, welche eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen umfasst, elektrisch verbindbar ist. Die einzelnen Photovoltaikmodule können technisch gleichermaßen oder auch unterschiedlich ausgebildet sein. Ergänzend oder alternativ ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Ladeschaltung des ersten Lade-/Speicherstrangs ein zweites Lademodul mit der bestimmten Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten aufweist. Jede der autarken Ladeeinheiten des zweiten Lademoduls ist auf deren Primärseite mit zumindest einem Photovoltaikmodul, vorzugsweise einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen, elektrisch verbindbar und auf deren Sekundärseite mit jeweils genau einer der autarken Ladeeinheiten des ersten Lademoduls parallelgeschaltet.A further development of the present invention provides that the charging column can be electrically connected to a photovoltaic system which comprises a plurality of photovoltaic modules. The individual photovoltaic modules can be designed to be the same or different from a technical point of view. Additionally or alternatively, according to a further embodiment, it is provided that the first charging circuit of the first charging / storage string has a second charging module with the specific plurality of electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units. Each of the self-sufficient charging units of the second charging module can be electrically connected on its primary side with at least one photovoltaic module, preferably a plurality of photovoltaic modules connected in series, and each of the secondary side is connected in parallel with exactly one of the self-sufficient charging units of the first charging module.

Die Photovoltaikanlage ist mit der erfindungsgemäßen Ladesäule elektrisch verbindbar und kann beispielsweise auf dem Dach eines Carports bzw. Abstellplatzes, auf welchem das Elektrofahrzeug zum Aufladen der Fahrzeugbatterie geparkt wird, angebracht sein. Gemäß bekannter Photovoltaikanlagen umfasst die mit der Ladesäule elektrisch verbindbare Photovoltaikanlage eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen, in denen jeweils Solarzellen zusammengeschaltet sind. Die einzelnen Solarzellen wandeln die Strahlungsenergie der Sonne in elektrischen Strom um.The photovoltaic system can be electrically connected to the charging station according to the invention and can, for example, be attached to the roof of a carport or parking space on which the electric vehicle is parked to charge the vehicle battery. According to known photovoltaic systems, the photovoltaic system that can be electrically connected to the charging station comprises a plurality of photovoltaic modules, in each of which solar cells are interconnected. The individual solar cells convert the sun's radiant energy into electricity.

In Kombination dazu ist vorgesehen, dass die erste Ladeschaltung des ersten Lade-/Speicherstrangs ein zweites Lademodul umfasst, wobei sich das zweite Lademodul von dem ersten Lademodul lediglich dadurch unterscheidet, dass es im Betrieb der Ladesäule auf der Primärseite nicht mit einem wie vorstehend aufgezeigten Speisestromnetz, sondern mit einer Photovoltaikanlage elektrisch verbunden ist. Das zweite Lademodul umfasst ebenfalls die bestimmte Mehrzahl von autarken Ladeeinheiten, wobei jede einzelne dieser autarken Ladeeinheiten im Betrieb der Ladesäule auf der Primärseite jeweils an zumindest ein Photovoltaikmodul, vorzugsweise jedoch an eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen, d.h. an sogenannte Strings, angeschlossen ist. Somit kann den einzelnen autarken Ladeeinheiten des zweiten Lademoduls im Betrieb der Photovoltaikanlage elektrischer Strom aus der Photovoltaikanlage zugeführt werden. Vor dem Zuführen von elektrischem Strom zu den einzelnen elektrischen Energiespeichern im elektrisch angeschlossenen Zustand ist jede einzelne autarke Ladeeinheit auf deren Sekundärseite jeweils mit genau einer autarken Ladeeinheit des ersten Lademoduls, welches elektrischen Strom aus dem Speisestromnetz bezieht, parallelgeschaltet. Die einzelnen elektrischen Energiespeicher können somit zusätzlich zu elektrischem Strom aus dem Speisestromnetz über jeweils eine autarke Ladeeinheit des ersten Lademoduls auch mit elektrischem Strom aus Solarenergie über jeweils eine autarke Ladeeinheit des zweiten Lademoduls versorgt werden. Aufgrund des zusätzlich zur Verfügung stehenden elektrischen Stroms aus Solarenergie können die elektrischen Energiespeicher, sofern sie elektrisch angeschlossen sind und für entsprechend höhere Ladeströme ausgelegt sind, schneller aufgeladen werden. Dies wiederum kann sich positiv auf den Ladevorgang eines an den ersten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs auswirken, insbesondere indem die Taktrate von an dem ersten Ladeanschluss ladbaren Elektrofahrzeugen erhöht werden kann.In combination with this, it is provided that the first charging circuit of the first charging / storage line comprises a second charging module, the second charging module only differing from the first charging module in that, when the charging column is in operation on the primary side, it does not have a power supply network as shown above , but is electrically connected to a photovoltaic system. The second charging module also comprises the specific plurality of self-sufficient charging units, each of these self-sufficient charging units being connected to at least one photovoltaic module on the primary side during operation of the charging column, but preferably to a plurality of photovoltaic modules connected in series, i.e. to so-called strings. Electric current from the photovoltaic system can thus be supplied to the individual, self-sufficient charging units of the second charging module when the photovoltaic system is in operation. Before electrical power is supplied to the individual electrical energy stores in the electrically connected state, each individual self-sufficient charging unit on its secondary side is connected in parallel with exactly one self-sufficient charging unit of the first charging module, which draws electrical power from the supply network. The individual electrical energy stores can thus also be supplied with electricity from solar energy via an independent charging unit of the second charging module in addition to electrical current from the supply current network via an independent charging unit of the first charging module. Due to the additionally available electrical current from solar energy, the electrical energy stores, provided they are electrically connected and designed for correspondingly higher charging currents, can be charged more quickly. This in turn can have a positive effect on the charging process of an electric vehicle that can be connected to the first charging connection, in particular in that the clock rate of electric vehicles that can be charged at the first charging connection can be increased.

Ferner können die elektrischen Energiespeicher im elektrisch angeschlossenen Zustand auch nur durch die autarken Ladeeinheiten des zweiten Lademoduls, und somit aus Solarenergie der Photovoltaikanlage, geladen werden. Ein Aufladen der elektrischen Energiespeicher nur aus der Photovoltaikanlage kann insbesondere bei entsprechend intensiver Sonneneinstrahlung von Relevanz sein. Auch kann vorgesehen sein, dass der Fahrer des Elektrofahrzeugs an der erfindungsgemäßen Ladesäule auswählen kann, ob er sein Elektrofahrzeug nur mit Strom aus dem Speisestromnetz, nur mit Solarstrom aus der Photovoltaikanlage, und somit der Umwelt zuliebe nur mit Ökostrom, oder mit einer Kombination aus beiden Stromquellen laden möchte. Zur Ermöglichung dieses Auswählens kann die erfindungsgemäße Ladesäule eine entsprechende Auswahleinrichtung, beispielsweise ein Bedienpanel oder anderweitige Bedienelemente wie Tasten, Drehknopf oder Schalter, aufweisen.Furthermore, in the electrically connected state, the electrical energy storage device can also only be used by the self-sufficient charging units of the second charging module, and thus from solar energy Photovoltaic system to be charged. Charging the electrical energy storage device only from the photovoltaic system can be of relevance in particular when there is correspondingly intense solar radiation. It can also be provided that the driver of the electric vehicle at the charging station according to the invention can choose whether he wants his electric vehicle only with electricity from the feed network, only with solar electricity from the photovoltaic system, and thus only with green electricity for the sake of the environment, or with a combination of both Want to charge power sources. To enable this selection, the charging column according to the invention can have a corresponding selection device, for example an operating panel or other operating elements such as buttons, rotary knobs or switches.

Die Erfindung sieht insbesondere vor, dass Primärseite und Sekundärseite jeder einzelnen autarken Ladeeinheit eines Lademoduls der Ladesäule galvanisch voneinander getrennt sind.The invention provides, in particular, that the primary side and secondary side of each individual, self-sufficient charging unit of a charging module of the charging column are galvanically separated from one another.

Da alle Lademodule der Ladesäule von ihrem technischen Aufbau her identisch zueinander sind und sich lediglich in ihrem Verwendungszweck in der Ladesäule unterscheiden, sind auch sämtliche autarke Ladeeinheiten der einzelnen Lademodule in ihrem technischen Aufbau identisch. Die galvanische Trennung von Primärseite und Sekundärseite jeder autarken Ladeeinheit stellt eine Schutztrennung zwischen dem an das Speisestromnetz angeschlossenen Primärstromkreis und einem Sekundärstromkreis sicher. Beispielsweise kann zur galvanischen Trennung ein von jeder einzelnen autarken Ladeeinheit umfasster Transformator vorgesehen sein, welcher die Eingangsspannung des Primärstromkreises in eine Ausgangsspannung des Sekundärstromkreises umwandelt.Since all charging modules of the charging column are identical to one another in terms of their technical structure and only differ in their intended use in the charging column, all of the self-sufficient charging units of the individual charging modules are also identical in their technical structure. The galvanic separation of the primary and secondary sides of each self-sufficient charging unit ensures a protective separation between the primary circuit connected to the supply network and a secondary circuit. For example, for galvanic isolation, a transformer can be provided which is comprised of each individual self-sufficient charging unit and which converts the input voltage of the primary circuit into an output voltage of the secondary circuit.

Zudem kann jede einzelne autarke Ladeeinheit eines Lademoduls einen Leistungskorrekturfilter aufweisen und insbesondere als Schaltnetzteil ausgebildet sein. Leistungskorrekturfilter, auch unter dem Begriff der sog. Power Factor Correction (PFC) bekannt, sind elektrische Schaltungen zur Erhöhung des Leistungsfaktors, d.h. dem Verhältnis von Wirkleistung bzw. „tatsächlicher Leistung“ zur Scheinleistung bzw. Gesamtleistung, und werden häufig in an das öffentliche Stromnetz angeschlossenen Schaltnetzteilen verwendet. Leistungskorrekturfilter dienen dem Schutz des Stromnetzes vor unnötigen Belastungen mit Störfrequenzen bzw. Oberschwingungen.In addition, each individual, self-sufficient charging unit of a charging module can have a power correction filter and, in particular, be designed as a switched-mode power supply. Power correction filters, also known as Power Factor Correction (PFC), are electrical circuits for increasing the power factor, ie the ratio of active power or "actual power" to apparent power or total power, and are often connected to the public power grid connected switching power supplies. Power correction filters are used to protect the power grid from unnecessary loads with interference frequencies or harmonics.

In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Ladesäule einen von dem ersten Lade-/Speicherstrang unabhängigen und elektrisch getrennten zweiten Lade-/Speicherstrang sowie einen zweiten Ladeanschluss zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den zweiten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs auf. Der erste Lade-/Speicherstrang und der zweite Lade-/Speicherstrang sind auf deren Primärseite zum Einspeisen von elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz zweckmäßigerweise parallelgeschaltet. Vorzugsweise gleicht der zweite Lade-/Speicherstrang in seinem technischen Aufbau dem ersten Lade-/Speicherstrang. In diesem Fall umfasst der zweite Lade-/Speicherstrang eine weitere erste Ladeschaltung entsprechend der ersten Ladeschaltung des ersten Lade-/Speicherstrangs sowie eine weitere zweite Ladeschaltung entsprechend der zweiten Ladeschaltung des ersten Lade-/Speicherstrangs. Die jeweiligen autarken Ladeeinheiten der weiteren ersten und der weiteren zweiten Ladeschaltung sind dementsprechend ebenfalls zum elektrischen Anschließen an elektrische Energiespeicher ausgebildet, wie dies bereits im Hinblick auf den ersten Lade-/Speicherstrang beschrieben wurde.In a further embodiment, the charging station according to the invention has a second charging / storage string that is independent and electrically separated from the first charging / storage string and a second charging connection for electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle that can be connected to the second charging connection. The first charging / storage line and the second charging / storage line are expediently connected in parallel on their primary side for feeding in electrical energy from the supply current network. The technical structure of the second loading / storage line is preferably the same as that of the first loading / storage line. In this case, the second charging / storage section comprises a further first charging circuit corresponding to the first charging circuit of the first charging / storage section and a further second charging circuit corresponding to the second charging circuit of the first charging / storage section. The respective self-sufficient charging units of the further first and the further second charging circuit are accordingly also designed for electrical connection to electrical energy storage devices, as has already been described with regard to the first charging / storage line.

Die jeweils ersten Lademodule des ersten und des zweiten Lade-Speicherstrangs sind auf der Primärseite zweckmäßigerweise parallelgeschaltet, sodass jede der autarken Ladeeinheiten der jeweiligen ersten Lademodule im Betrieb der Ladesäule auf deren Primärseite mit dem Speisestromnetz elektrisch verbindbar ist und auf deren Sekundärseite an jeweils genau einen elektrischen Energiespeicher elektrisch anschließbar ist. Die autarken Ladeeinheiten der Lademodule der weiteren zweiten Ladeschaltung des zweiten Lade-/Speicherstrangs sind zweckmäßigerweise auf deren Sekundärseite parallelgeschaltet und nach deren Parallelschaltung zum Versorgen des zweiten Ladeanschlusses mit elektrischer Energie mit dem zweiten Ladeanschluss elektrisch verbunden.The first charging modules of the first and second charging storage strings are expediently connected in parallel on the primary side, so that each of the self-sufficient charging units of the respective first charging module can be electrically connected to the supply network on its primary side and to exactly one electrical supply on its secondary side when the charging station is in operation Energy storage is electrically connectable. The self-sufficient charging units of the charging modules of the further second charging circuit of the second charging / storage string are expediently connected in parallel on their secondary side and, after being connected in parallel, electrically connected to the second charging connection to supply the second charging connection with electrical energy.

Auf diese Weise können zwei Elektrofahrzeuge gleichzeitig an der erfindungsgemäßen Ladesäule mit Gleichstrom aus dem Speisestromnetz aufgeladen werden. Der erste und zweite Lade-/Speicherstrang teilen sich die aus dem Speisestromnetz beziehbare elektrische Energie, sind jedoch vollständig voneinander galvanisch isoliert und stellen dem ersten bzw. zweiten Ladeanschluss unabhängig voneinander elektrischen Strom zur Verfügung.In this way, two electric vehicles can be charged at the same time at the charging column according to the invention with direct current from the supply network. The first and second charging / storage line share the electrical energy that can be obtained from the supply current network, but are completely galvanically isolated from one another and provide the first and second charging connection with electrical current independently of one another.

Umfasst die erfindungsgemäße Ladesäule einen ersten und einen zweiten Lade-/Speicherstrang und ist zudem mit einer Photovoltaikanlage elektrisch verbindbar, so sind verschiedene Ausführungsvarianten denkbar. Beispielsweise können die jeweiligen autarken Ladeeinheiten der ersten Lademodule des ersten und des zweiten Lade-/Speicherstrangs auf deren Primärseite parallelgeschaltet sein und an ein Speisestromnetz sowie an eine Photovoltaikanlage elektrisch angeschlossen sein, um elektrische Energie sowohl aus dem Speisestromnetz als auch aus der Photovoltaikanlage zu beziehen. Weiterhin kann das erste Lademodul des ersten Lade-/Speicherstrangs über deren autarken Ladeeinheiten elektrische Energie aus dem Speisestromnetz und das erste Lademodul des zweiten Lade-/Speicherstrangs über deren jeweiligen autarken Ladeeinheiten elektrische Energie aus der Photovoltaikanlage beziehen. Zudem kann der erste und/oder der zweite Lade-/Speicherstrang ein zweites Lademodul der ersten bzw. der weiteren ersten Ladeschaltung aufweisen, wobei das jeweilige erste Lademodul elektrische Energie aus dem Speisestromnetz und das jeweilige zweite Lademodul elektrische Energie aus der Photovoltaikanlage bezieht und das erste und zweite Lademodul des jeweiligen Lade-/Speicherstrangs auf deren Sekundärseite parallelgeschaltet sind. Demnach können nicht nur zwei Elektrofahrzeuge über den ersten und zweiten Ladeanschluss und dem entsprechenden ersten und zweiten Lade-/Speicherstrang aus dem Speisestromnetz, sondern zusätzlich noch mit von der Photovoltaikanlage erzeugtem elektrischem Strom aus Solarenergie geladen werden.If the charging column according to the invention comprises a first and a second charging / storage line and can also be electrically connected to a photovoltaic system, different design variants are conceivable. For example, the respective self-sufficient charging units of the first charging modules of the first and second charging / storage strings can be connected in parallel on their primary side and be electrically connected to a power supply network and a photovoltaic system in order to obtain electrical energy both from the supply current network and from the photovoltaic system. Furthermore, the first charging module of the first charging / storage line can use their self-sufficient charging units draw electrical energy from the supply current network and the first charging module of the second charging / storage string via their respective self-sufficient charging units from the photovoltaic system. In addition, the first and / or the second charging / storage string can have a second charging module of the first or the further first charging circuit, the respective first charging module drawing electrical energy from the supply network and the respective second charging module drawing electrical energy from the photovoltaic system and the first and second charging modules of the respective charging / storage line are connected in parallel on their secondary side. Accordingly, not only two electric vehicles can be charged via the first and second charging connection and the corresponding first and second charging / storage line from the supply current network, but also with electricity generated from solar energy by the photovoltaic system.

Ein erstes Lademodul einer ersten Ladeschaltung kann über dessen autarke Ladeeinheiten erfindungsgemäß nicht nur an verschiedene Arten von Speisestromnetzen, sondern auch an mehrere Speisestromnetze elektrisch angeschlossen werden. Aufgrund des modularen Charakters der erfindungsgemäßen Ladesäule sind eine Vielzahl von möglichen Ausgestaltungen der Ladesäule von der Erfindung umfasst, auch wenn diese der Übersichtlichkeit halber nicht alle explizit erwähnt und beschrieben sind.According to the invention, a first charging module of a first charging circuit can be electrically connected via its autonomous charging units not only to different types of supply current networks, but also to several supply current networks. Due to the modular character of the charging column according to the invention, a large number of possible configurations of the charging column are covered by the invention, even if, for the sake of clarity, they are not all explicitly mentioned and described.

Weiterhin kann die Ladesäule eine Steuerungseinheit zum Steuern und Überwachen der ersten und zweiten Ladeschaltung des ersten Lade-/Speicherstrangs, vorzugsweise der einzelnen autarken Ladeeinheiten der jeweiligen Lademodule, sowie der elektrischen Energiespeicher im elektrisch angeschlossenen Zustand aufweisen. Über die Steuerungseinheit können beispielsweise die Ladezustände der einzelnen elektrischen Energiespeicher im elektrisch angeschlossenen Zustand überprüft und kann einer Überladung oder Tiefentladung der einzelnen elektrischen Energiespeicher entgegengesteuert werden. Zudem können die einzelnen autarken Ladeeinheiten der Lademodule über Steuersignale gesteuert und überwacht werden. Ist ein elektrischer Energiespeicher im elektrisch angeschlossenen Zustand beispielsweise voll aufgeladen, kann die Steuerungseinheit die dem elektrischen Energiespeicher vorgeschaltete autarke Ladeeinheit z.B. zum Öffnen eines Relais ansteuern, sodass dem elektrischen Energiespeicher kein elektrischer Strom mehr von der autarken Ladeeinheit zugeführt werden kann.Furthermore, the charging column can have a control unit for controlling and monitoring the first and second charging circuit of the first charging / storage line, preferably the individual independent charging units of the respective charging modules, as well as the electrical energy storage in the electrically connected state. Via the control unit, for example, the charge states of the individual electrical energy stores can be checked in the electrically connected state and an overcharging or deep discharge of the individual electrical energy stores can be counteracted. In addition, the individual, independent charging units of the charging modules can be controlled and monitored using control signals. If, for example, an electrical energy storage device is fully charged when it is electrically connected, the control unit can control the self-sufficient charging unit connected upstream of the electrical energy storage device, e.g. to open a relay, so that the electrical energy storage device can no longer be supplied with electricity from the self-sufficient charging unit.

Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Ladestation mit einer Mehrzahl von Ladesäulen gemäß einer der zuvor beschriebenen, von der Erfindung umfassten Ausführungsformen.Furthermore, the present invention also comprises a charging station with a plurality of charging columns according to one of the previously described embodiments encompassed by the invention.

Insgesamt stellt der erfindungsgemäße Gegenstand somit Lösungen betreffend eine Ladesäule zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs bereit, welche einerseits ein schnelles Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs mit hohen Ladeleistungen und andererseits eine einfache und flexible Installation ermöglicht und dabei gleichzeitig derart ausgebildet ist, dass auf eine Symmetrierung von Akkus eines Zwischenspeichers verzichtet werden kann.Overall, the subject matter according to the invention thus provides solutions relating to a charging station for the electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle, which on the one hand enables a fast charging of a battery of an electric vehicle with high charging capacities and on the other hand a simple and flexible installation and at the same time is designed in such a way that a symmetry batteries of an intermediate storage can be dispensed with.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen:

  • 1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule,
  • 2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule.
Further advantages, features and possible applications of the present invention will become clear from the following description of embodiments thereof and the associated figures. Show it:
  • 1 : a first embodiment of a charging station according to the invention,
  • 2 : a second embodiment of a charging station according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen zwei bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen von Ladesäulen 1, 1' gemäß der Erfindung. Jedoch umfasst die Erfindung noch eine Vielzahl von weiteren, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsformen, welche aus dem modularen Charakter der erfindungsgemäßen Ladesäule resultieren.the 1 and 2 show two preferred exemplary embodiments of charging stations 1 , 1' according to the invention. However, the invention also encompasses a large number of further embodiments, not shown in the figures, which result from the modular character of the charging column according to the invention.

Die in 1 und 2 jeweils gezeigte Ladesäule 1, 1' besitzt einen ersten Ladeanschluss 2 zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den ersten Ladeanschluss 2 anschließbaren, jedoch in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Elektrofahrzeugs. Weiterhin weist die Ladesäule 1, 1' gemäß 1 und 2 jeweils einen ersten Lade-/Speicherstrang 5, 5' auf, welcher mit dem ersten Ladeanschluss 2 elektrisch verbunden ist und mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher 11, in 1 und 2 drei elektrische Energiespeicher 11, elektrisch koppelbar ist. Der erste Lade-/Speicherstrang 5, 5' umfasst eine erste Ladeschaltung 6, 6' zum Laden der drei Energiespeicher 11 mit elektrischer Energie aus einem Speisestromnetz 4, sowie eine zweite Ladeschaltung 8 zum Laden der Batterie eines an dem ersten Ladeanschluss 2 anschließbaren Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie.In the 1 and 2 Charging station shown in each case 1 , 1' has a first charging port 2 for electric direct current charging of a battery one to the first charging connection 2 connectable, but not shown in the figures for the sake of clarity. Furthermore, the charging station 1 , 1' according to 1 and 2 a first load / storage line each 5 , 5 ' on which one with the first charging port 2 is electrically connected and with at least one electrical energy store 11 , in 1 and 2 three electrical energy stores 11 , can be electrically coupled. The first load / storage line 5 , 5 ' comprises a first charging circuit 6th , 6 ' for charging the three energy stores 11 with electrical energy from a power supply network 4th , as well as a second charging circuit 8th for charging the battery, one on the first charging port 2 connectable electric vehicle with electrical energy.

Jede der in 1 und 2 dargestellten Ladesäulen 1, 1' zeichnet sich dadurch aus, dass sie modular aufgebaut ist, indem sie eine Vielzahl von technisch identischen Lademodulen 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 aufweist. Jedes einzelne Lademodul 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 wiederum umfasst eine bestimmte Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten 10 und jede einzelne autarke Ladeeinheit 10 weist eine Umwandlungseinrichtung 12 zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsgleichspannung auf. Die Umwandlungseinrichtung 12 jeder einzelnen autarken Ladeeinheit 10 ist in der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform jeweils beispielhaft zum Umwandeln sowohl einer Gleichspannung als auch einer Wechselspannung in Gleichspannung ausgebildet. Daher kann die Umwandlungseinrichtung 12 eine als Eingangsspannung vorliegende sogenannte Universalspannung (UC = Universal Current) in eine Gleichspannung (DC = Direct Current) als Ausgangsspannung umwandeln. In einer weiteren, nicht in den Figuren gezeigten Ausführungsform kann die Umwandlungseinrichtung jedoch beispielsweise auch dazu ausgebildet sein, eine Eingangswechselspannung in eine Ausgangsgleichspannung umzuwandeln, z.B. wenn das Speisestromnetz 4 ein Wechselstromnetz ist.Each of the in 1 and 2 shown charging stations 1 , 1' is characterized by the fact that it has a modular structure in that it has a large number of technically identical charging modules 9a-1 , 9a-2 , 9b-1, 9b-2 , 9b-3 having. Every single charging module 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 in turn comprises a certain plurality of electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units 10 and every single self-sufficient loading unit 10 has a converter 12th to the Converting an input voltage into a DC output voltage. The conversion facility 12th every single self-sufficient loading unit 10 is in the in 1 and 2 The illustrated embodiment is designed as an example for converting both a direct voltage and an alternating voltage into direct voltage. Therefore, the converter 12th Convert a so-called universal voltage (UC = Universal Current) available as an input voltage into a DC voltage (DC = Direct Current) as an output voltage. In a further embodiment not shown in the figures, however, the conversion device can, for example, also be designed to convert an AC input voltage into a DC output voltage, for example when the supply current network 4th is an alternating current network.

Die erste Ladeschaltung 6, 6' der in den 1 und 2 jeweils dargestellten Ladesäule 1, 1' besitzt zumindest ein erstes Lademodul 9a-1 und die zweite Ladeschaltung 8 besitzt eine Mehrzahl von Lademodulen 9b-1, 9b-2, 9b-3. Auf die Unterschiede der Ladesäule 1 gemäß 1 und der Ladesäule 1' gemäß 2 wird im Folgenden noch genauer eingegangen. Die Mehrzahl der Lademodule 9b-1, 9b-2, 9b-3 der zweiten Ladeschaltung 8 ist stets gleich der bestimmten Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten 10 eines jeweiligen Lademoduls 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3. In der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule 1, 1' ist diese bestimmte Mehrzahl von elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten 10 eines jeweiligen Lademoduls 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 gleich drei, d.h. jedes einzelne Lademodul 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 der Ladesäule 1, 1' weist jeweils genau drei elektrisch, insbesondere galvanisch voneinander getrennte autarke Ladeeinheiten 10 auf. Demzufolge umfasst die zweite Ladeschaltung 8 der Ladesäule 1, 1' in 1 und 2 jeweils drei Lademodule 9b-1, 9b-2, 9b-3. Somit ist der erste Lade-/Speicherstrang 5, 5' der Ladesäule 1, 1' in drei zueinander identische, unabhängige und elektrisch voneinander isolierte Teilstränge untergliedert, wie aus 1 und 2 hervorgeht. Weiterhin ist jede der drei autarken Ladeeinheiten 10 des ersten Lademoduls 9a-1 der ersten Ladeschaltung 6, 6' gemäß 1 und 2 beispielhaft an jeweils zwei Phasen eines als Drehstromnetz ausgebildeten Speisestromnetzes 4 angeschlossen, wobei das Drehstromnetz als solches nicht dargestellt ist. Bei einem als Drehstromnetz ausgebildeten Speisestromnetz 4 ermöglicht die Untergliederung des ersten Lade-/Speicherstrangs 5, 5' in drei -oder auch ein Vielfaches von drei- Teilstränge eine möglichst gleichmäßige Auslastung des Drehstromnetzes 4 und ist daher besonders vorteilhaft.The first charging circuit 6th , 6 ' the in the 1 and 2 each shown charging station 1 , 1' has at least a first charging module 9a-1 and the second charging circuit 8th has a plurality of charging modules 9b-1, 9b-2, 9b-3. The differences in the charging station 1 according to 1 and the charging station 1' according to 2 will be discussed in more detail below. The majority of the charging modules 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 the second charging circuit 8th is always equal to the specific plurality of electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units 10 of a respective charging module 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 . In the in 1 and 2 shown embodiment of a charging station according to the invention 1 , 1' is this specific plurality of electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units 10 of a respective charging module 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 three, ie every single charging module 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 of the charging station 1 , 1' each has exactly three electrically, in particular galvanically separated, self-sufficient charging units 10 on. Accordingly, the second charging circuit comprises 8th the charging station 1 , 1' in 1 and 2 three charging modules each 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 . Thus is the first load / store string 5 , 5 ' the charging station 1 , 1' divided into three identical, independent and electrically isolated sub-strands, as shown in 1 and 2 emerges. Furthermore, each of the three self-sufficient loading units is 10 of the first charging module 9a-1 the first charging circuit 6th , 6 ' according to 1 and 2 for example on two phases of a three-phase power supply system 4th connected, the three-phase network is not shown as such. In the case of a supply network designed as a three-phase network 4th enables the first load / storage line to be subdivided 5 , 5 ' in three - or a multiple of three - sub-strings, the most even possible utilization of the three-phase network 4th and is therefore particularly advantageous.

In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ladesäule können jedoch auch zwei oder mehr als drei autarke Ladeeinheiten pro Lademodul vorgesehen sein, sodass eine Untergliederung des ersten Lade-/Speicherstrangs 5, 5' in lediglich zwei Teilstränge oder aber in mehr als drei Teilstränge erfolgen kann.In further, not shown embodiments of the charging column according to the invention, however, two or more than three self-sufficient charging units can be provided per charging module, so that a subdivision of the first charging / storage line 5 , 5 ' can be done in just two strands or in more than three strands.

Auch können die einzelnen autarken Ladeeinheiten des ersten Lademoduls in einer weiteren Ausführungsform an ein anderes Speisestromnetz als an ein Drehstromnetz elektrisch angeschlossen sein. Beispielsweise können jeweils zwei Phasen jeder einzelnen autarken Ladeeinheit des ersten Lademoduls an jeweils zumindest ein Photovoltaikmodul einer von dem Speisestromnetz umfassten Photovoltaikanlage, oder auch an ein beliebiges anderes Gleichstromnetz, elektrisch angeschlossen sein.In a further embodiment, the individual self-sufficient charging units of the first charging module can also be electrically connected to a different supply current network than to a three-phase network. For example, two phases of each individual self-sufficient charging unit of the first charging module can be electrically connected to at least one photovoltaic module of a photovoltaic system included in the feed network, or to any other direct current network.

Wie in 1 und 2 zu sehen, ist jede autarke Ladeeinheit 10 des ersten Lademoduls 9a-1 der ersten Ladeschaltung im Betrieb der Ladesäule 1, 1' auf deren Primärseite mit dem Speisestromnetz 4 elektrisch verbunden sowie auf deren Sekundärseite zum elektrischen Anschließen mit jeweils genau einem elektrischen Energiespeicher 11 und im elektrisch angeschlossenen Zustand des elektrischen Energiespeichers 11 zum Aufladen dieses elektrischen Energiespeichers 11 mit elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz 4 ausgebildet. Ferner sind alle autarken Ladeeinheiten 10 eines jeweiligen Lademoduls 9b-1, 9b-2, 9b-3 der Mehrzahl von Lademodulen 9b-1, 9b-2, 9b-3 der zweiten Ladeschaltung 8 auf deren Primärseite jeweils gemeinsam zum Anschließen an genau einen elektrischen Energiespeicher 11 und im elektrisch angeschlossenen Zustand zum Beziehen von elektrischer Energie aus diesem einen elektrischen Energiespeicher 11 ausgebildet. Die einzelnen mit der Ladesäule 1, 1' elektrisch koppelbaren elektrischen Energiespeicher 11 haben die Funktion eines Zwischenspeichers für elektrische Energie und sind Batterien, können jedoch auch beispielsweise Akkumulatoren bzw. Akkus sein.As in 1 and 2 you can see each self-sufficient charging unit 10 of the first charging module 9a-1 the first charging circuit when the charging station is in operation 1 , 1' on their primary side with the power supply network 4th electrically connected and on their secondary side for electrical connection with exactly one electrical energy storage device 11 and in the electrically connected state of the electrical energy store 11 to charge this electrical energy store 11 with electrical energy from the supply network 4th educated. Furthermore, all are self-sufficient loading units 10 of a respective charging module 9b-1, 9b-2, 9b-3 of the plurality of charging modules 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 the second charging circuit 8th on their primary side together for connection to exactly one electrical energy storage device 11 and in the electrically connected state for drawing electrical energy from this one electrical energy store 11 educated. The individual with the charging station 1 , 1' electrically connectable electrical energy storage 11 have the function of an intermediate store for electrical energy and are batteries, but can also be, for example, accumulators or accumulators.

Gemäß 1 und 2 umfasst die Ladesäule 1, 1' eine Mehrzahl von drei elektrischen Energiespeichern 11. Jeder elektrische Energiespeicher 11 ist an jeweils eine autarke Ladeeinheit 10 des ersten Lademoduls 9a-1 der ersten Ladeschaltung 6, 6' sowie an alle autarke Ladeeinheiten 10 eines jeweiligen Lademoduls 9b-1, 9b-2, 9b-3 der Mehrzahl von Lademodulen 9b-i (i = 1, 2, 3) der zweiten Ladeschaltung 8 elektrisch angeschlossen. In einer weiteren Ausführungsform sind auch weniger als drei elektrische Energiespeicher 11 möglich, beispielsweise, wenn bereits ein elektrischer Energiespeicher 11 oder zwei elektrische Energiespeicher 11 zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie ausreichen.According to 1 and 2 includes the charging station 1 , 1' a plurality of three electrical energy stores 11 . Any electrical energy storage 11 is connected to an independent charging unit 10 of the first charging module 9a-1 the first charging circuit 6th , 6 ' as well as to all self-sufficient loading units 10 of a respective charging module 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 the plurality of charging modules 9b-i (i = 1, 2, 3) of the second charging circuit 8th electrically connected. In a further embodiment, there are also fewer than three electrical energy stores 11 possible, for example, if there is already an electrical energy storage device 11 or two electrical energy stores 11 sufficient for the intermediate storage of electrical energy.

Zudem sind auch Ausführungsformen von der Erfindung umfasst, bei denen die zuvor beschriebene Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern 11 nicht von der erfindungsgemäßen Ladesäule umfasst ist, sondern beispielsweise von dem Betreiber der Ladesäule in Abhängigkeit von den mit der Ladesäule zu ladenden Elektrofahrzeugbatterien in die Ladesäule eingebaut bzw. mit der Ladesäule elektrisch gekoppelt werden kann.In addition, embodiments of the invention are also encompassed in which the plurality of electrical energy stores described above 11 is not covered by the charging column according to the invention, but can be installed in the charging column or electrically coupled to the charging column, for example, by the operator of the charging column depending on the electric vehicle batteries to be charged with the charging column.

Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die autarken Ladeeinheiten 10 der jeweiligen Lademodule 9b-1, 9b-2, 9b-3 der zweiten Ladeschaltung 8 auf deren Sekundärseite parallelgeschaltet und nach deren Parallelschaltung mit dem ersten Ladeanschluss 2 elektrisch verbunden. In Zusammenschau mit dem zuvor bereits beschriebenen technischen Aufbau der Ladesäule 1, 1' hat dies den bedeutenden Vorteil, dass im elektrisch angeschlossenen Zustand der elektrischen Energiespeicher 11 keine Ausgleichsströme zwischen den jeweiligen elektrischen Energiespeichern 11 fließen können, da diese galvanisch voneinander getrennt sind. Somit ist keine aufwändige Symmetrierung der elektrischen Energiespeicher 11 bzw. ein beispielsweise mittels Batteriemanagement gesteuertes Ausgleichen von Ladungsunterschieden der elektrischen Energiespeicher 11 erforderlich, wodurch sich die Komplexität der Steuerungs- und Regelungstechnik bzw. des Batteriemanagements für die elektrischen Energiespeicher 11 reduziert. Nach erfolgter und zuvor beschriebener Parallelschaltung aller autarker Ladeeinheiten 10 der einzelnen Lademodule 9b-1, 9b-2, 9b-3 kann dem ersten Ladeanschluss 2 somit die Summe der elektrischen Energie, die in den einzelnen jeweils elektrisch angeschlossenen elektrischen Energiespeichern 11 gespeichert ist, gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden, ohne dass irgendwelchen auftretenden Ausgleichsströmen entgegengewirkt werden muss. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die elektrischen Energiespeicher 11 auch im Fall von z.B. unterschiedlichen Alterungsprozessen weiterverwendet werden können, ohne den Nachteil eines Ausgleichens von Ladungszuständen oder sogar eines Wechsels des elektrischen Energiespeichers 11 in Kauf nehmen zu müssen.As in the 1 and 2 shown are the self-sufficient loading units 10 of the respective charging modules 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 the second charging circuit 8th connected in parallel on their secondary side and after their parallel connection with the first charging connection 2 electrically connected. In conjunction with the previously described technical structure of the charging station 1 , 1' this has the significant advantage that the electrical energy storage device is in the electrically connected state 11 no equalizing currents between the respective electrical energy stores 11 can flow because they are galvanically separated from each other. Thus there is no complex balancing of the electrical energy storage 11 or a balancing of charge differences in the electrical energy storage system controlled for example by means of battery management 11 required, which increases the complexity of the control and regulation technology or battery management for the electrical energy storage 11 reduced. After all independent loading units have been connected in parallel as described above 10 of the individual charging modules 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 can connect to the first charging port 2 thus the sum of the electrical energy in the individual electrically connected electrical energy stores 11 is stored, are made available at the same time without having to counteract any equalizing currents that occur. Another advantage is that the electrical energy storage 11 can also be used in the case of, for example, different aging processes, without the disadvantage of balancing charge states or even changing the electrical energy store 11 to have to accept.

Durch den modularen Aufbau der erfindungsgemäßen Ladesäule 1, 1' gemäß 1 und 2 umfassend eine Vielzahl von technisch identischen Lademodulen 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 einerseits und durch die auf der Sekundärseite erfolgende Parallelschaltung aller autarker Ladeeinheiten 10 der zweiten Ladeschaltung 8 andererseits wird ein schnelles Laden eines an den ersten Ladeanschluss 2 anschließbaren Elektrofahrzeugs mit Gleichstrom ermöglicht. Weiterhin kann die in 1 und 2 gezeigte Ladesäule 1, 1' in einer weiteren Ausführungsform durch Hinzufügen von weiteren Lademodulen auf einfache Weise sehr flexibel an die zu ladende Batterie eines anschließbaren Elektrofahrzeugs angepasst werden. Aufgrund des modularen Aufbaus verringert sich die Komplexität der Ladesäule 1, 1', da die Ladesäule 1, 1' neben dem ersten Ladeanschluss lediglich aus einer Mehrzahl von technisch identischen Lademodulen 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 mit jeweils identischen autarken Ladeeinheiten 10, sowie optional wie in 1 und 2 aus einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern 11, besteht. Aufgrund der verringerten Komplexität der erfindungsgemäßen Ladesäule 1, 1' im Vergleich zu Ladesäulen gemäß dem Stand der Technik können die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden. Insbesondere bei gegenüber Wechselstrom-Ladesäulen sehr teuren Gleichstrom-Ladesäulen stellt dies einen entscheidenden Vorteil dar.Due to the modular structure of the charging station according to the invention 1 , 1' according to 1 and 2 comprising a large number of technically identical charging modules 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 on the one hand and through the parallel connection of all self-sufficient charging units on the secondary side 10 the second charging circuit 8th on the other hand, there is a fast charging of one to the first charging port 2 connectable electric vehicle with direct current. Furthermore, the in 1 and 2 shown charging station 1 , 1' in a further embodiment, by adding further charging modules, they can be adapted very flexibly in a simple manner to the battery to be charged of a connectable electric vehicle. Due to the modular structure, the complexity of the charging station is reduced 1 , 1' , as the charging station 1 , 1' in addition to the first charging connection, only a plurality of technically identical charging modules 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 each with identical, self-sufficient loading units 10 , as well as optional as in 1 and 2 from a plurality of electrical energy stores 11 , consists. Due to the reduced complexity of the charging station according to the invention 1 , 1' In comparison to charging stations according to the prior art, the manufacturing costs can be reduced significantly. This is a decisive advantage, especially in the case of DC charging stations that are very expensive compared to AC charging stations.

Da der technische Aufbau der in 1 und 2 gezeigten Ladesäulen 1, 1' derart ausgestaltet ist, dass die elektrischen Energiespeicher 11 galvanisch voneinander getrennt sind und somit keine Ausgleichsströme zwischen den elektrischen Energiespeichern 11 fließen können, können die elektrischen Energiespeicher 11 hinsichtlich zumindest einer Größe aus der Gruppe von ihrer maximal speicherbaren Energie, ihrer Nennspannung, ihres maximalen Lade- und Entladestroms und ihres Ladezustands verschieden sein. Folglich steht eine größere Auswahl an verwendbaren elektrischen Energiespeichern 11 als Zwischenspeicher für die Ladesäule 1, 1' zur Verfügung.Since the technical structure of the in 1 and 2 shown charging stations 1 , 1' is designed such that the electrical energy storage 11 are galvanically separated from each other and thus no equalizing currents between the electrical energy stores 11 can flow, can the electrical energy storage 11 be different with regard to at least one variable from the group of their maximum storable energy, their nominal voltage, their maximum charge and discharge current and their state of charge. As a result, there is a greater selection of usable electrical energy storage devices 11 as a buffer for the charging station 1 , 1' to disposal.

Die elektrischen Energiespeicher 11 können jedoch auch, abgesehen von möglicherweise unterschiedlichen Alterungsprozessen, technisch gleich sein und die gleiche maximal speicherbare Energie, Nennspannung und den gleichen maximalen Lade- und Entladestrom aufweisen. In diesem Fall wird nur ein bestimmter Typ des elektrischen Energiespeichers 11 benötigt, was die Installation der Ladesäule 1' vereinfachen kann.The electrical energy storage 11 can also, apart from possibly different aging processes, be technically the same and have the same maximum storable energy, nominal voltage and the same maximum charge and discharge current. In this case, only a certain type of electrical energy store is used 11 required what the installation of the charging station 1' can simplify.

Der modulare Aufbau des in 1 beispielhaft dargestellten ersten Lade-/Speicherstrangs 5 der Ladesäule 1 sieht vor, dass die erste Ladeschaltung 6 genau ein Lademodul, nämlich ein erstes Lademodul 9a-1, aufweist. Jede autarke Ladeeinheit 10 des ersten Lademoduls 9a-1 ist im Betrieb der Ladesäule 1 auf deren Primärseite mit dem beispielhaft als Drehstromnetz ausgebildeten Speisestromnetz 4 elektrisch verbunden und auf deren Sekundärseite an jeweils genau einen elektrischen Energiespeicher 11 elektrisch angeschlossen.The modular structure of the in 1 first loading / storage string shown as an example 5 the charging station 1 provides that the first charging circuit 6th exactly one charging module, namely a first charging module 9a-1 , having. Every self-sufficient loading unit 10 of the first charging module 9a-1 is in operation of the charging station 1 on their primary side with the supply network, which is designed as a three-phase network 4th electrically connected and on their secondary side to exactly one electrical energy storage device 11 electrically connected.

Die in 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule 1' unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ladesäule 1 dadurch, dass die erste Ladeschaltung 6' im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ladesäule 1 zwei Lademodule aufweist, d.h. neben dem ersten Lademodul 9a-1 ein zweites Lademodul 9a-2 umfasst. Das erste und das zweite Lademodul 9a-1, 9a-2 umfassen beispielhaft jeweils drei autarke Ladeeinheiten 10, welche auf deren Sekundärseite derart parallelgeschaltet sind, dass jeweils eine autarke Ladeeinheit 10 des ersten Lademoduls 9a-1 und eine autarke Ladeeinheit 10 des zweiten Lademoduls 9a-2 an genau einen elektrischen Energiespeicher 11 elektrisch angeschlossen sind.In the 2 shown second embodiment of a charging station according to the invention 1' differs from the in 1 shown charging station 1 in that the first charging circuit 6 ' in contrast to the in 1 shown charging station 1 has two charging modules, ie next to the first Loading module 9a-1 a second charging module 9a-2 includes. The first and the second charging module 9a-1 , 9a-2 each include, for example, three self-sufficient loading units 10 , which are connected in parallel on their secondary side in such a way that each has an independent charging unit 10 of the first charging module 9a-1 and a self-sufficient charging unit 10 of the second charging module 9a-2 to exactly one electrical energy storage device 11 are electrically connected.

Im Gegensatz zu dem ersten Lademodul 9a-1 sind die autarken Ladeeinheiten 10 des zweiten Lademoduls 9a-2 jedoch auf deren Primärseite an in Reihe geschaltete Photovoltaikmodule einer Photovoltaikanlage 16, sogenannte Strings, angeschlossen, und nicht an jeweils zwei Phasen des Speisestromnetzes 4. Gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Photovoltaikanlage 16 mit der Ladesäule 1' elektrisch verbunden. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Ladesäule eine Photovoltaikanlage 16 umfasst, wobei beispielsweise einzelne Photovoltaikmodule an der Ladesäule angeordnet sind. Während die autarken Ladeeinheiten 10 des ersten Lademoduls 9a-1 elektrischen Strom aus dem Speisestromnetz 4 beziehen, beziehen die autarken Ladeeinheiten 10 des zweiten Lademoduls 9a-2 elektrischen Strom aus den Photovoltaikmodulen der Photovoltaikanlage 16.In contrast to the first charging module 9a-1 are the self-sufficient loading units 10 of the second charging module 9a-2 however, on their primary side connected to series-connected photovoltaic modules of a photovoltaic system 16 , so-called strings, and not to two phases of the supply network 4th . According to the in 2 The embodiment shown is the photovoltaic system 16 with the charging station 1' electrically connected. However, embodiments are also possible in which the charging station is a photovoltaic system 16 includes, for example, individual photovoltaic modules are arranged on the charging station. While the self-sufficient loading units 10 of the first charging module 9a-1 electric current from the supply network 4th relate, relate to the self-sufficient loading units 10 of the second charging module 9a-2 electrical power from the photovoltaic modules of the photovoltaic system 16 .

Gemäß der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ladesäule 1' können die elektrischen Energiespeicher 11 demnach vorteilhafterweise zusätzlich zu elektrischem Strom aus dem Speisstromnetz 4 noch mit elektrischem Strom aus Solarenergie geladen werden und somit je nach Sonneneinstrahlung im Vergleich zu der gemäß 1 ausgebildeten Ladesäule 1 schneller aufgeladen werden, vorausgesetzt, dass die elektrischen Energiespeicher 11 für entsprechend höhere Ladeströme ausgelegt sind. Dies wiederum kann sich positiv auf den Ladevorgang eines an den ersten Ladeanschluss 2 anschließbaren Elektrofahrzeugs auswirken, insbesondere indem die Taktrate von an dem ersten Ladeanschluss 2 ladbaren Elektrofahrzeugen erhöht werden kann.According to the in 2 shown charging column according to the invention 1' can the electrical energy storage 11 accordingly advantageously in addition to electrical current from the supply network 4th can still be charged with electricity from solar energy and thus depending on solar radiation compared to that according to 1 trained charging station 1 be charged faster, provided that the electrical energy storage 11 are designed for correspondingly higher charging currents. This, in turn, can have a positive effect on the charging process at the first charging port 2 affect connectable electric vehicle, in particular by changing the clock rate of at the first charging connection 2 chargeable electric vehicles can be increased.

Ferner können die elektrischen Energiespeicher 11 auch nur durch die autarken Ladeeinheiten 10 des zweiten Lademoduls 9a-2, und somit aus Solarenergie der Photovoltaikanlage 16, geladen werden, beispielsweise, wenn elektrische Energie aus dem Speisestromnetz 4 wegen eines Zusammenbrechens des Speisestromnetzes 4 nicht zur Verfügung steht. Ein Aufladen der elektrischen Energiespeicher 11 nur aus der Photovoltaikanlage 16 kann auch insbesondere bei entsprechend intensiver Sonneneinstrahlung von Relevanz sein, z.B. um das Speisestromnetz 4 nicht zu überlasten oder um Kosten zu sparen.Furthermore, the electrical energy storage 11 also only through the self-sufficient loading units 10 of the second charging module 9a-2 , and thus from solar energy from the photovoltaic system 16 , are charged, for example, if electrical energy is from the supply network 4th due to a breakdown of the supply network 4th is not available. A charging of the electrical energy storage 11 only from the photovoltaic system 16 can also be of relevance especially in the case of correspondingly intense solar radiation, for example around the power supply network 4th not to overload or to save costs.

Auch kann in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Ladesäule eine entsprechende Auswahleinrichtung, beispielsweise ein Bedienpanel oder anderweitige Bedienelemente wie Tasten, Drehknopf oder Schalter, aufweist. Mit Hilfe der Auswahleinrichtung kann der Fahrer des Elektrofahrzeugs an der erfindungsgemäßen Ladesäule auswählen, ob er sein Elektrofahrzeug nur mit Wechselstrom aus dem Stromnetz, nur mit Solarstrom aus der Photovoltaikanlage, und somit der Umwelt zuliebe nur mit Ökostrom, oder mit einer Kombination aus beiden Stromquellen laden möchte.In a further embodiment of the invention, not shown, it can also be provided that the charging column according to the invention has a corresponding selection device, for example an operating panel or other operating elements such as buttons, rotary knobs or switches. With the help of the selection device, the driver of the electric vehicle at the charging station according to the invention can choose whether to charge his electric vehicle only with alternating current from the power grid, only with solar power from the photovoltaic system, and thus only with green electricity for the sake of the environment, or with a combination of both power sources would like to.

Auch wenn aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, so kann die in 1 und 2 gezeigte Ladesäule 1, 1' ferner jeweils eine Steuerungseinheit zum Steuern und Überwachen der einzelnen Bauelemente des ersten Lade-/Speicherstrangs 5, 5', d.h. der autarken Ladeeinheiten 10 der jeweiligen Lademodule 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 der ersten und zweiten Ladeschaltung 6, 8 und auch der einzelnen elektrischen Energiespeicher 11, aufweisen. Eine solche Steuerungseinheit kann insbesondere die Ladezustände der einzelnen elektrischen Energiespeicher 11 überprüfen und bei einer drohenden Überladung oder Tiefentladung der einzelnen elektrischen Energiespeicher 11 über entsprechende Steuersignale entgegensteuern. Im Falle eines vollständig aufgeladenen elektrischen Energiespeichers 11 kann die Steuerungseinheit die dem elektrischen Energiespeicher 11 vorgeschaltete autarke Ladeeinheit 10 z.B. zum Öffnen eines Relais ansteuern und dadurch eine weitere Stromzufuhr zu dem elektrischen Energiespeicher 11 unterbinden.Even if not shown for reasons of clarity, the in 1 and 2 shown charging station 1 , 1' furthermore a control unit for controlling and monitoring the individual components of the first loading / storage line 5 , 5 ' , ie the self-sufficient loading units 10 of the respective charging modules 9a-1 , 9a-2 , 9b-1, 9b-2, 9b-3 of the first and second charging circuits 6th , 8th and also of the individual electrical energy storage devices 11 , exhibit. Such a control unit can, in particular, monitor the charge states of the individual electrical energy stores 11 check and in the event of an impending overcharging or deep discharge of the individual electrical energy storage devices 11 Take countermeasures using appropriate control signals. In the case of a fully charged electrical energy storage device 11 the control unit can control the electrical energy storage 11 upstream self-sufficient charging unit 10 control eg to open a relay and thereby a further power supply to the electrical energy store 11 prevent.

Gemäß einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Ladesäule einen von dem ersten Lade-/Speicherstrang 5, 5' unabhängigen und elektrisch getrennten zweiten Lade-/Speicherstrang sowie einen zweiten Ladeanschluss zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den zweiten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs aufweisen. Der erste Lade-/Speicherstrang 5, 5' und der zweite Lade-/Speicherstrang sind auf deren Primärseite zum Einspeisen von elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz 4 parallelgeschaltet. Vorzugsweise gleicht ein solcher zweiter Lade-/Speicherstrang in seinem technischen Aufbau dem ersten Lade-/Speicherstrang 5, 5'.According to a further embodiment not shown in the figures, the charging column according to the invention can be one of the first charging / storage line 5 , 5 ' have independent and electrically separated second charging / storage line and a second charging connection for electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle that can be connected to the second charging connection. The first load / storage line 5 , 5 ' and the second charging / storage line are on their primary side for feeding in electrical energy from the supply network 4th connected in parallel. Such a second loading / storage line preferably has the same technical structure as the first loading / storage line 5 , 5 ' .

Primärseite und Sekundärseite jeder einzelnen autarken Ladeeinheit 10 eines Lademoduls 9a-1, 9a-2, 9b-1, 9b-2, 9b-3 sind in 1 und 2 beispielhaft galvanisch voneinander getrennt, angedeutet durch die zwei diagonalen, parallel zueinander verlaufenden Striche. Die galvanische Trennung sorgt für eine Schutztrennung zwischen einem Primärstromkreis, im Falle des ersten Lademoduls 9a-1 dem an das Speisestromnetz 4 angeschlossenen Primärstromkreis, und einem Sekundärstromkreis und kann beispielsweise mit Hilfe eines Transformators bewirkt werden. Die galvanische Trennung in den einzelnen Ladeeinheiten 10 gewährleistet u.a. eine zwingend vorgeschriebene galvanische Isolation von zwei oder mehr Elektrofahrzeugen, welche an der gleichen Ladesäule, jedoch über verschiedene Ladeanschlüsse, geladen werden.Primary side and secondary side of each individual self-sufficient loading unit 10 of a charging module 9a-1 , 9a-2 , 9b-1 , 9b-2 , 9b-3 are in 1 and 2 for example, galvanically separated from each other, indicated by the two diagonal, parallel lines. The galvanic separation ensures a protective separation between a primary circuit, in the case of the first charging module 9a-1 to the supply network 4th connected primary circuit, and a secondary circuit and can be effected, for example, with the help of a transformer. The galvanic separation in the individual loading units 10 guarantees, among other things, mandatory galvanic isolation of two or more electric vehicles that are charged at the same charging station, but via different charging connections.

Jede einzelne autarke Ladeeinheit 10 des ersten Lademoduls 9a-1 kann einen Leistungskorrekturfilter, auch Power Factor Correction (PFC) genannt, aufweisen, der jedoch in den 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist, und kann als Schaltnetzteil ausgebildet sein. Leistungskorrekturfilter sind elektronische Schaltungen, welche dem Schutz des Stromnetzes vor unnötigen Belastungen mit Störfrequenzen bzw. Oberschwingungen dienen.Every single self-sufficient loading unit 10 of the first charging module 9a-1 may have a power correction filter, also known as Power Factor Correction (PFC), but which is included in the 1 and 2 is not shown for the sake of clarity, and can be designed as a switched-mode power supply. Power correction filters are electronic circuits that serve to protect the power grid from unnecessary loads with interference frequencies or harmonics.

Auch wenn in den Figuren nicht explizit dargestellt, so umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin eine Ladestation, welche eine Mehrzahl von Ladesäulen 1, 1' gemäß einer von der Erfindung umfassten Ausführungsformen aufweist.Even if not explicitly shown in the figures, the present invention also comprises a charging station which has a plurality of charging columns 1 , 1' according to one of the embodiments encompassed by the invention.

Aus vorstehender Beschreibung ist ferner offensichtlich, dass ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß eingesetzten Lademodule darin besteht, dass diese in einer weiteren Anwendung grundsätzlich jeweils auch einzeln, oder auch mehrere parallel betriebene Lademodule, an ein Speisenetz, z.B. das Speisestromnetz 4, angeschlossen und direkt mit einem Ausgang, z.B. dem Ladeanschluss 2, zum Laden der Batterie eines daran anschließbaren bzw. angeschlossenen Elektrofahrzeugs benutzt werden kann; also auch ohne zwischengeschaltete Energiespeicher, insbesondere Pufferbatterie.From the above description it is also evident that a further advantage of the charging modules used according to the invention is that, in a further application, these charging modules can also be connected to a supply network, e.g. 4th , connected and directly to an output, e.g. the charging port 2 can be used to charge the battery of an electric vehicle that can be connected or connected to it; So even without an intermediate energy storage device, in particular a buffer battery.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 1'1, 1 '
LadesäuleCharging station
22
erster Ladeanschlussfirst charging port
44th
SpeisestromnetzPower supply network
5, 5'5, 5 '
erster Lade-/Speicherstrangfirst load / storage line
6, 6'6, 6 '
erste Ladeschaltungfirst charging circuit
88th
zweite Ladeschaltungsecond charging circuit
9a-1, 9a-29a-1, 9a-2
erstes, zweites Lademodul der ersten Ladeschaltungfirst, second charging module of the first charging circuit
9b-i, i=1,...,n9b-i, i = 1, ..., n
Lademodul der zweiten LadeschaltungCharging module of the second charging circuit
1010
autarke Ladeeinheitself-sufficient charging unit
1111
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1212th
Umwandlungseinrichtung UC->DCConversion device UC-> DC
1616
PhotovoltaikanlagePhotovoltaic system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018204057 A1 [0003]DE 102018204057 A1 [0003]

Claims (9)

Ladesäule (1, 1') mit einem ersten Ladeanschluss (2) zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den ersten Ladeanschluss (2) anschließbaren Elektrofahrzeugs, wobei die Ladesäule (1, 1') einen ersten Lade-/Speicherstrang (5, 5') besitzt, welcher - mit dem ersten Ladeanschluss (2) elektrisch verbunden ist, - mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher (11) elektrisch koppelbar ist und zumindest - eine erste Ladeschaltung (6, 6') zum Laden des zumindest einen elektrischen Energiespeichers (11) im elektrisch gekoppelten Zustand mit elektrischer Energie aus einem Speisestromnetz (4) sowie - eine zweite Ladeschaltung (8a) zum Laden der Batterie eines an dem ersten Ladeanschluss (2) anschließbaren Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (1, 1') derart modular aufgebaut ist, dass sie eine Vielzahl von technisch identischen Lademodulen (9a-i, 9b-i) aufweist, wobei jedes einzelne Lademodul (9a-i, 9b-i) eine bestimmte Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten (10) umfasst und jede einzelne autarke Ladeeinheit (10) eine Umwandlungseinrichtung (12) zum Umwandeln einer Eingangsspannung in eine Ausgangsgleichspannung aufweist, wobei die erste Ladeschaltung (6, 6') ein erstes Lademodul (9a-1) und die zweite Ladeschaltung (8) eine Mehrzahl von Lademodulen (9b-i) besitzt, sodass die Mehrzahl der Lademodule (9b-i) der zweiten Ladeschaltung (8) gleich der bestimmten Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten (10) eines jeweiligen Lademoduls (9a-i, 9b-i) ist, wobei - jede autarke Ladeeinheit (10) des ersten Lademoduls (9a-1) der ersten Ladeschaltung (6, 6') im Betrieb der Ladesäule (1, 1') auf deren Primärseite mit dem Speisestromnetz (4) elektrisch verbindbar ist und auf deren Sekundärseite zum elektrischen Anschließen an jeweils genau einen elektrischen Energiespeicher (11) und im elektrisch angeschlossenen Zustand zum Aufladen dieses elektrischen Energiespeichers (11) mit elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz (4) ausgebildet ist, - alle autarken Ladeeinheiten (10) eines jeweiligen Lademoduls (9b-1, 9b-2, 9b-3) der Mehrzahl von Lademodulen (9b-i) der zweiten Ladeschaltung (8) auf deren Primärseite jeweils gemeinsam zum Anschließen an genau einen elektrischen Energiespeicher (11) und im elektrisch angeschlossenen Zustand zum Beziehen von elektrischer Energie aus diesem einen elektrischen Energiespeicher (11) ausgebildet sind und - die autarken Ladeeinheiten (10) der Lademodule (9b-i) der zweiten Ladeschaltung (8) auf deren Sekundärseite parallelgeschaltet und nach deren Parallelschaltung mit dem ersten Ladeanschluss (2) elektrisch verbunden sind.Charging column (1, 1 ') with a first charging connection (2) for electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle that can be connected to the first charging connection (2), the charging column (1, 1') having a first charging / storage line (5, 5 ') ) which - is electrically connected to the first charging connection (2), - can be electrically coupled to at least one electrical energy store (11) and at least - a first charging circuit (6, 6 ') for charging the at least one electrical energy store (11) in the electrically coupled state with electrical energy from a supply current network (4) and - comprises a second charging circuit (8a) for charging the battery of an electric vehicle that can be connected to the first charging connection (2) with electrical energy, characterized in that the charging column (1, 1 ') is of modular construction in such a way that it has a large number of technically identical charging modules (9a-i, 9b-i), with each individual charging module (9a-i, 9b-i) having a specific multiple comprises a number of electrically separate, self-sufficient charging units (10) and each individual self-sufficient charging unit (10) has a conversion device (12) for converting an input voltage into a DC output voltage, the first charging circuit (6, 6 ') having a first charging module (9a-1 ) and the second charging circuit (8) has a plurality of charging modules (9b-i), so that the plurality of charging modules (9b-i) of the second charging circuit (8) is equal to the specific plurality of electrically separate, self-sufficient charging units (10) of a respective one Charging module (9a-i, 9b-i), wherein - each independent charging unit (10) of the first charging module (9a-1) of the first charging circuit (6, 6 ') during operation of the charging column (1, 1') on its primary side can be electrically connected to the supply network (4) and on the secondary side for electrical connection to exactly one electrical energy store (11) and, in the electrically connected state, for charging this electrical energy store eichers (11) is designed with electrical energy from the supply network (4), - all self-sufficient charging units (10) of a respective charging module (9b-1, 9b-2, 9b-3) of the plurality of charging modules (9b-i) of the second Charging circuit (8) on the primary side of which are each designed jointly for connection to exactly one electrical energy store (11) and, in the electrically connected state, for drawing electrical energy from this one electrical energy store (11) and - the self-sufficient charging units (10) of the charging modules ( 9b-i) of the second charging circuit (8) are connected in parallel on its secondary side and, after being connected in parallel, are electrically connected to the first charging connection (2). Ladesäule (1, 1') gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungseinrichtung (12) jeder einzelnen autarken Ladeeinheit (10) zum Umwandeln sowohl einer Gleichspannung als auch einer Wechselspannung in Gleichspannung ausgebildet ist.Charging column (1, 1 ') according to Claim 1 , characterized in that the conversion device (12) of each individual self-sufficient charging unit (10) is designed to convert both a direct voltage and an alternating voltage into direct voltage. Ladesäule (1, 1') gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (1, 1') eine Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern (11) aufweist, wobei jeder elektrische Energiespeicher (11) der Mehrzahl von elektrischen Energiespeichern (11) an jeweils eine autarke Ladeeinheit (10) des ersten Lademoduls (9a-1) der ersten Ladeschaltung (6, 6') sowie an alle autarke Ladeeinheiten (10) eines jeweiligen Lademoduls (9b-1, 9b-2, 9b-3) der Mehrzahl von Lademodulen (9b-i) der zweiten Ladeschaltung (8) elektrisch angeschlossen ist.Charging column (1, 1 ') according to Claim 1 or 2 , characterized in that the charging column (1, 1 ') has a plurality of electrical energy stores (11), each electrical energy store (11) of the plurality of electrical energy stores (11) being connected to an independent charging unit (10) of the first charging module ( 9a-1) of the first charging circuit (6, 6 ') as well as to all self-sufficient charging units (10) of a respective charging module (9b-1, 9b-2, 9b-3) of the plurality of charging modules (9b-i) of the second charging circuit ( 8) is electrically connected. Ladesäule (1, 1') gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Energiespeicher (11) hinsichtlich zumindest einer Größe aus der Gruppe von ihrer maximal speicherbaren Energie, ihrer Nennspannung, ihres maximalen Lade- und Entladestroms und ihres Ladezustands verschieden sind.Charging column (1, 1 ') according to Claim 3 , characterized in that the electrical energy stores (11) differ with regard to at least one size from the group of their maximum storable energy, their nominal voltage, their maximum charge and discharge current and their state of charge. Ladesäule (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Lademodul (9a-i, 9b-i) jeweils genau drei elektrisch voneinander getrennte autarke Ladeeinheiten (10) aufweist, wobei jede der drei autarken Ladeeinheiten (10) des ersten Lademoduls (9a-1) der ersten Ladeschaltung (6, 6') an jeweils zwei Phasen eines als Drehstromnetz ausgebildeten Speisestromnetzes (4) oder an jeweils zumindest ein Photovoltaikmodul einer von dem Speisestromnetz (4) umfassten Photovoltaikanlage (16) oder an ein als Gleichstromnetz ausgebildetes Speisestromnetz elektrisch anschließbar ist.Charging column (1, 1 ') according to one of the Claims 1 - 4th , characterized in that each individual charging module (9a-i, 9b-i) has exactly three electrically separated self-sufficient charging units (10), each of the three self-sufficient charging units (10) of the first charging module (9a-1) of the first charging circuit (6, 6 ') can be electrically connected to two phases of a three-phase supply network (4) or to at least one photovoltaic module of a photovoltaic system (16) included in the supply network (4) or to a supply network designed as a direct current network. Ladesäule (1') gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (1') mit einer eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen umfassenden Photovoltaikanlage (16) elektrisch verbindbar ist und/oder die erste Ladeschaltung (6') des ersten Lade-/Speicherstrangs (5') ein zweites Lademodul (9a-2) mit der bestimmten Mehrzahl von elektrisch voneinander getrennten autarken Ladeeinheiten (10) aufweist, sodass jede der autarken Ladeeinheiten (10) des zweiten Lademoduls (9a-2) auf deren Primärseite mit zumindest einem Photovoltaikmodul, vorzugsweise einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen, elektrisch verbindbar ist und auf deren Sekundärseite mit jeweils genau einer der autarken Ladeeinheiten (10) des ersten Lademoduls (9a-1) parallelgeschaltet ist.Charging column (1 ') according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that the charging column (1 ') can be electrically connected to a photovoltaic system (16) comprising a plurality of photovoltaic modules and / or the first charging circuit (6') of the first charging / storage line (5 ') is a second charging module (9a) -2) with the specific plurality of electrically separated self-sufficient charging units (10), so that each of the self-sufficient charging units (10) of the second charging module (9a-2) on its primary side with at least one photovoltaic module, preferably a plurality of photovoltaic modules connected in series , is electrically connectable and on the secondary side of which exactly one of the autonomous charging units (10) of the first charging module (9a-1) is connected in parallel. Ladesäule (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass Primärseite und Sekundärseite jeder einzelnen autarken Ladeeinheit (10) eines Lademoduls (9a-i, 9b-i) der Ladesäule (1, 1') galvanisch voneinander getrennt sind.Charging column (1, 1 ') according to one of the Claims 1 - 6th , characterized in that the primary side and secondary side of each individual self-sufficient charging unit (10) of a charging module (9a-i, 9b-i) of the charging column (1, 1 ') are galvanically separated from one another. Ladesäule gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule einen von dem ersten Lade-/Speicherstrang (5, 5') unabhängigen und elektrisch getrennten zweiten Lade-/Speicherstrang sowie einen zweiten Ladeanschluss zum elektrischen Gleichstromladen einer Batterie eines an den zweiten Ladeanschluss anschließbaren Elektrofahrzeugs aufweist, wobei der erste Lade-/Speicherstrang (5, 5') und der zweite Lade-/Speicherstrang auf deren Primärseite zum Einspeisen von elektrischer Energie aus dem Speisestromnetz (4) parallelgeschaltet sind und der zweite Lade-/Speicherstrang vorzugsweise in seinem technischen Aufbau dem ersten Lade-/Speicherstrang (5, 5') gleicht.Charging station according to one of the Claims 1 - 7th , characterized in that the charging column has a second charging / storage line that is independent and electrically separate from the first charging / storage line (5, 5 ') and a second charging connection for the electrical direct current charging of a battery of an electric vehicle that can be connected to the second charging connection, wherein the the first charging / storage line (5, 5 ') and the second charging / storage line are connected in parallel on the primary side for feeding in electrical energy from the supply current network (4) and the technical structure of the second charging / storage line preferably matches the first charging / Storage string (5, 5 ') is the same. Ladestation mit einer Mehrzahl von Ladesäulen (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1-6.Charging station with a plurality of charging columns (1, 1 ') according to one of the Claims 1 - 6th .
DE102020113907.1A 2020-05-25 2020-05-25 Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle Pending DE102020113907A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020113907.1A DE102020113907A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020113907.1A DE102020113907A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020113907A1 true DE102020113907A1 (en) 2021-11-25

Family

ID=78408488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020113907.1A Pending DE102020113907A1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020113907A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020131182A1 (en) 2020-11-25 2022-05-25 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Method for determining the wiring and function of power converters of a charging station for charging electric vehicles
WO2023105095A3 (en) * 2021-12-12 2024-01-11 eClever Entwicklungs OHG Vehicle- and driver-specific routing

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018204057A1 (en) 2018-03-16 2019-09-19 Schäfer Elektronik Gmbh Charging station for electric vehicles with at least two charging stations

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018204057A1 (en) 2018-03-16 2019-09-19 Schäfer Elektronik Gmbh Charging station for electric vehicles with at least two charging stations

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020131182A1 (en) 2020-11-25 2022-05-25 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Method for determining the wiring and function of power converters of a charging station for charging electric vehicles
WO2023105095A3 (en) * 2021-12-12 2024-01-11 eClever Entwicklungs OHG Vehicle- and driver-specific routing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3333005B1 (en) Modular power electronics unit for charging an electrically powered vehicle
EP2497179B1 (en) Battery system with dc/dc converters
EP2619842B1 (en) Power supply system, and method for charging at least one power storage cell used as an energy storage for an intermediate dc circuit in a power supply system
DE102017207102A1 (en) Stationary storage for temporary storage of electrical energy in an electrical supply network and operating method and retrofit module for the stationary storage
EP3521099B1 (en) Charging system with at least one charging column for electric vehicles and method for charging one or more electric vehicles
DE102009028973A1 (en) DC / DC converter circuit and battery system
DE102013102603A1 (en) Method for a black start of a power plant with multiple inverters connectable to an AC grid
DE102011079430A1 (en) DC charging station for charging multiple energy storage devices
DE102012010711A1 (en) On-board power system for vehicle, has electrical energy storage device that is electrically connected with accumulator units according to total output voltage value corresponding to predetermined input voltage value
DE102016123923A1 (en) loader
WO2015104205A1 (en) Electrochemical energy accumulator and balancing method
WO2016113298A1 (en) High-voltage battery for a motor vehicle, and motor vehicle
EP2810351A1 (en) Charging device
DE102020113907A1 (en) Modular charging station for electric direct current charging of a battery of an electric vehicle
DE102017208030B4 (en) On-board network for a motor vehicle for providing a redundant power supply for safety consumers and motor vehicles
EP2254218A2 (en) Device and method for charging batteries
WO2019101443A1 (en) Method for operating an electrical energy storage device for a motor vehicle, and corresponding energy storage device
EP3915825B1 (en) Modular charging column for electric dc loading of a battery of an electric vehicle
EP3173280B1 (en) Battery, vehicle with such a battery and use of such a battery
DE102013111608A1 (en) Photovoltaic system for generating regenerative direct current supplied to power supply network for building, has battery connected with one of direct current inputs, where input-side of charging device is connected with current output
DE102016208148A1 (en) Energy storage system for an electrically powered vehicle
DE102016002459A1 (en) Electrical system for an electrically driven motor vehicle
WO2012038210A2 (en) Energy supply system and method for charging at least one energy storage cell acting as energy store for a dc-voltage intermediate circuit in an energy supply system
WO2019215194A1 (en) Efficient converter assembly for a charging system for an electric vehicle including mains grid, battery store and other sources
EP3759787B1 (en) Charging system