EP4133569A1 - Dc/dc-wandler-einrichtung sowie steuer/regel-system für ein stromnetz - Google Patents

Dc/dc-wandler-einrichtung sowie steuer/regel-system für ein stromnetz

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Publication number
EP4133569A1
EP4133569A1 EP21714132.4A EP21714132A EP4133569A1 EP 4133569 A1 EP4133569 A1 EP 4133569A1 EP 21714132 A EP21714132 A EP 21714132A EP 4133569 A1 EP4133569 A1 EP 4133569A1
Authority
EP
European Patent Office
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converter
connection
converter device
network
switching assembly
Prior art date
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Pending
Application number
EP21714132.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Zeilmann
Bernd Wunder
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.)
Richter R&w Steuerungstechnik GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Richter R&w Steuerungstechnik GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Richter R&w Steuerungstechnik GmbH, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Richter R&w Steuerungstechnik GmbH
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    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Definitions

  • the invention relates to a DC / DC converter device.
  • the invention also relates to a control / regulating system for a power grid with an AC system level and a DC system level, which has such a DC / DC converter device.
  • DE 102018 111 154 A1 discloses a charging system with at least one DC power connection and at least one AC power connection.
  • DE 102018215 777 A1 discloses a control / regulating module for a modular control / regulating system for a power grid.
  • a switching assembly with switching positions in which the DC / DC converter of the DC / DC converter device can be operated in opposite current flow directions, a very flexible specification of a DC charging voltage in a ver enlarged range enables.
  • the fixed voltage conversion ratio of the converter which is not equal to 1, can be both direct and, with the reverse Direction of current flow, can be used reciprocally.
  • Charging voltages of, for example, 800 V, 400 V or even lower charging voltages can be made available via one and the same electrical charging connection unit.
  • the galvanic isolating element enables several mobile consumers to be connected to the DC / DC converter device in compliance with safety regulations.
  • the DC / DC converter device can be equipped with a network control device which provides a DC input voltage that can be selected in a range at the converter input node.
  • the DC voltage range made available by the network control device can be between 110 V and 500 V, for example between 180 V and 400 V, direct voltage.
  • the DC / DC converter device and / or the galvanic isolating element can overall be designed for bidirectional use, so that charging current can be delivered to batteries of mobile consumers via the charging connection unit or, alternatively, can be fed in from them.
  • the electrical charging connection unit can be designed as a CCS plug-and-charge unit.
  • a switching assembly with a further switching position for bridging the DC / DC converter according to claim 2 additionally makes the converter device more flexible, since a voltage conversion ratio equal to 1 is then made available in a simple manner.
  • the switch assembly can have a total of four or six switches.
  • the switches can be implemented as contactor switches, in particular as mechanical, magnetic contactors or as electronic switches.
  • a control of the switch according to claim 4 enables a simplified control solution.
  • a DC / DC converter according to claim 5 enables practice-relevant change conditions.
  • the voltage conversion ratio can be between 1: 1.5 and 1: 5, between 1: 2 and 1: 4 and can, for example, be 1: 2, 1: 2.5 or 1: 3 be.
  • the advantages of a control system according to claim 6 correspond to de NEN that have already been explained above with reference to the DC / DC converter device according to the invention.
  • the control / regulating system can have a plurality of these DC / DC converter devices, for example two, three, four, five, six, eight, ten or even more such DC / DC converter devices and / or one corresponding number of electrical charging connection units and / or a corresponding number of galvanic isolating elements.
  • Such a Netzre gel device can also be part of the DC / DC converter device. If several DC / DC converters are used, each of the DC / DC converters can be assigned its own network control device.
  • a control / regulating system with a bidirectionally usable inverter according to claim 8 makes it possible, on the one hand, to call up power from an AC network and, on the other hand, to feed power back into an AC network.
  • control / regulating system can also work in a system that is independent of the public network, so it is capable of isolated networks.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a DC / DC
  • Fig. 2 shows the entire control / regulating system including the
  • connection components of a DC level of the control system with a total of including six charging points or charging connection units and associated DC / DC converter devices with a, compared to the embodiment according to FIG. DC converter of the DC / DC converter device.
  • a DC / DC converter device 1 the main components of which are framed by a dash-dotted line in FIG. 1, has a DC / DC converter 2 is.
  • this voltage conversion ratio can be in the range between 1: 1.1 and 1:10.
  • Typical voltage conversion ratios are 1: 2 or 1: 3.
  • the following description assumes a fixed voltage conversion ratio of 1: 2.
  • the DC / DC converter device 1 also includes a switching assembly 3 for switching a current flow between a conversion input node 4 and a conversion output node 5 of the DC / DC converter 2. This switching assembly 3 is between different switching positions switchable.
  • the switching assembly 3 has a total of six switching units in the form of contactor switches 6, 7, 8, 9, 10 and 11.
  • the first contactor switch 6 is in a line section 12 between the converting input node 4 and a first connection node 13 of the DC / DC converter 2 arranged.
  • the second contactor switch 7 is arranged in a further line section 14 between the first connection node 13 and the converting output node 5.
  • the third contactor switch 8 is arranged in a further line section 15 between the conversion input node 4 and a second connection node 16 of the DC / DC converter 2.
  • the fourth contactor switch 9 is arranged in a further line section 17 between the second connection node 16 and the converting output node 5.
  • the fifth contactor switch 10 is arranged in a further line section 18 between the second connection node 16 and a first connection port 19 of the DC / DC converter 2.
  • the sixth contactor switch 11 of the Shah assembly 3 is arranged in a further line section 20 between the first connection node 13 and a second connection port 21 of the DC / DC converter.
  • the switches 6 to 11 can be designed as mechanical contactors or as magnetic cal contactors or as electronic switches.
  • the switching units of the switching assembly 3, ie the contactor switches 6 to 11, are controlled via a modular control unit 22 of the DC / DC converter device 1. This is above the signal lines 23 to 28 shown in dashed lines in the drawing the contactor switches 6 to 11 for opening and closing the associated line sections 12, 14, 15, 17, 18 and 20 in signal connection.
  • the contactor switches 6 to 11 are controlled by the control unit 22 so that they can be opened and closed in pairs.
  • the contactor switches 6, 9, 10 and 11 are closed and the other contactor switches 7 and 8 are open.
  • a current flow is thus between the conversion input node 4 and the conversion output node 5 via the line section 12, the closed contactor switch 6, the first connection node 13, the line section 20 via the closed contactor switch 11, the connection port 21, the DC / DC converter 2, the further connection port 19, the line section 18 via the closed contactor switch 10, the second connection node 16 and the line section 17 via the closed contactor switch 9.
  • the DC / DC converter 2 is operated from top to bottom in Lig. 1 and then has a voltage conversion ratio of 1: 2.
  • An input voltage of, for example, 400 V at the conversion input node 4 is then converted via the DC / DC converter 2 into an output voltage of 800 V at the conversion output node 5.
  • the DC / DC converter 2 is operated in an opposite current flow direction, that is to say from bottom to top in the figure between the connection ports 19 and 21.
  • the DC / DC converter device 1 also includes an electrical charging connection unit 29 for DC charging of batteries 30 from consumers 31 via a plurality of socket / plug connections 32, one of which is shown as an example in FIG. 1 .
  • a car is shown as an example in FIG. 1 as consumer 31.
  • the charging connection unit 29 is in signal connection with the control unit 22 via a further signal line 33.
  • the control unit 22 is designed so that when the consumer 31 is plugged in via the socket / plug connection 32 it uses DIN SPEC 70121 or ISO 15118 protocols to provide information on a battery voltage of the battery 30 and a maximum charge and discharge current suitable for the battery 30 is obtained.
  • a galvanic isolating element 34 shown schematically in FIG. 1 is used for galvanic separation of the various socket / plug connections 33 of the charging connection unit 29.
  • the charging connection unit 29 can use a known charging standard, for example CCS.
  • the DC / DC converter 2 is bridged between the conversion input node 4 and the conversion output node 5.
  • a line connection between the conversion input node 4 and the connection ports 19 and 21 and also between the conversion output node 5 and the connection ports 19 and 21 is separated.
  • a direct connection between the conversion input node 4 and the conversion output node 5 via the line sections 12, 14 and / or via the line sections 15 and 17 is given in this further switching position for bridging the DC / DC converter 2.
  • the contactor switches 6 and 7 are closed and the further contactor switches 8 to 11 are open.
  • the contactor switches 8 and 9 can also be closed and the other contactor switches 6, 7, 10 and 11 open.
  • the DC / DC converter device 1 is part of a DC system level 35 ei nes control system 36 for a power network, to which a DC network 37 and AC network 38 belong (see. Fig. 2).
  • an inverter 41 is arranged in the control system 36 in the form of a symmetry device.
  • the inverter 41 is designed for bidirectional use, so that a current flow via the inverter 41 is possible on the one hand between the DC system level 35 and the AC system level 40 and on the other hand from the AC system level 40 to the DC system level 35.
  • a DC voltage which is present at the DC converter node 42 of the inverter 41 in the amount of 375 V, for example, can be regulated in a range between 180 V and 400 V DC voltage and, in particular, continuously specified.
  • the network control device 43 can be part of the DC / DC converter device 1.
  • the inverter 41 and the network control device 43 are connected via further signal lines 44, 45 with the modular control unit 22 in Signalver connection.
  • the signal line 44 can be a data bus, in particular a CAN bus. This applies accordingly to the other signal lines.
  • the control unit 22 is in data connection with a server 47 via a data line 46 (cf. FIG. 2).
  • the server 47 serves on the one hand for program control of the control system 36 and on the other hand for data monitoring / data analysis / data supply.
  • the server 47 can, for example, also deliver ambient and weather data via appropriate sensors and / or, for example, via Internet data.
  • a respective switch position of the Schah assembly 3 can be specified via the control unit 22 and the necessary voltage conversion ratio and the necessary control ratio can be set on the network control device 43.
  • the necessary voltage conversion ratio and the necessary control ratio can be set on the network control device 43.
  • regional planning at the conversion output node 5 in the range between 90 V and 800 V can then be implemented.
  • a voltage range between 60 V and 1,200 V voltage at the conversion output node 5 can be achieved with the same voltage range at the conversion input node 4.
  • a controlled discharge of the respective battery 30 of the consumer 31 via the charging connection unit 29 is correspondingly also possible via the DC / DC converter device 1.
  • a current flow is then reversed between the converting output node 5 and the converting input node 4 and then correspondingly to other loads on the DC system level 35 or via the inverter 41 to the AC system level 40.
  • DC network 37 for example lighting 48, a photovoltaic system 49 or an energy store 50 in the form of a storage battery, for example.
  • DC / DC or optionally also DC / AC converters 51 can be connected between these components 48 to 50 and the DC network 37, as indicated schematically in FIG.
  • the AC network 38 is connected to a public AC network 54 via a network connection 52 and a transformer station 53.
  • the AC network 38 is connected on the input side to a control unit 57 of the inverter 41 via signal lines 55, 56.
  • a phase symmetry at the mains connection 52 is monitored for current transducers 58 arranged in 55, 56 and, if necessary, further measuring units 59.
  • the symmetry device of the inverter 41 establishes a symmetry at the network connection 52 via a Shom flow control by regulating any phase asymmetry that may be detected.
  • the AC network 38 is in turn connected to further loads 60.
  • connection components for the DC system level 35 of the control system 36 shows a further embodiment of connection components for the DC system level 35 of the control system 36, which can be used as an alternative to the connection components on the DC network side that were previously described in connection with FIGS. 1 and 2 have already been explained.
  • Components and functions which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 and 2 have the same reference numerals and are not discussed again in detail.
  • FIG. 3 is divided into two sub-figures 3A and 3B.
  • 3A shows system components of the DC system level 35 outgoing via the DC / DC converter devices and the network control devices.
  • FIG. 3B shows a total of six DC / DC converter devices h to E, with associated network control devices 43 i.
  • the DC / DC converter devices U to U which otherwise correspond to the DC / DC converter devices 11 to b, are only shown very schematically in FIG. 3B.
  • the components shown in FIGS. 3A / B are connected to one another via the DC network 37.
  • the connection components on the DC network side are shown in FIG. 3 from the inverter 41, which in turn is designed as a symmetry device.
  • the embodiment according to FIG. 3 has a total of six charging connection units 291 to 29 6 for DC charging, which are also referred to as charging points.
  • the charging points 29i can in turn be CCS charging points. Since the charging points 29i are each constructed in the same way, it is sufficient below to describe the charging point 29i.
  • the UPS 60 is in signal connection with a programmable logic controller (PLC) 62 for specifying, in particular, a control voltage.
  • PLC programmable logic controller
  • the UPS 60 is connected to an energy store 60a.
  • the energy store 60a can be designed as a battery.
  • the modular control unit 22 is in signal connection with a smart meter gateway 63.
  • the control unit 22 can be connected to various measuring units, via which information on consumer data, on status data of the control system 36, in particular on connection components of the DC network 37 as well as other external data, such as weather data, can be recorded.
  • the control unit 22 is connected to the Internet via a cloud 64, via which further data can be called up, for example vehicle data 65 relating to the particulars to the charging point 29i. closed vehicles, weather data 66 and, in general, data from a weather station 67.
  • the modular control unit 22 is in signal connection with the DC network-side components of the arrangement according to FIG. 3 via a data bus 68 corresponding to the data bus 44.
  • the charging point 29i is connected to the conversion output node 5 of the associated DC / DC converter 2i via three alternatively usable line s connections 69, 70, 71 in a conductive connection.
  • Connection nodes 72, 73, 74 connect these line connections 69 to 71 with corresponding line connections 69, 71 of the charging points 29 2 , 29 3 .
  • the charging points 29 1, 29 2 , 29 3 on the one hand and 29 4 , 29s, 29 6 on the other hand can be interconnected if, for example, not all of these charging points are occupied and the individual charging points 29i occupied more charging power is to be made available.
  • a switching assembly 76 is used, which can be used instead of the switching assembly 3, which was described above in particular in connection with FIG 1 was explained.
  • the switching assembly 76 has a total of four contactor switches 77, 78, 79 and 80.
  • the contactor switch 77 is arranged in a line section 81 between the conversion input node 4 and the connection port 21 of the DC / DC converter 2i.
  • the contactor switch 78 is in a line section 82 between the converting input node 4 and the further connection connecting port 19 of the DC / DC converter 2i arranged.
  • the contactor switch 79 is arranged in a line section 83 between the connection port 21 and the converting output node 5.
  • the contactor switch 80 is arranged in a further line section 84 between the connection port 19 of the DC / DC converter 2i and the conversion output node 5.
  • the switching assembly 76 has exactly four contactor switches, namely the contactor switches 77 to 80.
  • the switches 77 to 80 and the other switches described above can also be designed as mechanical contactors or as magnetic contactors or as electronic switches.
  • the switching assembly 76 corresponds to the switching assembly 3 in terms of its function.
  • the associated galvanic isolating element or the associated galvanic isolating unit 34i is connected between the network control device 431, which belongs to the charging point 29i, and the converting input node 4, which belongs to the charging point 291.
  • Further connection contactor switches 84a, 85, 86 enable a current to flow between the network control device 431 and the converting input node 4 through the galvanic separating unit 34i or by bridging either only the galvanic separating unit 34i between the network regulating device 431 and the converting input node 4 or also by completely bridging both the galvanic separating unit 34i and the DC / DC converter 2i between a connection node 87i, which is arranged between the network control device 431 and the galvanic isolating unit 34i, and the output-side connection port 21 of the DC / DC converter 2i.
  • each charging point 29i has an associated network control device 43 i, so that a total of six network control devices 431 to 43 6 are present.
  • a direct feed of direct current to the respective charging points 29i to 29 ⁇ is possible via the photovoltaic system 49 and the energy store 50. This takes place via respective feed-in nodes 88i, which are arranged at the respective charging point 29i between the associated network control device 43i and the respective connection node 87i.
  • the photovoltaic system 49 as well as the energy store 50 can optionally be switched on and off via corresponding switches 89, 90 and can also be connected to one another for charging the energy store 50.
  • a bidirectional DC / DC converter can be used as the galvanic separation unit 34i.
  • the “EZA 11 KW Series” converter from the TDK-Lambda company is an example of this.
  • the network control devices 43t are components of a network control system 91, which is framed in FIG.

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Abstract

Eine DC/DC-Wandler-Einrichtung (1) hat einen DC/DC-Wandler (2) mit einem festen Spannungs-Wandelverhältnis, das ungleich 1 ist. Eine Schalt- Baugruppe (3) dient zum Schalten eines Stromflusses zwischen einem Wandel-Eingangsknoten (4) und einem Wandel-Ausgangsknoten (5) des DC/DC-Wandlers (2). Die Schalt-Baugruppe (3) ist zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung schaltbar. In der ersten Schaltstellung ist der DC/DC-Wandler (2) in einer ersten Stromflussrichtung und in der zweiten Schaltstellung in einer zweiten, entgegengesetzten Stromflussrichtung betrieben. Eine elektrische Ladeanschluss-Einheit (29) dient zum DC-Laden von Batterien (30) von mobilen Verbrauchen (31) über mehrere Buchse/Stecker-Verbindungen (32). Ein galvanisches Trennelement (34) dient zur galvanischen Trennung der Buchse/Stecker- Verbindungen (32). Die DC/DC-Wandler-Einrichtung kann Teil eines Steuer/Regel-Systems für ein Stromnetz sein. Es resultiert eine DC/DC- Wandler-Einrichtung, mit der Lademöglichkeiten zum DC-Laden von Batterien mobiler Verbraucher verbessert sind.

Description

DC/DC-Wandler-Einrichtung sowie Steuer/Regel-System für ein Stromnetz
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa tentanmeldung DE 102020204 625.5 in Anspruch, deren Inhalt durch Be zugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine DC/DC-Wandler-Einrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuer/Regel-System für ein Stromnetz mit einer AC- Systemebene und einer DC-Systemebene, die eine derartige DC/DC- Wandler-Einrichtung aufweist.
In der DE 102018 111 154 Al ist ein Ladesystem mit mindestens einem DC-Leistungsanschluss und mindestens einem AC-Leistungsanschluss of fenbart. Die DE 102018215 777 A1 offenbart ein Steuer/Regel-Modul für ein modulares Steuer/Regel-System für ein Stromnetz.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Lademöglichkeiten zum DC-Laden von Batterien von mobilen Verbrauchern zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine DC/DC-Wandler- Einrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merk len.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Schalt-Baugruppe mit Schalt stellungen, in denen der DC/DC- Wandler der DC/DC-Wandler-Einrichtung in einander entgegengesetzten Stromflussrichtungen betrieben werden können, eine sehr flexible Vorgabe einer DC-Ladespannung in einem ver größerten Bereich ermöglicht. Das feste Spannungs-Wandelverhältnis des Wandlers, das ungleich 1 ist, kann sowohl direkt als auch, bei umgekehrter Stromflussrichtung, reziprok genutzt werden. Es können über eine derarti ge Umpolung dann verschiedene Spannungsbereiche abgedeckt werden, so dass entsprechend verschiedene Ladesystem- Anforderungen der mobilen Verbraucher erfüllt werden können. Ladespannungen beispielsweise von 800 V, von 400 V oder auch geringere Ladespannungen können über ein und dieselbe elektrische Ladeanschluss-Einheit verfügbar gemacht werden. Insbesondere ist nicht erforderlich, einen DC/DC-Wandler mit variablem Spannungs-Wandelverhältnis bereitzustellen, so dass robuste DC/DC- Wandler mit festem Spannungs-Wandelverhältnis zum Einsatz kommen können. Das galvanische Trennelement ermöglicht den Anschluss mehrerer mobiler Verbraucher an die DC/DC- Wandler- Einrichtung unter Einhaltung von Sicherheitsbestimmungen. Zusätzlich kann die DC/DC- Wandler- Einrichtung mit einer Netzregeleinrichtung ausgerüstet sein, die eine in einem Bereich wählbare DC-Eingangsspannung am Wandel- Eingangsknoten zur Verfügung stellt. Der von der Netzregeleinrichtung zur Verfügung gestellte DC- Spannungsbereich kann zwischen 110 V und 500 V, beispielsweise zwischen 180 V und 400 V, Gleichspannung liegen. Die DC/DC- Wandler-Einrichtung und/oder das galvanische Trennelement kann insgesamt für eine bidirektionale Nutzung ausgelegt sein, so dass über die Ladeanschluss-Einheit Ladestrom an Batterien von mobilen Verbrauchern abgegeben oder alternativ von diesen eingespeist werden kann.
Als mobiler Verbraucher sind E-Fahrzeuge in Form von PKW oder auch in Form von Nutzfahrzeugen wie Stapler oder Hochlader sowie weitere mobi le Verbraucher aufladbar oder können als Energiequellen genutzt werden und gespeicherte Batterieleistung über die DC/DC- Wandler-Einrichtung an ein DC-Netz rückspeisen. Die elektrische Ladeanschluss-Einheit kann als CCS-Plug-and-Charge- Einheit ausgeführt sein.
Eine Schalt-Baugruppe mit einer weiteren Schaltstellung zum Überbrücken des DC/DC- Wandlers nach Anspruch 2 flexibilisiert die Wandler- Einrichtung zusätzlich, da dann auf einfache Weise ein Spannungs- Wandelverhältnis gleich 1 zur Verfügung gestellt ist.
Eine Ausführung der Schalt-Baugruppe nach Anspruch 3 hat sich in der Praxis bewiesen. Die Schalt-Baugruppe kann insgesamt vier oder sechs Schalter aufweisen. Die Schalter können als Schütz- Schalter, insbesondere als mechanische, magnetische Schütze oder als elektronische Schalter aus geführt sein.
Eine Ansteuerung der Schalter nach Anspruch 4 ermöglicht eine verein fachte Steuerungslösung.
Ein DC/DC- Wandler nach Anspruch 5 ermöglicht praxisrelevante Wandel verhältnisse. Das Spannungs-Wandelverhältnis kann je nach Ausführung des DC/DC- Wandlers zwischen 1:1,5 und 1:5, zwischen 1:2 und 1:4 liegen und kann beispielsweise 1:2, 1:2,5 oder 1:3 betragen.
Die Vorteile eines Steuer/Regel- Systems nach Anspruch 6 entsprechen de nen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße DC/DC- Wandler-Einrichtung bereits erläutert wurden. Das Steuer/Regel- System kann eine Mehrzahl dieser DC/DC- Wandler- Einrichtungen aufweisen, bei spielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, acht, zehn oder noch mehr derarti ger DC/DC- Wandler-Einrichtungen und/oder eine entsprechende Anzahl von elektrischen Ladeanschluss-Einheiten und/oder eine entsprechende Anzahl von galvanischen Trennelementen.
Die Vorteile eines Steuer/Regel- Systems mit einer Netzregeleinrichtung nach Anspruch 7 wurden oben bereits erläutert. Eine derartige Netzre geleinrichtung kann auch Bestandteil der DC/DC-Wandler-Einrichtung sein. Soweit mehrere DC/DC-Wandler zum Einsatz kommen, kann jedem der DC/DC-Wandler eine eigene Netzregeleinrichtung zugeordnet sein.
Ein Steuer/Regel- System mit einem bidirektional nutzbaren Wechselrichter nach Anspruch 8 ermöglicht es, Leistung einerseits von einem AC-Netz abzurufen und andererseits Leistung in ein AC-Netz rückzuspeisen.
Grundsätzlich kann das Steuer/Regel-System auch in einem vom öffentli chen Netz unabhängigen System arbeiten, ist also inselnetzfähig.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Blockdarstellung eine DC/DC-
Wandler-Einrichtung zusammen mit weiteren An schlusskomponenten eines Steuer/Regel- Systems für ein Stromnetz;
Fig. 2 das gesamte Steuer/Regel- System einschließlich der
DC/DC-Wandler-Einrichtung nach Fig. 1; und
Fig. 3 A und 3B eine weitere Ausführung der Anschlusskomponenten einer DC-Ebene des Steuer/Regel- Systems mit insge- samt sechs Ladepunkten bzw. Ladeanschluss- Einheiten und zugehörigen DC/DC- Wandler- Einrichtungen mit einer im Vergleich zur Ausführung nach Fig. 1 weiteren Ausführung einer Schalt- Baugruppe zum Schalten eines Stromflusses zwischen einem Wandel-Eingangsknoten und einem Wandel- Ausgangsknoten eines DC/DC- Wandlers der DC/DC- W andler-Einrichtung .
Eine DC/DC- Wandler-Einrichtung 1, deren Hauptkomponenten in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie eingefasst sind, hat einen DC/DC- Wandler 2. Der DC/DC-Wandler 2 hat ein festes Spannungs- Wandelverhältnis, das ungleich 1 ist. Dieses Spannungs-Wandelverhältnis kann je nach Ausführung des DC/DC- Wandlers 2 im Bereich zwischen 1:1,1 und 1:10 liegen. Typische Spannungs-Wandelverhältnisse sind 1:2 oder auch 1:3. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird von einem festen Spannungs-Wandelverhältnis von 1:2 ausgegangen.
Zur DC/DC- Wandler-Einrichtung 1 gehört weiterhin eine Schalt- Baugruppe 3 zum Schalten eines Stromflusses zwischen einem Wandel- Eingangsknoten 4 und einem Wandel-Ausgangsknoten 5 des DC/DC- Wandlers 2. Diese Schalt-Baugruppe 3 ist zwischen verschiedenen Schalt stellungen schaltbar.
Die Schalt-Baugruppe 3 hat insgesamt sechs Schalteinheiten in Form von Schütz- Schaltern 6, 7, 8, 9, 10 und 11.
Der erste Schütz- Schalter 6 ist in einem Leitungsabschnitt 12 zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und einem ersten Verbindungsknoten 13 des DC/DC- Wandlers 2 angeordnet. Der zweite Schütz- Schalter 7 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 14 zwischen dem ersten Verbindungs knoten 13 und dem Wandel-Ausgangsknoten 5 angeordnet. Der dritte Schütz- Schalter 8 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 15 zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und einem zweiten Verbindungsknoten 16 des DC/DC- Wandlers 2 angeordnet. Der vierte Schütz- Schalter 9 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 17 zwischen dem zweiten Verbindungsknoten 16 und dem Wandel-Ausgangsknoten 5 angeordnet. Der fünfte Schütz- Schalter 10 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 18 zwischen dem zwei ten Verbindungsknoten 16 und einem ersten Anschlussport 19 des DC/DC- Wandlers 2 angeordnet. Der sechste Schütz- Schalter 11 der Schah- Baugruppe 3 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 20 zwischen dem ers ten Verbindungsknoten 13 und einem zweiten Anschlussport 21 des DC/DC- Wandler angeordnet.
Die Schalter 6 bis 11 können als mechanische Schütze bzw. als magneti sche Schütze oder auch als elektronische Schalter ausgeführt sein.
Eine Steuerung der Schalteinheiten der Schalt-Baugruppe 3, also der Schütz- Schalter 6 bis 11, erfolgt über eine modulare Steuereinheit 22 der DC/DC- Wandler-Einrichtung 1. Diese steht über der in der Zeichnung ge strichelt dargestellten Signalleitungen 23 bis 28 mit den Schütz- Schaltern 6 bis 11 zum Öffnen und Schließen der zugeordneten Leitungsabschnitte 12, 14, 15, 17, 18 und 20 in Signal Verbindung.
Die Schütz- Schalter 6 bis 11 werden von der Steuereinheit 22 so angesteu ert, dass sie paarweise geöffnet und geschlossen werden können. In einer ersten Schaltstellung der Schalt-Baugrappe 3 sind die Schütz- Schalter 6, 9, 10 und 11 geschlossen und die anderen Schütz- Schalter 7 und 8 geöffnet. Ein Stromfluss ist somit zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Wandel-Ausgangsknoten 5 über den Leitungsabschnitt 12, den geschlossenen Schütz- Schalter 6, den ersten Verbindungsknoten 13, den Leitungsabschnitt 20 über den geschlossenen Schütz- Schalter 11, den An schlussport 21, den DC/DC-Wandler 2, den weiteren Anschlussport 19, den Leitungsabschnitt 18 über den geschlossenen Schütz- Schalter 10, den zweiten Verbindungsknoten 16 und den Leitungsabschnitt 17 über den ge schlossenen Schütz- Schalter 9 möglich. Der DC/DC-Wandler 2 wird in dieser Schaltstellung in der Lig. 1 von oben nach unten betrieben und hat dann ein Spannungs-Wandelverhältnis von 1:2. Eine Eingangsspannung von beispielsweise 400 V am Wandel-Eingangsknoten 4 wird dann über den DC/DC-Wandler 2 in eine Ausgangsspannung von 800 V am Wandel- Ausgangsknoten 5 gewandelt.
In einer zweiten Schaltstellung der Schalt-Baugruppe 3 wird der DC/DC- Wandler 2 in einer entgegengesetzten Stromflussrichtung, also in der Fig. von unten nach oben zwischen den Anschlussporten 19 und 21 betrieben.
In dieser zweiten Schaltstellung sind die Schütz- Schalter 7, 8, 10 und 11 geschlossen und die beiden anderen Schütz- Schalter 6 und 9 geöffnet. Der Strom fließt dann zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Wan del-Ausgang sknoten 5 über die Leitungsabschnitte 15, 18, den DC/DC- Wandler 2 zwischen den Anschlussporten 19 und 21 sowie über die Lei tungsabschnitte 20 und 14. Der DC/DC-Wandler 2 wandelt in dieser zwei ten Schaltstellung dann mit einem Spannungs-Wandelverhältnis von 2:1, so dass aus der beispielhaften Eingangsspannung von 400 V am Wandel- Eingangsknoten 4 eine Ausgangsspannung von 200 V am Wandel- Ausgangsknoten 5 wird. Zur DC/DC- Wandler-Einrichtung 1 gehört weiterhin eine elektrische La- deanschluss-Einheit 29 zum DC-Laden von Batterien 30 von Verbrauchern 31 über mehrere Buchse/Stecker- Verbindungen 32, von denen in der Fig. 1 beispielhaft eine Verbindung dargestellt ist. Als Verbraucher 31 ist in der Fig. 1 beispielhaft ein PKW dargestellt.
Die Ladeanschluss-Einheit 29 steht mit der Steuereinheit 22 über eine wei tere Signalleitung 33 in Signal Verbindung. Die Steuereinheit 22 ist so aus- geführt, dass sie beim Anstecken des Verbrauchers 31 über die Buch se/Stecker-Verbindung 32 über Protokolle DIN SPEC 70121 oder ISO 15118 Informationen zu einer Batterie Spannung der Batterie 30 und zu ei nem maximalen Lade- und Entladestrom, der für die Batterie 30 geeignet ist, erhält.
Zur galvanischen Trennung der verschiedenen Buchse/Stecker- Verbindungen 33 der Ladeanschluss-Einheit 29 dient ein in der Fig. 1 schematisch dargestelltes galvanisches Trennelement 34. Die Ladeanschluss-Einheit 29 kann sich eines bekannten Ladestandards, zum Beispiel CCS, bedienen.
In einer weiteren Schaltstellung der Schalt-Baugruppe 3 ist der DC/DC- Wandler 2 zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Wandel- Ausgangsknoten 5 überbrückt. In dieser weiteren Schaltstellung ist eine Leitungsverbindung zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und den An schlussports 19 und 21 sowie auch zwischen dem Wandel- Ausgangsknoten 5 und den Anschlussports 19 und 21 getrennt. Eine direkte Verbindung zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Wandel- Ausgangsknoten 5 über die Leitungsabschnitte 12, 14 und/oder über die Leitungsabschnitte 15 und 17 ist bei dieser weiteren Schaltstellung zur Überbrückung des DC/DC- Wandlers 2 gegeben. Bei dieser weiteren Schaltstellung sind beispielsweise die Schütz- Schalter 6 und 7 geschlossen und die weiteren Schütz- Schalter 8 bis 11 geöffnet. Es können auch die Schütz- Schalter 8 und 9 geschlossen und die weiteren Schütz- Schalter 6, 7, 10 und 11 geöffnet sein. Grundsätzlich können auch außer den geöffneten Schütz- Schaltern 10 und 11 alle weiteren Schütz- Schalter 6 bis 9 in dieser weiteren Schaltstellung geschlossen sein. Auch andere Schah- Konfigurationen sind in dieser weiteren Schaltstellung möglich, soweit gewährleistet ist, dass der DC/DC-Wandler 2 zwischen dem Wandel- Eingangsknoten 4 und dem Wandel-Ausgangsknoten 5 überbrückt ist, also kein Stromfluss zwischen den Anschlussports 19 und 21 erfolgt.
Die DC/DC- Wandler-Einrichtung 1 ist Teil einer DC-Systemebene 35 ei nes Steuer/Regel-Systems 36 für ein Stromnetz, zu dem ein DC-Netz 37 und AC-Netz 38 gehören (vgl. Fig. 2).
Zwischen einer AC- Systemebene 40 und der DC-Systemebene 35 ist im Steuer/Regel- System 36 ein Wechselrichter 41 in Form einer Symmetrie einrichtung angeordnet. Der Wechselrichter 41 ist für eine bidirektionale Nutzung ausgelegt, so dass ein Stromfluss über den Wechselrichter 41 ei nerseits zwischen der DC-Systemebene 35 und der AC- Systemebene 40 und andererseits von der AC- System ebene 40 in die DC-Systemebene 35 möglich ist.
Zwischen einem DC- Wandelknoten 42 des Wechselrichters 41 und dem Wandel-Eingangsknoten 4 des DC/DC- Wandlers 2 ist eine Netzregelein- richtung 43 angeordnet. Mit letzterer lässt sich eine DC-Spannung, die am DC- Wandelknoten 42 des Wechselrichters 41 in Höhe von beispielsweise 375 V vorliegt, in einen Bereich zwischen 180 V und 400 V Gleichspan nung geregelt und insbesondere kontinuierlich vorgeben. Die Netzregelein richtung 43 kann Teil der DC/DC- Wandler-Einrichtung 1 sein.
Der Wechselrichter 41 und die Netzregeleinrichtung 43 stehen über weitere Signalleitungen 44, 45 mit der modularen Steuereinheit 22 in Signalver bindung. Bei der Signalleitung 44 kann es sich um einen Datenbus, insbe sondere einen CAN-Bus handeln. Dies gilt entsprechend für die weiteren Signalleitungen.
Über eine Datenleitung 46 steht (vgl. Fig. 2) die Steuereinheit 22 mit einem Server 47 in Datenverbindung. Der Server 47 dient einerseits zur Pro grammsteuerung des Steuer/Regel- Systems 36 und andererseits zur Daten überwachung/Datenanalyse/Datenversorgung. Hierzu kann der Server 47 beispielsweise auch Umgebungs- und Wetterdaten über entsprechende Sensoren und/oder beispielsweise über Internet-Daten liefern.
Je nach Spannungsbedarf der über die Buchse/Stecker- Verbindungen 32 angesteckten Verbraucher 31 kann eine jeweilige Schaltstellung der Schah- Baugruppe 3 über die Steuereinheit 22 vorgegeben werden und hierüber das nötige Spannungs-Wandelverhältnis sowie das nötige Regelverhältnis an der Netzregeleinrichtung 43 eingestellt werden. Ausgehend von einer möglichen Ausgangsspannung zwischen der Netzregeleinrichtung 43 und dem Wandel-Eingangsknoten 4 im Bereich zwischen 180 V und 400 V Gleichspannung lassen sich dann Landesplanungen am Wandel- Ausgangsknoten 5 im Bereich zwischen 90 V und 800 V realisieren. Bei Einsatz eines DC/DC-Wandler 2 mit einem Spannungs-Wandelverhältnis von 1:3 lässt sich bei gleichem Spannungsbereich am Wandel- Eingangsknoten 4 ein Spannungsbereich zwischen 60 V und 1.200 V Spannung am Wandel- Ausgangsknoten 5 realisieren. Verschiedenste mobi le Versorger 31 mit Batterien 30 mit unterschiedlichem Spannungsbedarf, insbesondere Fahrzeuge und Arbeitsgeräte, können dann automatisiert ge laden werden. Dies erfolgt, nach Vorgabe der entsprechenden Schaltstel lung der Schalt-Baugruppe 3 durch Kommunikation zwischen der modula re Steuereinheit 22 und einer hiermit kommunizierenden Steuereinheit des Verbrauchers 31.
Über die DC/DC- Wandler-Einrichtung 1 ist entsprechend auch ein gesteu ertes Entladen der jeweiligen Batterie 30 des Verbrauchers 31 über die La- deanschluss-Einheit 29 möglich. Ein Stromfluss ist dann umgekehrt zwi schen dem Wandel-Ausgangsknoten 5 und dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dann entsprechend hin zu weiteren Verbrauchern der DC-Systemebene 35 oder über den Wechselrichter 41 hin zur AC-Systemebene 40.
In der DC-Systemebene 35 können weitere Versorger oder Verbraucher mit dem DC-Netz 37 verbunden sein, beispielsweise eine Beleuchtung 48, eine Photovoltaik-Anlage 49 oder ein Energiespeicher 50 in Form bei spielsweise einer Speicherbatterie. Zwischen diesen Komponenten 48 bis 50 und dem DC-Netz 37 können DC/DC- oder gegebenenfalls auch DC/AC-Wandler 51 geschaltet sein, wie in der Fig. 2 schematisch ange deutet.
Das AC-Netz 38 steht über einen Netzanschluss 52 und eine Trafo-Station 53 mit einem öffentlichen AC-Netz 54 in Verbindung. Über Signalleitun gen 55, 56 steht das AC-Netz 38 eingangsseitig mit einer Steuereinheit 57 des Wechselrichters 41 in Signal Verbindung. Über in diesen Signalleitun- gen 55, 56 angeordnete Strommessumformer 58 sowie gegebenenfalls wei tere Messeinheiten 59 wird eine Phasen-Symmetrie am Netzanschluss 52 überwacht. Die Symmetrieeinrichtung des Wechselrichters 41 stellt über eine Shomflussregelung eine Symmetrie am Netzanschluss 52 durch Aus regelung einer gegebenenfalls erfassten Phasenasymmetrie her.
Das AC-Netz 38 ist seinerseits mit weiteren Verbrauchern 60 verbunden.
Fig. 3 (3A/B) zeigt eine weitere Ausführung von Anschlusskomponenten für die DC-Systemebene 35 des Steuer/Regel- Systems 36, die alternativ zu DC-Netz-seitigen Anschlusskomponenten zum Einsatz kommen können, die vorstehend in Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurden. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Fig. 3 ist in zwei Teilfiguren 3A und 3B unterteilt. Fig. 3A zeigt über die DC/DC- Wandler-Einrichtungen sowie die Netzregeleinrichtungen hin ausgehende Systemkomponenten der DC-Systemebene 35. Fig. 3 B zeigt insgesamt sechs DC/DC- Wandler-Einrichtungen h bis E, mit zugehörigen Netzregeleinrichtungen 43 i. Die DC/DC- Wandler-Einrichtungen U bis U, die ansonsten den DC/DC- Wandler-Einrichtungen 11 bis b entsprechen, sind in der Fig. 3B lediglich stark schematisch dargestellt. Die in den Fig. 3A/B gezeigten Komponenten sind über das DC-Netz 37 miteinander ver bunden. Die DC-Netz-seitigen Anschlusskomponenten sind in der Fig. 3 ab dem Wechselrichter 41 dargestellt, der wiederum als Symmetrieeinrichtung ausgeführt ist.
Die Ausführung nach Fig. 3 hat insgesamt sechs Ladeanschluss-Einheiten 291 bis 296 zum DC-Laden, die auch als Ladepunkte bezeichnet werden.
Bei den Ladepunkten 29i kann es sich wiederum um CCS-Ladepunkte han deln. Da die Ladepunkte 29i jeweils in gleicher Weise aufgebaut sind, ge nügt es nachfolgend, den Ladepunkt 29i zu beschreiben.
Als Versorgungs- bzw. Verbraucherkomponenten neben den Ladepunkten 29i sind bei der Ausführung nach Fig. 3 zusätzlich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) 60, ein 230 V AC-Modul 61 und ein Server 62 dargestellt, die wiederum über DC/DC- bzw. DC/AC-Wandler 51 mit dem DC-Netz 37 verbunden sind (vgl. Fig. 3A). Die USV 60 steht mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 62 zur Vorgabe insbesondere einer Steuerspannung in Signal Verbindung. Zudem steht die USV 60 mit einem Energiespeicher 60a in Verbindung. Der Energiespeicher 60a kann als Batterie ausgeführt sein.
Die modulare Steuereinheit 22 steht bei der Ausführung nach Fig. 3 mit einem Smart Meter Gateway 63 in Signal Verbindung. Hierüber kann die Steuereinheit 22 mit verschiedenen Messeinheiten verbunden werden, über die Informationen zu Verbraucher daten, zu Zustandsdaten des Steu- er/Regel-Systems 36, insbesondere von Anschlusskomponenten des DC- Netzes 37 sowie auch weitere externe Daten, wie zum Beispiel Wetterda ten, erfasst werden können. Weiterhin steht die Steuereinheit 22 über eine Cloud 64 mit dem Internet in Verbindung, worüber weitere Daten abrufbar sind, zum Beispiel KFZ-Daten 65 zu den jeweils an den Ladepunkt 29i an- geschlossenen Fahrzeugen, Weter-Daten 66 sowie generell Daten einer Weterstation 67.
Über einen Datenbus 68 entsprechend dem Datenbus 44 steht die modulare Steuereinheit 22 mit den DC-Netz-seitigen Komponenten der Anordnung nach Fig. 3 in Signal Verbindung.
Der Ladepunkt 29i steht mit dem Wandel- Ausgangsknoten 5 des zugeord neten DC/DC- Wandlers 2i über drei alternativ nutzbare Leitung s Verbin dungen 69, 70, 71 in leitender Verbindung. Verbindungsknoten 72, 73, 74 verbinden diese Leitungsverbindungen 69 bis 71 mit entsprechenden Lei tungsverbindungen 69, 71 der Ladepunkte 292, 293. Hierüber sowie über Verbindungs-Schütz-Schalter 75 lassen sich bei Bedarf die Ladepunkte 291, 292, 293 einerseits und 294, 29s, 296 andererseits zusammenschalten, falls beispielsweise nicht alle diese Ladepunkte belegt sind und den einzel nen belegten Ladepunkten 29i mehr Ladeleistung verfügbar gemacht wer den soll.
Zum Schalten eines Stromflusses zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Wandel- Ausgangsknoten 5 des DC/DC-Wandlers 2i dient eine Schalt-Baugruppe 76, die anstelle der Schalt-Baugruppe 3 zum Einsatz kommen kann, die vorstehend insbesondere in Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurde. Die Schalt-Baugruppe 76 hat insgesamt vier Schütz- Schalter 77, 78, 79 und 80.
Der Schütz- Schalter 77 ist in einem Leitungsabschnit 81 zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem Anschlussport 21 des DC/DC- Wandlers 2i angeordnet. Der Schütz- Schalter 78 ist in einem Leitungsab schnit 82 zwischen dem Wandel-Eingangsknoten 4 und dem weiteren An- schlussport 19 des DC/DC-Wandler 2i angeordnet. Der Schütz- Schalter 79 ist in einem Leitungsabschnitt 83 zwischen dem Anschlussport 21 und dem Wandel-Ausgangsknoten 5 angeordnet. Der Schütz- Schalter 80 ist in einem weiteren Leitungsabschnitt 84 zwischen dem Anschlussport 19 des DC/DC- Wandlers 2i und dem Wandel- Ausgangsknoten 5 angeordnet. Durch Schließen der Schalter 78 und 79 und Öffnen der Schalter 77 und 80 wird der Wandler 2i mit Wandelverhältnis 2: 1 zwischen den Anschluss ports 19 und 21 betrieben. Durch Schließen der Schalter 77 und 80 bei ge öffneten Schaltern 78 und 79 wird der Wandler 2i in umgekehrter Strom flussrichtung mit dem Spannungs-Wandelverhältnis 1:2 zwischen den An schlussports 21 und 19 betrieben. Durch Schließen der Schalter 77, 79 wird bei geöffneten Schaltern 78 bzw. 80 der Wandler 2i überbrückt. Dies ist auch durch Schließen der Schalter 78 und 80 bei geöffneten Schaltern 77 und/oder 79 möglich.
Die Schalt-Baugruppe 76 hat genau vier Schütz- Schalter, nämlich die Schütz- Schalter 77 bis 80.
Auch die Schalter 77 bis 80 sowie die weiteren vorstehend beschriebenen Schalter können als mechanische Schütze bzw. als magnetische Schütze oder als elektronische Schalter ausgeführt sein.
Die Schalt-Baugruppe 76 entspricht hinsichtlich ihrer Funktion der Schalt- Baugruppe 3.
Zwischen der Netzregeleinrichtung 431, die zum Ladepunkt 29i gehört, und dem Wandel-Eingangsknoten 4, der zum Ladepunkt 291 gehört, ist das zu gehörige galvanische Trennelement bzw. die zugehörige galvanische Trenneinheit 34i geschaltet. Weitere Verbindungs-Schütz-Schalter 84a, 85, 86 ermöglichen einen Stromfluss zwischen der Netzreg eleinrichtung 431 und dem Wandel-Eingangsknoten 4 durch die galvanische Trenneinheit 34i oder auch ein Überbrücken entweder nur der galvanischen Trenneinheit 34i zwischen der Netzregeleimichtung 431 und dem Wandel-Eingangsknoten 4 oder auch ein vollständiges Überbrücken sowohl der galvanischen Trenneinheit 34i und des DC/DC-Wandler 2i zwischen einem Verbin dungsknoten 87i, der zwischen der Netzregeleimichtung 431 und der gal vanischen Trenneinheit 34i angeordnet ist, und dem ausgangsseitigen An schlussport 21 des DC/DC- Wandlers 2i. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen der Netzregeleimichtung 431 und dem Wandel- Ausgangsknoten 5 einen Stromfluss entweder sowohl über die galvanische Trenneinheit 34i und dem DC/DC-Wandler 2i als auch wahlweise über genau eine dieser beiden Komponenten oder auch wahlweise so zu führen, dass beide Kom ponenten 34i und 2i überbrückt sind.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 hat jeder Ladepunkt 29i eine zugehörige Netzregeleimichtung 43 i, so dass insgesamt sechs Netzregeleimichtung en 431 bis 436 vorliegen. Entsprechendes gilt für die galvanischen Trennein heiten 34i bis 346.
Über die Photovoltaik- Anlage 49 und den Energiespeicher 50 ist eine Di rekteinspeisung von Gleichstrom hin zu den jeweiligen Ladepunkten 29i bis 29Ö möglich. Dies geschieht über jeweilige Einspeiseknoten 88i, die beim jeweiligen Ladepunkt 29i zwischen der zugehörigen Netzregeleimich tung 43i und dem jeweiligen Verbindungsknoten 87i angeordnet sind. Über entsprechende Schalter 89, 90 lassen sich die Photovoltaik-Anlage 49 so wie der Energiespeicher 50 wahlweise zu- und abschalten und auch, zum Aufladen des Energiespeichers 50, miteinander verbinden. Als galvanische Trenneinheit 34i kann ein bidirektionaler DC/DC- Konverter zum Einsatz kommen. Ein Beispiel hierfür stellt der Konverter „EZA 11 KW Series“ des Unternehmens TDK-Lambda dar. Die N etzregeleinrichtungen 43t sind Bestandteile eines Netzregelsystems 91, das in der Fig. 3 strichpunktiert eingerahmt ist.

Claims

Patentansprüche
1. DC/DC- Wandler-Einrichtung (1) mit einem DC/DC-Wandler (2) mit einem festen Spannungs- Wandelverhältnis, das ungleich 1 ist, mit einer Schalt-Baugruppe (3; 76), zum Schalten eines Stromflus ses zwischen einem Wandel-Eingangsknoten (4) und einem Wan del-Ausgangsknoten (5) des DC/DC-Wandler (2), wobei die Schalt-Baugruppe (3) derart schahbar ist, dass
— in einer ersten Schahstellung der Schalt-Baugruppe (3; 76) der DC/DC-Wandler (2) in einer ersten Stromflussrichtung und
— in einer zweiten Schahstellung der Schalt-Baugruppe (3; 76) der DC/DC-Wandler (2) in einer zweiten Stromflussrichtung, die entgegengesetzt zur ersten Stromflussrichtung verläuft, betrieben ist, mit einer elektrischen Ladeanschluss-Einheit (29) zum DC-Laden von Batterien (30) von mobilen Verbrauchern (31) über mehrere Buchse/Stecker- Verbindungen (32), mit einem galvanischen Trennelement (34) zur galvanischen Tren nung der Buchse/Stecker- Verbindungen (32).
2. DC/DC- Wandler-Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schalt-Baugruppe (3; 76) derart schaltbar ist, dass in einer weiteren Schaltstellung der Schalt-Baugruppe (3; 76) der DC/DC-Wandler (2) zwischen dem Wandel-Eingangsknoten (4) und dem Wandel- Ausgangsknoten (5) überbrückt ist.
3. DC/DC- Wandler-Einrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt-Baugruppe (3; 76) mindestens vier Schalter (6 bis 11; 77 bis 80) aufweist.
4. DC/DC- Wandler-Einrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schalter (6 bis 11; 77 bis 80) so ansteuerbar sind dass sie paarweise geöffnet und geschlossen werden können.
5. DC/DC- Wandler-Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (2) ein festes Spannungs-Wandelverhältnis im Bereich zwischen 1:1,1 und 1:10 hat.
6. Steuer/Regel- System (36) für ein Stromnetz mit einer AC-Systemebene (40) mit einem Wechselrichter (41) und einem Anschluss (52) an ein öffentliches Wechselspannungsnetz (54), mit einer DC-Systemebene (35) mit der DC/DC- Wandler- Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Steuer/Regel- System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die DC-Systemebene (35) eine Netzregeleinrichtung (43) zur Vorgabe einer Gleichspannung in einem DC-Netz (37) der DC- Systemebene (35) aufweist.
8. Steuer/Regelsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, dass der Wechselrichter (41) der AC-Systemebene (40) für eine bidirektionale Nutzung ausgelegt ist.
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