JP5844421B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気車両の電気貯蔵器（蓄電器）を充電する充電装置に関する。本発明は、さらに、風力エネルギー設備、さらに充電ステーション、ならびに風力エネルギー設備の供給ユニットの使用、および交流電圧給電網に接続された充電装置を制御する方法に関する。

化石燃料のエネルギーが世界的に不足しているという現状と、ガソリンエンジン、そしてディーゼルエンジンさえも周知のごとく効率が良くないことから電気車両の重要性がますます高まっている。この場合、電気車両とは、１つの電気モータ、または複数の電気モータによって駆動される、特に乗用車と解されるべきである。これには、電気モータで動かすことができるだけでなく、内燃機関などの別のエンジンも有している、いわゆるハイブリッド車両を含めることもできる。

このような電気車両は、そのエネルギーを頻繁に電気貯蔵器（蓄電器）、特にバッテリに貯蔵する。電気貯蔵器もしくはバッテリとは、本発明および以下の説明では、特に、電気車両の電気走行モータ、もしくは複数の電気走行モータのための電気エネルギーを貯蔵することができる電気貯蔵器と解されるべきである。この意味で電気車両は、特に電気自動車（エレクトリックカー）とも呼ぶことができる。このような電気貯蔵器の貯蔵容量は、例えば３０〜５０ｋＷｈであり得るが、通常３５ｋＷｈである。

以下、電気貯蔵器をアキュムレータ、または略してアキュと呼ぶことにする。

このようなアキュを充電するために、特に２つの基本コンセプトが区別され得る。１つ目のコンセプトでは、アキュが直接自動車上で充電され、その際、アキュは自動車、または他の電気車両上にある。もう１つのコンセプトは、完全または部分的に放電されたアキュムレータを充電済のものと取り替えることを提案する。すなわち当該車両は、少なくとも同じ構造のアキュムレータが充電された状態で用意されている場所へ移動し、完全または部分的に放電されたアキュムレータを、用意されたこのアキュムレータと取り替える。次いで、完全または部分的に残ったアキュムレータを充電することができる一方で、当該電気車両はさらに先へ進むことができる。

このようなアキュムレータの取り替えは、いわゆる充電ステーションなどの一元的な場所（センター箇所）で行うことができることが好ましい。したがって、充電ステーションとは、電気車両が電気エネルギーを受け取ることができる場所であると解されるべきである。ある程度の利用可能性を保証するために、このような充電ステーションは多数のアキュムレータの在庫を有していなければならない。アキュムレータ当たり５０〜１００ｋＷの充電電力で充電される、例えば５０個のアキュムレータの在庫を有しているとすると、この例示的に挙げられた充電ステーションは、２．５〜５ＭＷの充電電力を保有していなければならない。このような充電電力は、充電装置自体に対してそのような高い要求を課すのみならず、給電網(Versorgungsnetz)への接続部(Anbindung)、もしくは上述の充電ステーションすなわち上述の充電装置に通じるこの給電網の対応分岐部への接続部に対しても高い要求を課す。

この場合、注意を払わねばならないのは、電気車両の増加が予想される場合、１つの充電ステーションだけでなく、複数の、最適には広域に分布する多数の充電ステーションを考えに入れなければならないこと、もしくは電気車両のユーザのためにこのような状況を目指されなければならないだろうということである。

一般的従来技術として、下記の特許文献１〜４、並びに非特許文献１を参照されたい。

独国特許出願公開第１０３３１０８４Ａ１号 国際公開第２００５／００８８０８Ａ２号 米国特許出願公開第２００６／０１９２４３５Ａ１号 独国特許出願公開第１０００８０２８Ａ１号

Ｄｉｒｋ Ｕｗｅ Ｓａｕｅｒによる刊行物「Ｅｌｅｋｔｒｓｃｈｅ Ｅｎｅｒｇｉｅｓｐｅｉｃｈｅｒ ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ−ｕｎｄ Ｅｌｅｋｔｒｏｆａｈｒｚｅｕｇｅｎ（ハイブリッド車両および電気車両における電気エネルギー貯蔵器）」自動車およびエンジン技術セミナー ベルリン、２００９年１月２９日

したがって、本発明は、上記の問題もしくは要求の少なくとも１つに対しての解決策を提案するという課題にもとづく。特に、本発明は、必然的に伴われる給電網の特殊性を考慮して、多数のアキュムレータを充電するための効率のよい解決策を提供するという課題にもとづく。

本発明により、請求項１に記載の充電装置が提案される。
即ち、電気車両の電気貯蔵器を充電する充電装置であって、
− 該充電装置は、電気エネルギーを交流電圧給電網に供給する供給ユニットを含んで構成され、該供給ユニットは、
− 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路と、
− 前記交流電圧給電網に供給するために前記直流電圧中間回路の直流電流または直流電圧を交流電流に変換するように、そして前記直流電圧中間回路に供給するために前記交流電圧給電網からの交流電流を直流電流または直流電圧に変換するように配設された変換器とを含んで構成され、
− 更に該充電装置は、前記直流電圧中間回路から前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に充電する、または前記直流電圧中間回路へ前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に放電する、少なくとも１つのアキュムレータユニットまたはアキュムレータユニットを接続するための少なくとも１つの充電接続部を含んで構成され、
前記供給ユニットは、無効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出すように配設されており、そして、風力エネルギー設備の供給ユニットが前記供給ユニットとして使用されること、
前記供給ユニットは、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように配設されていること、
該充電装置は、前記交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有すること、
前記少なくとも１つのアキュムレータユニットは、前記直流電圧中間回路と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニットが前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニットにより制御可能であること、
該充電装置は、前記供給ユニットおよび前記少なくとも１つのアキュムレータユニットの制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニットを含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニットは、ネットワーク参照ユニットを介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニットと前記アキュムレータユニットの少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニットとの間には接続部が設けられていること、及び、
前記直流電圧中間回路は、前記風力エネルギー設備の整流器と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器から前記ネットワークサービス電力制御ユニットへ設定値が転送可能であること
を特徴とする充電装置が提案される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

このような充電装置は、電気エネルギーを交流電圧給電網に供給する供給ユニットと、電気貯蔵器の１つを充電および／または放電するためのアキュムレータユニットと、もしくは電気貯蔵器の１つを充電および／または放電するためのアキュムレータユニットを接続するための充電接続部とを備えている。

本発明において下記の形態が可能である。
（形態１）電気車両の電気貯蔵器を充電する充電装置であって、
− 該充電装置は、電気エネルギーを交流電圧給電網に供給する供給ユニットを含んで構成され、該供給ユニットは、
− 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路と、
− 該直流電圧中間回路の直流電流および／または直流電圧を交流電流に変換するように、前記交流電圧給電網に供給するように、そして前記交流電圧給電網からの交流電流を、前記直流電圧中間回路に供給するための直流電流および／または直流電圧に変換するように準備された変換器とを含んで構成され、
− 更に該充電装置は、前記直流電圧中間回路から前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に充電する、および／または前記直流電圧中間回路へ前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に放電する、少なくとも１つのアキュムレータユニットおよび／またはアキュムレータユニットを接続するための少なくとも１つの充電接続部を含んで構成されること。
（形態２）形態１に記載の充填装置において、前記供給ユニットは、無効電力を前記交流電圧給電網に供給するように準備されており、および／または、この際、風力エネルギー設備の供給ユニットが供給ユニットとして使用されることが好ましい。
（形態３）形態１または２に記載の充填装置において、前記供給ユニットは、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように準備されることが好ましい。
（形態４）形態１〜３のいずれかに記載の充填装置において、前記供給ユニットは、４象限運転用に設計され、すなわち、選択的に、有効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出すように、および／または無効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出すように設計されることが好ましい。
（形態５）形態１〜４のいずれかに記載の充填装置において、前記交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、および／または前記交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを設けることが好ましい。
（形態６）形態１〜５のいずれかに記載の充填装置において、前記少なくとも１つのアキュムレータユニットは、前記直流電圧中間回路と電気的に接続されており、この際、オプションとして、前記充電装置、そして特に前記少なくとも１つのアキュムレータユニットが前記中間回路電圧の変化に影響されないように設計されることが好ましい。
（形態７）形態１〜６のいずれかに記載の充填装置において、前記供給ユニットおよび前記少なくとも１つのアキュムレータユニットの制御を協調させるためのネットワークサービス電力制御ユニットを設けることが好ましい。
（形態８）形態１〜７のいずれかに記載の充填装置において、前記少なくとも１つのアキュムレータユニットは、
− 前記電気貯蔵器を少なくとも部分的に充電するための充電電流を制御するべく前記直流電圧中間回路と接続されたローセット調整器を有し、および／または
− 前記電気貯蔵器を少なくとも部分的に放電するための放電電流を制御するべく前記直流電圧中間回路と接続されたハイセット調整器を有することが好ましい。
（形態９）形態１〜８のいずれかに記載の充填装置において、前記少なくとも１つのアキュムレータユニットは、ハイセット調整器もしくは前記ハイセット調整器を制御するための、および／またはローセット調整器もしくは前記ローセット調整器を制御するためのアキュムレータ制御ユニットを有すること、
該アキュムレータ制御ユニットは、
− 充電電流もしくは放電電流を、
− 充電電圧、特に前記アキュムレータユニットに接続された電気貯蔵器の充電電圧を、
− 充電出力もしくは放電出力を、および／または
− 前記アキュムレータユニットに接続された電気貯蔵器の充電状態を
検出することが好ましい。
（形態１０）形態１〜９のいずれかに記載の充填装置において、それぞれ１つの電気貯蔵器を少なくとも部分的に充電および／または放電するために複数のアキュムレータユニットが設けられていることが好ましい。
（形態１１）形態１〜１０のいずれかに記載の充填装置において、前記風力エネルギー設備と前記直流電圧中間回路との間に電気的接続を作成するために、前記供給ユニットは風力エネルギー設備に接続するように準備されていることが好ましい。
（形態１２）形態１〜１１のいずれかに記載の充填装置において、
− 風力エネルギー設備を用いる、かつアキュムレータユニットを用いる、
− 風力エネルギー設備を用いない、かつアキュムレータユニットを用いる、
− 風力エネルギー設備を用いる、かつアキュムレータユニットを用いない、および／または
− 風力エネルギー設備を用いない、かつアキュムレータユニットを用いない
との運転を選択するためのスイッチング手段を設けることが好ましい。
（形態１３）形態１〜１２のいずれかに記載の充電装置、および／または形態１〜１２のいずれかに記載の充電装置の構成要素を含んで構成される、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力エネルギー設備。
（形態１４）形態１３に記載の風力エネルギー設備、および／または形態１〜１２のいずれかに記載の充電装置と、
− 該充電装置に接続される少なくとも１つの電気貯蔵器とを含んで構成され、この際、優先的な電気貯蔵器が、充電された状態で、完全または部分的に放電された電気車両の電気貯蔵器と取り替えられるように設けられている、充電ステーション。
（形態１５）電気車両の電気貯蔵器を充電するための充電装置の供給ユニットとして、風力エネルギー設備の供給ユニットを使用し、
該供給ユニットは、
− 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵する直流電圧中間回路と、
− 該直流電圧中間回路の直流電流および／または直流電圧を交流電流に変換するように、前記交流電圧給電網に供給するように、そして前記交流電圧給電網からの交流電流を、前記直流電圧中間回路に供給するための直流電流および／または直流電圧に変換するように準備された変換器とを含んで構成され、
前記直流電圧中間回路から前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に充電するために、および／または前記直流電圧中間回路へ前記電気貯蔵器の１つを少なくとも部分的に放電するために、前記直流電圧中間回路と連結された１つもしくはそれぞれ１つのアキュムレータユニットが使用されること。
（形態１６）電気車両の電気貯蔵器を充電および／または放電するべく交流電圧給電網に接続された充電装置を制御する方法であって、
− 有効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出し、および／または無効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出すことを設定するための設定情報を受け取るステップと、
− 該設定情報に依存して、有効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出し、および／または無効電力を前記交流電圧給電網に供給するか、またはそこから取り出すために前記充電装置を制御するステップと、および／または
− 前記設定情報に依存して、前記電気貯蔵器の少なくとも１つが少なくとも部分的に充電または放電されるように前記充電装置を制御するステップと
を包含すること。
（形態１７）形態１６に記載の方法において、前記電気貯蔵器の複数が前記充電装置に接続され、特にそれぞれ１つの電気貯蔵器がアキュムレータユニットに接続され、この際、前記電気貯蔵器の各々が個別に充電もしくは放電されることが好ましい。
（形態１８）形態１６または１７に記載の方法において、形態１〜１２のいずれかに記載の充電装置が制御されること、および／または前記充電装置が、風力エネルギーから電気エネルギーを生成するための風力エネルギー設備と連結されており、利用可能な風力エネルギーに依存して、および／または前記設定情報に依存して、前記電気貯蔵器の少なくとも１つが風力エネルギーから生成された電気エネルギーを用いて充電されることが好ましい。

供給ユニットは、電気エネルギーを一時的に貯蔵（中間貯蔵）する直流電圧中間回路を備える。この直流電圧中間回路は、中間回路電圧を有しているが、この中間回路電圧は一定である必要はない。

さらに、供給ユニットは、周波数変換器またはインバータ（逆変換装置）とも称される変換器を備えており、これは交流電圧給電網に供給するべく、直流電圧中間回路からの直流電流もしくは直流電圧を交流電流に変換するように準備されている。同様に、この変換器は、直流電圧中間回路を給電もしくは充電するために、交流電圧給電網からの交流電流を直流電流および／または直流電圧へ変換するように準備されている。

本発明によると、充電装置は、アキュムレータユニット、もしくは対応する接続部（端子）をただ１つ備え得る。それでも、効率上の理由から、複数の、特に多数のアキュムレータユニットを想定することができる。各アキュムレータユニットは、電気貯蔵器を充電および／または放電するために設けられている。この場合、以後、充電もしくは放電とは部分的充電または部分的放電とも解される。最終的に、充電装置はそれぞれのアキュムレータ、および場合によっては他の周囲条件(Randbedingungen)に適合させなければならない。

接続された各アキュムレータを充電するためのエネルギーは、直流電圧中間回路から引き出される。この場合、中間回路貯蔵器(Zwischenkreisspeicher)自体は、通常、わずかなエネルギー量しか貯蔵することができず、むしろバッファの意味において機能する。

アキュムレータが放電されると、これに応じてエネルギーもしくは放電電流が直流電圧中間回路へ導かれる。１つのアキュムレータの、もしくは充電装置に接続された多数のアキュムレータの放電は、電気エネルギーもしくは電力（電気的な出力）を交流電圧給電網に供給するために用いられる。アキュムレータにその分だけのエネルギーがある限り、このエネルギーは種々異なる目的で交流電圧給電網に供給され得る。一方では、相応のエネルギー需要を満たすことができ、特にピーク負荷時間(Spitzenlastzeiten)での供給が考えられる。したがってピーク負荷時間の需要を満たすために一時的にエネルギーをアキュムレータから交流電圧給電網に供給することができる。このようなピーク負荷時間の終わりには、対応するアキュムレータが再び交流電圧給電網から充電され得る。

１つの電気車両の１つのアキュムレータのエネルギーは、交流電圧給電網において必要とされる通常のエネルギー、特に、ピーク負荷時間での追加的エネルギー需要をカバーするエネルギーに比べると小さいものである。しかし、本発明によれば、多数のアキュムレータを充電装置に接続することが可能であり、好ましいとされており、それによって充電装置は、エネルギーを交流電圧給電網に供給するために、相応に多くのエネルギーもしくは供給電力を保有することができる。それに加えて、それぞれ多数のアキュムレータが接続された複数の、特に多数の本発明に係る充電装置の使用を考慮する場合、相当なエネルギー量と利用可能な供給電力とを同時に得ることができる。その結果、アキュムレータの相応の貯蔵容量を集めるとピーク負荷(Spitzenlasten)のために予定されたガス発電所は不必要になり得る。

技術的な実現のために、本発明に係る充電装置が提案される。１つおよび、特に複数のアキュムレータの電気エネルギーは、相応のアキュムレータユニットを介して直流電圧中間回路に送給され、変換器によって交流電圧給電網に供給され得る。

好ましくは、充電装置の供給ユニットは、無効電力を交流電圧給電網に供給するように準備されている。かくして、充電装置は、さらに無効電力の供給によって交流電圧給電網のサポートを達成できることが可能である。単に念のために、無効電力の供給は、供給点において交流電圧給電網内の交流電圧の位相位置と比較して、対応する位相位置の電流を供給することによって行われ得ることにここで言及しておく。詳細は、当業者によく知られており、例えば、Ｍｏｈａｎ，Ｕｎｄｅｌａｎｄ，Ｒｏｂｂｉｎｓ：Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ；ＩＳＢＮ：０−４７１−５８４０８−８などの関係する専門書を参照されたい。冒頭ですでに説明したように、本発明、および特に一実施形態は、電気車両が相応に増加する場合には、いわゆる充電ステーションの増加と、これにより、好ましくは本発明に係る充電装置の増加を考慮すればよいという知見にもとづいており、この際、充電ステーションは従来の給油ステーションのように広域に分布されるべきである。本発明に係る充電装置の交流電圧給電網をサポートする能力は、交流電圧給電網に電力供給する発電所などの大規模なエネルギー生産設備が遠く離れている場所や地域において特に有利である。言い換えると、本発明に係る充電装置が、充電ステーションによって可能であるように広域に分布することによって、交流電圧給電網の相応した広域にわたるサポートも可能になる。

好ましい一実施形態は、本発明に係る充電装置のために風力エネルギー設備の供給ユニットを使用することを提案する。

この場合、有利にも、最新の風力エネルギー設備の供給ユニット（給電ユニット）は、今日、大抵の場合すでに、無効電力を交流電圧給電網に目的を定めて的確(gezielt)に供給できるようになっている。むしろ、このような供給ユニットは、さらに交流電圧給電網の事業者の多くの要求に適合されており、これらは、大抵、ＦＡＣＴＳ対応であり、それについて実証済みである。最新の風力エネルギー設備がすでに５ＭＷを超える定格電力を有していることを考えると、さらに、このような供給ユニットのサイジング(Dimensionierung)は、例えば充電装置として、上記に例示的に示した充電ステーションのための使用に適している。

加えて、風力エネルギー設備の供給ユニットは、多くの場合、本発明に係る充電装置に関して提案されるような構造（ストラクチャ）を有し、すなわち変換器もしくはインバータを有する直流電圧中間回路の使用である。したがって、アキュムレータを充電および／または放電するための各アキュムレータユニットを単に風力エネルギー設備の供給ユニットの直流電圧中間回路に適合させ、それに接続さえすればよい。その際、風力エネルギー設備自体を設けること、すなわち、上述の直流電圧中間回路を発電機（ジェネレータ）と接続するために必要なすべての構成要素と、発電機と、ロータブレード自体を含めたロータとを設けることは必須ではないが可能である。当然のことながら、風力エネルギー設備の供給ユニットに適合された変圧器（トランスフォーマ）も同様に本発明に係る充電装置と共に使用され得る。

好ましくは、本発明に従う供給ユニットは、中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように準備されている。概して、運転状態に応じて、中間回路電圧の最適な値が存在する。この値は、可能な限り長い寿命を達成するために、関係する半導体素子を保護するべく、できるだけ低くしなければならない。同時に、この値は、特に交流電圧給電網への電力供給を可能にするために必要な高さに選定されなければならない。

好ましくは、本発明に従う供給ユニットは、いわゆる４象限運転(4-Quadranten-Betrieb)用に設計されている。これは、この場合、選択的に有効電力が交流電圧給電網に供給されるか、または交流電圧給電網から取り出され得る運転として解される。それに加えて、選択的に無効電力が交流電圧給電網に供給されるか、またはこれから取り出され得る。有効電力と無効電力についての両方の可能性をそれぞれ組合せることができ、それによって対応する４象限の各々での運転が可能である。当然のことながら、有効電力および／または無効電力が、それぞれでまたは同時にゼロの値を取ることも可能である。

このような４象限運転を保証するために、例えば２方向性（双方向性）の機能方式、すなわち直流電圧中間回路から交流電流を交流電圧給電網に供給すること、そして別方向に、交流電圧給電網から直流電流を直流電圧中間回路に供給すること、もしくは直流電圧中間回路に提供することを保証することができる供給ユニットを設けることができる。

別の一実施形態によると、充電装置は、交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、および／または交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェース(Eingabeschnittstelle)を有する。したがって、この場合、有効電力目標値および／または無効電力目標値を外部から設定することが提供されている。次に充電装置は、可能なかぎり、この設定値もしくはこれらの設定値を実現する。この場合、有効電力目標値と無効電力目標値とは基本的に異なって取扱うことができる。

有効電力目標値の設定は、第１に、定性データ（質的データ qualitative Angabe）に関し、すなわち特に、有効電力が交流電圧給電網に供給されるべきか、ここから取り出され得るのかということに関する。取り出されるべき有効電力の大きさまたは供給されるべき有効電力の大きさを基本的に設定することもできるが、その大きさは、本質的に、接続されたアキュムレータの容量にも依存し得る。好ましくは、相応する適切な最大有効電力が供給されるか、または相応する適切な最大有効電力が取り出される。

無効電力目標値は、無効電力が交流電圧給電網に供給されるべきか、または交流電圧給電網から取り出されるべきかという情報も含み、その場合、無効電力目標値は、好ましくも定性的（質的 qualitative）であり、特に設定された限界範囲内で任意の値を取ることができる。言い換えると、ここでの目標値は、段階的（漸進的 graduell）に設定される。無効電力の供給または取り出しは、接続されたアキュムレータの容量に基本的に依存しないことにも注意を払わなければならない。

有効電力目標値と無効電力目標値の上述の外部設定(externe Vorgabe)により、相応に給電網（ネットワーク）の需要に応えることができる。ピーク負荷時間の補償ないし調整(Ausgleichen)または対応する電力供給過剰時もしくはエネルギー供給過剰時における有効電力の取り出しは、一方では基本的に独立して達成され、他方では、交流電圧給電網の伝送特性もしくは対応する部分区間の伝送特性の意味における交流電圧給電網のサポートと同時に達成され得る。例えば給電網事業者により行われ得るこれら両方の目標値の外部設定によって、交流電圧給電網と結合された複数の充電装置の協調(Koordination)と、ひいては給電網の状態に対して目的を定めて的確にかつ異なった影響を及ぼすことも全体として可能である。このことも、本発明の一実施形態により提案される。

別の一実施形態は、少なくとも１つのアキュムレータユニット、特に各アキュムレータユニットが直流電圧中間回路と電気的に接続されていること、およびオプションとして、充電装置、そして特に少なくとも１つのアキュムレータユニット、好ましくは全てのアキュムレータユニットが中間回路電圧の変化（バリエーション）に不感性(unempfindlich)であるように設計されることを提案する。これにより、アキュムレータユニットが接続されているにもかかわらず、中間回路電圧の振幅の変化と、ひいては中間回路電圧のその都度に最適な値の設定が可能であるように供給ユニットを運転することができる。

基本的に、専門用語ではロバストネス（頑丈さ）とも称される不感性（影響されないこと）をどのように達成することができるのかは、当業者には公知である。アキュムレータユニットが予想される変化幅に適合されなければならないことは自明である。言い換えると、電圧耐性の他にアキュムレータユニットは、予想すべき最小の中間回路電圧の場合には、さらに充電電流を制御することができ、かつ予想すべき最大の中間回路電圧の場合には、直流電圧中間回路への放電電流を制御することができるように設計されなければならない。この場合、放電にも当てはまることであるが、アキュムレータユニットは充電法則(Ladegesetze)を順守できなければならない。

さらに、アキュムレータユニットは、そのダイナミクス（動特性 Dynamik）が供給ユニットのダイナミクスに適合（同調 abgestimmt）されていなければならない。このことは、供給ユニットのダイナミクスがアキュムレータユニットのダイナミクスよりもはるかに高速に調節されるという意味において行われる。言い換えると、例えばチョークコイルないし中間回路容量の選定もしくは適合によるような供給ユニットの時定数、ならびに測定構造および調整構造のフィルタの制御時間（駆動時間）および時定数が可能な限り小さく選定され、これに対して、アキュムレータユニットの対応する時定数は対応して大きく選定されることになる。その結果、供給ユニットは、アキュムレータユニットの支配的な時定数(dominante Zeitkonstante)よりも少なくとも１０倍小さい支配的な時定数を有することが望ましい。このような設計は階層化(Hierarchisierung)としても公知であり、供給ユニットの制御とアキュムレータユニットの制御（ないし調整 Regelungen）の間の望ましくない相互影響の及ぼし合いを防止する。

別の一実施形態によると、充電装置は、供給ユニットの制御と少なくとも１つのアキュムレータユニットの制御とを協調（ないし連携 Koordinieren）させるネットワークサービス電力制御ユニット(Netzdienstleistungssteuereinheit)を備えることが提案される。そのベースとして、ネットワークサービス電力制御ユニットは、このために、有効電力目標値および無効電力目標値などの外部（電力）設定値を受け取ることができる。特に、有効電力目標値の実現化には、ネットワーク（給電網）に供給される有効電力がアキュムレータユニットによって、従ってアキュムレータによって直流電圧中間回路において準備され得るようにするために、もしくは、アキュムレータの充電のために必要な有効電力がネットワークから取り出されるようにするために、供給ユニットとアキュムレータユニットとの間の適合（同調 Abstimmung, matching）が必要とされる。特に、ネットワークサービス検出ユニットは、各アキュムレータユニットと接続し、特にそこにそれぞれ設けられた制御ユニットと接続し、かつネットワークサービス検出ユニットは、インバータもしくは変換器（コンバータ）を制御するためのインバータ制御ユニットと接続している。

別の一実施形態によると、アキュムレータユニット、もしくは各アキュムレータユニットは、直流電圧中間回路と接続されたローセット調整器（降圧コンバータ Tiefsetzsteller）および／または直流電圧中間回路と接続されたハイセット調整器（昇圧コンバータ Hochsetzsteller）を備える。ローセット調整器は、各々、直流電圧中間回路から充電電流を、特に、接続されたアキュムレータを充電するための充電法則(Ladegesetz)に従って制御するために設けられている。これに対応して、ハイセット調整器は、放電電流を制御して直流電圧中間回路に送給するために設けられている。

したがって、一実施形態によると、風力エネルギー設備の供給ユニットが使用されることによって充電装置を簡単に提供することができ、この場合、この充電装置は、直流電圧中間回路を有し、この直流電圧中間回路において、充電電流もしくは放電電流を制御するために、並行して充電されるアキュムレータユニットごとにローセット調整器とハイセット調整器とが接続されている。

好ましくは、少なくとも１つのアキュムレータユニット、特に各アキュムレータユニットが、充電電流もしくは放電電流および／または対応する充電電圧を検出するアキュムレータ制御ユニットを有する。この充電電圧は、基本的に、接続されたアキュムレータユニットにおける電圧に対応する。好ましくは、これらの測定値から、接続されたアキュムレータの充電状態が検出される。さらに、接続されたアキュムレータのその都度の充電出力もしくは放電出力が検出され得る。

好ましくは、それぞれ１つのアキュムレータを完全または部分的に充電および／または放電するために複数のアキュムレータユニットが設けられる。各アキュムレータユニットは、基本的に、接続されたアキュムレータを個別に充電または放電するように準備されている。個別の充電もしくは放電は、特に、接続されたアキュムレータのその都度の充電状態と、型式（タイプ）をも考慮しなければならない。重要なのは、アキュムレータユニットが、互いに依存せず、接続されたアキュムレータを充電または放電できることである。その都度充電または放電すべきアキュムレータに依存して、相応に適合させたアキュムレータユニットを使用することが適切であり得る。しかしすべてのアキュムレータユニットは、直流電圧中間回路に接続するように適合されている。この場合、交流電圧給電網への電力の供給もしくは交流電圧給電網からの必要な電力の取り出しは、アキュムレータユニットの種類にはほとんど依存しない。基本的に、考慮しなければならないのは充電容量のみである。

別の一実施形態によると、風力エネルギー設備と直流電圧中間回路との間に電気的接続を作成するために、供給ユニットは風力エネルギー設備に接続するように準備されていることが提案される。特に風力エネルギー設備の供給ユニットを使用する場合、このことは簡単に実現できる特徴である。この措置によって、風力エネルギー設備による風力エネルギーから得られた電気エネルギーを使用して、接続されたアキュムレータを充電できることが達成される。そのほかに風力エネルギー設備の適合（マッチング）が必要とされることはない。例えば、アキュムレータの充電を、利用可能な風力エネルギーに適合させることもできる。同様に、風力エネルギー設備により産出された電力は、基本的に周知のごとく交流電圧給電網に供給され得る。

好ましくは、充電装置は、風力エネルギー設備を用いるか用いない運転と、アキュムレータユニットもしくは複数のアキュムレータユニットを用いるか用いない運転とを選択するためのスイッチング手段を有する。したがって、スイッチング手段は、４つの運転状態の間で選択することができ、その場合、２つのスイッチング手段によって実現化をしてもよく、すなわち風力エネルギー設備を用いるか用いない運転を一方のスイッチング手段によって選定し、アキュムレータユニットを用いるか用いない運転を他方のスイッチング手段で選定するようにである。このようなスイッチング手段を設けることは、充電装置の製造時に、充電装置がどの構成（コンフィギュレーション）で用いられるのかを知る必要がなく、したがって考慮しなくてよいという点で有利である。それにより製造バリエーションの減少が可能である。それに加えて、他の運転状態を選定することを後から決定することも可能である。この場合、アキュムレータユニットを接続するための充電接続部（充電端子）を使用する充電装置が特に好ましい。そうすれば、充電装置をまず、風力エネルギー設備を用いた運転だけで、産出されたエネルギーを交流電圧給電網に供給することが可能である。場合によっては、例えば、風力エネルギー設備に隣接して、またはその近傍に、アキュムレータを充電するためのアキュムレータユニットを設けることを後から決定することが可能である。

風力エネルギー設備を用いないでアキュムレータユニットも用いない運転状態も有意義であり得ることを指摘しておく。なぜならこのことによって、無効電力の供給または取り出しに関してなおネットワークサポートが可能だからである。充電装置、特に供給ユニットは、ＦＡＣＴＳ対応可能であることが好ましい。

ＦＡＣＴＳとは「フレキシブル交流送電システム（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）」と解される。ＦＡＣＴＳは、ＩＥＥＥによって、制御性を改善するため、および電力の送電能力を高めるために、電力用電子装置（パワーエレクトロニクス装置）にもとづいた、そして１つまたは複数の交流送電システムパラメータの制御機能を制御する他の静的装備にもとづいたシステムとして定義される（「ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｅｒｍｓ ａｎｄ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ＡＣ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ（ＦＡＣＴＳ）」、ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ｖｏｌｕｍｅ１２，ｉｓｓｕｅ４，１９９７年１０月、１８４８〜１８５３ページを参照）。このようなＦＡＣＴＳ特性は、当業者には基本的に周知である。この場合、無効電力を、目標を定めて的確に交流電圧給電網に供給すること、またはここから取り出すことは、上述のＦＡＣＴＳ能力の一視点である。このようなＦＡＣＴＳ能力を実現する簡単な可能性は、ＦＡＣＴＳ能力を有する風力エネルギー設備の供給ユニットを使用することである。

これに加えて、本発明によると、本発明に係る充電装置を含んで構成されるか、もしくはこのような充電装置の構成要素（コンポーネント）を含んで構成される、風力エネルギーを電気エネルギーに変換するための風力エネルギー設備が提案される。一実施形態によると、このことは、風力エネルギー設備の供給ユニットを含んで構成される風力エネルギー設備が、追加的に少なくとも１つのアキュムレータユニットおよび／またはアキュムレータユニットを接続するための充電接続部（接続端子）を装備していることを意味し、その場合、アキュムレータユニットに接続されたアキュムレータは、アキュムレータユニットおよび供給ユニットにより充電および／または放電され得る。

これに加えて、本発明により、本発明に係る充電装置および／または本発明に係る風力エネルギー設備を含んで構成される充電ステーションが提案される。これに加えて、充電ステーションは、充電装置に接続される少なくとも１つの電気貯蔵器を含んで構成される。この電気貯蔵器は、好ましくは、充電された状態で、電気車両の完全または部分的に放電されたアキュムレータと取り替えられるように設けられている電気貯蔵器である。言い換えると、充電のために接続されたアキュムレータは電気車両内には位置していないが、そのような電気車両に組み込むことができるものである。

好ましくは、充電ステーションは、多数のアキュムレータを含んで構成され、かつ、多数のアキュムレータを同時に充電および／または放電するように準備されている。

これに加えて、本発明により、風力エネルギー設備の供給ユニットを充電装置の供給ユニットとして使用することが提案される。特に、供給ユニットと連結（接続）されるべき１つまたは複数のアキュムレータユニットを備えた充電装置における使用が提案される。したがって、そのすべての特徴において、さしあたり風力エネルギー設備において使用するために設けられているが、本発明により充電装置のためにも使用される供給ユニットを使用することができる。場合により、充電装置において使用するための供給ユニットは、少なくともアキュムレータユニットを接続するための接続部（接続端子）が設けられているように適合させることができる。

これに加えて、本発明により、電気車両のアキュムレータを充電および／または放電するべく交流電圧給電網に接続された充電装置を制御する方法が提案される。この場合、制御ユニットなどにより少なくとも１つの設定情報(Vorgabeinformation)が受け取られ、その場合、設定情報は、有効電力を交流電圧給電網に供給するのか、そこから取り出すのか、および／またはどれだけの有効電力を交流電圧給電網に供給するのか、またはそこから取り出すのかを設定する。さらに、設定情報は、追加的または代替的に、無効電力を交流電圧給電網に供給するのか、そこから取り出すのか、および／またはどれだけの量の無効電力を交流電圧給電網に供給するのか、またはそこから取り出すのかを設定することができる。このような設定情報は、常に繰り返し(wiederkehrend)受け取られる。すなわち、好ましくは、一回限りの情報ではなく、この情報は常に更新され、特に指令センター（指令ステーション Leitstelle）から充電装置へ伝達される。この場合、この指令センターは、複数の充電装置に、部分的に、異なった設定情報を与えることができる。

すると、設定情報に依存して充電装置が制御され、相応に有効電力が交流電圧給電網に供給されるか、またはそこから取り出され、および／または、可能な限り設定情報に従って無効電力が交流電圧給電網に供給されるか、および／またはそこから取り出される。追加的または代替的に、接続されたアキュムレータの少なくとも１つが少なくとも部分的に充電または放電されるように充電装置が制御される。交流電圧給電網への有効電力の供給、または交流電圧給電網からの有効電力の取り出しに関して、接続されたアキュムレータの充電および／または放電の制御との適合（同調ないしマッチング Abstimmung）は有利である。

好ましくは、充電装置に複数のアキュムレータが接続され、これらのアキュムレータは、個別に、特にそれぞれ互いに依存しないで充電もしくは放電される。こうした非依存性（独立性）は、実質的に、それぞれのアキュムレータの充電または放電の仕方を型式（タイプ）および充電状態に依存して規定する充電法則(Ladegesetze)をそれぞれ順守することに該当する。これに対して、充電されるのか、放電されるのかという問題に関しては、接続されたアキュムレータの複数またはすべてのアキュムレータの制御が一致することが好ましい。すなわち、すべてのアキュムレータが充電されるか、またはすべてのアキュムレータが放電されることが好ましい。しかしアキュムレータのいくつかを充電することと他のアキュムレータを放電することとを同時に行う運転も考えられ得る。

以下、実施例をもとにして、添付の図面を参照しながら本発明を例示的に詳しく説明する。

本発明に係る充電装置の構造を示す。 本発明に係る充電装置の別の構造を示す。

充電装置１は、実質的に、電気エネルギー供給用の供給ユニット（ＥＳＥ）２と、多数のアキュムレータユニットまたは略してアキュユニット（ＡＥ）４とを備えている。アキュユニット４は供給ユニット２と結合されているので、これらの間でエネルギーの流れと、情報交換とを行うことができる。図１は、例示的に２つのアキュユニット４を示すが、多数の、すなわちｎ個のアキュユニット４が設けられることが示唆されている。理論上はアキュユニット４を１つだけ使用すれば足りると思われる。

これに加えて、充電装置１は、直流電圧中間回路６を有しており、この直流電圧中間回路６を介して、供給ユニット２がアキュユニット４とエネルギー的に結合されている。直流電圧中間回路６からのエネルギーは、インバータ（逆変換装置、ＤＣ／ＡＣ変換装置）８を介して三相交流電圧に変換することができる。インバータ８にはチョークコイル(Drossel)１０が接続しており、このチョークコイルから、インバータ８によって生成された三相交流電流が変圧器（トランス）１２を介して導かれ、ここでは、生成された交流電圧が振幅に関して大きくなるよう変圧される。変圧器１２は、最終的に交流電圧給電網（交流電圧ネットワーク Wechselspannungsnetz）１４と接続される。

同様に、エネルギーが交流電圧給電網１４から取り出されて直流電流として、インバータ８によって直流電圧中間回路６に供給され得る。

電気エネルギーを交流電圧給電網１４に供給するべくインバータ８を制御するために、インバータ制御ユニット（ＷＲＳＥ）１６が設けられている。このインバータ制御ユニットは、生成される電圧の周波数、位相、および振幅に関してインバータ８を制御する。パルスパターンの具体的な設定は、インバータ８そのものにおいて行われ得るか、またはインバータ制御ユニット１６によって設定され得る。インバータを制御するために、インバータ制御ユニット１６は、生成された交流電圧および／または交流電圧給電網１４の交流電圧に関する情報を必要とする。このために、チョークコイル１０と変圧器１２との間の交流電圧を交流電圧測定箇所２０において測定し、評価し、かつその測定、評価に関する情報、特に電圧の周波数、位相、および振幅に関する情報をインバータ制御ユニット１６に伝達するネットワーク参照ユニット（ＮＲＥ）１８が設けられている。

さらに、測定および／または評価された情報は、ネットワーク参照ユニット１８によってネットワークサービス電力制御ユニット（ＮＤＳＥ）２２に伝送される。

ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、実質的に、供給ユニット２とアキュムレータユニット４とを、とりわけ設定値に依存して協調ないし作動(koordinieren)させるために設けられている。このために、ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、設定パス（設定経路）２３を介して外部設定値、特に、有効電力の供給または取り出し、および／または無効電力の供給または取り出しに関する設定を受け取る。これらの設定値は、外部箇所からこの設定パス２３を介して伝送することができる。

ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、相応の情報もしくは制御命令をアキュムレータユニット４へ、そしてそこでアキュムレータ充電制御ユニット（ＡＬＳＥ）３０へ、さらに供給ユニット２へ、特にそこでインバータ制御ユニット１６へ送る。

さらに、ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、直流電圧中間回路６の電圧、電流、および／または出力（電力）に関する情報を、中間回路測定箇所２４を介して受け取る。対応する情報は、部分的にインバータ制御ユニット１６へ転送され得る。その他に、インバータ制御ユニット１６を中間回路測定箇所２４と直接接続することも考えられる。さらに、ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、特に給電網電圧（ネットワーク電圧 Netzspannung）に関する情報を、ネットワーク参照ユニット１８を介して受け取る。さらに、ネットワークサービス電力制御ユニット２２は、例えば各アキュムレータユニット、特にアキュムレータ充電制御ユニット３０から、充電状態ないし現在の実容量(vorhandene Kapazitaet)などの情報も受け取ることができる。

供給されるべき、または取り出されるべき無効電力に関する設定値を考慮するために、主として、もしくは専ら、供給ユニット２の制御、特にインバータ制御ユニット１６の制御が必要である。その点に関しては、基本的にアキュユニット４は関係しない。

供給されるべき、または取り出されるべき有効電力に関する設定値を考慮するために、供給ユニット２とアキュムレータユニット４とを考慮すること、および協調させること(Koordination)が有利であるか、もしくは必要である。この場合、アキュムレータユニット４に接続された各アキュムレータ２８の利用可能な充電容量と、それによって、結果として、利用可能なすべての充電容量の合計も考慮され得る。ネットワークサービス電力制御ユニット２２と、各アキュムレータ充電制御ユニット３０、すなわち各アキュムレータユニット４のアキュムレータ充電制御ユニット３０との間に接続部が設けられていることに注意を払わなければならないが、このことは図１では部分的に示されているにすぎない。

各アキュムレータユニット４は直流電圧中間回路６と接続されているので、エネルギーは供給ユニット２から各アキュムレータユニット４へ、またはその逆方向に流れることができる。このために、各アキュムレータユニット４は、以下に直流電流調整器（直流電流コンバータ）２６と称され、かつ直流電圧中間回路６と接続されているハイセット調整器（昇圧コンバータ、ＨＳＴ）とローセット調整器（降圧コンバータ、ＴＳＴ）とを有している。実際に直流電流調整器２６では、ハイセット調整器とローセット調整器とが典型的な意味においてそれぞれ含まれていることが重要なのではなく、直流電流調整器２６が直流電流を直流電圧中間回路６から該当アキュ２８へ、そして該当アキュ２８から直流電圧中間回路６へ制御することができるということが重要である。

直流電流調整器２６を制御するために、アキュムレータ充電制御ユニット（ＡＬＳＥ）３０が設けられている。このアキュムレータ充電制御ユニット３０は、制御値、特にネットワークサービス電力制御ユニット（ＮＤＳＥ）２２からの制御設定値を受け取る。特に、このアキュムレータ充電制御ユニット３０は、それぞれのアキュ(accu)２８が充電されるべきか、放電されるべきか、またはこのアキュが充電も放電もされるべきでないのかに関する制御設定値を受け取ることができる。

ここで、ネットワークサービス制御ユニット２２は、上述の信号パス（信号経路）の他に、例えば１つまたは複数のアキュの充電状態に関する別の情報も受け取ることができることを述べておく。

直流電流調整器２６を制御するために、アキュムレータ充電制御ユニット（ＡＬＳＥ）３０は、さらに、アキュ２８へのもしくはアキュ２８からのその都度の充電電流または放電電流、ならびにアキュ２８の充電電圧もしくは電圧に関する情報を受け取る。このために、対応する電圧および対応する電流がアキュムレータ測定箇所３２で測定されてアキュムレータ充電制御ユニット３０に入力される。アキュムレータ測定箇所３２を介して電圧、電流、および出力（電力 Leistung, power）が検出され得る。

図１は、例示的に２つのアキュ２８を示す。好ましくは、ここではアキュ、特に電気車両（電気自動車）のリチウムイオンアキュが使用され、これに応じて充電および／または放電される。

図１の充電装置１を風力エネルギー設備（風力エネルギープラント）と結合するために、結合箇所３４が設けられている。この結合箇所３４を介して風力エネルギー設備は、充電装置１の直流電圧中間回路６と接続することができる。この場合、一実施形態では、風力エネルギーがロータおよび発電機（ジェネレータ）によって交流電流に変換され、この交流電流は整流されてから、結合箇所３４を介して直流電圧中間回路６に送られ得る。

図２の充電装置は、実質的に図１の充電装置１に相当する。図１との関連を明瞭にするために、図２の参照符号は、最後の２桁もしくは最後の桁が図１の充電装置１の対応する要素の参照符号に相当する。それゆえ、対応する要素の説明についても図１に関する説明を参照されたい。

かくして、充電装置２０１は、供給ユニット２０２と多数のアキュムレータユニット２０４とを有するが、これらのうち、１つだけが例示的に示されている。例示的に示されたアキュムレータユニット２０４について図示されたすべての接続は、図示されない他のアキュムレータユニットにも設けられている。このことはアキュムレータユニット２０４と接続された電気貯蔵器（アキュムレータ）２２８についても当てはまる。アキュムレータユニット２０４は、ハイセット調整器（昇圧コンバータ）とローセット調整器（降圧コンバータ）とを備えアキュムレータ充電制御ユニット２３０によって制御される直流電流調整器（直流電流コンバータ）２２６を有する。電圧、電流、および出力（電力）を受け入れるためにアキュムレータ測定箇所２３２が設けられている。

直流電流調整器２２６は、直流電圧中間回路２０６を介して供給ユニット２０２と、そしてこれによりインバータ２０８と結合されている。インバータ２０８の制御は、インバータ制御ユニット２１６を介して行われ、このインバータ制御ユニット２１６は中間回路測定箇所２２４における電圧、電流、および／または出力（電力）を取り込む。インバータ２０８は、直流電圧中間回路２０６から、チョークコイル２１０およびネットワークフィルタ(Netzfilter)２４２が接続する三相交流電圧出力部２４０への電力の流れ、およびその逆方向の電力の流れ（有効電力も無効電力も）を保証する。これに加えて、交流電圧給電網２１４への遮断を可能にするために、電圧の検出のための測定箇所、特にネットワーク電圧（給電網電圧）の検出のための測定箇所にスイッチ２４４が設けられる。給電網電圧の検出もしくは給電網（ネットワーク）の検出は、ネットワーク検出器２１８によって行われ、このネットワーク検出器２１８は、その機能の点で図１の充電装置１のネットワーク参照ユニット１８と同等である。ネットワーク検出器２１８は、図１の充電装置１のネットワークサービス電力制御ユニット２２と同等の、いわゆるＦＡＣＴＳ制御器もしくは制御ユニット２２２と密に連結(eng gekoppelt)している。このＦＡＣＴＳ制御ユニット２２２は、ネットワーク検出器２１８と共に、供給ユニット２０２ともアキュムレータユニット２０４とも通信する独立したユニットとみなすことができる。

その他に、図２の充電装置２０１も給電網（ネットワーク）への接続のために、交流電圧給電網２１４と接続するための変圧器２１２を使用する。

さらに、図２において、オプションとして直流電圧中間回路２０６を介した風力エネルギー設備２５０との結合が図示されている。これに加えて、タワー２５６が示唆されている風力エネルギー設備２５０は、整流器２５４によって整流される三相交流電流を生成するための発電機（ジェネレータ）２５２を有する。したがって、整流器２５４からは、直流電圧中間回路２０６との電気的な連結接続部２５８が提供される。

風力エネルギー設備２５０の制御は、風力エネルギー設備制御器２６０を介して行われる。この風力エネルギー設備制御器２６０には、設定値を風力エネルギー設備制御器２６０に送ることができるコントロールレベル部(Leitebene)２６２が上位に置かれている。これらの設定値は、有効電力が交流電圧給電網２１４に送出されるべきなのか、またはそこから取り出されるべきなのか、および／または無効電力が交流電圧給電網に供給されるべきなのか、またはそこから取り出されるべきなのか、そしてそれがどれだけの量なのかを設定することもできる。対応する各設定値は、風力エネルギー設備制御器２６０からＦＡＣＴＳ制御器２２２へ転送され得る。かくしてＦＡＣＴＳ制御器２２２によって、接続されているアキュムレータ２２８の放電および／または充電の適合（同調ないしマッチング Abstimmung）と、有効電力および／または無効電力の交流電圧給電網への供給または交流電圧給電網からの取り出しとが可能である。

１、２０１ 充電装置
２、２０２ 電力供給用の供給ユニット
４、２０４ アキュムレータユニット（アキュユニット）
６、２０６ 直流電圧中間回路
８、２０８ インバータ（逆変換装置）
１０、２１０ チョークコイル
１２、２１２ 変圧器（トランス）
１４、２１４ 交流電圧給電網（交流電圧ネットワーク）
１６、２１６ インバータ制御ユニット
１８、２１８ ネットワーク参照ユニット（ネットワーク検出器）
２０ 交流電圧測定箇所
２２、２２２ ネットワークサービス電力制御ユニット（ＦＡＣＴＳ制御ユニット）
２３ 設定パス
２４、２２４ 中間回路測定箇所
２６、２２６ 直流電流調整器（直流電流コンバータ）
２８、２２８ アキュムレータ（アキュ）
３０、２３０ アキュムレータ充電制御ユニット
３２、２３２ アキュムレータ測定箇所
３４ 風力エネルギー設備への結合箇所

２４０ 三相交流電圧出力部
２４２ ネットワークフィルタ
２４４ スイッチ
２５０ 風力エネルギー設備
２５２ 発電機（ジェネレータ）
２５４ 整流器
２５６ タワー
２５８ 電気的な連結接続部
２６０ 風力エネルギー設備制御器
２６２ コントロールレベル部

Claims (16)

1. 電気車両の電気貯蔵器（２２８）を充電する充電装置（２０１）であって、
   − 該充電装置（２０１）は、電気エネルギーを交流電圧給電網（２１４）に供給する供給ユニット（２０２）を含んで構成され、該供給ユニットは、
   − 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路（２０６）と、
   − 前記交流電圧給電網（２１４）に供給するために前記直流電圧中間回路（２０６）の直流電流または直流電圧を交流電流に変換するように、そして前記直流電圧中間回路（２０６）に供給するために前記交流電圧給電網（２１４）からの交流電流を直流電流または直流電圧に変換するように配設された変換器（２０８）とを含んで構成され、
   − 更に該充電装置（２０１）は、前記直流電圧中間回路（２０６）から前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に充電する、または前記直流電圧中間回路（２０６）へ前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に放電する、少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）またはアキュムレータユニット（２０４）を接続するための少なくとも１つの充電接続部を含んで構成され、
   前記供給ユニット（２０２）は、無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように配設されており、そして、風力エネルギー設備（２５０）の供給ユニット（２０２）が前記供給ユニット（２０２）として使用されること、
   前記供給ユニット（２０２）は、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように配設されていること、
   該充電装置（２０１）は、前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有すること、
   前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、前記直流電圧中間回路（２０６）と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路（２０６）の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）により制御可能であること、
   該充電装置（２０１）は、前記供給ユニット（２０２）および前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）の制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）を含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）は、ネットワーク参照ユニット（２１８）を介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）と前記アキュムレータユニット（２０４）の少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニット（２３０）との間には接続部が設けられていること、及び、
   前記直流電圧中間回路（２０６）は、前記風力エネルギー設備（２５０）の整流器（２５４）と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器（２６０）から前記ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）へ設定値が転送可能であること
   を特徴とする充電装置。
2. 前記供給ユニット（２０２）は、選択的に無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように設計されること
   を特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記供給ユニット（２０２）は、選択的に有効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように設計されること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
4. 前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、
   − 前記電気貯蔵器（２２８）を少なくとも部分的に充電するための充電電流を制御するべく前記直流電圧中間回路（２０６）と接続されたローセット調整器（２２６）を有し、または
   − 前記電気貯蔵器（２２８）を少なくとも部分的に放電するための放電電流を制御するべく前記直流電圧中間回路（２０６）と接続されたハイセット調整器（２２６）を有すること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
5. 前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、ハイセット調整器もしくは前記ハイセット調整器（２２６）を制御するための、またはローセット調整器もしくは前記ローセット調整器（２２６）を制御するための、または
   − 充電電流もしくは放電電流を、
   − 前記アキュムレータユニット（２０４）に接続された電気貯蔵器の充電電圧を、
   − 充電出力もしくは放電出力を、または
   − 前記アキュムレータユニット（２０４）に接続された電気貯蔵器の充電状態を
   検出するための
   アキュムレータ制御ユニット（２３０）を有すること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
6. それぞれ１つの電気貯蔵器（２２８）を少なくとも部分的に充電または放電するために複数のアキュムレータユニット（２０４）が設けられていること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
7. 前記風力エネルギー設備（２５０）と前記直流電圧中間回路（２０６）との間に電気的接続を作成するために、前記供給ユニット（２０２）は風力エネルギー設備（２５０）に接続するように配設されていること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
8. − 風力エネルギー設備を用いる、かつアキュムレータユニット（２０４）を用いる、
   − 風力エネルギー設備を用いない、かつアキュムレータユニット（２０４）を用いる、
   − 風力エネルギー設備を用いる、かつアキュムレータユニット（２０４）を用いない、または
   − 風力エネルギー設備を用いない、かつアキュムレータユニット（２０４）を用いない
   との運転を選択するためのスイッチング手段を設けたこと
   を特徴とする、請求項１または２に記載の充電装置。
9. 請求項１または２に記載の充電装置（２０１）を含んで構成される、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力エネルギー設備。
10. − 請求項９に記載の風力エネルギー設備（２５０）、または、請求項１または２に記載の充電装置（２０１）と、
    − 該充電装置（２０１）に接続される少なくとも１つの電気貯蔵器（２２８）とを含んで構成され、この際、優先的な電気貯蔵器（２２８）が、充電された状態で、完全または部分的に放電された電気車両の電気貯蔵器（２２８）と取り替えられるように設けられている、充電ステーション。
11. 電気車両の電気貯蔵器（２２８）を充電するための充電装置（２０１）の供給ユニットとして使用される、風力エネルギー設備（２５０）の供給ユニット（２０２）であって、
    該供給ユニット（２０２）は、
    − 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路（２０６）と、
    − 交流電圧給電網（２１４）に供給するために前記直流電圧中間回路（２０６）の直流電流または直流電圧を交流電流に変換するように、そして前記直流電圧中間回路（２０６）に供給するために前記交流電圧給電網（２１４）からの交流電流を直流電流または直流電圧に変換するように配設された変換器（２０８）とを含んで構成され、
    前記直流電圧中間回路（２０６）から前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に充電するために、または前記直流電圧中間回路（２０６）へ前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に放電するために、前記直流電圧中間回路（２０６）と連結された少なくとも１つもしくはそれぞれ１つのアキュムレータユニット（２０４）が使用され、
    該供給ユニット（２０２）は、無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように配設されていること、
    該供給ユニット（２０２）は、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように配設されていること、
    前記充電装置（２０１）は、前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有すること、
    前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、前記直流電圧中間回路（２０６）と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路（２０６）の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）により制御可能であること、
    前記充電装置（２０１）は、該供給ユニット（２０２）および前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）の制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）を含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）は、ネットワーク参照ユニット（２１８）を介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）と前記アキュムレータユニット（２０４）の少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニット（２３０）との間には接続部が設けられていること、及び、
    前記直流電圧中間回路（２０６）は、前記風力エネルギー設備（２５０）の整流器（２５４）と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器（２６０）から前記ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）へ設定値が転送可能であること
    を特徴とする供給ユニット。
12. 電気車両の電気貯蔵器（２２８）を充電または放電するべく交流電圧給電網（２１４）に接続された充電装置（２０１）を制御する方法であって、
    − 有効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出し、または無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出し、または有効電力および無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すことを設定するための設定情報を受け取るステップと、
    − 前記設定情報に依存して、有効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出し、または無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出し、または有効電力および無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すために前記充電装置（２０１）を制御するステップと、または
    − 前記設定情報に依存して、前記電気貯蔵器（２２８）の少なくとも１つが少なくとも部分的に充電または放電されるように前記充電装置（２０１）を制御するステップと
    を包含し、
    そして前記供給および取り出しのために風力エネルギー設備（２５０）の供給ユニット（２０２）が使用されること、
    前記供給ユニット（２０２）の配設により、直流電圧中間回路（２０６）の中間回路電圧を設定可能な値へ制御すること、
    前記充電装置（２０１）は、前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有すること、
    少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記直流電圧中間回路（２０６）と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路（２０６）の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）により制御可能であること、
    前記充電装置（２０１）は、前記供給ユニット（２０２）および前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）の制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）を含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）は、ネットワーク参照ユニット（２１８）を介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）と前記アキュムレータユニット（２０４）の少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニット（２３０）との間には接続部が設けられていること、及び、
    前記直流電圧中間回路（２０６）は、前記風力エネルギー設備（２５０）の整流器（２５４）と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器（２６０）から前記ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）へ設定値が転送可能であること
    を特徴とする方法。
13. 前記電気貯蔵器（２２８）の複数が前記充電装置（２０１）に接続され、それぞれ１つの電気貯蔵器（２２８）が１つのアキュムレータユニット（２０４）に接続され、この際、前記電気貯蔵器（２２８）の各々が個別に充電もしくは放電されること
    を特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記充電装置（２０１）が、風力エネルギーから電気エネルギーを生成するための風力エネルギー設備（２５０）と連結されており、利用可能な風力エネルギーに依存して、または前記設定情報に依存して、前記電気貯蔵器（２２８）の少なくとも１つが風力エネルギーから生成された電気エネルギーを用いて充電されること
    を特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 電気車両の電気貯蔵器（２２８）を充電する充電装置（２０１）の制御にあたり、
    − 該充電装置（２０１）は、電気エネルギーを交流電圧給電網（２１４）に供給する供給ユニット（２０２）を含んで構成され、該供給ユニットは、
    − 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路（２０６）と、
    − 前記交流電圧給電網（２１４）に供給するために前記直流電圧中間回路（２０６）の直流電流または直流電圧を交流電流に変換するように、そして前記直流電圧中間回路（２０６）に供給するために前記交流電圧給電網（２１４）からの交流電流を直流電流または直流電圧に変換するように配設された変換器（２０８）とを含んで構成され、
    − 更に該充電装置（２０１）は、前記直流電圧中間回路（２０６）から前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に充電する、または前記直流電圧中間回路（２０６）へ前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に放電する、少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）またはアキュムレータユニット（２０４）を接続するための少なくとも１つの充電接続部を含んで構成され、
    前記供給ユニット（２０２）は、無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように配設されており、そして、風力エネルギー設備（２５０）の供給ユニット（２０２）が前記供給ユニット（２０２）として使用され、
    前記供給ユニット（２０２）は、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように配設されており、
    該充電装置（２０１）は、前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有し、
    前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、前記直流電圧中間回路（２０６）と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路（２０６）の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）により制御可能であり、
    該充電装置（２０１）は、前記供給ユニット（２０２）および前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）の制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）を含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）は、ネットワーク参照ユニット（２１８）を介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）と前記アキュムレータユニット（２０４）の少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニット（２３０）との間には接続部が設けられており、
    前記直流電圧中間回路（２０６）は、前記風力エネルギー設備（２５０）の整流器（２５４）と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器（２６０）から前記ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）へ設定値が転送可能である
    との形式の充電装置（２０１）が制御されること
    を特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
16. 電気車両の電気貯蔵器（２２８）を充電する充電装置（２０１）の制御にあたり、
    − 該充電装置（２０１）は、電気エネルギーを交流電圧給電網（２１４）に供給する供給ユニット（２０２）を含んで構成され、該供給ユニットは、
    − 中間回路電圧を有する電気エネルギーを中間貯蔵するための直流電圧中間回路（２０６）と、
    − 前記交流電圧給電網（２１４）に供給するために前記直流電圧中間回路（２０６）の直流電流または直流電圧を交流電流に変換するように、そして前記直流電圧中間回路（２０６）に供給するために前記交流電圧給電網（２１４）からの交流電流を直流電流または直流電圧に変換するように配設された変換器（２０８）とを含んで構成され、
    − 更に該充電装置（２０１）は、前記直流電圧中間回路（２０６）から前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に充電する、または前記直流電圧中間回路（２０６）へ前記電気貯蔵器（２２８）の１つを少なくとも部分的に放電する、少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）またはアキュムレータユニット（２０４）を接続するための少なくとも１つの充電接続部を含んで構成され、
    前記供給ユニット（２０２）は、無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように配設されており、そして、風力エネルギー設備（２５０）の供給ユニット（２０２）が前記供給ユニット（２０２）として使用され、
    前記供給ユニット（２０２）は、前記中間回路電圧を設定可能な値へ制御するように配設されており、
    該充電装置（２０１）は、前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき有効電力を設定するべく有効電力目標値を入力するための、または前記交流電圧給電網（２１４）に供給されるか、またはそこから取り出されるべき無効電力を設定するべく無効電力目標値を入力するための入力インタフェースを有し、
    前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）は、前記直流電圧中間回路（２０６）と電気的に接続されており、この際、前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）が前記中間回路電圧の変化に影響されることはなく、前記直流電圧中間回路（２０６）の充電電流および放電電流は、前記中間回路電圧に依存しないで前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）により制御可能であり、
    該充電装置（２０１）は、前記供給ユニット（２０２）および前記少なくとも１つのアキュムレータユニット（２０４）の制御を互いに設定値に依存して連携させるためのネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）を含んでおり、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）は、ネットワーク参照ユニット（２１８）を介して情報を受け取り、該ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）と前記アキュムレータユニット（２０４）の少なくとも１つのアキュムレータ充電制御ユニット（２３０）との間には接続部が設けられており、
    前記直流電圧中間回路（２０６）は、前記風力エネルギー設備（２５０）の整流器（２５４）と電気的に接続されており、風力エネルギー設備制御器（２６０）から前記ネットワークサービス電力制御ユニット（２２２）へ設定値が転送可能であり、
    前記供給ユニット（２０２）は、選択的に無効電力を前記交流電圧給電網（２１４）に供給するか、またはそこから取り出すように設計される
    との形式の充電装置（２０１）が制御されること
    を特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。

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