专利名称：充电装置的制作方法
充电装置本发明涉及ー种用于对电动车的电存储器进行充电的充电装置。此外，本发明涉及ー种风能设备，并且此外还涉及ー种充电站以及风能设备的馈送単元的应用，以及ー种用于控制连接到交流电网上的充电装置的方法。由于当前全球性的石化燃料的能源短缺以及汽油机甚至柴油机的已知的低效率，电动车的重要性越来越高。在此，电动车尤其是可以理解为借助一个电动机或者多个电动机来驱动的乘用车(PKW)。这也可以包括所谓的混合动カ车辆，其不仅可以借助电动机来运动，而且附加地具有另ー发动机，例如内燃机。
这种电动车通常在电存储器中、尤其是电池中存储其能量。根据本发明和下面的描述，电存储器或者电池尤其是可以理解为能够为电动车的牵引电动机或者多个牵引电动机存储电能的电存储器。在此意义中，电动车尤其是也可以称为电动汽车。这种电存储器的存储容量例如可以在30kWh到50kWh左右，典型地在35kWh左右。下面也将电存储器称为蓄电池(縮写Akku)。为了对这种蓄电池充电，尤其是可以区分两个一般的方案。根据ー个方案，蓄电池直接在汽车上充电，其中蓄电池保留在汽车(或者其他电动车)上。另一方案提出了将完全或者部分放电的蓄电池用已充电的蓄电池进行更换。于是，有关的车辆行驶到ー个地点，在那里提供已充电状态的至少ー个构造相同的蓄电池，并且用该提供的蓄电池来更换完全或者部分放电的蓄电池。完全或者部分保留的蓄电池于是可以被充电，而有关的电动车已经可以继续行驶。这种蓄电池更换可以优选地设置在中心位置如所谓的充电站处。充电站由此可以理解为如下地点电动车可以在该地点获取电能。为了保证相当的可用性，这种充电站必须库存有大量蓄电池。如果例如从50个库存蓄电池出发，在每个蓄电池50kW至IOOkW的充电功率情况下对它们进行充电，则该示例性提及的充电站必须具备2. 5MW至5MW的充电功率。这样的充电功率不仅对于充电装置提出了这样高的要求，而且也对于至供电网或者供电网的相应的分支(该分支引导至所述充电站，即所述充电装置)的连接提出了高要求。在此要注意的是，在可预期的电动车的增长情况下，不仅要考虑到ー个充电站，而且还要考虑到多个、最优的是许多广泛分布的充电站，或者对于电动车用户而言会争取实现这种状況。作为一般的现有技术要引用如下文献DE 103 31 084 Al、WO 2005/008808 A2、US 2006/0192435 Al、DE 100 08 02 8 Al以及2009年I月29日的柏林机动车技术和发动机技术研讨会上Dirk Uwe Sauer的发表文章“混合动カ车辆和电动车中的电能存储器(Eiektrische Energiespeicher in Hybrid-und Elektrofahrzeugen)”。由此，本发明所基于的任务是，针对上面描述的问题或者挑战的至少之ー提出解决方案。特别地，本发明所基于的任务是，在考虑所涉及的供电网的特殊性情况下实现对于多个蓄电池充电的有效解决方案。根据本发明，提出了ー种根据权利要求I所述的充电装置。这种充电装置包括馈送单元，用于将电能馈送到交流电网中；以及蓄电池单元和充电端子，用于连接蓄电池单元以对电存储器之一进行充电和/或放电。馈送单元包括直流电中间回路，用于缓存电能。直流电中间回路具有中间回路电压，其中该中间回路电压不必是恒定的。此外，馈送单元包括换流器(也称为变频器或者逆变器)，其被提供用于将来自直流电中间回路的直流电流或者直流电压转换为交流电以馈送到交流电网中。同样地，换流器被提供用于将来自交流电网的交流电流转换为直流电流和/或直流电压以馈送到直流电中间回路或者对直流电中间回路充电。根据本发明，充电装置可以设置有仅仅一个蓄电池单元和相应的端子。然而出于效率的原因，从若干个、尤其是多个蓄电池单元出发。每个蓄电池单元设计用于将电存储器进行充电和/或放电。在此，下文中充电或者放电也被理解为部分充电或者部分放电。最后，应当将充电装置与相应的蓄电池及可能的其他边界条件匹配。用于对各连接的蓄电池充电的能量从直流电中间回路中获得。在此要提及的是，中间回路存储器本身通常仅仅可以存储少量的能量并且更确切地说在缓存器的意义上工作。在蓄电池放电时，相应地将能量或者放电电流引导至直流电中间回路。蓄电池或者多个连接在充电装置上的蓄电池的放电设计用于将电能或者电功率馈送到交流电网中。如果在蓄电池中相应地存在能量，则其可以针对不同目的而馈送到交流电网中。一方面，可以满足相应的能量需求。尤其是，考虑在峰值负载时间的馈送。于是，可以短时地在峰值负载时间为了满足要求而将蓄电池中的能量馈送到交流电网中。在这种峰值负载时间结束时，又可以由交流电网对相应的蓄电池充电。相比于通常在交流电网所需的能量、尤其是为了满足峰值负载时间的附加能量需求而言，电动车的蓄电池的能量比较低。而根据本发明可能并且优选地设计的是，将多个蓄电池连接在充电装置上，使得充电装置可以为了将能量馈送到交流电网中而具有相应多的能量或者馈送功率。如果此外考虑使用若干个、尤其是多个根据本发明的充电装置，其中分别多个蓄电池连接到充电装置上，则可以将可观的能量额和可用的馈送功率聚集在一起。结果，当蓄电池的相应的存储容量聚集在一起时，甚至可以使得针对峰值负载而设计的燃气发电厂成为多余。为了技术上的实现，提出了根据本发明的充电装置。一个并且尤其是若干个蓄电池的电能可以通过相应的蓄电池单元输送给直流电中间回路，并且由换流器馈送到交流电网中。优选的是，充电装置的馈送单元提供用于将无功功率馈送到交流电网中。由此可能的是，充电装置此外可以通过馈送无功功率来实现对交流电网的支持。在此纯粹预防性 地提出的是，相比于馈送点处在交流电网中交流电压的相位，无功功率的馈送可以通过馈送具有相应的相位的电流来实现。细节对于本领域技术人员而言是熟悉的，并且参考相关的专业文献，例如 Mohan, Undeland, Robbins 的 Power Electronics ；John ffiley&Sons ；ISBN 0-471-58408-8o如开头已经阐述的那样，本发明并且尤其是实施例所基于的认识是在电动车相应增加的情况下允许预期增加所谓的充电站并且由此增加优选根据本发明的充电装置，其中充电站如传统的加油站那样广泛地分布。于是，根据本发明的充电装置的支持交流电网的能力于是特别是在如下地点或者区域是有利的它们与对交流电网进行馈送的能量发生器如发电厂有较大距离。换而言之，通过根据本发明的充电装置的广泛分布，如其通过充电站所可能实现的那样，也能够实现对于交流电网的相应广泛的支持。对于根据本发明的充电装置，一个优选的实施形式提出了使用风能设备的馈送单在此有利的是，现代风能设备的馈送単元通常目前已经能够有针对性地将无功功率馈送到交流电网中。更确切地说，这种馈送单元此外也与交流电网的运营商的许多要求匹配，通常具有FACTS能力并且此外已被验证。这种馈送単元的设计也与应用匹配，例如作为充电装置，对于上面示例性提及的充电站考虑的是，现代风能设备已经具有超过5丽的额定功率。此外，风能设备的馈送単元通常具有如其按照根据本发明的充电装置提出的结构，即使用带有换流器或者逆变器的直流电中间回路。由此，仅仅需要任意用于对蓄电池充电和/或放电的蓄电池单元只与风能设备的馈送単元的直流电中间回路匹配并且连接到其上。在此并不需要但是可能的是，对风能设备本身进行设计，即将所述直流电中间回路与发电机连接所需的所有部件，以及发电机、包括转子叶片本身的转子。当然，与风能设备的馈送单元匹配的变压器同样可以与根据本发明的充电装置一同使用。优选的是，提供馈送单元用于将中间回路电压控制到可预给定的值。通常，根据エ作状态，对于中间回路电压存在最优值。该最优值应当尽可能小，以便保护涉及的半导体器件，以便实现尽可能长的寿命。而同时，该值必须选择得如所需的那样大，使得尤其是可能馈送到交流电网中。优选的是，馈送单元针对所谓的4象限工作来设计。在此，其理解为如下工作其中任选地有功功率可以被馈送到交流电网中或者从交流电网中提取。此外，可以任选地将无功功率馈送到交流电网中或者从其中提取。对于一方面为有功功率而另一方面为无功功率的两种可能性分别可以组合，使得在相应的4个象限的每个中的工作都是可能的。当然有功功率和/或无功功率也可以分别或者同时地具有零值。为了保证这种4象限工作，例如可以设计一种馈送単元，其可以保证双向工作方式，即从直流电中间回路出发将交流电流馈送到交流电网中以及(在相反方向上)从交流电网出发将直流电流馈送到直流电中间回路中或者输送给直流电中间回路。根据另ー实施形式，充电装置具有输入接ロ或者输入端ロ，用于输入有功功率额定值来预给定要馈送到交流电网中或者从其中要提取的有功功率，和/或用于输入无功功率额定值以预给定要馈送到交流电网中或者从其中要提取的无功功率。在此，由此设计的是，从外部预给定该有功功率额定值和/或无功功率额定值。于是，如果可能的话，充电装置实现所述预给定的设置。有功功率额定值和无功功率额定值在此原则上可以被不同地处理。有功功率额定值的预给定主要涉及定性的说明，即尤其是是否要将有功功率馈送到交流电网中，或者可以从交流电网中提取有功功率。要提取的有功功率或者要馈送的有功功率的大小虽然原则上也可以被预给定，然而也基本上取决于所连接的蓄电池的容量。优选的是，相应地馈送最大的有功功率或者提取最大的有功功率。无功功率额定值也包括如下信息是否要馈送无功功率或者要从交流电网中提取无功功率，而其中无功功率额定值优选可以定性地上并且尤其是在预给定的边界内具有任意值。换而言之，额定值在此被渐进式地预给定。还要注意的是，无功功率的馈送或者提取原则上与连接的蓄电池的容量无关。通过所述的对有功功率额定值以及无功功率额定值的外部预给定，可以相应地针对电网的要求来进行反应。在相应的功率过度供给或者能量过度供给的情况下，峰值负载时间的平衡或者有功功率的提取一方面可以原则上无关地实现并且与另一方面在交流电网(或者相应 的部分区段)的传输特性意义中对交流电网的支持同时地实现。通过这两个额定值的外部预给定(其例如可以通过电网运营商来进行)，多个与交流电网耦合的充电装置的协调以及由此有针对性地并且差别化地影响电网状态总体上是可能的。这也根据本发明的实施形式被提出。另一实施形式提出了，所述至少一个蓄电池单元、尤其是各蓄电池单元与直流电中间回路电连接，并且任选地，充电装置并且尤其是所述至少一个蓄电池单元(优选所有蓄电池单元)关于中间回路电压的变化不敏感地设计。由此，虽然有连接的蓄电池单元，馈送单元仍然可以被驱动为使得中间回路电压的幅度变化并且由此中间回路电压的最优值的分别设置是可能的。基本上，本领域技术人员知道如何可以实现在专业术语中也被称为鲁棒性的不敏感性。清楚的是，蓄电池单元必须与预期的变化范围匹配。换而言之，除了介电强度之外，蓄电池单元必须被构建为使得其在最低的预期中间回路电压情况下还可以控制充电电流，并且其在最高的预期中间回路电压情况下可以控制对直流电中间回路的放电电流。在此，蓄电池单元应当可以遵守充电规定(其也涉及放电)。此外，蓄电池单元应当在其动态响应方面与馈送单元的动态响应协调。这实现为使得馈送单元的动态响应比蓄电池单元的动态响应明显更快地被调节。换而言之，馈送单元的时间常数(例如测量和调节结构的时间常数和激励时间以及电感线圈、中间回路电容的选择或者调整)被尽可能小地选择，而蓄电池单元的相应的时间常数被相应大地选择。结果值得期望的是，馈送单元具有主要时间常数，其至少为蓄电池单元的主要时间常数的十分之一。这种设计也被已知为层级化(Hierarchisierung),并且避免了馈送单元和蓄电池单元的调节的不希望的相互影响。根据另一实施形式，提出了充电装置包括电网服务控制单元，用于对馈送单元和所述至少一个蓄电池单元的控制进行协调。作为基础，电网服务控制单元为此可以获得外部的预给定值如有功功率额定值和无功功率额定值。尤其是，有功功率额定值的实现允许在馈送单元和蓄电池单元之间的协调，由此尤其是馈送到电网中的有功功率可以通过蓄电池单元并且由此通过蓄电池在直流电中间回路上被提供，或者由此对于蓄电池充电所需的有功功率被从电网中提取。特别地，电网服务检测单元与每个蓄电池单元连接，尤其是与在那里分别设置的控制单元连接，并且其与逆变器控制单元连接，用于控制逆变器或者换流器。根据另一扩展方案，蓄电池单元或者每个蓄电池单元包括与直流电中间回路相连的降压转换器和/或与直流电中间回路相连的升压转换器。降压转换器设计用于从直流电中间回路中分别控制充电电流，尤其是根据用于对连接的蓄电池充电的充电规定来控制。相应地，升压转换器设计用于控制放电电流并且输送给直流电中间回路。由此，根据一个实施形式，可以以简单的方式来设计充电装置，其方式是使用风能设备的馈送单元，其中其具有直流电中间回路，并且降压转换器和升压转换器连接到该直流电中间回路上用于要并行充电的各蓄电池单元，以便控制充电电流或放电电流。优选的是，所述至少一个蓄电池単元(尤其是每个蓄电池単元)具有蓄电池控制单元，其检测充电电流或放电电流和/或相应的充电电压。该充电电压基本上对应于所连接的蓄电池単元上的电压。优选地，从这些测量值中确定连接的蓄电池的充电状态。此外，可以确定所连接的蓄电池的相应的充电功率或者放电功率。优选的是，设置多个蓄电池単元，以便分别对蓄电池(完全地或者部分地)进行充电和/或放电。每个蓄电池单元基本上被提供用于将所连接的蓄电池単独地充电或者放电。単独的充电或者放电尤其是必须考虑所连接的蓄电池的相应充电状态以及类型。重要的是，蓄电池単元可以彼此独立地对所连接的蓄电池进行充电或者放电。根据各要充电或者放电的蓄电池，可以指明使用相应匹配的蓄电池単元。然而所有蓄电池単元为了连接到直流电中间回路而被匹配。至交流电网中的电功率馈送或者从交流电网中的所需功率的提取在此很大程度上与蓄电池単元的类型无关。基本上仅仅必须考虑充电容量。根据另ー实施形式，提出了 为了连接到风能设备上提供馈送单元用于建立风能设备和直流电中间回路之间的电连接。尤其是在使用风能设备的馈送単元情况下，这是可以简单地实现的特征。通过该措施，实现了从风能中借助风能设备来获取的电能可以被用于对连接的蓄电池充电。风能设备的匹配在其他情况下并不需要。例如，蓄电池的充电压可以与可用的风能匹配。同样地，由风能设备产生的电功率可以(基本上用已知的方式)馈送到交流电网中。优选的是，充电装置具有开关装置，用于选择带有或者没有风能设备的工作以及选择带有或者没有蓄电池単元(或者多个蓄电池単元)的工作。由此，开关装置可以在4种工作状态之间选择，其中实现例如也可以通过两个开关装置来进行，即借助一个开关装置来选择带有或者没有风能设备的工作，而借助另ー个开关装置选择带有或者没有蓄电池単元的工作。设置这种开关装置的优点是，在制造充电装置吋，还不必已知并且由此不必考虑充电装置要以何种配置来被使用。由此，可能减小制造变化。此外也可以稍后决定选出另外的工作状态。使用充电端子来连接蓄电池单元的充电装置在此是特别优选的。于是甚至可能的是，充电装置首先仅仅设计用于带有风能设备的工作来将产生的能量馈送到交流电网中。同样地，例如可以稍后决定在风能设备处或在风能设备附近设置蓄电池单元来对蓄电池进行充电。要指出的是，没有风能设备以及没有蓄电池単元的工作状态也可以是有意义的，因为由此在对无功功率的馈送或者提取方面的电网支持是可能的。优选的是，充电装置、尤其是馈送单元具有FACTS能力。
FACTS 理解为“柔性交流输电系统(Flexible Alternating CurrentTransmission System)”。FACTS被IEEE定义为如下系统其基于功率电子设备和其他的静态装备，其控制ー个或者多个交流电传输系统參数的控制装置，以便改进可控制性并且提高功率传输的能力(參见 “proposes terms and definitions for flexible ACtransmission Systems(FACTS), IEEE transactions on power delivery,果12卷，果 4期，1997年10月，第1848至1853页”)。这种FACTS特性对于本领域技术人员而言基本上是常见的。在此，将无功功率有针对性地馈送到交流电网中或者从其中提取是所述FACTS能力的一方面。实现这种FACTS能力的一种简单可能性在于，使用风能设备的馈送单元，其具有FACTS能力。根据本发明，此外提出了一种风能设备用于将风能转换为电能，其包括根据本发明的充电装置或者这种充电装置的部件。根据一个实施形式，这意味着，包括风能设备的馈送单元的风能设备附加地装备有至少一个蓄电池单元和/或至少一个用于连接蓄电池单元的充电端子，其中连接到蓄电池单元上的蓄电池可以借助蓄电池单元和馈送单元来充电或者放电。根据本发明，此外提出了一种充电站 ，其包括根据本发明的充电装置和/或根据本发明的风能设备。附加地，充电站包括至少一个连接到充电装置上的电存储器。电存储器优选是设计用于在充电后的状态中更换电动车的被完全放电或者部分放电的蓄电池的电存储器。换而言之，连接用于充电的蓄电池并不处于电动车中，然而可以安装到该电动车中。优选的是，充电站包括多个蓄电池，并且被提供用于同时将多个蓄电池进行充电和/或放电。根据本发明，此外提出了将风能设备的馈送单元用作充电装置的馈送单元。特别地，提出了在充电装置中的应用，该充电装置具有一个或者多个要与馈送单元耦合的蓄电池单元。由此，可以使用如下馈送单元其在其所有特征中首先设计用于使用在风能设备中，而根据本发明被用于充电装置。必要时，馈送单元可以为了使用在充电装置中而被匹配，使得至少设置用于连接蓄电池单元的端子。根据本发明，此外提出了一种用于控制连接到交流电网上的充电装置来对电动车的蓄电池充电和/或放电的方法。在此，至少一个预给定信息被控制单元等等接收，其中预给定信息预给定是否有和/或有多少有功功率要馈送到交流电网中或者要从中提取。此夕卜，预给定信息可以附加地或者可替选地预给定是否有和/或有多少量的无功功率要馈送到交流电网中或者要从中提取。这种预给定信息始终被反复接收。于是，其优选并不是一次性的信息，而是该信息被持续更新，尤其是从控制中心传输给充电装置。在此，控制中心可以为多个充电装置部分地提供不同的预给定信息。根据预给定信息，于是控制充电装置，使得相应地将有功功率馈送到交流电网中或者从其中提取有功功率，和/或尽可能根据预给定信息来将无功功率馈送到交流电网中或者从其中提取无功功率。附加地或者可替选地，充电装置被控制为使得所连接的蓄电池的至少之一至少部分地被充电或者放电。关于将有功功率馈送到交流电网中或者将有功功率从交流电网中提取，对与所连接的蓄电池的充电和/或放电的控制的协调是有利的。优选的是，多个蓄电池连接到充电装置上，它们被单独地、尤其是分别彼此独立地充电或放电。该独立性主要涉及相应的对于充电规则的遵守，这些充电规则根据类型和充电状态预给定了相应的蓄电池的充电或者放电的类型和方式。关于是否已充电或者已放电的问题，优选的是多个或者所有连接的蓄电池的一致控制。优选的是，于是或者所有蓄电池被充电，或者所有蓄电池被放电。然而也可以设计一种工作方式，其中同时一些蓄电池被充电而其他的蓄电池被放电。下面借助实施例参照附图
来示例性地进一步阐述本发明。图I示出了根据本发明的充电装置的结构。
图2示出了根据本发明的充电装置的另ー结构。充电装置I主要包括馈送单元2和多个蓄电池単元(缩写Akkueinheiten) 4。蓄电池单元4与馈送单元2耦合，使得可以实现在其间的能量流以及信息交換。图I示例性地示出了两个蓄电池单元4，并且表明了设置多个蓄电池単元4 (即η个)。理论上仅仅使用一个蓄电池単元4也是足够的。 此外，充电装置I具有直流电中间回路6，通过其将馈送单元2和蓄电池単元4在能量上耦合。来自直流电中间回路6的能量可以通过逆变器8转换为三相交流电压。其连接有电感线圈10，从该电感线圈出发借助逆变器8产生的三相交流电流被输送通过变压器12，其中产生的交流电压在其幅度中被变大。变压器12最后与交流电网14连接。同样地，能量可以从交流电网14中提取并且借助逆变器8作为直流电流输送给直流电中间回路6。为了控制逆变器8以将电能馈送到交流电网14中，设置有逆变器控制単元16。该逆变器控制単元16在所产生的电压的频率、相位和幅度方面控制逆变器8。脉冲图案的具体的预给定可以在逆变器8中作为此来设计，或者通过逆变器控制单元16来预给定。为了控制逆变器，逆变器控制単元16需要关于所产生的交流电压和/或交流电网14的交流电压的信息。为此设置有电网參考单元18，其在交流电压测量处20上測量、分析电感线圈10和变压器12之间的交流电压，以及将关于此的信息、尤其是关于电压的频率、相位和幅度的信息传输给逆变器控制単元16。所测量的和/或分析的信息此外由电网參考单元18传输给电网服务控制单元22。电网服务控制単元22主要设计用于尤其是根据预给定值来协调馈送単元2和蓄电池单元4。为此，电网服务控制単元22通过预给定路径23获得外部预给定值，尤其是关于有功功率的馈送或者提取方面的预给定，和/或关于无功功率的馈送或者提取方面的预定。这些预给定值可以从外部通过该预给定路径23来传输。电网服务控制单元22将相应的信息或控制指令提供给蓄电池单元4并且在那里提供给蓄电池控制单元30，以及提供给馈送単元2，尤其是在那里提供给逆变器控制单元16。电网服务控制单元22此外通过中间回路测量处24接收关于直流电中间回路6的电压、电流和/或功率的信息。相应的信息可以部分地转发给逆变器控制単元16。此外，还考虑逆变器控制単元16与中间回路测量处24的直接连接。此外，电网服务控制単元22通过电网參考单元18获得尤其是关于电网电压的信息。此外，电网服务控制単元22也可以获得例如关于每个蓄电池単元、尤其是蓄电池充电控制単元30的充电状态或者存在的容量的信息。为了考虑关于要馈送的或者要提取的无功功率的预给定值，特别地或者仅仅地需要对馈送単元2的控制，尤其是逆变器控制単元16的控制。蓄电池単元4原则上并不涉及。为了考虑关于要馈送的或者要提取的有功功率的预给定值，考虑和协调馈送単元2以及蓄电池单元4是有利或者必须的。在此，也可以考虑连接到蓄电池単元4上的每个蓄电池8的可用的充电容量并且由此结果也考虑所有可用的充电容量的总和。要注意的是，在电网服务控制单元22和各蓄电池控制单元30、即每个蓄电池单元4的蓄电池控制单元30之间设置连接，这根据图I仅仅被部分地表明。
每个蓄电池单元4都与直流电中间回路6连接，使得能量可以从馈送单元2向各蓄电池单元4流动，或者相反。为此，各蓄电池单元4具有升压转换器和降压转换器块，其下面称为直流调节器26，并且与直流电中间回路6连接。实际上，在直流调节器26的情况下并不取决于在传统意义上分别包含升压转换器和降压转换器，而是直流调节器可以控制来自直流电中间回路6至相关的蓄电池28中的直流电流以及来自蓄电池28至直流电中间回路6中的直流电流。
为了控制直流调节器26，设置了蓄电池充电控制单元30。该蓄电池充电控制单元30接收控制值，尤其是电网服务单元22的控制预给定值。特别地，其可以获得关于如下内容的控制预给定值是否要对相应的蓄电池28充电或者放电，或者是否该蓄电池既不要充电也不要放电。在此要提及的是，电网服务控制单元22除了所描述的信号路径之外还可以获得其他的例如关于一个或多个蓄电池的充电状态的信息。为了控制直流调节器26，蓄电池充电控制单元30此外获得关于至蓄电池28或者来自蓄电池28的相应的充电电流或者放电电流的信息，以及关于蓄电池28的电压或者充电电压的信息。为此，在蓄电池测量处32上测量相应的电压和相应的电流，并且输入到蓄电池充电控制单元30中。通过蓄电池测量处，可以检测电压、电流和功率。图I示例性地示出了两个蓄电池28。优选的是，在此使用电动车的蓄电池，尤其是电动车的锂离子蓄电池，并且相应地进行充电和/或放电。为了将图I的充电装置与风能设备耦合，设置了耦合处34。由此可以将风能设备与充电装置I的直流电中间回路6连接。在此，一个实施形式设置了将风能借助转子和发电机转换为交流电流，其经过整流并且随后可以借助耦合处34来送到直流电中间回路24上。图2的充电装置基本上对应于图I的充电装置I。为了更清楚，图2的附图标记在其最后两位或者其最后一位对应于图I的充电装置I的相应元件的附图标记。就此而言也参考对于图I的相应元件的阐述。由此，充电装置201具有馈送单元202和多个蓄电池单元204，而其中示例性地仅仅示出了一个。所示的至示例性的蓄电池单元204的每个连接也设计为至其他的未示出的蓄电池单元。这也涉及电存储器228，其与蓄电池单元204相连。蓄电池单元204具有直流调节器226，其包括升压转换器和降压转换器，并且通过蓄电池控制单元230来控制。为了记录电压、电流和功率，存在蓄电池测量处232。直流调节器226通过直流电中间回路206与馈送单元202耦合并且由此与逆变器208耦合。逆变器208的控制通过逆变器控制单元216进行，该逆变器控制单元记录在中间回路测量处224上的电压、电流和/或功率。逆变器208保证从直流电中间回路206至三相交流电输出端240的功率流(有功功率以及无功功率)以及相反的功率流，其中电感线圈210和电网滤波器242连接到三相交流电输出端上。在用于电压检测、尤其是电网电压检测的测量处此外设置有开关244，以便能够实现至交流电网214的断开。电网电压检测或者电网检测借助电网检测装置218来进行，其在功能上类似于图I的充电单元I的电网参考单元18。电网检测装置218与所谓的FACTS控制装置或者控制单元222紧密耦合，所述FACTS控制装置或者控制单元222类似于图I的充电装置I的电网服务控制单元22。FACTS控制单元222可以与电网检测装置218 —同视为独立的单元，其与馈送单元202以及与蓄电池单元204通信。此外，图2的充电装置201为了连接电网也使用变压器212来与交流电网214相
连。 此外，在图2中示出了通过直流电中间回路206与风能设备250耦合作为选择。风能设备250 (其中表明了塔架256)此外具有发电机252用于产生三相交流电流，其借助整流器254来整流。由此，由整流器254设置与直流电中间回路206的电耦合及连接258。风能设备250的控制通过风能设备控制装置260进行。在该风能设备控制装置260之上设置有控制层262，其也可以将预给定值提供给风能设备控制装置260。这种预给定值也可以预给定是否要将有功功率发到交流电网214中或者从中提取有功功率，和/或是否以及以何种程度将无功功率馈送到交流电网中或者从中提取无功功率。相应的预给定值可以由风能设备控制装置260转发给FACTS控制装置222。由此，借助FACTS控制装置222此外可以实现对连接的蓄电池228的放电和/或充电与将有功功率和/或无功功率馈送到交流电网中或者从交流电网中提取的协调。
权利要求
1.一种用于对电动车的电存储器(28)充电的充电装置(1)，包括-馈送单元(2)，用于将电能馈送到交流电网(14)中，所述馈送单元包括-直流电中间回路(6)，用于缓存电能，所述直流电中间回路具有中间回路电压，以及-换流器(8)，其被提供用于将直流电中间回路(6)的直流电流和/或直流电压转换为交流电流来馈送到交流电网(14)中，以及将来自交流电网(14)的交流电流转换为直流电流和/或直流电压来馈送到直流电中间回路(6)中；以及-至少一个蓄电池单元(4)和/或至少一个充电端子，用于连接蓄电池单元(4)以由直流电中间回路(6)对电存储器(28)之一进行至少部分充电和/或将电存储器(28)之一至少部分地放电到直流电中间回路(6)中。
2.根据权利要求I所述的充电装置(I)，其特征在于，馈送单元(2)被提供用于将无功功率馈送到交流电网(14)中，和/或其中使用风能设备(250)的馈送单元(2)作为馈送单元(2)。
3.根据权利要求I或2所述的充电装置(I)，其特征在于，馈送单元(2)被提供用于将中间回路电压控制到可预给定的值。
4.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，馈送单元(2)针对4象限工作来设计，即设计用于任选地将有功功率馈送到交流电网(14)中或者从交流电网中提取，和/或将无功功率馈送到交流电网(14)中或者从交流电网(14)中提取。
5.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于输入接口，用于输入有功功率额定值来预给定要馈送到交流电网(14)中或者从交流电网(14)中要提取的有功功率，和/或用于输入无功功率额定值来预给定要馈送到交流电网中或者从其中要提取的无功功率。
6.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，所述至少一个蓄电池单元⑷与直流电中间回路(14)电连接，并且其中任选地，充电装置⑴并且尤其是所述至少一个蓄电池单元(4)对于中间回路电压的变化不敏感地设计。
7.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，包括电网服务控制单元(22)，用于对馈送单元(2)和所述至少一个蓄电池单元(4)的控制进行协调。
8.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，所述至少一个蓄电池单元⑷-具有与直流电中间回路(6)相连的降压转换器(26)，用于控制充电电流来对电存储器(28)至少部分地充电，和/或-具有与直流电中间回路(6)相连的升压转换器(26)，用于控制放电电流来对电存储器(28)至少部分地放电。
9.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，所述至少一个蓄电池单元(4)具有蓄电池控制单元(30)，用于控制升压转换器或者控制所述升压转换器，和/或用于控制降压转换器或者控制所述降压转换器，和/或用于检测-充电电流或放电电流，-充电电压，尤其是连接到所述蓄电池单元上的电存储器的充电电压，-充电功率或者放电功率，和/或-连接到所述蓄电池单元上的电存储器的充电状态。
10.根据上述权利要求之一所述的充电装置(1)，其特征在于，设置多个蓄电池单元 (4)，以便分别对电存储器至少部分地进行充电和/或放电。
11.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，馈送单元(2)为了连接到风能设备(250)上而被提供用于建立风能设备(250)和直流电中间回路(6)之间的电连接。
12.根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)，其特征在于，用于选择如下工作方式的开关装置-带有风能设备和带有蓄电池单元(4)，-没有风能设备而带有蓄电池单元(4)，-带有风能设备而没有蓄电池单元(4)，和/或-没有风能设备且没有蓄电池单元(4)。
13.一种风能设备(250)，用于将风能转换为电能，该风能设备包括根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)和/或根据上述权利要求之一所述的充电装置(I)的部件。
14.一种充电站,包括-根据权利要求13所述的风能设备(250)，和/或根据权利要求1-12之一所述的充电装置(1)，以及-至少一个连接到充电装置(I)上的电存储器(28)，其中优选的电存储器(28)设计用于在充电后的状态中更换电动车的被完全放电或者部分放电的电存储器(28)。
15.一种将风能设备(250)的馈送单元(2)作为充电装置(I)的馈送单元(2)来对电动车的电存储器(28)充电的应用，所述馈送单元(2)包括-直流电中间回路(6)，用于缓存电能，所述直流电中间回路具有中间回路电压，以及-换流器(8)，其被提供用于将直流电中间回路(6)的直流电流和/或直流电压转换为交流电流来馈送到交流电网(14)中，以及将来自交流电网(14)的交流电流转换为直流电流和/或直流电压来馈送到直流电中间回路(6)中，以及为了由直流电中间回路(6)对电存储器(28)之一进行至少部分充电和/或将电存储器(28)之一至少部分地放电到直流电中间回路(6)中，使用一个或者分别使用一个与直流电中间回路(6)耦合的蓄电池单元(4)。
16.一种用于控制连接到交流电网(14)上的充电装置(I)来对电动车的电存储器 (28)进行充电和/或放电的方法，包括如下步骤-接收预给定信息，用于预给定将有功功率馈送到交流电网(14)中，或者从交流电网 (14)中提取有功功率，和/或将无功功率馈送到交流电网(14)中，或者从交流电网(14)中提取无功功率，以及-控制充电装置(I)，以便根据预给定信息将有功功率馈送到交流电网(14)中，或者从交流电网(14)中提取有功功率，和/或将无功功率馈送到交流电网(14)中，或者从交流电网(14)中提取无功功率，和/或-控制充电装置(I)，使得根据预给定信息将电存储器(28)的至少之一至少部分地充电或放电。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述电存储器(28)中的多个连接到充电装置⑴上，尤其是分别一个电存储器(28)连接到蓄电池单元⑷上，其中所述电存储器(28)的每个单独地被充电或放电。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，控制根据权利要求1-12之一所述的充电装置(1)，和/或将充电装置(I)与用于从风能产生电能的风能设备(250)耦合，并且根据可用的风能和/或根据预给定信息用从风能产生的电能对电存储器(28)的至少之一充电。
全文摘要
本发明涉及一种用于对电动车的电存储器(28)充电的充电装置(1)，包括馈送单元(2)，用于将电能馈送到交流电网(14)中，所述馈送单元包括直流电中间回路(6)，用于缓存电能，所述直流电中间回路具有中间回路电压，以及换流器(8)，其被提供用于将直流电中间回路(6)的直流电流和/或直流电压转换为交流电流来馈送到交流电网(14)中，以及将来自交流电网(14)的交流电流转换为直流电流和/或直流电压来馈送到直流电中间回路(6)中；以及至少一个蓄电池单元(4)和/或至少一个充电端子，用于连接蓄电池单元(4)以由直流电中间回路(6)对电存储器(28)之一进行至少部分充电和/或将电存储器(28)之一至少部分地放电到直流电中间回路(6)中。
文档编号H02J3/18GK102625970SQ201080036816
公开日2012年8月1日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年8月19日
发明者沃克尔·迪德里克斯, 阿尔弗烈德·比克曼 申请人:艾劳埃斯·乌本