本发明描述了一种用于给电驱动车辆的多个能量存储器供电的功率转换器装置，其中电驱动被实施为纯电力驱动或被实施为混合驱动，例如与内燃机组合。本发明还描述了具有这种功率转换器装置并且具有用于所提及车辆的多个充电站的设备。
背景技术：
从通常已知的现有技术中，例如在US 6,625,545中公开的现有技术中，通常形成具有第一多相绕组和多个第二多相绕组的变压器。在这种情况下，第二绕组也可以实施为相对于彼此相移。根据所提及的现有技术，每个多相绕组还连接到功率转换器。所述功率转换器依次布置成三组并且在组内连接以形成级联布置。
EP 2 426 804 A1还公开了一种用于给电动车辆的电池充电的方法。在这种情况下，能量从存储系统中汲取，其中存储系统的能量源自供应系统，从传统或再生发电机馈送。
技术实现要素：
通过了解所提及的情况，本发明基于如下目的而提出，该目的在于提出一种用于给电驱动车辆的多个能量存储装置供电的功率转换器装置和包括该装置的设备，其中功率转换器装置以及设备尽可能地适应于关于待充电车辆的电流、电压和功率的不同要求。
根据本发明，该目的通过具有如下所述特征的功率转换器装置和具有如下所述特征的设备来实现。
根据本发明的用于给电驱动车辆的多个能量存储器供电的功率转换器装置被实施为具有变压器，该变压器具有第一多相绕组和多个第二多相绕组，其中第一绕组被实施为连接到功率供应系统，特别是连接到中压功率供应系统，并且其中第二绕组分别连接到相应的功率转换器的第一连接部。
在变压器的一个优选配置中，所述变压器具有相对于彼此相移的第一组第二绕组。在此重要的是：通过功率转换器装置的变压器的第二绕组的相位偏移，优选最佳地加载所提供的DC电压源，诸如像用于给功率转换器装置供电的本地能量存储器或太阳能电池阵列。为此目的，例如，可以通过具有相同数量构件的每个组来形成第一组。备选地，组大小也可以由具有相同额定负载的每个第一组来限定。如果只有两个或三个第一组，则是优选的。
在变压器的一个优选配置中，所述变压器具有第二绕组的第二组，其具有不同的额定输出电压。因此，下游功率转换器可以理想的方式适应于其额定馈电电压，用于给相应的能量存储器供电。在这种情况下，借助于直流电压转换器，电压匹配可以优选全部在功率转换器中省略。相应的额定输出电压优选根据通常已知的现有技术通过适应性调节相应数量的绕组来进行调节。
如果第一多相绕组被实施为三相绕组，则是优选的。如果所有的多相第二绕组同样被实施为三相绕组，则同样是优选的。这当然意味着具有多个次级绕组的三相变压器的配置，所述配置在本领域中是常规的。
如果相应的第二绕组以点对点连接的方式连接到相应的功率转换器则是特别优选的。这当然意味着负载连接。此外，功率转换器甚至可以使用数据线以优选的方式连接到彼此。数据线应该被理解为广义的含义，意味着所有用于交换信息或控制信号的线，但明确地不包含承载负载电流的连接。为此目的，特别优选设置中央控制装置，该中央控制装置被实施为驱动至少多个、优选所有的功率转换器。
从原则上而言，如果变压器的第一和第二绕组、更确切的是变压器的初级侧或次级侧的连接，通过保护和控制技术来连接则是优选的。所述技术特别地被实施为用于过压保护或者被实施为负载和电压分配器，并且根据相应的适用标准来实施。次级侧连接有利地根据分别适用于电驱动车辆的充电的安全要求来执行。
如果变压器具有至少7％、优选至少10％、特别优选至少15％的相对短路电压，则是有利的。因为优选提供的有源滤波器、特别是用于谐波补偿的效率由此得到改善，因此这是有利的。
在功率转换器装置的一个优选配置中，至少一个功率转换器被实施为AC/AC转换器。所述AC/AC转换器中的至少一个优选通过其第二连接部与优选根据现有技术实施的滤波器连接，由此形成有源滤波器。
在功率转换器装置的一个优选配置中，至少一个功率转换器被实施为AC/DC转换器。所述AC/DC转换器中的至少一个优选通过其第二连接部与属于功率转换器装置的本地能量存储器连接。本地能量存储器特别地可被实施为可再充电电池或电容器，例如所谓的超级电容器或其组合。
从原则上而言，降压转换器可布置在AC/DC转换器的下游。
特别地，至少一个功率转换器(优选大部分功率转换器)通过其相应的第二连接部形成用于车辆的负载连接。
根据本发明的设备被实施为具有上述的功率转换器，其中变压器被布置在不受环境影响的外壳中并且具有多个充电站，其中至少一个、优选恰好一个功率转换器与一个充电站相关联。此外，如果多个功率转换器(例如在每种情况下，一个被实施为AC/AC转换器，以及一个实施为AC/DC转换器)与一个充电站相关联，则可能是有利的。相应的充电站因此可以通过交流电流和直流电流来提供充电。
从原则上而言，不受环境影响的外壳应该被理解为是指保护变压器免受环境影响的任何物理措施。不言而喻，充电站、更确切地说是布置在那里的功率转换器，通过本领域内常规的合适布线连接到变压器。
与充电站相应的各个功率转换器优选地布置在充电站本身中或者布置在外壳中。
变压器优选通过其第一绕组连接到供应系统，优选中压系统，优选地在几十千伏范围内。
如果具有关联的AC/AC转换器的有源滤波器被布置在外壳中，则是特别优选的。备选地并且优选地甚至另外地，具有相关联AC/DC转换器的本地能量存储器同样布置在外壳中。
不言而喻的是，本发明的各种配置，即功率转换器装置以及还有包括该功率转换器装置的设备可以单独或以任意组合的方式实现，以实现改进。具体地，在不脱离本发明范围的情况下，上面提及的以及在此或下文中解释的特征不仅可以所示出的组合使用，而且可以其他非互相排斥的组合使用或者单独使用。
附图说明
本发明的进一步解释、有利的细节和特征从如下在图1至图4中示意性地示出的本发明的示例性实施例的描述、或者从其各个部分中显而易见。
图1示出根据本发明的功率转换器装置。
图2示出根据图1的功率转换器装置的有源滤波器。
图3和图4示出根据本发明的设备的两种配置。
具体实施方式
图1示出根据本发明的功率转换器装置。示出三相20kV中压系统10，其中本发明不限于该电压范围。所述中压系统10给变压器2供电，在不限制通用性的情况下，其第一侧(也就是说初级侧)三相绕组20以三角形连接。
变压器2的次级侧具有多个三相第二绕组210,220,230,242,252,260,270，这些三相第二绕组，在不限制通用性的情况下，分别以星形连接。
在这种情况下，第二绕组210,220,230,242,252,260,270形成两个第一组，其中第一第一组(2n0，其中n＝1,2,3,6,7)和第二第一组(2m2，其中m＝4,5)相对于彼此以相移方式形成。
此外，第二绕组210,220,230,242,252,260,270形成第二组，其中这些组在其额定电压方面因此就其各自的绕组数量而言是不同的。
每个三相第二绕组210,220,230,242,252,260,270分别以三相方式、以点对点连接形式连接到功率转换器310,320,330,340,350,360,370的相应的第一连接部30。
在此示出的功率转换器装置具有第一功率转换器310，其被实施为AC/AC转换器且其第二连接部32(输出连接部)连接到用于车辆感应充电的线圈710。在第一功率转换器的第二连接部分32处存在处于千赫兹范围频率下的400V的额定电压。功率转换器310被实施为提供至多63A的充电电流。
在此示出的功率转换器装置具有两个第二功率转换器320，其分别被实施为AC/AC转换器且其相应的第二连接部32(输出连接部)连接到用于车辆的所谓插入式充电的充电电缆。在第二功率转换器的第二连接部32处分别存在频率为50Hz的400V的额定电压。相应的功率转换器320被实施为提供至多63A的充电电流。
在此示出的功率转换器装置具有两个第三功率转换器330，其分别被实施为AC/DC转换器且其相应的第二连接部34(输出连接部)连接到用于车辆的所谓插入式充电的充电电缆。在第三功率转换器330的第二连接部34处分别存在800V的额定电压。相应的功率转换器330被实施为提供至多150A的充电电流。
在此示出的功率转换器装置具有第四功率转换器340，该第四功率转换器340被实施为AC/AC转换器且其相应的第二连接部32(输出连接部)连接到用于车辆的所谓的插入式充电的充电电缆。在第四功率转换器340的第二连接部32处分别存在频率为50Hz的400V的额定电压。相应的功率转换器340被实施为提供至多120A的充电电流。
在此示出的功率转换器装置具有第五功率转换器350，其被实施为AC/DC转换器且其第二连接部34(输出连接部)连接到用于车辆的所谓的插入式充电的充电电缆。在第五功率转换器350的第二连接部34处存在800V的额定电压。相应的功率转换器350被实施为提供至多350A的充电电流。
从变压器2到相应的功率转换器310,320,332,342,350的输出端32的所有先前的电流路径以单向方式实施，其中能量流从功率供应系统10到相应功率转换器的输出端32,34。但是，这种配置只是示例性的而非强制性的。
在此示出的功率转换器装置具有第六功率转换器360，该第六功率转换器360被实施为AC/AC转换器且其第二连接部32(输出连接部)连接到滤波器760，如通过图2中的实例的方式所示。该电流路径因此以双向方式实施并且由功率转换器360和滤波器760形成有源滤波器。例如，可以使用所述有源滤波器使得功率供应系统10的实际负载更接近期望的正弦负载。有源滤波器也可用于无功功率补偿。
滤波器760本身通过线圈762和电容器764,766以本领域的常规方式形成。
在此示出的功率转换器装置具有根据现有技术的第七功率转换器370，该第七功率转换器370被实施为AC/DC转换器以及其第二连接部34(输出部)连接到能量存储器770。所述能量存储器770在整个功率转换器装置上的高负载情况下主要用作缓冲存储器，并且在功率供应系统发生故障的情况下用于旁路。所述能量存储器还可以用于补偿功率供应系统中的峰值负载。一方面，来自功率供应系统的能量可以被存储用于所述有功功率补偿，另一方面，能量可以被反馈到功率供应系统中。
关于电压、频率和电流的所有上述值仅仅代表可合理实现的示例性值。然而，各种其他配置当然也是可能的。
进一步说明中央控制装置4，其具有到所有功率转换器的连接部40并且在这种情况下其被实施为驱动功率转换器装置的所有功率转换器310,320,330,340,350,360,370。在这种情况下，功率转换器的操作参数，以及如果需要的话还有变压器2的操作参数，被检测，并且功率转换器310,320,330,340,350,360,370相应地被部分地控制，或者至少所述功率转换器的本地控制受到影响。例如，如果需要的话，可以选择性的方式调节各个功率转换器的输出功率。
图3和图4示出根据本发明的设备的两种配置。两种配置都具有在中央外壳100中的变压器2，有源滤波器760和能量存储器770以及相应的功率转换器360,370。为了供应能量，变压器2借助于(不是图示)连接线12连接到中压系统，参见图1。所述设备纯粹是通过实例的方式被实施为在每种情况下用于给六辆车辆8的能量存储器800充电。
在图3中，六个功率转换器的相应的第一连接部通过接地线14连接到变压器2。每个所述功率转换器布置在相应的充电站3中。充电电缆720,730,740,750从五个所述功率转换器、更确切地说从其第二连接部发出，也参见图1，所述充电电缆用于连接到车辆8并且用于所述车辆8的能量存储装置800的插入式充电。
充电站3的功率转换器的第二连接部连接到用于车辆8的非接触充电的感应线圈710。为此目的，提供车辆8停放并充电的位置区域700。
在图4中，在六个充电站3中的两个中，功率转换器同样设置在充电站中，而功率转换器中的一个布置在中央外壳100中。
在其余的三个充电站中，这些充电站在此全都被提供用于车辆8的能量存储器800的非接触式感应充电，相应的功率转换器布置在外壳100中，并且其第二连接部又通过接地线16连接到感应线圈710。
在所述设备的情况下，从原则上而言可特别有利的是，在充电过程开始之前尽可能早地给所述设备的中央控制装置发出待充电的车辆的必要参数的通知。为此目的，车辆在接近所述设备的过程中尽早与设备通信。因此可以分配最适合于车辆的充电站。
预先获得的信息还可以用于优化诸如像无功功率补偿之类的上级任务。例如，可以将车辆分配给充电站，该充电站的变压器的相应的第二绕组具有最适合于所述任务的相位。