专利名称：蓄能器的充电设备和用于使这种充电设备工作的方法
蓄能器的充电设备和用于使这种充电设备工作的方法本发明涉及具有独立权利要求的前序部分的特征的用于电化学的和/或静电的蓄能器的充电设备、用于使得这种充电设备工作的方法和带有这种充电设备的电动汽车。现代的电动汽车，例如仅靠电能驱动的汽车，但也可以是具有与内燃机或燃料电池的组合的混合动力汽车，配备有一个或多个电化学的蓄能器，有时还配备有静电的蓄能器。在这里且在下面，无论电动汽车还是混合动力汽车都称为电动汽车。电化学的蓄能器例如可以是铅酸蓄电池、镍金属氢化物蓄电池、镍锌蓄电池、锂离子蓄电池，或者也可以是这些蓄电池的组合。也可以与双层电容器组合使用。为了给这种蓄能器充上能量，需要利用充电设备进行充电过程。在电动汽车的情况下，这种充电设备可以是静止的或者集成在电动汽车中的充电设备，所谓的车载充电器。任何蓄能器由于其机械和化学结构都要经历老化过程。这种老化过程的速度取决于各种不同的因素，特别是充电状态、温度、充电与放电电流以及在蓄能器工作时的充电与放电过程。这些因素对蓄能器老化过程的影响程度取决于蓄能器的工作状态。特别是在电动汽车的情况下，行驶工作状态(循环老化)和停车工作状态(日历老化)一定要相互分开地予
以考察。在电动汽车中的锂离子蓄电池情况下，例如在停车工作状态下，特别是充电状态与温度是蓄能器老化过程速度的决定性因素。更特别地，高出全满充电状态的60%的较高充电状态在同时高温的情况下对这种蓄能器的寿命有不利影响。而这种状况会频繁地发生，因为停车平均占汽车(对于PKW)的总寿命的95%。因而如果在停车状态期间过高的充电状态特别是在高温情况下对这种蓄能器的较长寿命不利，则对可在任何时间调用大功率或大能量例如在电动汽车情况下形式为较长行驶距离的要求与此相矛盾。这包括如下情况，S卩，计划从蓄能器获得将来若干天或者更长时间的功率会有问题，这特别是因为温度变化曲线直到那时仍是未知的。这使得难以判定如何才能产生蓄能器的最佳充电状态，以保证蓄能器的尽可能长的寿命。此外，并非始终都能以令人满意的精确度预见充电过程的持续时间，因为供电网的电网负载在将来可能不同于目前的电网负载。因此提出了优化充电过程开始时刻的问题，该开始时刻此外还应取决于计划的能量获取，以便尽可能延缓蓄能器的老化。在这里且在下面，把供电方用来提供电能的电网普遍地称为供电网。这里的电网普遍地系指家用电网，但尤其也可以是专用的适合于特别大的功率消耗的大功率电网，比如在电动汽车中的蓄能器充电过程期间就会产生这种功率消耗。充电设备还应降低蓄能器使用中的运行成本，在这种情况下实现尽可能高的使用舒适性，同时蓄电池的寿命尽可能长。另外，蓄能器的寿命延长也考虑到了对环境保护的要求。因为原则上应尽可能地满足这种日益重要的要求，以便也能在将来考虑到提高的要求，充电设备在此应有助于便于使用可再生能源，这种能源已由不同的供电方馈入到供电网中。
此外将来要考虑到，为了环保政治目的，最好对电动汽车用电予以征税，或者给电动汽车提供比其它负载便宜的用电费率。现代的充电设备还应实现能让使用者选择特别便宜的用电费率或者享受税收优惠。此外，在供电网的高峰负载时间，充电过程期间的大充电电流特别是导致附加的供电网负载。特别地，在这种高峰负载时间，往往要考虑到高昂的用电价格。现代的充电设备通常有可编程的计算单元，借此比如能对充电过程的接通或切断时间间隔进行编程，以便例如便于利用廉价的夜间用电。这种编程多数情况下通过手动或者通过PC来进行，这往往很繁琐，或者甚至不可行，如果无PC可用。与蓄能器连接的可编程的设备有同样的情况。本发明的目的因而在于，提出一种充电设备，其解决了或者至少减小了上述问题。 也就是说，利用这种充电设备能以尽可能对操作友好的方式控制蓄能器的充电状态，从而尽可能地延缓蓄能器的老化过程。此外在可调用的功率和能量方面将有利地实现在时间上尽可能大的灵活性，其中将考虑尽可能全部的对时间要求严格的因素。此外在尽可能便宜的且与环境和谐的能量消耗方面，也将简化充电设备的可操作性。特别是充电设备的编程操作也得到了简化，尤其是在充电设备的固件更新方面得到简化。根据本发明，该目的通过具有独立权利要求的特征的一种充电设备、一种用于使得这种充电设备工作的方法和一种包括这种充电设备的电动汽车得以实现。改进方案和有利的设计方案可由从属权利要求得到。采用一种用于电动汽车中的蓄能器例如电化学的和/或静电的蓄能器特别是锂离子蓄电池的充电设备，即可实现蓄能器的特别长的寿命，其中充电设备含有一种用来把充电设备设成全满充电模式或停车充电模式的电路，其中充电设备被设计用于在全满充电模式下产生蓄能器的全满充电状态而在停车充电模式下产生蓄能器的停车充电状态，其中停车充电状态即为蓄能器的减少的充电状态。在此，所述电路可以包括电化学的和/或可编程的元件。蓄能器的减少的充电状态被规定为蓄能器的如下充电状态，即在这种充电状态下，在蓄能器中蓄存着减少的能量。 在这里，减少的能量少于最多能在蓄能器中蓄存的能量。蓄能器的全满充电状态被规定为如下充电状态，即在这种充电状态下，在蓄能器中蓄存着最多能蓄存的能量。相应于减少的充电状态的停车充电状态经过有利的选择，使得蓄能器的寿命尽可能长，但同时不低于最少蓄存的能量，以便例如在电动汽车的情况下保证最短行驶距离。在锂离子蓄电池情况下，在减少的充电状态(停车充电状态)下的减少的能量例如约为蓄能器(在其全满充电状态下)的最多能蓄存的能量的60%。如果根据对目前蓄存的能量的测量，蓄能器的目前的充电状态高于减少的充电状态(停车充电状态)，就利用被切换为停车充电模式的充电设备， 从蓄能器获取相应的能量，由此来调节蓄能器的停车充电状态。本发明的一种改进方案规定，全满充电模式按照标准被激活，充电设备具有用来激活停车充电模式的停车按键。这种充电设备的特点因而特别是操作尤其简单。在电动汽车中的车载充电设备的情况下，特别有益的是，停车按键设置在汽车的驾驶室中，有利地设置在仪表盘上。本发明的一种有利的设计方案规定，充电设备在停车充电模式下被设计用来把从蓄能器取得的能量传递至能量负载，和/或充电设备包括用来把从蓄能器取得的能量回馈到供电网中的模块。该模块有利地是供电方的供电网所许可的构件，它通常是逆变器模块， 且被设计用来把从蓄能器量得的电压转换成与供电网交流电压同步的交流电压。通过这种方式，充电设备在停车充电模式下适合于特别有效地分析从蓄能器取得的能量，因而特别环保且便宜。充电设备的一种改进方案规定，充电设备具有用于特别是通过因特网连接线、SMS 或无线电接收和分析发送至充电设备的激活信号的接口，用来产生蓄能器的全满充电状态或停车充电状态。这种充电设备因而具有根据对充电设备的受远程控制的激活来调节充电状态的能力。因而比如电动汽车中的处于具有减少的蓄存能量的停车充电状态下的蓄电池，可以在开始行驶之前通过把SMS发送至充电设备，而及时地调节至具有最多的蓄存能量的全满充电状态，以便通过这种方式使得汽车具有最长的行驶距离用于行驶。在本发明的一种有利的实施方式中规定，充电设备被设计用来实施具有目标时刻和目标充电状态的充电过程，其中充电设备含有计算单元，用于基于蓄能器的当前充电状态、供电网的可用的充电功率、目标时刻以及计划的能量消耗，计算充电过程的开始时刻和目标充电状态，也就是计算在这种目标充电状态下在蓄存器中的蓄存能量，其中充电设备还具有用于输入目标时刻和计划的能量消耗的输入接口。在这里，该输入接口可以直接位于充电设备上，且被设计成信号接收器或输入键盘。但在电动汽车的车载充电设备情况下， 该输入键盘也可以有利地设置在驾驶室中。这种可编程的充电设备具有如下优点充电状态可以特别对操作友好地且灵活地来优化。在用于电动汽车的充电设备的情况下，目标时刻例如计划的停车时刻可以最简单地按日期和时间说明的形式输入。计划的能量消耗例如可以特别简单地按以公里计的行驶距离的形式来说明。在这里，可自动进行的充电过程的开始时刻按如下方式来确定与计划的能量消耗相适配的充电状态在考虑到可用的充电功率的情况下在目标时间之前不久达至IJ。通过这种方式可以使得蓄能器在节能的停车充电状态下保持尽可能长的时间，且另一方面使其在所希望的时刻具有蓄存了充足的能量的充电状态。特别有利的是，通过因特网、 SMS或无线电来传递目标时刻和计划的能量消耗。在本发明的一种本身具有特别高的发明高度的改进方案中，充电设备具有计算单元和用于特别是通过因特网连接线、供电网、无线电和/或GPS接收温度信息的接口，其中充电设备被设计用于基于在计算单元中实施的充电策略，在考虑到温度信息的情况下计算充电功率的时间变化曲线，并用于自动地实施相应的充电过程。这种改进方案基于如下认识温度可以是蓄能器老化的一个重要因素。特别地，温度在充电过程期间起到重要的作用。因而例如在温度过低的情况下，若充电电流过大就会在锂离子电池中出现所谓的锂电镀。由现有技术已知，温度信息通过在充电设备或蓄电池上的传感器来获取。相比之下，本发明具有如下优点温度信息通过相应的服务提供商不仅可当天提供，而是也可在一段较长的时间内提供。这允许在考虑到所接收的温度信息的情况下，针对将来的时段计算特别好的因为预见性的充电策略，用于在该时段内产生蓄电池的充电状态。有一种有利的设计方案，其特点也是本身具有特殊的发明高度，且允许在充电过程期间特别好地控制成本，据此方案，充电设备具有计算单元和用于特别是通过因特网连接线、供电网、无线电和/或GPS接收有关至少一个供电方特别是有关电费、电网负载和/或能量产生方式的信息的接口，其中充电设备被设计用于计算充电功率的时间变化曲线， 和/或用于基于在计算单元中实施的充电策略在考虑到所接收的信息的情况下选择供电方，其中充电设备还被设计用于自动地实施相应的充电过程。在这里，计算单元尤其具有所谓的最低费用路由器的功能，借此功能始终都可以，有利地即使在充电过程期间也可以，得知并雇用最便宜的供电方。公知的充电设备可以通过计时调节来利用廉价的夜间用电，相比于所述公知的充电设备，采用在充电设备的计算单元中实施的这种充电策略，这种充电设备具有灵活性大和自动化程度高的优点，因为在任何时刻都可自动地选择不同的供电方的最便宜的用电费率。通过对提供可再生地获取的能量的供电方的自动选择，还可以实现生态的目标， 其方式例如为，自动地从在给定时刻提供由可再生能量源产生的电的这些供电方获取电。 根据充电策略的一种有利的实施方式，它还被设计用来处理供电方的通过接口接收的通电指令，这些通电指令对电网负载或转换成便宜的费率进行告知。为此，这种充电设备有利地具有操作接口，通过操作接口，例如选择特别廉价的或环保的预编程的策略即可调节或选择相应的充电策略。对充电策略的这种调节有利地也可以通过因特网连接线、无线电或另一种无线或有线的接口来进行，只要该充电策略未已固定地实施。因而给客户带来了如下优点始终都能在生态的和/或经济的最佳状况下给蓄能器充电。根据一种改进方案，充电设备含有计算单元，该计算单元被设计用来尤其是基于对供电网上的电网电压和电网频率的分析对供电网进行负载分析，并用来在考虑到负载分析的情况下基于编程的充电策略计算充电功率时间变化曲线，还被设计用来自动执行相应的充电过程。这种内部的负载分析例如可以基于快速傅立叶变换(FFT)，其方式为，分析供电网上的电压变化曲线，若出现辅助频率，就把电网评价为或多或少地负载。这一方面允许减小供电网在高峰负载时间的电网负载，或者普遍地用于在时间上使得这种电网负载均勻化。此外，在电网负载特别低时对蓄电池充电，这通常也会降低费用，比如在夜间进行所谓的夜间充电，由此可以节省电费。尤其也可以借助充电设备的另一有利的实施方式来节省电费，该实施方式规定， 充电设备被设计用于特别是通过供电网、无线电或因特网把识别代码发送至供电方和/或制造商。由此可以为供电方识别电动汽车等，从而以此方式必要时可实现降低的用电费率。 这特别是在以此方式能实现较便宜的税费时也是有利的。相比于制造商或电网供电商，发送识别代码也适合于识别充电设备，必要时还有与充电设备连接的蓄能器，或者与充电设备连接的电动汽车，以及在这种电动汽车中所含有的设备，或者其它直接地或通过蓄能器与充电设备连接的负载。这种识别对于特别是在信息或数据的接收方面确认合法来说尤其必要，比如这种充电设备、蓄能器或电动汽车的制造商的固件更新。根据一种本身具有特殊的发明高度的改进方案，充电设备具有计算单元和用于特别是通过因特网连接线或供电网接收和自动地处理程序代码的接口，程序代码用来改变或更新计算单元的程序。以此方式能通过因特网连接线或供电网来改变或更新特别是充电设备的固件，而无需其它数据载体、磁盘驱动器或计算机。计算单元在此经过设计，使得这种过程要么完全自动化地进行，要么由用户比如利用更新按键或借助输入接口上的菜单提示激活进行。在此，在例如通过供电网识别充电设备之后，例如通过供电网把新的固件传递到充电设备上。接下来，充电设备对其程序进行更新，并在合适的时刻重新开始。由此使得制造商可以在中央例如通过供电网特别是给一系列或一个产品批次的大量这种充电设备提供当前的固件，进而给客户提供最新的功能或更新。根据另一有利的实施方式，充电设备含有计算单元，计算单元带有接口，用于与蓄能器进行数据交换，特别是用于把用来改变或更新蓄能器的程序的程序代码传递至蓄能器，和/或用于接收蓄能器的数据，尤其是故障报警、维护和/或维修请求，其中充电设备还具有用于通过因特网、供电网和/或通过无线电特别是与制造商、工厂和/或供电方进行数据交换的接口。充电设备的该实施方式一方面具有把通过因特网、供电网和/或通过无线电接收的数据特别是用来改变或更新蓄能器程序的程序代码传递至该蓄能器的能力。这特别是允许由制造商对蓄能器的固件进行更新，这具有在上面结合充电设备的相应程序所述的全部优点。在这种过程中，在制造商识别蓄能器之后，通过充电设备来传递新的固件，其中充电设备例如通过供电网在制造商与蓄能器之间交换相应的数据。在接收固件之后，相应设计的蓄电池可以进行更新，接下来重新开始。通过充电设备在蓄能器和制造商之间进行的这种数据交换还使得制造商可以在中央通过供电网给一系列或一个产品批次的大量蓄能器提供当前的固件，进而给客户提供最新的功能或更新。还可以进行从蓄能器到充电设备的数据传递，用于把充电参数传递至充电设备，和/或从该充电设备例如传递至制造商，比如通过供电网进行传递。通过这种方式，例如故障代码或蓄能器的更换请求可以在中央由制造商或服务机构来处理。由此例如可以给蓄能器的使用者提供及时更换蓄能器，如果通过充电设备已得知该蓄能器即将失效。在充电设备与蓄能器之间的这种双向数据交换的另一优点是，可以通过充电设备从蓄能器接收开始信号，由此特别是可以引起通过充电设备进行的充电过程，相应的说明见上面。这包括可把充电参数从蓄能器传递至充电设备，可利用这些充电参数来配置充电设备。这些充电参数可以含有蓄能器的技术特征，比如充电容量或所允许的充电功率或充电电流的下限和上限。根据充电设备的一种改进方案，充电设备含有计算单元，计算单元带有接口，用于与连接到充电设备上的装置特别是电动汽车进行数据交换，特别是用于传递用来改变或更新该装置的程序的程序代码，和/或用于接收该装置的数据，尤其是故障报警、运行信息、 维护和/或维修请求，其中充电设备还具有用于通过因特网、供电网和/或通过无线电特别是与制造商、工厂和/或供电方进行数据交换的接口。尤其是在所述装置是电动汽车的情况下，交换的数据可以含有把汽车召回到工厂中，这些数据可通过充电设备从制造商或工厂传递至汽车，或者还含有产品或服务的广告。 此外可以把诸如行驶距离、故障等的信息从汽车传递到制造商或工厂。通过这种方式还可以特别是更新汽车的车载导航器的程序，或者汽车的另一控制单元的程序，其中通过充电设备同样得到这种程序的上述优点。用于与连接到充电设备上的装置进行数据交换的所述接口特别是也可以一同包括蓄能器，也就是说，该装置因而与充电设备通过蓄能器而连接，用于进行数据交换。替代地，所述接口也可以通过在充电设备与相关装置之间的直接连接来实现，例如通过附加的接头和线缆或者通过无线接口来实现。此外，本发明规定了一种用来使得用于电动汽车中的蓄能器例如电化学的和/或静电的蓄能器特别是锂离子蓄电池的充电设备工作的方法，其中充电设备被切换至全满充电模式或停车充电模式，其中在全满充电模式下通过充电设备产生蓄能器的全满充电状态而在停车充电模式下产生蓄能器的停车充电状态，其中停车充电状态即为蓄能器的减少的充电状态，如上所述。在所使用的蓄能器不起作用的时段期间，产生停车充电状态，其具有相比于全满充电状态有所减少的充电状态，由此因减少了日历老化而延长了该蓄能器的寿命。根据该方法的一种可特别简单地实施的实施方式，充电设备按照标准在全满充电模式下工作，且通过对停车按键的操纵(例如在机场较长时间地停车情况下)而在停车充电模式下工作。该方法尤其允许特别好地控制充电过程的成本，考虑环境方面，还在考虑到外部温度信息的情况下对将来的充电过程进行编程，根据该方法的一种可特别有利的改进方案，利用这里提出类型的充电设备进行充电过程。最后，本发明规定了一种具有这里提出类型的充电设备的电动汽车，其中充电设备要么作为所谓的车载充电器集成在电动汽车中，要么被设计成静止的充电设备。这种电动汽车具有如下优点在这种电动汽车中所含有的电化学的和/或静电的蓄能器可特别简单地转入停车充电状态，从而能以此方式特别有效地延长该蓄能器的寿命。这导致电动汽车的性能改善，以及因明显地延长了蓄能器的更换时间间隔而导致显著地降低成本。本发明的实施例在
图1和2中示出。附图示出 图1示意性地示出带有停车按键的充电设备；
图2为配备有充电设备的电动汽车的示意图。图1中所示为这里提出类型的充电设备的范例。该充电设备1与蓄能器2连接。 在该实施例中，蓄能器2是锂离子蓄电池，但蓄能器完全也可以例如是铅酸蓄电池或镍金属氢化物蓄电池。充电设备1具有电路3，利用该电路可把充电设备1设成全满充电模式或停车充电模式。充电设备经过设计，使得在全满充电模式下产生蓄能器1的全满充电状态。 在停车充电模式下，充电设备1被设计用来产生蓄能器1的停车充电状态，其中停车充电状态的特点是，蓄能器中所蓄存的能量减少(相比于最多能在蓄能器中蓄存的能量)。所示的充电设备按照标准被调节至全满充电模式。充电设备1具有停车按键4，用于激活停车充电模式。充电设备1还被设计用来继续引导从蓄能器2获得的能量。为此，充电设备1包括用于把从蓄能器获得的能量回馈到供电网6中的模块5。在这种回馈中，利用被设计成逆变器模块的模块，把从蓄能器量取的电压转变成与供电网的交流电压同步的交流电压。为了给蓄能器2充电，充电设备1首先与蓄能器2和供电网6连接。按照标准，以此方式对蓄能器2进行完全充电，直至达到最多能在蓄能器中蓄存的能量。通过操纵停车按键4，把充电设备从全满充电模式切换至停车充电模式。在停车充电模式下，蓄能器2转入到所蓄存的能量有所减少的停车充电状态中。在该例中，减少的能量大致等于最多能在蓄能器中蓄存的能量的60%。这种减少的充电状态尤其地适合于延长锂离子蓄电池的寿命。
如果蓄能器2处于目前的充电状态下，且带有目前蓄存的能量，这种能量大于属于停车充电状态的减少的能量，而充电设备处于停车充电模式，则通过充电设备从蓄能器获得相应的能量，直至达到蓄能器的停车充电状态。所获得的能量通过模块5回馈到供电网6中。 在图2中示意性地示出了一种电动汽车7，其带有这里所述类型的充电设备1和蓄能器2。该充电设备与供电网6连接，用于给蓄能器2充电。如同在先前的范例中，该充电设备1也包括停车按键4，利用该停车按键可把充电设备通过电路3转入到停车充电模式。 停车按键4有利地设置在电动汽车7的驾驶室内。充电设备被设计用来在全满充电模式下产生蓄能器2的全满充电状态，而在停车充电模式下产生蓄能器2的蓄存能量有所减少的停车充电状态。充电设备1按照标准设于全满充电模式下，且通过对停车按键4的操纵而切换至停车充电模式。如果充电设备1处于停车充电模式，且蓄能器2处于目前的充电状态，且所蓄存的能量大于属于停车充电状态的减少的能量，则在激活充电设备之后通过充电设备1从蓄能器2获得很多能量，直至产生蓄能器2的停车充电状态，即直至实现减少的能量。如果汽车如图2中所示停车，且充电设备1与供电网6连接，则所获得的能量通过模块5回馈到供电网6中。替代地，从蓄能器2获得的能量也可以继续传递至与蓄能器连接的负载(这里未示出)。这在汽车未与供电网6连接时亦即尤其是在行驶期间特别有利。充电设备1具有用于接收和分析发送至充电设备的激活信号的第一接口 8，该激活信号用来产生蓄能器2的全满充电状态或停车充电状态。也就是说，若蓄能器2在停车的电动汽车7中处于停车状态，且由使用者发出相应的激活信号，并被充电设备1通过第一接口 8接收，则充电设备2就会自动地产生蓄能器2的全满充电状态。通过这种方式，蓄能器在电动汽车7停车期间通过停车充电状态在很大程度上受到保护，且在计划行驶之前及时地给蓄能器2完全充电(产生全满充电状态)，以便以此方式实现电动汽车7的最大行程距离。在此处所示的范例中，激活信号通过SMS由移动无线电话传递到充电设备2。替代地， 也可以利用第一接口 8例如通过无线电产生与因特网的连接，从而可以通过因特网把相应的激活信号传递到充电设备1。充电设备还被设计用来实施具有目标时刻和目标充电状态的充电过程，其中充电设备1具有计算单元9，用于基于蓄能器2的当前充电状态、供电网6的可用充电功率、目标时刻以及计划的能量消耗来计算充电过程和目标充电状态的开始时刻，其中充电设备1还具有输入接口 10，用于输入目标时刻和计划的能量消耗。如果计划电动汽车7在将来的时刻即目标时刻行驶，则可以通过输入接口 10输入目标时刻。这有利地以带有钟点和日期的格式来进行。此外，通过该接口输入计划的以公里计的行驶距离。计算单元经过编程，使得根据这些输入基于蓄能器2的当前充电状态和供电网6的可用充电功率来计算出充电过程和目标充电状态的开始时刻。在直至该充电过程的开始时刻的时间内，蓄能器2自动地转入停车充电状态，以便尽可能延长蓄能器2的寿命。在汽车的该开始时刻才通过充电设备使得蓄能器2转入具有相应于目标充电状态的蓄存能量的充电状态，其中所述能量经过计算，使得它足以用来行驶所输入的距离，其中充电过程的开始时刻已根据对行驶距离、可用的充电功率等的规定而算得。替代地，目标时刻和计划的能量消耗也可以通过SMS或者通过因特网借助第一接口 8来输入。充电设备1还被设计用来通过第一接口 8从天气与温度信息的专门服务提供商接收温度信息。这种接收完全可以通过另一被设计用来接收天气与温度信息的接口来实现。 这些信息例如也可以通过与供电网连接的第二接口 8'来接收，如果这些信息通过供电网来提供。充电设备2还具有用于测量环境温度的温度传感器10。同样，蓄能器2具有温度传感器11，用于测量蓄能器2的温度。利用温度传感器11测得的温度信息由蓄能器2借助线缆12传递到充电设备1。替代地，这种传递也可以无线地借助蓄能器2中的相应的发送器和充电设备1中的接收器来进行。计算单元9被设计用来处理蓄能器2中的温度传感器11的温度信息、充电设备1中的温度传感器10的温度信息以及通过第一接口 8接收的温度与天气信息。由服务提供商接收的温度信息替代地也可以从供电网6接收，或者通过无线电或GPS利用专门的天气服务接收。在这里，所接收的这些温度信息可以是当天的，或者也可以在一段较长的时间内以天气预报的形式存在。为此，计算单元被设计用来从这些天气信息提取出温度信息。基于以此方式确定的将来的温度变化曲线，计算单元在时间上适配性地调整充电电流，从而尽可能减小由温度引起的老化。由此可以特别是在低温情况下防止锂电镀，进而防止蓄电池寿命缩短，且在高温情况下防止快速老化。计算单元9还被设计用来处理有关至少一个供电方的特别是有关电费、电网负载和/或能量产生方式的信息，并用来计算在时间上的充电功率变化曲线和/或用来根据在计算单元9中实施的充电策略在考虑到所接收的信息的情况下选择供电方。在这里，有关供电网6的信息通过第二接口 8'来接收。但所述信息在原则上完全也可以通过接口 8利用无线电、因特网和/或GPS来接收。如果用户例如对能量费用的减少感兴趣，则他可以设定一种充电策略，借此来优化在时间上的充电功率变化曲线，从而以尽可能便宜的用电费率由供电商获得尽可能大的能量。计算单元由此承担最低费用路由器的功能，在这种最低费用路由器中对各种不同的供电商的费率信息进行比较，并选出最便宜的那个。这种费率信息及其相关的供电商通电时间通过供电网当天获得。在这里，计算单元经过编程，使得即使在充电过程期间，也能自动申请并切换至最便宜的供电商。如果用户对使用尽可能环保地产生的能量感兴趣，他就借助计算单元来选出一种充电策略，使得由可再生的能源获得尽可能大的能量，其中相应的信息同样可以当天接收。在计算时间上的充电功率变化曲线时，同样分析关于供电商电网负载的信息。通过这种方式，特别是在高峰负载时间，可以实现电网负载的均勻化，从而可以把电动汽车用作发电厂的高峰负载缓冲器，并降低了蓄能器2的充电成本(夜间充电)。如果没有电网负载信息，计算单元就被设计用来根据对供电网6上的电网电压和电网频率的分析，通过内部分析(例如基于快速傅立叶变换，简写为FFT)来自动确定电网负载，并利用这种负载分析来计算最佳的充电功率变化曲线。为此特别是计算电网电压的傅立叶变换。根据电网电压的傅立叶变换的、属于不同于给定频率的频率的部分的存在状态， 来测量电网负载。如果通过这种方式测得电网电压的与电网电压的给定频率相差多于设定的最大阈值的部分，就中断充电过程或者推移到延后的时刻。以此方式来使得充电功率变化曲线相应于供电网的负载，并减小高峰负载。在该实施例中固定地设定IOHz作为最大阈值。但完全也可以设定较大的或较小的阈值。
此外，在充电设备中集成有用来把识别代码通过第二接口 8'和供电网6发送至供电方和制造商的机构。在充电过程之前或期间，通过这种方式来发送相应的识别代码，从而供电商识别出电动汽车等，必要时计算减少的用电费率。此外，为了实现便于对电动汽车征税，这种识别是必需的。计算单元9被设计用来处理程序代码，程序代码用于改变或更新计算单元9特别是计算单元9的固件的程序。通过供电网6和第二接口 8对这种程序代码的相应接收要么由用户6通过用户接口 10来激活，要么通过充电设备自动地发生。在这里，在通过供电网自动地发送识别代码之后，计算单元通过供电网获得新的固件数据，进行更新，并在合适的时刻重新开始。替代地，对固件的更新可以通过用户接口 10借助更新按键或菜单提示由使用者手动地引起。这种更新也可以借助外部的计算机来实现，该计算机例如采用无线电通讯方式通过第一接口 8与充电设备1连接，或者有线地与其连接。计算单元9还被设计用来通过连接线12与蓄能器2进行数据交换。通过这种方式把程序代码传递到蓄能器2上，以便比如对蓄能器2的固件进行更新。此外，通过该连接线12从蓄能器接收数据，特别是故障报警、维护和/或维修请求。但替代于有线的接口 12， 在蓄能器2与充电设备1之间完全也可以进行无线连接，比如采用无线电方式。从蓄能器 2接收的数据接下来经由接口 8'通过供电网被传递至蓄能器2的制造商。另外，已被用户发送至蓄能器的充电过程开始信号从蓄能器传递至充电设备，由此引起利用充电设备对蓄能器进行的充电过程。此外，充电参数从蓄能器传递至充电设备，利用这些充电参数来配置充电设备。这些充电参数含有蓄能器的技术特征，比如充电容量或所允许的充电功率或充电电流的下限和上限。通过这种方式，充电设备在任何时刻都精确地与蓄能器一致。另外，充电设备1与计算单元9通过第一接口 8以无线电方式连接，用于与控制器 13进行数据交换，该控制器也有一个相应的接口 14。通过这种连接例如传递用于改变或更新控制器13的程序的程序代码，从而能够对控制器13的固件进行更新。此外，通过这种连接来发送控制单元13和充电设备1的数据，特别是故障报警、运行信息、维护和/或维修请求。经由接口 8'把这些数据通过供电网6传递至控制器13的制造商或工厂。除了控制器 13夕卜，还可以把电动汽车7中的其它控制器或其它能量负载无线地或者有线地连接到充电设备上，用于进行这种数据交换。通过这种方式，特别是可以对车载导航系统的软件进行更新。此外，已传递至该控制器的充电过程开始信号从控制器传递至充电设备，由此引起利用充电设备对蓄能器进行的充电过程。
权利要求
1.一种用于蓄能器(2)特别是用于电动汽车(7)中的锂离子蓄电池的充电设备(1)， 其特征在于，充电设备(1)含有一种用来把充电设备(1)设成全满充电模式或停车充电模式的电路(3)，其中充电设备(1)被设计用于在全满充电模式下产生蓄能器(2)的全满充电状态而在停车充电模式下产生蓄能器(2)的停车充电状态，其中停车充电状态即为蓄能器的减少的充电状态。
2.如权利要求1所述的充电设备(1)，其特征在于，全满充电模式按照标准被激活，充电设备具有用来激活停车充电模式的停车按键(4 )。
3.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)在停车充电模式下被设计用来把从蓄能器(2)取得的能量传递至能量负载，和/或充电设备包括用来把从蓄能器(2)取得的能量回馈到供电网(6)中的模块(5)。
4.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)具有用于特别是通过因特网连接线、SMS或无线电接收和分析被发送至充电设备(1)的激活信号的接口(8、8')，用来产生蓄能器(2)的全满充电状态或停车充电状态。
5.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)被设计用来实施具有目标时刻和目标充电状态的充电过程，其中充电设备(1)含有计算单元(9)， 用于基于蓄能器(2)的当前充电状态、供电网(6)的可用的充电功率、目标时刻以及计划的能量消耗，计算充电过程的开始时刻和目标充电状态，其中充电设备(1)还具有用于输入目标时刻和计划的能量消耗的输入接口(10)。
6.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)具有计算单元(9)和用于特别是通过因特网连接线、供电网(6)、无线电和/或GPS接收温度信息的接口(8、8')，其中充电设备(1)被设计用于基于在计算单元(9)中实施的充电策略在考虑到温度信息的情况下计算充电功率的时间变化曲线。
7.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)具有计算单元(9)和用于特别是通过因特网连接线、供电网(6)、无线电和/或GPS接收有关至少一个供电方特别是有关电费、电网负载和/或能量产生方式的信息的接口(8、8')，其中充电设备(1)被设计用于计算充电功率的时间变化曲线，和/或用于基于在计算单元(9)中实施的充电策略在考虑到所接收的信息的情况下选择供电方。
8.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)具有计算单元(9)和用于特别是通过因特网连接线或供电网接收和自动地处理程序代码的接口 (8,8')，程序代码用来改变或更新计算单元的程序。
9.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)被设计用于特别是通过供电网、无线电或因特网把识别代码发送至供电方和/或制造商。
10.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)含有计算单元(9)，计算单元带有接口(8、8')，用于与蓄能器进行数据交换，特别是用于把用来改变或更新蓄能器(2)的程序的程序代码传递至蓄能器(2)，和/或用于接收蓄能器的数据，尤其是故障报警、维护和/或维修请求，其中充电设备(1)还具有用于通过因特网、供电网(6)和/或通过无线电特别是与制造商、工厂和/或供电方进行数据交换的接口(8、 8' λ
11.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)含有计算单元(9)，计算单元带有接口(8、8')，用于与连接到充电设备(1)上的装置特别是电动汽车进行数据交换，特别是用于传递用来改变或更新该装置的程序的程序代码，和/或用于接收该装置的数据，尤其是故障报警、运行信息、维护和/或维修请求，其中充电设备(1) 还具有用于通过因特网、供电网(6)和/或通过无线电特别是与制造商、工厂和/或供电方进行数据交换的接口(8、8')。
12.如前述权利要求中任一项所述的充电设备(1)，其特征在于，充电设备(1)含有计算单元(9)，该计算单元被设计用来尤其是基于对供电网上的电网电压和电网频率的分析对供电网进行负载分析，并用来在考虑到负载分析的情况下基于被编程的充电策略计算充电功率时间变化曲线。
13.一种用来使得用于蓄能器特别是用于电动汽车中的锂离子蓄电池的充电设备工作的方法，其特征在于，利用一种电路将充电设备(1)切换至全满充电模式或停车充电模式，其中在全满充电模式下通过充电设备(1)产生蓄能器(2)的全满充电状态而在停车充电模式下产生蓄能器的停车充电状态，其中停车充电状态即为蓄能器的减少的充电状态。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，利用根据权利要求1至12中任一项的充电设备(1)来实施该方法。
15.一种电动汽车(7)，具有根据权利要求1至12中任一项的充电设备(1)。
全文摘要
本发明涉及一种用于蓄能器(1)特别是用于电动汽车(7)中的锂离子蓄电池的充电设备(1)，充电设备(1)含有一种用来把充电设备(1)设成全满充电模式或停车充电模式的电路(3)，其中充电设备(1)被设计用于在全满充电模式下产生蓄能器(2)的全满充电状态而在停车充电模式下产生蓄能器(2)的停车充电状态，其中停车充电状态即为蓄能器的减少的充电状态。本发明还涉及一种用于使得这种充电设备(1)工作的方法以及一种带有这种充电设备(1)的电动汽车。
文档编号H02J7/00GK102470774SQ201080035567
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年8月11日
发明者B·德米特, H-G·施魏格, M·席曼, P·比尔克, S·邦内克塞尔 申请人:欧陆汽车有限责任公司