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Title:
CHARGING INFRASTRUCTURE UNIT, AND CHARGING INFRASTRUCTURE COMPRISING A CHARGING POWER OPTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/201688
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a charging infrastructure unit (1) for at least partly electrically driven vehicles (5), comprising one or more DC supply devices (39) for charging one or more vehicles (5), one or more supply connections, and one or more charging connections, wherein at least one of the one or more DC supply devices (30) can be supplied with energy via one or more supply connections, and a respective vehicle (5) can be connected to a charging connection.

Inventors:
BÖHM MARKUS (DE)
BÜRGER GERALD (DE)
KALTENBACH MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/059014
Publication Date:
October 24, 2019
Filing Date:
April 10, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B60L53/67; B60L53/31
Foreign References:
DE102016103011A12017-08-24
EP2572431A22013-03-27
DE102013200949A12014-07-24
US20130187602A12013-07-25
US20100106631A12010-04-29
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Ladeinfrastruktureinheit (1) für zumindest teilweise

elektrisch betriebene Fahrzeuge (5) , mit einem oder mehr Gleichstromstellern (30) zum Laden von einem oder mehr Fahrzeugen (5) , mit einem oder mehr Versorgungsanschlüssen und mit einem oder mehr Ladeanschlüssen, wobei mindestens einer der ein oder mehreren Gleichstromsteller (30) über einen oder mehrere Versorgungsanschlüsse mit Energie ver sorgbar ist und jeweils ein Fahrzeug (5) an einen Ladean schluss anschließbar ist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s

• jeder Ladeanschluss mit einem ersten Typ eines galva nisch isolierten Gleichstromsteller (30) verbunden ist, der mit einem oder mehr Versorgungsanschlüssen elektrisch verbunden ist und eine erste Ladeleistung über den ersten Typ des einen galvanisch isolierten Gleichstromstellers (30) am jeweiligen Ladeanschluss bereitgestellt ;

• ein oder mehr zweite Typen eines galvanisch isolier ten Gleichstromsteller (40) über einen oder mehrere Schalter (55) parallel zum ersten Typ des galvanisch isolierten Gleichstromsteller (40) derart zuschaltbar angeordnet sind, dass der galvanisch isolierte Gleichstromsteller (40) des zweiten Typs eine Boost- einheit (40) für den galvanisch isolierten Gleich stromsteller (30) des ersten Typs bildet, so dass ei ne zweite Ladeleistung des oder der zweiten Typen des galvanisch isolierten Gleichstromstellers (40) zu sätzlich zu der ersten Ladeleistung des ersten Typs des galvanisch isolierten Gleichstromstellers (30) an einem jeweils zugeordneten Ladeanschluss bereitstell bar ist, wobei die Boosteinheit (40) dem oder den La deanschlüssen fest zugeordnet ist und/oder die Boost einheit (40) dem oder den Ladeanschlüssen variabel zuordenbar ist.

2. Ladeinfrastruktureinheit (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktureinheit (1) weiter eine Kommunikati onseinheit (18) und eine Steuereinheit (14) aufweist.

3. Ladeinfrastruktureinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s jeweils jede Boosteinheit (40) über einen mechanischen Leistungsschalter (55) oder Halbleiterleistungsschalter (55) zu einem ersten Typ eines galvanisch isolierten

Gleichstromsteller (30) parallel zuschaltbar ist.

4. Ladeinfrastruktureinheit (1) nach Anspruch 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Schalter (55) ein mechanischer Leistungsschalter, ins besondere ein Schütz, ist, oder ein in Bezug auf Fehler ströme unterdimensionierte Halbleiterschalter ist, der insbesondere ausgelegt ist leistungslos vor oder nach ei nem Ladevorgang die Boosteinheit (40) parallel zum galva nisch isolierten Gleichstromsteller (30) des ersten Typs zu zuschalten oder zu trennen.

5. Ladeinfrastruktureinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktureinheit (1) zwei oder mehr galvanisch isolierte Gleichstromsteller (30) des ersten Typs aufweist und ein oder mehr galvanisch isolierte Gleichstromsteller (40) des zweiten Typs aufweist.

6. Ladeinfrastruktureinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktureinheit (1) einen galvanisch isolier ten Gleichstromsteller (30) des ersten Typs aufweist und ein oder mehr galvanisch isolierte Gleichstromsteller (40) des zweiten Typs als Boosteinheit (40) für ein schnelleres und/oder effizienteres Aufladen einer Fahrzeugbatterie aufweist .

7. Ladeinfrastruktur (2),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) von zwei oder mehr elektrisch seriell angeordneten Ladeinfrastruktureinheiten (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6 gebildet wird.

8. Ladeinfrastruktur (2) nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) eine oder mehr zentrale Steuer einheiten (19) und eine oder mehr zentrale Kommunikations einheiten (19) aufweist, wobei die Kommunikationseinheit (19) ausgebildet ist Nutzungsdaten von den in der Ladeinf rastruktur (2) verbundenen Ladeinfrastruktureinheiten (1) zu erhalten oder abzufragen und Steuersignale an die in der Ladeinfrastruktur (2) verbundenen Ladeinfrastruktur einheiten (1) zu senden und die zentrale Steuereinheit (19) ausgebildet ist Stromverläufe und Spannungsverläufe in die Ladeinfrastruktur (2) und innerhalb der Ladeinfra struktur (2) zu erfassen und die Nutzungsdaten und die er fassten Stromverläufe und Spannungsverläufe auszuwerten und basierend auf einer solchen Auswertung Steuersignale für die Ladeinfrastruktureinheiten (1) zu erzeugen und über die Kommunikationseinheit (19) zu versenden.

9. Ladeinfrastruktur (2) nach einem der vorstehenden Ansprü che,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) über einen oder mehr AC/DC- Wandler 10 an ein Niederspannungsnetz 310 und/oder ein Mittelspannungsnetz 110 und/oder ein Hochstannungsnetz , auch HV-AV-Netz, angeschlossen ist und mit elektrischer Energie versorgt wird.

10. Ladeinfrastruktur (2) nach Anspruch 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) zusätzlich ein oder mehr Batte riespeicher (400) aufweist, die ausgestaltet sind die in der Ladeinfrastruktur (2) verbundenen Ladeinfrastruktur einheiten (1) temporär oder dauerhaft mit Energie zu ver sorgen .

11. Ladeinfrastruktur (2) nach Anspruch 10,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die eine oder mehr Batteriespeicher (400) zumindest teil weise mit Batteriespeichereinheiten aus gebrauchten Batte riespeichereinheiten (400), insbesondere gebrauchten Fahr zeugbatteriespeichereinheiten, aufgebaut ist.

12. Ladeinfrastruktur (2) nach Anspruch 10 oder 11,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die eine oder mehr Batteriespeicher (400) ausgestaltet sind Netzdienstleistungen, wie peak shaving oder Frequenz stabilisierung, zu erbringen, wobei die Netzdienstleistun gen automatisch in Abhängigkeit von Stromverläufen und Spannungsverläufen in die Ladeinfrastruktur (2) oder auf einen über die zentrale Kommunikationseinheit (19) erhal ten Steuerbefehl aus der Infrastruktur (2) oder von außer halb der Ladeinfrastruktur (2) hin zu erbringen.

13. Ladeinfrastruktur (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) weiter ein oder mehr regenerati ve Energieerzeugungseinheiten (450) aufweisen, die elekt rische Leistung in die eine oder mehr Batteriespeicher (400) oder in ein Netz innerhalb der Ladeinfrastruktur (2) einzuspeisen .

14. Ladeinfrastruktur (2) nach Anspruch 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) ausgestaltet ist aus Energie speichern der angeschlossenen Fahrzeuge Netzdienstleistun- gen, wie peak shaving oder Frequenzstabilisierung, zu er bringen, wobei die Netzdienstleistungen automatisch in Ab hängigkeit von Stromverläufen und Spannungsverläufen in die Ladeinfrastruktur (2) oder auf einen über die zentrale Kommunikationseinheit (19) erhalten Steuerbefehl aus der Infrastruktur (2) oder von außerhalb der Ladeinfrastruktur (2) hin zu erbringen.

15. Ladeinfrastruktur (2) nach einem der vorstehenden Ansprü che,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Ladeinfrastruktur (2) eine oder mehr zentrale Boos tereinheiten (40) aufweist, die mittels einem oder mehr mechanischen Leistungsschaltern (55) oder Halbleiterleis tungsschaltern parallel zu Ladeinfrastruktureinheiten (1) und/oder zu einem oder mehr galvanisch isolierte Gleich stromstellern (30) des ersten Typs zuschaltbar sind.

16. Ladeinfrastruktur (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Energieverteilung innerhalb der Ladeinfrastruktur (2), insbesondere zwischen den Ladeinfrastruktureinheiten (1) und von Batteriespeichern (400) zu Ladeinfrastruktur einheiten (1), durch Stromschienensysteme (20) miteinan der elektrisch verbunden sind, insbesondere durch unter irdisch oder oberhalb von Fahrzeuge (5) angeordnete

Stromschienen (20) und/oder zumindest ein Teil der Lad einfrastruktureinheiten (1) über Stromschienensystem (20) kreuzweise miteinander verschaltbar sind.

17. Ladeinfrastruktur (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s zumindest die Ladeinfrastruktureinheiten (1), einen oder mehr AC/DC-Wandler (10) derart aufgebaut sind, dass diese auf einem Transportfahrzeug versetzbar angeordnet sind.

Description:
Beschreibung

Ladeinfrastruktureinheit und Ladeinfrastruktur mit Ladeleis tungsoption

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladeinfrastruktur und ei ne Ladeinfrastruktureinheit für zumindest teilweise

elektrisch betriebene Fahrzeugt. Zumindest teilweise

elektrisch betriebene Fahrzeuge können insbesondere Elektro fahrzeuge und/oder Hybridfahrzeuge sein. Fahrzeuge sind ins besondere PKW, Vans, Kleintransporter, Gabelstapler, Busse, autonom fahrende Transport- oder Servicefahrzeuge und/oder LKW.

Aus dem Stand der Technik sind Ladeinfrastruktureinheiten be kannt, die direkt über einen AC/DC-Wandler an ein Stromnetz angeschlossen werden. Diese bieten in der Regel Ladeanschlüs se für ein oder mehr Fahrzeuge. Die an diesen Ladeanschlüssen einer Ladeinfrastruktureinheit bereitgestellten Leistungen lassen sich in einigen Fällen auch auf einen Ladeanschuss um leiten, so dass an der Ladeinfrastruktureinheit ein Ladean schluss mit zusätzlich der Leistung von anderen Ladeanschlüs sen derselben Ladeinfrastruktureinheit betreiben lässt. Wei ter müssen Fahrzeuge an den Ladeinfrastruktureinheiten in ei ner Ladeinfrastruktur galvanisch vom Netz getrennt sein. Zu diesem Zweck können vorgelagerte NF-Transformatoren am Netz anschlusspunkt mit anschließender AC/DC-Wandlung vorgesehen sein. Der NF-Transformator muss dann für jeden Ladepunkt eine eigene Sekundärwicklung aufweisen, was zu hohen Kosten und einem unflexiblen Design in Bezug auf die Erweiterbarkeit des Systems führt.

Alternativ kann die galvanische Trennung auch nicht am Netz anschlusspunkt sondern in einem DC-Steller mit einem HF- Transformator erfolgen. Auf der Sekundärseite des Transforma tors finden sich dann mehrere Sekundärwicklungen und indivi duell regelbare Spannungs- und/oder Stromsteller, was eben- falls zu hohen Kosten und einem unflexiblen Design in Bezug auf die Erweiterbarkeit des Systems führt. Außerdem sein so aufgebaute Infrastrukturen in Bezug auf die Bereitstellung der Ladeleistung an den einzelnen Ladeanschlüssen stark limi tiert .

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Ladeinfrastrukturein heit und eine Ladeinfrastruktur bereitzustellen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik behebt.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 1 und die von diesem abhängigen Ansprüche gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Ladeinfrastruk tureinheit für zumindest teilweise elektrisch betriebene Fahrzeuge, mit einem oder mehr Gleichstromstellern zum Laden von einem oder mehr Fahrzeugen, mit einem oder mehr Versor gungsanschlüssen und mit einem oder mehr Ladeanschlüssen, wo bei mindestens einer der ein oder mehreren Gleichstromsteller über einen oder mehrere Versorgungsanschlüsse mit Energie versorgbar ist und jeweils ein Fahrzeug (5) an einen Ladean schluss anschließbar ist, wobei

• jeder Ladeanschluss mit einem ersten Typ eines galva nisch isolierten Gleichstromsteller verbunden ist, der mit einem oder mehr Versorgungsanschlüssen elektrisch verbunden ist und eine erste Ladeleistung über den ersten Typ des einen galvanisch isolierten Gleichstromstellers am jeweiligen Ladeanschluss be- reitgestellt ;

• ein oder mehr zweite Typen eines galvanisch isolier ten Gleichstromsteller über einen oder mehrere Schal ter parallel zum ersten Typ des galvanisch isolierten Gleichstromsteller derart zuschaltbar angeordnet sind, dass der galvanisch isolierte Gleichstromstel- ler des zweiten Typs eine Boosteinheit für den galva nisch isolierten Gleichstromsteller des ersten Typs bildet, so dass eine zweite Ladeleistung des oder der zweiten Typen des galvanisch isolierten Gleichstrom stellers zusätzlich zu der ersten Ladeleistung des ersten Typs des galvanisch isolierten Gleichstrom stellers an einem jeweils zugeordneten Ladeanschluss bereitstellbar ist, wobei die Boosteinheit dem oder den Ladeanschlüssen fest zugeordnet ist und/oder die Boosteinheit dem oder den Ladeanschlüssen variabel zuordenbar ist.

Bevorzugt wir, dass die Ladeinfrastruktureinheit weiter eine Kommunikationseinheit und eine Steuereinheit aufweist.

Auch wird bevorzugt, dass die Ladeanschlüsse einer Infra struktureinheit entweder alle parallel oder alle seriell be treibbar sind oder dass ein Teil der Ladeanschlüsse parallel und ein teil der Ladeanschlüsse seriell betreibbar sind. Pa rallel betreibbar heißt hier, dass die Ladeleistung gleich zeitig an den Ladeanschlüssen verfügbar ist und seriell, dass die Ladeleistung jeweils nur an einem Ladeanschluss verfügbar ist .

Bevorzugt wird auch, dass jeweils jede Boosteinheit über ei nen mechanischen Leistungsschalter oder Halbleiterleistungs schalter zu einem ersten Typ eines galvanisch isolierten Gleichstromsteller parallel zuschaltbar ist.

Auch wird bevorzugt, dass der Schalter ein mechanischer Leis tungsschalter, insbesondere ein Schütz, ist, oder ein in Be zug auf Fehlerströme unterdimensionierte Halbleiterschalter ist, der insbesondere ausgelegt ist leistungslos vor oder nach einem Ladevorgang die Boosteinheit parallel zum galva nisch isolierten Gleichstromsteller des ersten Typs zu zu schalten oder zu trennen.

Weiter wird bevorzugt, dass die Ladeinfrastruktureinheit zwei oder mehr galvanisch isolierte Gleichstromsteller des ersten Typs aufweist und ein oder mehr galvanisch isolierte Gleich stromsteller des zweiten Typs aufweist.

Bevorzugt wird auch, dass die Ladeinfrastruktureinheit einen galvanisch isolierten Gleichstromsteller des ersten Typs auf weist und ein oder mehr galvanisch isolierte Gleichstromstel- ler des zweiten Typs als Boosteinheit für ein schnelleres und/oder effizienteres Aufladen der Fahrzeugbatterie auf weist.

Auch wird bevorzugt, dass eine Ladeinfrastruktur von zwei o- der mehr elektrisch seriell angeordneten Ladeinfrastruktur einheiten nach einer der vorstehenden Ausführungen gebildet wird oder diese enthält.

Weiter wird bevorzugt, dass die Ladeinfrastruktur eine oder mehr zentrale Steuereinheiten und eine oder mehr zentrale Kommunikationseinheiten aufweist, wobei die Kommunikations einheit ausgebildet ist Nutzungsdaten von den in der Ladeinf rastruktur verbundenen Ladeinfrastruktureinheiten zu erhalten oder abzufragen und Steuersignale an die in der Ladeinfra struktur verbundenen Ladeinfrastruktureinheiten zu senden und die Steuereinheit ausgebildet ist Stromverläufe und Span nungsverläufe in die Ladeinfrastruktur und innerhalb der Lad einfrastruktur zu erfassen und die Nutzungsdaten und die er fassten Stromverläufe und Spannungsverläufe auszuwerten und basierend auf einer solchen Auswertung Steuersignale für die Ladeinfrastruktureinheiten zu erzeugen und über die Kommuni kationseinheit zu versenden. Das bewirkt eine optimale Effi zienz und/oder optimierte Ladezeiten.

Bevorzugt wird auch, dass die Ladeinfrastruktur über einen oder mehr AC/DC-Umrichter, auch AC/DC-Wandler, an ein LV-AC- Netz und/oder ein MV-AV-Netz und/oder ein HV-AV-Netz ange schlossen ist und mit elektrischer Energie versorgt wird. Auch wird bevorzugt, dass die Ladeinfrastruktur zusätzlich ein oder mehr Batteriespeicher aufweist, die ausgestaltet sind die in der Ladeinfrastruktur verbundenen Ladeinfrastruk tureinheiten temporär oder dauerhaft mit Energie zu versor gen .

Weiter wird bevorzugt, dass die eine oder mehr Batteriespei cher zumindest teilweise mit Batteriespeichereinheiten aus gebrauchten Batteriespeichereinheiten, insbesondere gebrauch ten Fahrzeugbatteriespeichereinheiten, aufgebaut ist.

Bevorzugt wird auch, dass die eine oder mehr Batteriespeicher ausgestaltet sind Netzdienstleistungen, wie peak shaving oder Frequenzstabilisierung, zu erbringen, wobei die Netzdienst leistungen automatisch in Abhängigkeit von Stromverläufen und Spannungsverläufen in die Ladeinfrastruktur oder auf einen über die zentrale Kommunikationseinheit erhalten Steuerbefehl aus der Infrastruktur oder von außerhalb der Ladeinfrastruk tur hin zu erbringen.

Auch wird bevorzugt, dass die Ladeinfrastruktur weiter ein oder mehr regenerative Energieerzeugungseinheiten aufweisen, die elektrische Leistung in die eine oder mehr Batteriespei cher oder in ein Netz innerhalb der Ladeinfrastruktur einzu speisen .

Weiter wird bevorzugt, dass die Ladeinfrastruktur ausgestal tet ist aus Energiespeichern der angeschlossenen Fahrzeuge Netzdienstleistungen, wie peak shaving oder Frequenzstabili sierung, zu erbringen, wobei die Netzdienstleistungen automa tisch in Abhängigkeit von Stromverläufen und Spannungsverläu fen in die Ladeinfrastruktur oder auf einen über die zentrale Kommunikationseinheit erhalten Steuerbefehl aus der Infra struktur oder von außerhalb der Ladeinfrastruktur hin zu er bringen . Bevorzugt wird auch, dass die Ladeinfrastruktur eine oder mehr zentrale Boostereinheiten aufweist, die mittels einem oder mehr mechanischen Leistungsschaltern oder Halbleiter leistungsschaltern parallel zu Ladeinfrastruktureinheiten und/oder zu einem oder mehr galvanisch isolierte Gleichstrom stellern des ersten Typs zuschaltbar sind.

Auch wird bevorzugt, dass die Energieverteilung innerhalb der Ladeinfrastruktur, insbesondere zwischen den Ladeinfrastruk tureinheiten und von Batteriespeichern zu Ladeinfrastruktur einheiten, durch Stromschienensysteme miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere durch unterirdisch oder oberhalb von Fahrzeuge angeordnete Stromschienen und/oder zumindest ein Teil der Ladeinfrastruktureinheiten über Stromschienen system kreuzweise miteinander verschaltbar sind.

Bevorzugt wird auch, dass die Stromschienen unter einem Dach angeordnet sind und die Ladeinfrastruktureinheiten als trag fähige Konstruktion ausgebildet sind und das Dach und die Stromschienen tragen.

Auch wird bevorzugt, dass die Stromschienen gekapselte oder eingehauste Stromschienen sind, so dass die Stromschienen in einem Außenbereich verlegbar uns einsetzbar sind.

Weiter wird bevorzugt, dass zumindest die Ladeinfrastruktur einheiten, einen oder mehr AC/DC-Umrichter, auch AC/DC- Wandler, derart aufgebaut sind, dass diese auf einem Trans portfahrzeug versetzbar angeordnet sind.

Insbesondere wird bevorzugt, dass auch die Stromschienen mo dular und/oder die Batteriespeicher in einem LKW transpor tierbar aufgebaut sind.

Auch wird bevorzugt, dass das Laden der Fahrzeuge auf Basis eines von den Fahrzeugen übermittelten SOC der Batteriespei cher der Fahrzeuge optimiert wird, und zwar über die Zentrale Steuereinheit und/oder die Steuereinheiten in den Infrastruk tureinheiten .

Bevorzugt wird auch, dass die Boosteinheiten über die einzel nen Ladeinfrastruktureinheiten und/oder die zentrale Steuer einheit zuschaltbar sind.

Weiter wird bevorzugt, dass die Infrastruktureinheiten ein Human Maschine Interface aufweisen, über das Ladevorgänge steuerbar und/oder auswählbar sind, insbesondere auch Lade zeiten oder geplante Abfahrtszeiten einstellbar sind.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von Figu ren erläutert.

Figur 1: Schematische Darstellung einer Ladeinfrastruktur aus dem Stand der Technik;

Figur 2: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen La deinfrastruktur mit redundanter Energieversorgung;

Figur 3: Schematische Darstellung einer modularen erfindungs gemäßen Ladeinfrastruktur mit redundanter Energieversorgung;

Figur 4: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen kleinen Ladeinfrastruktur mit redundanter Energieversorgung;

Figur 5: Schematische Darstellung einer weiteren erfindungs gemäßen mittleren Ladeinfrastruktur mit redundanter Energie versorgung;

Figur 6: Schematische Darstellung einer weiteren erfindungs gemäßen großen Ladeinfrastruktur mit redundanter Energiever sorgung;

Figur 7 : Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen La deinfrastruktureinheit; Figur 8: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen La deinfrastruktur .

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladein frastruktur aus dem Stand der Technik, wobei eine Ladeinfra struktur von einem Mittelspannungsnetz 110, insbesondere ei nem AC Mittelspannungsnetz, mit Energie versorgt wird und wo bei hier zusätzlich, also optional, ein Batteriespeicher 400 vorhanden ist, der hier mit einem nicht gezeigten AC/DC- Wandler an der Mittelspannungsnetz 110 angeschlossen ist. Weiter kann optional zwischen dem Mittelspannungsnetz 110 und dem Batteriespeicher 400 ein Mittelspannungsschalter oder ei ne Mittelspannungsschaltanlage angeordnet sein, die im Falle von Netzfehlern, Netzstörungen oder Netzausfällen die Versor gung des Ladeinfrastruktur übernimmt. Der Anschluss der Lad einfrastruktur an das Mittelspannungsnetz 110 erfolgt über einen Transformator 300.

Über ein Niederspannungsnetz 310, insbesondere ein AC Nieder spannungsnetz 310, das sich an den Transformator 300 an schließt, werden die einzelnen Ladestationen 500, 600 mit Energie versorgt. Die Ladeinfrastruktur ist über einen Router 700 mit einer Infrastruktursteuerung 200 steuerbar. Die Inf rastruktursteuerung 200 kann optional eine Energiespeicher teuerung 100 für den Batteriespeicher 400 beinhalten, die ein sammeln von Energie ermöglicht.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen Ladeinfrastruktur 2, wobei die Ladeinfrastruktur 2 über zwei AC/DC-Wandler 10 mit Energie versorgt wird, wobei einer der zwei AC/DC-Wandler 10 optional an einen Batterie speicher 400 angebunden ist und so eine besonders sichere und effiziente Energieversorgung gewährleistet wird. Der linke AC/DC-Wandler 10 wird dabei beispielhaft aus einem Nieder spannungsnetz 9 oder Mittelspannungsnetz 9, hier ein AC-Netz, gespeist und der rechte AC/DC-Wandler 10 wird dabei beispiel- haft aus einem redundanten Niederspannungsnetz 9 oder redun danten Mittelspannungsnetz 9, hier AC-Netz, gespeist (Blöcke über den zwei AC/DC-Wandler 10) . Weiter dargestellt sind zwei Ladeinfrastruktureinheiten 1, die an der DC-Seite der AC/DC- Wandler 10 angeordnet sind und über Stromschienen 20 und/oder Kabel 20 an die AC/DC-Wandler 10 angeschlossen sind.

Die linke Ladeinfrastruktureinheit 1 verfügt über einen ers ten Typ eines galvanisch isolierten Gleichstromstellers „Standard" 30, an dem ein Ladeanschluss für ein Fahrzeug 5 angeordnet ist. Über einen Gleichstromleistungsschalter 50, DC-Leistungsschalter, kann der erste Typ des galvanisch iso lierten Gleichstromstellers 30 mit dem Fahrzeug 5 elektrisch verbunden werden und das Fahrzeug 5 mit einer ersten Ladel eistung geladen werden. Über einen Schalter, insbesondere ei nen Schütz 55, also einen weiteren Leisungsschalter, insbe sondere weiteren DC-Leistungsschalter, kann, solange der La devorgang nicht gestartet ist oder läuft, eine Boosteinheit 40, bestehend aus einen zweiten Typ eines galvanisch isolier ten Gleichstromstellers 40, elektrisch parallel zu dem ersten Typ eines galvanisch isolierten Gleichstromstellers 30 hinzu geschaltet werden. Die Boosteinheit 40 liefert zusätzlich ei ne zweite Ladeleistung. Außerdem sind die Boosteinheiten 40 der rechten Ladeinfrastruktureinheit 1 über einen weiteren Schütz 55 zuschaltbar, so dass die Ladeleistung der linken Ladeinfrastruktureinheit 1 weiter erhöht werden kann. Durch diese Kreuzverschaltung oder auch „meshed busbar"- Verschaltung wird nicht nur eine erhöhte Versorgungssicher heit erreicht, sondern auch die Ladeleistung ist optimal auf unterschiedliche Ladeinfrastruktureinheiten 1 und deren Lade anschlüsse verteilbar.

Die rechte Ladeinfrastruktureinheit 1 verfügt weiter über drei galvanisch isolierten Gleichstromstellers 30 des ersten Typs, an dem jeweils ein Ladeanschluss für ein Fahrzeug 5 an geordnet ist. Über jeweils einen Gleichstromleistungsschalter 50 können die galvanisch isolierten Gleichstromsteller 30 des ersten Typs mit jeweils einem Fahrzeug 5 elektrisch verbunden werden und das jeweilige Fahrzeug 5 mit einer ersten Ladel- eistung geladen werden. Über die gezeigten Schütze 55 können die Boosteinheiten 40, galvanisch isolierte Gleichstromstel- ler des zweiten Typs, zu beliebigen Ladeanschlüssen der rech ten und linken Ladeinfrastruktureinheit 1 elektrisch parallel hinzu geschaltet und so die Ladeleistung erhöht, bzw. ange passt werden.

Diese Kreuzverschaltung oder auch „meshed busbar"- Verschaltung bewirkt nicht nur eine erhöhte Versorgungssi cherheit, sondern auch die Ladeleistung ist optimal auf un terschiedliche Ladeinfrastruktureinheiten 1 und deren Ladean schlüsse für Fahrzeuge 5 verteilbar. Beispielsweise können so jeweils zwei benachbarte Ladeinfrastruktureinheiten verschal tet werden. Alternativ können auch jeweils um ein oder mehr beabstandete Ladeinfrastruktureinheiten 1 kreuzweise ver schaltet sein. Die rechte Infrastruktureinheit 1 weist außer dem noch eine Kommunikationssteuerung 12, eine Steuer- oder Recheneinheitein 14, ein Human-Machine-Interface „HMI" 16 und eine Kommunikationseinheit 18 auf, wobei diese Einheiten der Steuerung und Kommunikation dienen. Alternativ und hier nicht gezeigt können eine Kommunikationssteuerung 12, eine Steuer oder Recheneinheit 14, ein Human-Machine-Interface „HMI" 16 und eine Kommunikationseinheit 18 auch in jeder der Ladeinf rastruktureinheiten 1 oder nur in einzelnen Ladeinfrastruk tureinheiten 1 und/oder zentral vorhanden sein.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer modula ren erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktur 2 mit redundanter Energieversorgung. Die Ladeinfrastruktur 2 wird über AC/DC- Wandler 10 an ein Niederspannungsnetz 310 angeschlossen, wel ches wiederum über Schaltanlagen und Transformatoren 300 an ein Mittelspannungsnetz 110 anschließbar ist. Einer oder meh rere der AC/DC-Wandler 10 können dabei mit einer zentralen Steuer- und Kommunikationseinheit 19 ausgestattet sein. Al ternativ kann, hier nicht gezeigt, die zentrale Steuer- und Kommunikationseinheit 19 auch separat, z.B. in einer zentra len Kontrolleinheit, angeordnet sein. Der linke Zweig der Ladeinfrastruktur 2 verfügt über mehrere Ladeinfrastruktureinheiten 1, wobei einige der mit den ge strichelten Linien angedeuteten Boosteinheiten 40 entspre chend der Figur 2 kreuzweise verschaltet, also elektrisch über Schütze 55, hier nicht gezeigt, verbunden oder verbind bar sind. Der rechte Zweig der Ladeinfrastruktur 2 zeigt meh rere Ladeinfrastruktureinheiten 1, bei denen der Ladean schluss mit einer Steuereinheit 14 und einer Kommunikations einheit 18 räumlich von den galvanisch isolierten Gleich stromstellern 30 des ersten Typs und den Boosteinheiten 40 getrennt sind. Außerdem verfügt der rechte Zweig auch noch über einen über einen DC-Bus, bevorzugt Stromschienen 20, an geschlossenen Batteriespeicher 400. Ab dem AC/DC-Wandler 10 bis zu den Ladeanschlüssen sind die Stromverbindungen durch Stromschienen, Busbar, und/oder Kabel 20 gebildet.

Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen kleinen Ladeinfrastruktur 1 mit redundanter Energieversorgung. Entlang mehrerer Parkplätze 4 sind mehrere über Stromschienen 20 verbundene Ladeinfrastruktureinheiten 1 angeordnet und verfügen über mehrere Ladeanschlüsse, hier je weils vier Ladeanschlüsse. Über die Ladeanschlüsse können Fahrzeuge 5 geladen werden, also die Energiespeicher der Fahrzeuge 5 geladen werden. An beiden Enden der Stromschienen 20 ist ein Energiespeicher 400 und/oder ein Netzanschluss punkt 11 angeordnet. Der rechte Netzanschlusspunkt ist in ei nem Container untergebracht, der vorzugsweise von einem LKW transportiert werden kann. Der Netzanschlusspunkt 11 und/oder der Batteriespeicher 400 auf der linken Seite verfügt weiter über Solarzellen 450 auf dem Dach, die auch über dem gesamten Parkplatz angeordnet sein können. Der oder die Netzanschluss punkte 11 verfügen, hier nicht gezeigt, über einen AC/DC- Wandler 10 und optional über einen oder mehr Transformato ren 300. Diese Anordnung bildet eine kleine Ladeinfrastruktur 2. Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen mittleren Ladeinfrastruktur 2 mit redundanter Energieversorgung. Bei der Figur 5 sind zwei Stromschienenan ordnungen 20 mit Parkplätzen 4 parallel zueinander angeordnet und bevorzugt unterirdisch, also unterhalb einer Fahr bahn 900, miteinander kreuzweise verschaltet, vergleiche Fi gur 2. Beide Netzanschlusspunkte 11, oben links und unten links, weisen Solarzellen 450 zur Erzeugung regenerativer Energie auf. Der obere Netzanschlusspunkt 11 verfügt zusätz lich über einen optionalen Batteriespeicher 400. Ansonsten ist der Aufbau analog zu dem der Figur 4 mit Ladeinfrastruk tureinheiten 1 entlang der Stromschienen 20 für Fahrzeuge 5 auf Parkplätzen 4.

Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen großen Ladeinfrastruktur 2 mit redundanter Ener gieversorgung. Wieder sind sind zwei Stromschienenanordnungen 20 mit Parkplätzen 4 parallel zueinander angeordnet und be vorzugt unterirdisch, also unterhalb einer Fahrbahn 900, mit einander kreuzweise verschaltet. Beide Netzanschlusspunkte 11, oben links und unten links, weisen Solarzellen 450 zur Erzeugung regenerativer Energie auf. Der obere Netzanschluss punkt 11 verfügt zusätzlich über einen optionalen Batterie speicher 400. Der Unterschied zu Figur 5 liegt in der Anzahl der Ladeinfrastruktureinheiten 1. Des weiteren ist die modu lare Erweiterung durch Anlieferung eines weiteren AC/DC- Wandlers 10 in einen LKW-Container 800 gezeigt.

Die Figur 7 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktureinheit 1. Gezeigt ist die Anbindung von n Boostereinheiten 40 an m galvanisch isolierte Gleichstrom steller 30 des ersten Typs für Fahrzeuge 5 an den jeweiligen Ladeanschlüssen über Schalter 50 und Schalter 55, die hier über eine Steuer- oder Recheneinheit 14 ansteuerbar sind. Die Ladeinfrastruktureinheit 1 wird hier wieder von einem AC/DC- Wandler 10 mit Gleichspannung versorgt, die über Kabel 20 o- der Stromschienen 20 bereitgestellt wird. Die Figur 8 eine andere Darstellung der zwei Ladeinfrastruk tureinheiten 1 aus der Figur 2, mit einer kreuzweisen Ver schaltung der Booster 40 zum Erreichen einer möglichst großen Flexibilität. Die Boostereinheiten 40 der rechten Ladeinfra struktureinheit 1 sind über eine Vielzahl Schütze 55 flexibel zu den galvanisch isolierten Gleichstromsteller 30 des ersten Typs der rechten und der linken Infrastruktureinheit parallel zuschaltbar, so dass eine maximale Flexibilität in Bezug auf die Ladeleistung für die jeweiligen Ladeanschlüsse für die Fahrzeuge 5 gegeben ist. Die galvanisch isolierten Gleich stromsteller 30 sind über Leistungsschalter 50 schaltbar, das heißt die galvanisch isolierten Gleichstromsteller 30 und et waige parallel dazu geschaltete Boostereinheiten 40 sind über die Leistungsschalter 50 unter Last schaltbar, der jeweilige Ladeanschluss kann also über die Leistungsschalter 50 ange schaltet und getrennt werden. Die rechte Ladeinfrastruktur einheit 1 weist weiter eine Kommunikationssteuerung 12, eine Steuer- oder Recheneinheit 14, ein Human-Machine-Interface „HMI" 16 und eine Kommunikationseinheit 18 auf, wobei diese Einheiten der Steuerung und Kommunikation dienen.

Bezugszeichenliste

1 Ladeinfrastruktureinheiten;

2 Ladeinfrastruktur;

4 Parkplatz;

5 Fahrzeug;

9 Niederspannungsnetz oder Mittelspannungsnetz;

10 AC/DC-Wandler;

11 Netzanschlusspunkt;

12 Kommunikationssteuerung;

14 Steuer- oder Recheneinheit;

16 Human-Machine-Interface „HMI";

18 Kommunikationseinheit;

19 zentrale Steuer- und Kommunikationseinheit

20 Stromschienen und/oder Kabel;

30 erster Typ eines galvanisch isolierten Gleichstromstel- lers „Standard";

40 zweiter Typ eines galvanisch isolierten Gleichstromstel- lers „Booster";

50 Gleichstromleistungsschalter, DC-Leistungsschalter . Ins besondere Schütz;

55 Gleichstromleistungsschalter, DC-Leistungsschalter, ins besondere Schütz;

100 Energiespeichersteuerung;

110 Mittelspannungsnetz;

200 Infrastruktursteuerung;

310 Niederspannungsnetz, AC Niederspannungsnetz;

300 Transformator;

400 Batteriespeicher;

450 Solarzellen;

500 Ladestationen, High Power Charger;

600 Ladestationen, AC Charger for slow charging;

700 Router;

800 LKW-Container;

900 Fahrbahn.