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1. (WO2019020600) CHARGING STATION WITH DYNAMIC CHARGING CURRENT DISTRIBUTION
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Ladestation mit dynamischer Ladestromverteilung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden mehrerer Elektrofahrzeu-ge, insbesondere Elektroautomobile. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Laden mehrerer Elektrofahrzeuge.

Mit steigender Anzahl im Straßenverkehr zugelassener Elektrofahrzeuge ist zukünftig damit zu rechnen, dass ein flächendeckender Ausbau der Infrastruktur zum Laden von Elektrofahrzeugen benötigt wird. Eine besondere Anforderung an eine Ladeinfrastruktur ist es dabei, die Elektrofahrzeuge in möglichst kurzer Zeit aufladen zu können. Insbesondere in Gebieten mit einem hohen Aufkommen an Elektrofahrzeugen kann mit einem besonders hohen Bedarf an Schnellladesystemen gerechnet werden. Beispiele für solche Gebiete sind Autobahnraststätten oder Innenstadtbereiche in einer Großstadt, in denen keine langen Standzeiten von den Elektrofahrzeugen erwünscht sind.

Beim Aufbau bzw. der Auslegung einer Ladestation treten dabei technologische Herausforderungen auf, denen begegnet werden muss. Ein Problem beim Betreiben einer Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen ist zum Beispiel, dass unterschiedliche Fahrzeugtypen die an die Ladesäulen bzw. Ladeterminals der Ladestation angeschlossen werden, sehr unterschiedliche Anforderungen an den Ladestrom und die Ladespannungen aufweisen. Bei einigen Fahrzeugtypen kann beispielsweise ein sehr hoher Ladestrom bei einer Schnellladung benötigt werden, der aber auch schnell wieder absinkt. Bei anderen Fahrzeugtypen wird hingegen ein relativ konstanter Strom über einen längeren Zeitraum benötigt. Da die Ladeterminals in der Regel darauf ausgelegt sind alle Fahrzeugtypen laden zu können, wäre eine Ladesäule somit im Mittel nur relativ schwach ausgelastet. Das Ladeterminal würde dann nämlich nicht immer seinen maximalen Ladestrom an ein Elektrofahrzeug abgegeben, weil das Elektrofahrzeug ihn nicht oder nur zeitweise anfordert.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: WO 2013/137501 A1 , JP H05-276673 A, US 2010/0106631 A1 , US 2014/0320083 A1 und US 2013/0057209 A1.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, zumindest eines der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die

zumindest eine bessere Auslastung der Ladeterminals in der Ladestation ermöglicht. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.

Erfindungsgemäß wird somit eine Ladestation nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Diese ist zum Laden mehrerer Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektroautomobile, vorgesehen.

Somit umfasst die Ladestation eine Versorgungseinrichtung, insbesondere zum Anschließen an ein elektrisches Versorgungsnetz, um die Ladestation mit elektrischer Leistung zu versorgen. Die Ladestation bezieht somit elektrische Leistung bzw. elektrische Energie aus dem elektrischen Versorgungsnetz und stellt sie den Ladeterminals bereit. Dazu kann die Versorgungseinrichtung an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen sein, insbesondere über einen Transformator. Zudem kann in der Versorgungseinrichtung ein Gleichrichter vorgesehen, um aus dem elektrischen Versorgungsnetz bezogenen Wechselstrom gleichzurichten und den Ladeterminals bereitzustellen. Die Versorgungseinrichtung kann auch einen Energiespeicher, insbesondere eine Barterie aufweisen, um elektrische Energie zu puffern.

Neben der Versorgungseinrichtung umfasst die Ladestation zudem mehrere Ladeterminals. Die Ladeterminals, die besonders auch als Ladesäule ausgebildet werden können, sind feststehende Terminals, an denen - ähnlich zu Tanksäulen einer herkömmlichen Tankstelle - die Elektrofahrzeuge über ein Ladekabel zum Laden angeschlossen werden können. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass auch mehrere Elektrofahrzeuge an ein Ladeterminal angeschlossen werden können. Das Anschließen kann dabei auch gleichzeitig erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform können zwei Elektrofahrzeuge gleichzeitig zum Laden an dasselbe Ladeterminal angeschlossen werden.

Jedes Ladeterminal umfasst dabei einen Versorgungseingang, der synonym auch als Versorgungseingangsbereich bezeichnet werden kann, zum Beziehen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung. Das kann direkt oder indirekt erfolgen. Somit ist jedes Ladeterminal elektrisch mit der Versorgungseinrichtung gekoppelt und bezieht eine von der Versorgungseinrichtung bereitgestellte Leistung am Versorgungseingang.

Neben dem Versorgungseingang umfasst jedes Ladeterminal zudem einen Ladeaus-gang, der synonym auch als Ladeausgangsbereich bezeichnet werden kann, mit einem oder mehreren Ladeanschlüssen zum Abgeben jeweils eines Ladestroms zum Laden jeweils eines angeschlossenen Elektrofahrzeuges. Es wird also vorgeschlagen, dass jedes Ladeterminal wenigstens einen Ladeanschluss aufweist, wobei an jeden Ladean-schluss jeweils ein Elektrofahrzeug angeschlossen werden kann. Die Anzahl der Ladeanschlüsse entspricht somit der Anzahl der an das Terminal anschließbaren Elektrofahr-zeuge. Der Ladeanschluss ist dabei ein Anschlusspunkt am Ladeterminal an den bei-spielsweise ein Ladekabel angeschlossen ist, um ein Elektrofahrzeug mit dem Terminal zu verbinden. Ein solches Ladekabel kann auch als Teil des Anschlusspunktes angesehen werden.

Als einen weiteren Bestandteil des Ladeterminals wird wenigstens ein Gleichstromsteller vorgeschlagen, der zwischen dem Versorgungseingang und dem Ladeausgang des Ladeterminals angeordnet ist, um aus der elektrischen Leistung der Versorgungseinrichtung jeweils einen Stromstellerstrom zu erzeugen und diesen auch zu steuern. Der Gleichstromsteller kann auch vereinfachend und synonym als Stromsteller bezeichnet werden.

Sind bspw. zwei Gleichstromsteller in einem Ladeterminal vorhanden und im Wesentli-chen zueinander parallel zwischen dem Versorgungseingang und dem Ladeausgang angeschlossen, können zwei Stromstellerströme unabhängig voneinander jeweils von einem Gleichstromsteller erzeugt werden. Der Gleichstromsteller wandelt dabei über den Versorgungseingang bezogene und von der Versorgungseinrichtung bereitgestellte erste Gleichspannung bzw. den ersten Gleichstrom in einen für die Elektrofahrzeuge ange-passten zweiten Gleichstrom. Ein typischer Leistungsbereich des Gleichstromstellers, der auch als DC-DC-Wandler bezeichnet werden kann, ist 50 kW, wobei der Wandler einen Stromstellerstrom von bspw. 125 A bei 400 V Gleichspannung oder 62,5 A bei 800 V Gleichspannung erzeugen kann. Dies sind typische Werte für einen Ladestrom, mit denen Elektrofahrzeuge geladen werden können.

Es kommt somit auch in Betracht und wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Gleichstromsteller, insbesondere alle Gleichstromsteller, intern so veränderbar, insbesondere umschaltbar sind, dass sie jeweils ihre Spannungshöhe je nach Anforderung des zu ladenden Fahrzeugs ändern. Besonders wird vorgeschlagen, dass sie jeweils ihre Spannung verdoppeln bzw. halbieren können, bei gleichzeitigem Halbieren bzw. Verdoppeln ihres abgegebenen Stromes.

Jeder Ladestrom, der an einem Ladeanschluss zum Laden eines Elektrofahrzeugs verwendet wird, wird dabei aus einem Stromstellerstrom oder mehreren Stromstellerströmen gebildet. Umfasst ein Ladeterminal bspw. zwei Gleichstromsteller und zwei Ladean-

Schlüsse, ist das Ladeterminal dazu eingerichtet, einen überlagerten Ladestrom aus zwei Stromstellerströmen an einem der beiden Ladeanschlüsse zu erzeugen, wenn dies gefordert ist. Ist in einem konkreten Beispiel nur ein Elektrofahrzeug an ein Ladeterminal mit zwei Ladeanschlüssen angeschlossen, können somit beide Gleichstromsteller zum Laden des Fahrzeugs verwendet werden. Sind in einem weiteren Beispiel zwei Fahrzeuge gleichzeitig an das Ladeterminal angeschlossen, können die Fahrzeuge auch getrennt mit jeweils nur einem Stromstellerstrom als Ladestrom aufgeladen werden. Somit kann das Ladeterminal in einer vorteilhaften Weise die intern verbauten Gleichstromsteller ideal zum Laden eines Elektrofahrzeugs zusammen ausnutzen und diese zu- und weg-schalten. Das ist besonders dann interessant, wenn nur ein Elektrofahrzeug zum Laden angeschlossen ist, das einen hohen Ladestrom bzw. eine hohe Ladeleistung benötigt. Hier kann die hohe Ladeleistung dann bspw. mit den exemplarisch genannten zwei Gleichstromstellern bereitgestellt werden.

Neben der Möglichkeit die Stromstellerströme mehrerer Gleichstromsteller jeweils nur eines Ladeterminals zum Laden eines Elektrofahrzeugs zu nutzen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladeterminals untereinander an Austauschanschlüssen über elektrische Austauschleitungen verbunden sind, um darüber Stromstellerströme untereinander auszutauschen, so dass sich ein Ladestrom eines Ladeterminals aus mehreren Stromstellerströmen mehrerer Ladeterminals zusammensetzen kann.

Es wurde erkannt, dass unterschiedliche Fahrzeugtypen sehr unterschiedliche Anforderungen an die Ladeströme und Ladespannungen aufweisen. Bspw. sinkt der Ladestrom bei einer Schnellladung bei manchen Autotypen sehr schnell mit der Zeit ab. Eine einzelne Ladesäule, welche bspw. für eine derartige Schnellladung konzipiert ist, ist somit im Mittel nur sehr schwach ausgelastet. In einem einfachen Beispiel weist ein Elektrofahr-zeug einen Ladestrombedarf von zwei Stromstellerströmen auf. Nach kurzer Zeit sinkt dieser Strombedarf dann aber so ab, dass nur noch ein Stromstellerstrom zum Laden benötigt wird, da das Fahrzeug zum Beispiel bereits zu 80% aufgeladen ist. Die Ladesäule, die einen solchen zweiten Stromstellerstrom geliefert hat und dann nicht mehr zu liefern braucht, kann diesen dann anderweitig vorsehen. Sie kann ihren dann ungenutz-ten Stromstellerstrom an ein anderes Ladeterminal über die Austauschleitungen zur Verfügung stellen, oder einen Ladestrom an ihrem eigenen Ladeausgang bereitstellen.

Zur besseren Ausnutzung der Ladeterminals wird somit eine Lösung vorgeschlagen, die es ermöglicht, die Stromstellerströme dynamisch über Austauschleitungen auf der Ladeseite der Terminals untereinander auszutauschen, je nachdem welcher Leistungs- bzw.

Strombedarf von den Fahrzeugen benötigt wird. Somit kann auch ein Elektrofahrzeug einen Stromstellerstrom aus einem benachbarten Ladeterminal beziehen, obwohl an dieses benachbarte Terminal bspw. kein Fahrzeug angeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Ladestation ermöglicht es somit, dass der zum Laden der Elektrofahrzeuge ver-wendete Ladestrom auch aus benachbarten Ladeterminals direkt bezogen werden kann bzw. auch, dass wenn kein hoher Ladestrom zum Laden eines Elektrofahrzeugs benötigt wird, Stromstellerströme einem anderen Ladeterminal bereitgestellt werden können. Es kann nicht nur erreicht werden, die verfügbare Leistung variabel aufzuteilen, sondern es kann auch mit kleineren oder mittleren Gleichstromstellern variabel eine Ladung eines Elektrofahrzeugs vorgenommen werden, das einen Ladestrom benötigt, der deutlich höher ist, als jeder einzelne Gleichstromsteller liefern könnte. Es können also auch Kosten bei den Gleichstromstellern gespart werden.

Eine Besonderheit dieser Variabilität ist, dass diese örtlich bei den Ladeterminals erreicht wird. Dabei ist zu beachten, dass durch das Zusammenlegen mehrerer Stromstellerströ-me zu einem großen Ladestrom auch entsprechend ausgelegte Leitungen benötigt werden, die solch hohe Ströme leiten können. Bei Stromstärken von mehreren 100A sind die Anforderungen an solche Leitungen hoch. Es werden aber solch hohe Ströme nur bei bestimmten Fahrzeugen und dann auch nur für einen kurzen Zeitraum benötigt. Es müssen aber alle Leitungen, die grundsätzlich in Betracht kommen, solche hohen Ströme zu übertragen, auch für so hohe Ströme ausgelegt sein. Die meisten Leitungen sind dann für die meiste Zeit stark überausgelegt. Die erfindungsgemäße Lösung erreicht, dass dies nur im Bereich der Ladeterminals nötig ist. Die Leitungen können dazu bspw. als Stromschienen zwischen den Ladestationen ausgebildet sein. Besonders entfallen hierdurch überausgelegte Leitungen zwischen der Versorgungseinrichtung und den Ladeterminals.

Das wird dadurch erreicht, dass flexible Verschaltungen besonders im Bereich der Ladeterminals durchgeführt werden. Die Vermeidung überdimensionierter bzw. überausgelegter Leitungen besonders zwischen der Versorgungseinrichtung und den Ladeterminals wird dadurch erreicht. Es wird dazu die flexible Verschaltung, um bedarfsabhängig Stromstellerströme zusammenzufassen, also zu addieren, im Bereich der Ladeterminals durchgeführt.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Ladestation wenigstens ein Zusatzstromterminal aufweist, zum Erzeugen eines oder mehrerer zusätzlicher Stromstellerströme, um diese wenigstens einem Ladeterminal bereitzustellen. Dabei weist das Zusatzstromterminal selbst keinen Ladeausgang auf. Dazu umfasst jedes Zusatzstromterminal einen dem

Versorgungseingang eines Ladeterminals entsprechenden Versorgungseingang zum Beziehen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung, wenigstens einen dem Austauschanschluss eines Ladeterminals entsprechenden Austauschanschluss zum Übertragen von Stromstellerströmen an wenigstens eines der Ladeterminals, und wenigs-tens einen zwischen dem Versorgungseingang und dem wenigstens einen Austauschanschluss angeordneten und dem Gleichstromsteller des Ladeterminals entsprechenden Gleichstromsteller. Diese Anschlüsse sind vorgesehen, um aus elektrischer Leistung der Versorgungseinrichtung jeweils einen Stromstellerstrom zu erzeugen, wobei insbesondere der Gleichstromsteller des Zusatzstromterminals mit allen Austauschanschlüssen des Zusatzstromterminals verbunden ist, um den Stromstellerstrom an allen Austauschleitungen bereitstellen zu können.

Im Vergleich zum Ladeterminal wird das Zusatzstromterminal demnach nur dazu verwendet, zusätzliche Stromstellerströme an die Ladeterminals bereitzustellen. Reicht bspw. die Leistung eines Ladeterminals nicht aus, um einen Strombedarf decken zu können, den ein Elektrofahrzeug anfordert, kann das Zusatzstromterminal einen oder mehrere zusätzliche Stromstellerströme bereitstellen. Das Zusatzstromterminal wird dabei an den Austauschanschlüssen über die Austauschleitungen mit benachbarten Ladeterminals elektrisch verbunden. Das Zusatzstromterminal liefert demnach einen zusätzlichen Strom bzw. Stromstellerströme, wenn dies angefordert wird. Dazu ist das Zusatzstromterminal entsprechend den Ladeterminals dimensioniert, sodass baugleiche Gleichstromsteller im Zusatzstromterminal verwendet werden können.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Ladestation wenigstens ein Versorgungsterminal auf, zum Empfangen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung und zum Weiterleiten an die Ladeterminals. Dabei umfasst jedes Versorgungsterminal -einen über eine Hauptversorgungsleitung mit der Versorgungseinrichtung verbundenen Hauptversorgungseingang, um darüber Leistung von der Versorgungseinrichtung zu beziehen. Zudem weist das Versorgungsterminal wenigstens einen Versorgungsausgang auf, um darüber von der Versorgungseinrichtung bezogene Leistung an die Ladeterminals und ggf. das wenigstens eine Zusatzstromterminal weiterzuleiten, insbesondere um Leistung an alle Ladeterminals weiterzuleiten. Dazu sind den Austauschanschlüssen der Ladeterminals und ggf. des wenigstens einen Zusatzstromterminals entsprechende Austauschanschlüsse an einem ersten und zweiten Verbindungsbereich des Versorgungsterminals vorhanden, um das Versorgungsterminal an wenigstens einem Verbindungsbereich mit jeweils einem benachbarten Ladeterminal und/oder ggf. Zusatzstromterminal zu verbinden, um wenigstens einen Stromstellerstrom durch das Versorgungsterminal

hindurchleiten zu können. Die zwei Verbindungsbereiche können dabei beliebig am Terminal angeordnet sein, zum Beispiel auf einer rechten und einer linken Seite des Terminals oder auch ausschließlich auf der Rückseite eines Terminals.

Demnach ist das wenigstens eine Versorgungsterminal eine Art Anschluss- und Leis-tungsverteilungsterminal zum Verbinden der Versorgungseinrichtung mit den Ladeterminals bzw. den Zusatzstromterminals. An das Versorgungsterminal können dann die Ladeterminals oder das Zusatzstromterminal angeschlossen werden.

Im Vergleich zum Ladeterminal und Zusatzstromterminal weist das Versorgungsterminal dabei einen gesonderten Hauptversorgungseingang auf, um darüber Leistung von der Versorgungseinrichtung über eine Hauptversorgungsleitung zu beziehen. Diese Hauptversorgungsleitung ist dabei vorzugsweise als Hochleistungskabel ausgebildet, da die gesamte Leistung über die Hauptleitung bezogen wird, die von an die Elektrofahrzeuge bereitgestellt wird. Somit ist nur das Versorgungsterminal direkt mit der Versorgungseinrichtung verbunden. Das Zusatzstromterminal und die Ladeterminals hingegen sind indirekt über das Versorgungsterminal mit der Versorgungseinrichtung verbunden. Das Versorgungsterminal leitet somit die von der Versorgungseinrichtung bezogene Leistung an die an das Versorgungsterminal angeschlossenen Terminals weiter, bzw. verteilt sie.

Das Versorgungsterminal weist dabei keinen Gleichstromsteller auf.

Zusammengefasst werden somit drei unterschiedliche Terminals in einer bevorzugten Ausführungsform der Ladestation vorgeschlagen, nämlich das Ladeterminal zum Laden der Elektrofahrzeuge, das Zusatzstromterminal zum Bereitstellen von zusätzlichen Stromstellerströmen sowie das Versorgungsterminal zum Bereitstellen elektrischer Leistung der Versorgungseinrichtung an die Ladeterminals und ggf. Zusatzstromterminals.

Vorzugsweise weisen die Ladeterminals und das wenigstens eine Zusatzstromterminal baugleiche Versorgungseingänge auf. So können jeweils zwei der Versorgungseingänge miteinander verbunden werden, um dadurch jeweils elektrischen Versorgungsstrom bzw. einen Teil davon von einem Versorgungseingang zu einem benachbarten Versorgungseingang weiterzuleiten. Dabei kann jedes Ladeterminal und ggf. jedes Zusatzstromterminal einen Versorgungsstrom von einem benachbarten Ladeterminal, einem Zusatzstrom-terminal oder Versorgungsterminal erhalten. Dabei kann eine Versorgungsleitung auch durch ein Versorgungsterminal durchgeschleift werden.

Zusätzlich oder alternativ weisen die Versorgungseingänge jeweils baugleiche Anschlussmittel, insbesondere Steckverbindung auf. Die Versorgungseingänge beschreiben somit einen Abschnitt des jeweiligen Terminals, der auch als Bereich, insbesondere synonym als Eingangsbereich bezeichnet werden kann. Dies ist vorteilhaft, um von den Ladeterminals bzw. den Zusatzstromterminals und dem Versorgungsterminal jeweils wahlweise zwei Terminals austauschbar miteinander zu verbinden. Insbesondere bilden die alle miteinander verbindbare Ladeterminals, die Zusatzstromterminals und das Versorgungsterminal einen modularen Aufbau aus. Dazu weist auch das Versorgungsterminal dazu angepasste Austauschanschlüsse und zusätzlich oder alternativ Versorgungs-eingänge auf.

Vorteilhaft an den baugleichen Versorgungseingängen ist demnach, dass die Ladeterminals und die Zusatzstromterminals ähnlich zu einer langen Busleistung hintereinander geschaltet werden können, sodass die Ladestation beliebig erweiterbar ist. Die Ladestation kann somit komplett modular aus den Zusatzstromterminals, den Ladeterminals und dem Versorgungsterminal aufgebaut werden. Zudem ist besonders vorteilhaft an aufeinander angepasste Versorgungseingänge und Austauschanschlüsse, dass ein Terminal schnell ausgetauscht werden kann, falls dieses einen Defekt aufweist oder die Ladestation bei Bedarf erweitert werden soll.

Vorzugsweise weist jedes Ladeterminal wenigstens ein steuerbares Schaltmittel auf. Die möglichen, steuerbaren Schaltmittel haben dabei unterschiedliche Funktionen und werden in ein Austauschschaltmittel, ein Ladeschaltmittel und ein Brückenschaltmittel unterschieden.

Ein Austauschschaltmittel ist ein Schaltmittel, das mit jeweils einem Austauschanschluss elektrisch verbunden ist, um den Austausch wenigstens eines Stromstellerstroms über das Austauschschaltmittel mit einem benachbarten Ladeterminal oder benachbarten Zusatzstromterminal zu steuern.

Ein Ladeschaltmittel ist ein Schaltmittel, das mit jeweils einem Ladeanschluss elektrisch verbunden ist, um das Abgeben eines Ladestroms an den Ladeanschluss zu schalten.

Ein Brückenschaltmittel ist ein Schaltmittel, das mit zwei Gleichstromstellern in einem Ladeterminal elektrisch verbunden ist, insbesondere über zwei Querleitungen, um eine Überlagerung der Stromstellerströme der beiden Gleichstromsteller zu steuern. Dadurch können auch weitere Stromstellerströme die anderweitig eine der beiden Querleitungen erreichen, bspw. von einem benachbarten Ladeterminal, aufgeschaltet werden.

Dabei sind die steuerbaren Schaltmittel im Wesentlichen oder ausschließlich ladeseitig zu den Ladeanschlüssen hin im Ladeterminal angeordnet, insbesondere um die Stromstel-lerströme dynamisch verteilen zu können und einen bedarfsgerechten Ladestrom an einem beliebigen Ladeanschluss erzeugen zu können.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass jedes Ladeterminal einen ersten und einen zweiten Verbindungsbereich mit jeweils mehreren, insbesondere gleich vielen, Austauschanschlüssen aufweist. Dazu ist für jeden Austauschanschluss einer der Verbindungsbereiche eine Längsleitung vorgesehen, um den jeweiligen Austauschanschluss des einen Verbindungsbereiches mit jeweils einem Austauschanschluss des anderen Verbindungsbereiches elektrisch zu verbinden. So werden bei m Austauschanschlüssen des einen Verbindungsbereiches m Längsleitungen vorgesehen, die insbesondere elektrisch zueinander parallel verlaufen.

Der erste oder zweite Verbindungsbereich kann dabei ähnlich zu dem Verbindungsbereich der Versorgungseingänge beliebig am Terminal angeordnet sein, also beispielsweise auf einer rechten und/oder linken Seite oder ausschließlich auf der Rückseite des Terminals.

Zudem wird jedem Gleichstromsteller ein Ladeanschluss zugeordnet und für jeden Gleichstromsteller wird eine Querleitung vorgesehen, um den Gleichstromsteller mit dem Ladeanschluss zu verbinden. So werden bei n Gleichstromstellern n Querleitungen vorgesehen.

Außerdem vorgesehen, dass jede Längsleitung über einen Verbindungsknoten mit wenigstens einer der Querleitung direkt verbunden ist. Darüber kann ein Stromstellerstrom, oder mehrere bereits überlagerte Stromstellerströme, eines weiteren Ladeterminals und/oder eines Zusatzstromterminals in die betreffende Querleitung eingeleitet werden.

Zusätzlich oder alternativ werden genau n-1 Brückenschaltmittel vorgesehen, um jeweils zwei Querleitungen elektrisch zu verbinden. Dadurch können die Stromstellerströme der beiden Querleitungen, die jeweils auch aus mehreren Stromstellerströmen überlagert sein können, zusammengeführt werden.

In einer besonderen Ausführungsform wird zusätzlich oder alternativ vorgeschlagen, dass jede Querleitung zu dem Ladeschaltmittel kein weiteres Schaltmittel aufweist. Jede Querleitung reicht somit von ihrem Gleichstromsteller zu ihrem Ladeanschluss, weist einen Schalter zum Ladeanschluss hin auf, aber keinen weiteren Schalter. Hier wurde besonders erkannt, dass auch ein flexibles Verschalten mehrerer Gleichstromsteller bzw. ihrer Querleitungen ohne zusätzliche Schaltmittel in den Querleitungen auskommt.

Außerdem wird zusätzlich oder alternativ vorgeschlagen, dass in jedem Ladeterminal eine Längsleitung mehr als Querleitungen vorgesehen sind, sodass gilt: m=n+1. Hierbei wurde erkannt, dass dadurch viele Ladeterminals und ggf. Zusatzstromterminals sehr variabel, aber mit vertretbarem Aufwand verschaltet werden können, insbesondere so, dass viele Stromstellerströme zwischen den Ladeterminals ausgetauscht und ggf. durch Stromstellerströme der Zusatzstromterminal ergänzt werden können. Durch so viele Längsleitungen wie Querleitungen kann jede Querleitung eines Ladeterminals mit einer anderen Längsleitung verbunden werden, als die übrigen Querleitungen. Durch die weitere Längsleitung besteht dann auch noch die Möglichkeit, einen oder mehrere Stromstellerströme durch das jeweilige Ladeterminal durchzuleiten.

Ferner wird gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform vorgeschlagen, dass eine Längsleitung in dem Ladeterminal mit zwei Querleitungen jeweils über einen Verbindungsknoten direkt verbunden ist, mit einem der Brückenschaltmittel zwischen den beiden Verbindungsknoten, oder mit nur einer Querleitung über einen Verbindungsknoten verbunden ist, ohne in dem Ladeterminal ein Brückenschaltmittel aufzuweisen. Damit kann die vorbeschriebene Flexibilität ohne großen Aufwand erreicht werden.

Zusammengefasst werden demnach Längs- und Querleitungen mit den unterschiedlichen steuerbaren Schaltmitteln derart innerhalb des Ladeterminals verschaltet, dass es diese Verschaltungsform in Art einer Matrixform ermöglicht, Stromstellerströme von benachbarten Terminals zu beziehen oder abzugeben, und auch alle Gleichstromsteller eines Ladeterminals intern nutzen zu können. Dabei wird aber eine vollständige Matrixform vermieden, indem nur sehr gezielt und nur an bestimmten Stellen Schaltmittel eingesetzt werden. Auch die Anzahl der Längsleitungen, die auch die Ladeterminals, ggf. auch Zusatzstromterminals, übergreifend verbinden, wird sehr gering gehalten. Besonders im Vergleich zu einer vollständigen Schaltmatrix, die für jede Querleitung der Ladestation, also nicht nur für jede eines Ladeterminals, eine Längsleitung aufweisen würde. Bei fünf Ladeterminals mit je zwei Gleichstromstellern, also je zwei Querleitungen, wären das 10 Längsleitungen, wohingegen gemäß einer vorgeschlagenen Ausführungsform für ein solches Beispiel nur 3 Längsleitung notwendig wären.

Es wird besonders ermöglicht, die zuvor beschriebene Verschaltungsform der Schaltmittel mit den Längs- und Querleitungen, dass die Anzahl der bereitgestellten Stromstel-lerströme nicht nur von dem Terminal an den ein Auto angeschlossen gesteuert werden kann, sondern auch benachbarte Terminals zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs genutzt werden können.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass in der Ladestation wenigstens eine Steuereinheit vorgesehen ist, die dazu vorbereitet ist, die Ladeterminals und/oder die Zusatzstromterminals derart zu steuern, dass ein Ladestrom eines Ladeterminals aus einem Stromstellerstrom oder mehreren Stromstellerströmen gebildet werden kann. Dabei kann der Ladestrom entweder aus Stromstellerströmen von einem oder mehreren Gleichstromstellern desselben Ladeterminals und zusätzlich oder alternativ aus Stromstellerströmen von einem oder mehreren Gleichstromstellern eines oder mehrerer anderer Ladeterminals gebildet werden. Eine solche Steuereinheit steuert besonders die Schaltmittel an und ggf. die Gleichstromsteller. Es kommt auch eine Koordination mit der Versorgungseinrichtung in Betracht, um bspw. einen Zugriff auf einen Speicher zu steuern oder einen Speicherinhalt zumindest zu berücksichtigen.

In einer besonderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Steuer-einheit eine dezentrale Steuereinheit ist, wobei jeweils eine dezentrale Steuereinheit in einem Ladeterminal und/oder in einem Zusatzstromterminal angeordnet ist. Dabei wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit mit wenigstens einer weiteren Steuereinheit kommuniziert, um das Erzeugen der Ladeströme koordiniert zu steuern. Die Verwendung dezentraler Steuereinheiten hat den Vorteil, dass diese auch auf einfache Art und Weise mit Eingabeeinheiten an jeder Ladestation gekoppelt werden können.

Außerdem wird in einer weiteren besonderen Ausführungsform vorgeschlagen, dass wenigstens eine Steuereinheit eine übergeordnete zentrale Steuereinheit ist, wobei die zentrale Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Ladeterminals und/oder die Zusatzstromterminals direkt zu steuern. Zusätzlich oder alternativ kann die zentrale Steuereinheit die Ladeterminals und/oder die Zusatzstromterminals indirekt über die in den Ladeterminals angeordneten dezentralen Steuereinheiten steuern, um das Erzeugen der Ladeströme zu koordinieren. Durch eine zentrale, übergeordnete Steuerung ist besonders eine übergreifende Koordination aller Ladeterminals gut realisierbar. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei einem Ausfall der übergeordneten Steuerung jedes Ladeterminal wenigstens eine einfache Stellerleistung eines Gleichstromstellers als Fall-back-Option bereitstellen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jedes Ladeterminal dazu vorbereitet ist, bei einem Ausfall der übergeordneten Steuerung eigenständig wenigstens einen Ladestrom aus einem, mehreren oder allen Stromstellerströmen des Ladeterminals zu erzeugen.

Vorzugsweise ist die Ladestation so aufgebaut, dass diese insbesondere über eine bzw. die wenigstens eine Steuereinheit derart ansteuerbar ist, dass wenigstens ein Austauschschaltmittel eines Ladeterminals, an dem ein zu ladendes Elektrofahrzeug angeschlossen ist, geschlossen werden kann, um dadurch wenigstens einen Stromsteller-ström von wenigstens einem benachbarten Ladeterminal zu beziehen, und um damit einen Ladestrom für das zu ladende Elektrofahrzeug zu erzeugen.

In einer besonderen Ausführungsform ist die Ladestation zusätzlich oder alternativ so aufgebaut, dass wenigstens ein Brückenschaltmittel des Ladeterminals an dem das Elektrofahrzeug angeschlossen ist, geschlossen werden kann, um dadurch mehrere Stromstellerströme aus mehreren in dem Ladeterminal angeordneten Gleichstromstromstellern zum Erzeugen des Ladestroms zusammenzufügen.

Außerdem kann in einer weiteren besonderen Ausführungsform zusätzlich oder alternativ wenigstens ein Austauschschaltmittel wenigstens eines benachbarten oder weiteren Ladeterminals und/oder benachbarten oder weiteren Zusatzstromterminals von der Steuereinheit geschlossen werden kann, um dadurch, wenigstens einen Stromstellerstrom aus benachbarten oder weiteren Ladeterminals oder Zusatzstromterminals zum Erzeugen des Ladestroms zu beziehen und zusammenzuführen.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Brückenschaltmittel wenigstens eines benachbarten oder weiteren Ladeterminals geschlossen werden kann, um wenigs-tens einen Stromstellerstrom aus mehreren in dem benachbarten Ladeterminal angeordneten Gleichstromstellern zum Erzeugen des Ladestroms über wenigstens eine Austauschleitung zu beziehen.

Damit sind verschiedene Möglichkeiten gegeben, die variable Verteilung oder Zuordnung von Stromstellerströmen zu erreichen. Das wird besonders durch das Schalten der Schaltmittel erreicht. Besonders bevorzugt werden all die beschriebenen Schalthandlungen in einem Gesamtkonzept koordiniert. Das koordiniert besonders das Schalten der

drei Schalterarten, nämlich das Austauschschaltmittel, das Ladeschaltmittel und das Brückenschaltmittel.

Auch ist die Steuereinheit insbesondere dazu eingerichtet, die innerhalb eines Ladeterminals angeordneten steuerbaren Schaltmittel über ein Steuersignal zu steuern. Dazu kann die Steuereinheit die Schaltmittel über eine übliche Steuerverbindung wie eine direkt über eine übliche Steuerverbindung oder ein sonstiges Kommunikationssystem ansteuern.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Austauschschaltmittel und wenigstens ein Brückenschaltmittel so verschaltet sind, dass ein Stromstellerstrom eines Gleichstromstellers eines ersten Ladeterminals oder eines ersten Zusatzstromterminals über eine erste Längsleitung und dass wenigstens eine Austauschschaltmittel in ein zweites Ladeterminal fließen kann. Zudem kann der Stromstellerstrom in dem zweiten Ladeterminal über einen ersten Verbindungsknoten und eine erste Querleitung zu einer zweiten Längsleitung fließen. Darüber hinaus kann auch der Stromstellerstrom über einen zweiten Verbindungsknoten, das wenigstens eine Brückenschaltmittel und einen dritten Verbindungsknoten zu einer zweiten Querleitung des zweiten Ladeterminals fließen.

Diese besondere Verschaltungsvarianten ermöglichen es somit, das Austauschschaltmittel und das wenigstens eine Brückenschaltmittel so verschalten sind, dass wenigstens ein weiterer Stromstellerstrom zum Erzeugen eines Ladestroms zusammengeführt werden kann, insbesondere um ein an die zweite Querleitung angeschlossenes Elektrofahrzeug zu laden.

Vorzugsweise ist die Ladestation so aufgebaut, dass diese insbesondere über eine bzw. die wenigstens eine Steuereinheit derart angesteuert werden kann, dass die steuerbaren Schaltmittel so geschaltet werden können, dass sich ein Ladestrom aus wenigstens 3 Stromstellerströmen, vorzugsweise wenigstens 5 Stromstellerströmen, insbesondere wenigstens 7 Stromstellerströmen zusammensetzt bzw. aus diesen gebildet werden kann.

Ein besonderer Vorteil einen Ladestrom aus mehreren Stromstellerströmen zu erzeugen ist, dass keine oder weniger groß dimensionierte Gleichstromsteller verwendet zu werden brauchen, um einen Strombedarf zu decken, der ggf. größer ist, als ein üblicher Gleichstromsteller erzeugen kann. Beispielsweise könnte so ein Elektrofahrzeug, das einen Ladestrom von 400 A benötigt, durch vier Stromstellerströme zu je 100 A aufgeladen werden, anstatt einen groß dimensionierten Stromsteller mit 400 A nutzen zu müssen. Zudem kann die Anzahl der verwendeten Stromstellerströme schnell wieder von vier auf drei reduziert werden, um bei diesem Beispiel zu bleiben, wenn der Bedarf des hohen Ladestroms wieder gesunken ist. Der freiwerdende Gleichstromsteller kann dann einen Stromstellerstrom für einen anderen Ladevorgang bereitstellen.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit das Erzeugen der Ladeströme, insbesondere die Anzahl der an einem Ladeanschluss bereitgestellten Stromstellerströme, abhängig eines Steuerkriteriums steuern kann. Dabei können die Steuerkriterien unterschiedlich sein, und es werden besonders die folgenden vorgeschlagen:

ein Typ eines an den Ladeanschluss angeschlossen Elektrofahrzeugs;

ein Speicherzustand des an den Ladeanschluss angeschlossen Elektrofahrzeugs; ein speicherzustandsabhängiger Strombedarf des angeschlossenen Elektrofahrzeugs;

eine Stromanforderung des angeschlossenen Elektrofahrzeugs;

ein von einem Benutzer angegebener Ladewunsch zum Laden des an den Ladeanschluss angeschlossen Elektrofahrzeugs;

eine Anzahl verfügbarer Gleichstromsteller zum Erzeugen von Stromstellerströmen zum Zusammenfügen zum Erzeugung eines Ladestroms.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber konventionellen Ladestationen ist somit, dass ungenutzte Stromstellerströme bzw. Stromstellerströme temporär ungenutzter Gleichstromsteller, in Abhängigkeit der genannten Steuerkriterien anderen Elektrofahrzeugen an benachbarten Ladeterminals bereitgestellt werden können. Zudem können ebenso ungenutzte Gleichstromstromsteller einfach weitergeschaltet werden, wenn Fahrzeuge länger an einem Ladeterminal stehen und bereits vollständig geladen sind.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Laden mehrerer Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektroautomobile, mittels einer Ladestation vorgeschlagen und das Verfahren umfasst die Schritte:

Versorgen der Ladestation mit elektrischer Leistung über eine Versorgungseinrichtung der Ladestation;

Laden jeweils wenigstens eines Elektrofahrzeugs mittels eines von mehreren Ladeterminals der Ladestation mit den Schritten

Beziehen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung an einem Versorgungseingang des Ladeterminals,

Abgeben jeweils eines Ladestromes zum Laden des angeschlossenen Elektrofahrzeugs an einen Ladeausgang mit einem oder mehreren Ladeanschlüssen, wobei das Elektrofahrzeug an einem der Ladeanschlüsse angeschlossen ist, an den der Ladestrom abgegeben wird, und wobei

wenigstens einer zwischen dem Versorgungseingang und dem Ladeausgang angeordneter Gleichstromsteller aus elektrischer Leistung der Versorgungseinrichtung jeweils einen Stromstellerstrom erzeugt, und

der Ladestrom aus einem Stromstellerstrom oder mehreren Stromstellerströmen gebildet wird, und wobei

die Ladeterminals untereinander an Austauschanschlüssen über elektrische Austauschleitungen verbunden sind, und wahlweise darüber Stromstellerströme untereinander austauschen.

Es wird somit ein Verfahren vorgeschlagen, dass in vorteilhafter Weise eine Ladestation gemäß wenigstens einer vorstehenden beschriebenen Ausführungsform zum Laden wenigstens eines Elektrofahrzeugs verwendet. Das Verfahren kann die zu der Ladestation genannten Vorteil und Eigenschaften somit umsetzten und oder ausnutzen.

Vorzugsweise wir somit auch vorgeschlagen, dass das Verfahren eine Ladestation gemäß einer vorstehend genannten Ausführungsform verwendet.

Eine weitere Ausführungsform schlägt vor, dass

wenigstens ein Austauschschaltmittel eines Ladeterminals, an dem ein zu ladendes Elektrofahrzeug angeschlossen ist, geschlossen wird, und dadurch wenigstens ein Stromstellerstrom von wenigstens einem benachbarten Ladeterminal bezogen wird, und damit einen Ladestrom für das zu ladende Elektrofahrzeug erzeugt wird und/oder

wenigstens ein Brückenschaltmittel des Ladeterminals an dem das Elektrofahrzeug angeschlossen ist, geschlossen ist, und dadurch mehrere Stromstellerströme aus mehreren in dem Ladeterminal ange-

ordneten Gleichstromstromstellern zum Erzeugen des Ladestroms zusammengefügt bzw. überlagert werden, und/oder

wenigstens ein Austauschschaltmittel wenigstens eines benachbarten oder weiteren Ladeterminals und/oder benachbarten oder weiteren Zusatzstromterminals geschlossen ist, und dadurch, wenigstens ein Stromstellerstrom aus benachbarten oder weiteren Ladeterminals o- der Zusatzstromterminals zum Erzeugen des Ladestroms bezogen und zusammengeführt bzw. überlagert wird und/oder

wenigstens ein Brückenschaltmittel wenigstens eines benachbarten oder weiteren Ladeterminals geschlossen ist, und dadurch wenigstens ein Stromstellerstrom aus mehreren in dem benachbarten Ladeterminal angeordneten Gleichstromstellern zum Erzeugen des Ladestroms über wenigstens eine Austauschleitung bezogen wird.

Auch mit diesen Verfahrensschritten können die vorstehend zur Ladestation erläuterten Vorzüge und Eigenschaften erreicht oder ausgenutzt werden. Besonders vorteilhaft werden die vier vorstehend beschriebenen Merkmale zusammen kombiniert verwendet, um dadurch in vorteilhafter Weise Ladeströme aus mehreren Stromstellerströmen zusammenzusetzen.

Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Ladestation.

Figur 2 zeigt eine detailliertere Ausführungsform eines Ladeterminals, eines Zusatzstromterminals sowie eines Versorgungsterminals.

Figur 3 zeigt ein Diagramm mit drei unterschiedlichen Ladestromverläufen für jeweils drei verschiedene Fahrzeugklassen.

Die Figur 1 zeigt eine Ladestation 100, die über einen Netzanschlusspunkt NAP mit einem elektrischen Versorgungsnetz 102 verbunden ist. Um eine Leistung zum Laden der Elektrofahrzeuge aus dem Versorgungsnetz 102 beziehen zu können, ist eine Versorgungseinrichtung 104 vorgesehen. Die Versorgungseinrichtung 104 umfasst dabei we- nigstens einen Transformator 106 und eine dem Transformator nachgeschaltete Gleichrichtereinheit 108. Der Transformator 106 ist dabei direkt über den Netzanschlusspunkt NAP mit dem Versorgungsnetz 102 verbunden und transformiert dabei eine erste Wechselspannung, insbesondere die Netzspannung, in eine für die Gleichrichtereinheit 108 geeignete zweite Wechselspannung. Als konkretes Beispiel ist in der Figur 1 hierzu ein Mittelspannungstransformator dargestellt, der die Netzspannung von 20 kV in eine 400-V-Wechselspannung heruntertransformiert. Die gezeigte Gleichrichtereinheit 108 erzeugt dabei aus der zweiten Wechselspannung eine Gleichspannung an einem Gleichspannungsausgang und kann somit eine Leistung bereitstellen, die aus dem Versorgungsnetz bezogen wird. Somit ist die Versorgungseinrichtung 104 insbesondere zum Anschließen an ein elektrisches Versorgungsnetz 102 sowie zum Versorgen der Ladestation mit elektrischer Leistung vorgesehen.

Die in der Figur 1 gezeigte Ladestation 100 umfasst weiterhin fünf Ladeterminals 1 16, ein Versorgungsterminal 1 14 sowie ein Zusatzstromterminal 1 18, die auch vereinfachend als Terminals bezeichnet werden können. Eine detaillierte Beschreibung der genannten Terminals folgt in der Beschreibung zur Figur 2.

In einem konkreten Beispiel sind die Terminals (1 14, 1 16, 1 18) der Ladestation 100 nebeneinander an den Parkplätzen P1 bis P6 angeordnet. So können mehrere Elektro-fahrzeuge geladen werden, die auf den Parkplätzen P1 - P6 zum Laden abgestellt wer-den. Die Parkplätze sind besonders veranschaulichend zu verstehen und soll nicht die Anzahl der zu ladenden Fahrzeuge auf sechs beschränken, vielmehr können grundsätzlich auch 10 Fahrzeuge an der gezeigten Ladestation geladen werden.

Dabei ist ein Versorgungsterminal 1 14 vorgesehen, um die von der Versorgungseinrichtung 104 bereitgestellte Leistung in Form einer Gleichspannung an die Terminals weiter-zugeben. Dazu ist das Versorgungsterminal über eine Hauptversorgungsleitung 1 10 mit der Gleichrichtereinheit 108 elektrisch verbunden. Um die elektrische Verbindung mit der Hauptversorgungsleitung 110 herzustellen, ist ein Hauptversorgungseingang 1 12 an dem Versorgungsterminal 1 14 angebracht. Über den Hauptversorgungseingang 1 12 kann somit eine Leistung von der Versorgungseinrichtung 104 bezogen werden. Die so bezo-gene Leistung wird dann über mehrere Versorgungsleitungen 130 an die anderen Terminals (1 16, 1 18) verteilt. Das Versorgungsterminal 1 14 ist also zum Empfangen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung und zum Weiterleiten an die Ladeterminals 1 16 und ggf. Zusatzstromterminals 1 18.

Neben dem Versorgungsterminal weist die Ladestation 100 mehrere Ladeterminals 1 16 zum Laden jeweils wenigstens eines Elektrofahrzeugs auf.

Jedes Ladeterminal umfasst dabei einen Versorgungseingang 120 und einen Ladeausgang 122. Der Versorgungseingang 120 ist dabei zum Beziehen elektrischer Leistung von der Versorgungseinrichtung 104 eingerichtet, indem Anschlüsse am Versorgungseingang 120 vorgesehen sind, mit denen die Terminals untereinander an den Versorgungseingängen verbunden werden können. Die Figur 1 zeigt hierbei, dass beispielsweise zwei Ladeterminals 1 16 linksseitig und drei Ladeterminals sowie das Zusatzstromterminal 1 18 rechtsseitig, bezogen auf das Versorgungsterminal 1 14, angeordnet sind. Alle Terminals sind dabei an den jeweiligen Versorgungseingängen 120 über Versorgungsleitungen 130 miteinander elektrisch gekoppelt. In dem gezeigten Beispiel ist somit zwischen zwei benachbarten Terminals jeweils ein Abschnitt der Versorgungsleitung 130 vorhanden, sodass keine einzelne, durchgängige lange Versorgungsleitung vorliegt, wie es bei einer Stromsammeischiene oder einer Busleitung üblich ist. Über die Versorgungs-leitungen 130 können die Ladeterminals die von dem Versorgungsterminal 1 14 weitergeleitete elektrische Leistung direkt beziehen. Je nach Anordnung der Terminals in der Ladestation können die Ladeterminals 1 16 und Zusatzstromterminals 1 18 jedoch auch indirekt die weitergeleitete Leistung des Versorgungsterminals 1 14 über ein anderes Terminal beziehen. In diesem Fall können die Versorgungseingänge dann auch als Versorgungsausgänge für ein benachbartes Terminal angesehen werden.

Neben dem Versorgungseingang 120 ist zudem an jedem Ladeterminal 1 16 ein Ladeausgang 122 mit einem oder mehreren Ladeanschlüssen vorgesehen, die zum Abgeben jeweils eines Ladestromes zum Laden jeweils eines angeschlossenen Elektrofahrzeugs genutzt werden. In der Figur 2 können zum Beispiel zwei Elektrofahrzeuge an die zwei Ladeausgänge jeweils einer der fünf Ladeterminals 1 16 angeschlossen werden.

Zwischen dem Versorgungseingang 120 und dem Ladeausgang 122 ist in jedem der Ladeterminals 1 16 dabei wenigstens ein Gleichstromsteller 126 angeordnet, um jeweils einen Stromstellerstrom pro Stromsteller bzw. DC-DC-Wandler zu erzeugen. Die so erzeugten Ströme werden dann verwendet, um ein an einem Ladeausgang 122 eines der Ladeterminals angeschlossenes Elektrofahrzeug zu laden.

Als weiteres Terminal ist ein Zusatzstromterminal in der Ladestation vorgesehen. Dieses Zusatzstromterminal dient dazu, einen zusätzlichen Strom zum Laden der Elektrofahrzeuge zu erzeugen und bereitzustellen. Es weist dabei keine Ladeanschlüsse an einem Ladeausgang zum Laden eines Elektrofahrzeuges auf. Ein zusätzlicher Strom wird beispielsweise dann bereitgestellt, wenn ein Ladeterminal zu stark ausgelastet ist. Dabei kann eine zu starke Auslastung zum Beispiel eintreten, wenn ein Strombedarf eines Elektroautos den maximalen Strom überschreitet, den ein Terminal erzeugen kann. In einem konkreten Beispiel, wenn ein Fahrzeug einen Ladestrom von 400 A benötigt und das Ladeterminal jedoch nur maximal 100 A bereitstellen kann. Somit ist das Zusatzstromterminal zum Erzeugen eines oder mehrerer zusätzlicher Zusatzströme, insbesondere Stromstellerströme vorgesehen, um diese wenigstens einem Ladeterminal bereitzustellen, wobei das Zusatzstromterminal selbst keinen Ladeausgang aufweist.

Besonderes an der in der Figur 1 gezeigten Ladestation 100 ist zu erkennen, dass die Ladeausgänge 122 der Ladeterminals untereinander an Austauschanschlüssen über elektrische Austauschleitungen 128 verbunden sind, um darüber die erzeugten Stromstellerströme untereinander auszutauschen zu können. Ebenso ist es vorgesehen, dass auch das Versorgungsterminal 1 14 und das Zusatzstromterminal 1 18 ausgangsseitig mit den Ladeterminals 1 16 über die Austauschleitungen 128 elektrisch gekoppelt sind. So kann beispielsweise ein auf dem Parkplatz P1 parkendes Elektrofahrzeug einen Ladestrom beziehen, der wenigstens teilweise von einem Gleichstromsteller aus einem anderen Ladeterminal oder einem Zusatzstromterminal erzeugt wurde.

Die Figur 2 zeigt eine detailliertere Ausführungsform eines Ladeterminals A, eines Zu-satzstromterminals B sowie eines Versorgungsterminals C die den Ladeterminals 1 16, dem Zusatzstromterminal 1 18 bzw. dem Versorgungsterminal 1 14 der Figur 1 entsprechen.

Das Ladeterminal A weist dabei einen Versorgungseingang 200 sowie einen Ladeausgang 202 auf. Am Versorgungseingang 200 sind dabei zwei Anschlussmittel 220 ange-ordnet, die zum Beispiel als Steckverbinder ausgebildet sein können. An diese Anschlussmittel kann somit ein beliebiges weiteres Ladeterminal, ein Zusatzstromterminal oder ein Versorgungsterminal angeschlossen werden, um die Versorgungeingänge dieser Terminals miteinander zu verbinden.

Dabei weist jedes Ladeterminal A zwei Gleichstromsteller 226 auf, die zwischen dem Versorgungseingang 200 und dem Ladeausgang 202 zueinander parallel angeordnet sind, und jeweils einen Stromstellerstrom Isi bzw. Is2 in jeweils eine am Ladeausgang angeordnete Querleitung QLi und QL2 einprägen. Dabei ist jedem Gleichstromsteller 226 genau ein Ladeanschluss 222 und für jeden Gleichstromsteller eine Querleitung QL1 bzw.

QL2 zugeordnet. Somit werden bei n Gleichstromstellern n Querleitungen verwendet, um den Gleichstromsteller mit dem Ladeanschluss zu verbinden. Mit zwei im Ladeterminal A vorhandenen Gleichstromstellern ergibt sich somit ein Aufbau des Terminals, aus zwei Querleitungen QLi, QL2 und zwei Ladeanschlüssen 222.

Zusätzlich sind für das Ladeterminal A ein erster und ein zweiter Verbindungsbereich mit den Pfeilen 204 und 206 angedeutet, die jeweils mehrere, insbesondere gleich viele, Austauschanschlüsse 224 aufweist. An diesen Austauschanschlüssen können die Terminals über im Wesentlichen parallele Austauschleitungen 228 verbunden werden, die in der Figur 2 gestrichelt dargestellt sind.

Für jeden Austauschanschluss einer der Verbindungsbereiche ist darüber hinaus eine Längsleitung LL1 , LL2, LL3 innerhalb des Terminals vorgesehen, um den jeweiligen Austauschanschluss 224 des einen Verbindungsbereiches 204, 206 mit jeweils einem Austauschanschluss des anderen Verbindungsbereiches 206, 204 elektrisch zu verbinden, sodass bei m Austauschanschlüssen des einen Verbindungsbereiches m Längsleitungen vorgesehen sind. Die Längsleitungen verlaufen dabei insbesondere elektrisch zueinander parallel. Hierzu weist die konkrete Ausgestaltung des Ladeterminals A zum Beispiel im Verbindungsbereich 206 drei Austauschanschlüsse auf, womit drei Längsleitungen vorgesehen werden. Die Längsleitungen LL1 , LL2 und LL3 verbinden dabei die beiden Verbindungsbereiche 204 und 206.

Damit ein dynamischer Austausch der erzeugten Gleichstromstellerströme möglich ist, ist jede Längsleitung LL1 , LL2, LL3 jeweils über einen Verbindungsknoten mit wenigstens einer der Querleitung QL1 , QL2 direkt verbunden.

Damit zudem die Ladeströme lu oder L2 an einem der Ladeausgänge 222 beliebig erzeugt werden können, sind im Ladeterminal mehrere steuerbare Schaltmittel vorhanden, die von einer Steuereinheit angesteuert werden können. Dabei kann entweder jedes Ladeterminal selber eine Steuereinheit aufweisen oder eine übergeordnete Steuereinheit die Ansteuerung der steuerbaren Schaltmittel übernehmen. Ebenso ist eine Mischform aus Steuereinheiten in jedem Ladeterminal und einer übergeordneten Steuereinheit implementierbar. Dies ist jedoch nicht in der Figur 2 dargestellt.

Als steuerbare Schaltmittel sind dabei im Ladeterminal A in der Figur 2 die drei Austauschschaltmittel A1 , A2 und A3 dargestellt, die mit jeweils einem Austauschanschluss 224 elektrisch verbunden sind, um den Austausch wenigstens eines Stromstellerstroms über das Austauschmittel mit einem benachbarten Ladeterminal oder Zusatzstromterminal zu steuern. Ein weiteres steuerbares Schaltmittel ist das Brückenschaltmittel B1 , das zwei Gleichstromsteller in einem Ladeterminal elektrisch miteinander verbindet, vorliegend über die zwei Querleitungen QL1 und QL2, um eine Überlagerung der Stromstel-lerströme Isi und Is2 der beiden Gleichstromsteller 226 zu steuern. Ebenso ist jeweils ein Ladeschaltmittel C1 oder C2 an einem Ladeanschluss 222 angeordnet, um entweder das Abgeben des Ladestroms lu oder L2 zu steuern.

Demnach kann das in der Figur 2 dargestellte Ladeterminal A einen Ladestrom lu oder L2 aus einem Stromstellerstrom Isi bzw. Is2 oder mehreren Stromstellerströmen bilden und sogar weitere Stromstellerströme über die Austauschanschlüsse beziehen oder abgegeben.

Im Vergleich zum Ladeterminal A ist im Zusatzstromterminal B dabei der Gleichstromsteller 226 mit allen Austauschanschlüssen 224 verbunden, um den Stromstellerstrom Is3 an allen Austauschleitungen 228 bereitzustellen. Das Zusatzstromterminal ist somit dazu vorbereitet einen zusätzlichen Strom abgeben. Damit jedoch auch Stromstellerströme gesteuert abgegebenen werden können, sind ähnlich zum Ladeterminal A drei Austauschschaltmittel A1 , A2 und A3 im Zusatzstromterminal vorgesehen. Diese können auch zum Weiterleiten von Stromstellerströmen benachbarter Terminals eingesetzt werden, wenn zum Beispiel der Stromsteller 226 im Zusatzstromterminal keinen Strom Is3 erzeugt.

Das Versorgungsterminal C weist im Vergleich zu den Terminals A und B einen zusätzlichen Hauptversorgungseingang 212 auf sowie jeweils zwei Versorgungsausgänge 221 die baugleich zu den Versorgungseingängen der Terminals A und B sind. Die Versorgungsausgänge 221 werden dabei genutzt, um darüber die von der Versorgungseinrich-tung bezogene Leistung an die Ladeterminals und ggf. das wenigstens eine Zusatzstromterminal weiterzuleiten, insbesondere um Leistung an alle Ladeterminals weiterzuleiten.

Zudem weist das Versorgungsterminal C ähnlich zu den Terminals A und B ebenfalls Austauschanschlüsse 224 auf, um an wenigstens einem Verbindungsbereich 208 oder 210 mit jeweils einem benachbarten Ladeterminal und/oder ggf. Zusatzstromterminal verbunden zu werden, um wenigstens einen Stromstellerstrom durch das Versorgungsterminal hindurchleiten zu können.

Die Versorgungseingänge/-ausgänge und Austauschanschlüsse der Terminals A, B und C sind dabei im Wesentlichen baugleich. So kann eine Ladestation beliebig, wie eine Art Setzkasten, aus den Terminals A, B und/oder C modular aufgebaut werden.

Die Figur 3 zeigt ein Diagramm mit drei unterschiedlichen Ladestromverläufen h , I2 und in Prozent für jeweils drei verschiedene Fahrzeugklassen AM1 , AM2 und AM3. Auf der Ordinate ist dabei die Auslastung der Ladestation in Prozent dargestellt, wobei das Ladeterminal in diesem Beispiel bei 100%-Auslastung einen Ladestrom von 100 A abgeben kann, was dem maximalen Strom der Fahrzeugklasse AM1 entspricht. Auf der Abszisse ist die Zeit t in Minuten dargestellt.

Dabei ist der Verlauf der drei Stromkennlinien h , I2 und I3 sehr unterschiedlich, wobei jede der drei Kennlinien einer Stromkennlinie einer unterschiedlichen Fahrzeugklasse AM1 , AM2 oder AM3 entspricht. Zu der Fahrzeugklasse AM3 ist zu beachten, dass diese eine etwa doppelt so hohe Ladespannung benötigt, wie die Fahrzeugklassen AM1 und AM2. Die 400% Ladestrom, die in Figur 3 anfangs für den Fahrzeugtyp AM3 eingezeichnet sind, entsprechen somit, bezogen auf die Fahrzeugklasse AM1 , etwa 800% Ladeleistung. Ebenso werden 80%-SOC-Punkte des Ladezustands (engl.„State of Charge"), die einen Ladezustand von 80% bezogen auf eine vollständige Ladung angeben, zu sehr unterschiedlichen Zeitpunkten erreicht. Der Fahrzeugklasse AM1 könnte beispielsweise einer Kleinwagenklasse entsprechen, die Autokiasse AM2 einer Premiumklasse und die Klasse AM3 einer Supersportwagenklasse entsprechen. Je nach Autokiasse oder Fahrzeugtyp nehmen die Ladekennlinien bzw. Stromkennlinien h , I2 und I3 einen anderen Verlauf ein. Zwei Stromsteller können parallel (doppelter Strom) oder in Reihe (doppelte Spannung) arbeiten.

Für die Autokiasse AM1 wird beispielsweise ein relativ konstanter Ladestrom von 100 A für etwa 20 Minuten benötigt, sodass ein Ladeterminal mit einem Gleichstromsteller zu 100% ausgelastet ist. Hier wurde also ein Stromsteller bereits ausreichen, der 100A liefern kann. Bei einem Premiumfahrzeug oder einem Sportwagen hingegen könnte ein Ladeterminal alleine nicht den benötigten Ladestrom bereitstellen, um die Fahrzeugtypen aufzuladen. Damit die Gleichstromsteller nicht auf einen Ladestrom von beispielsweise 400 A für den Supersportwagen dimensioniert werden müssen, kann das vorgeschlagene Ladeterminal Gleichstromstellerströme über benachbarte Terminals beziehen, um auch einen Supersportwagen im ersten Ladebereich A01 laden zu können. Im Ladebereich A02 fällt der Strombedarf des Supersportwagens dann relativ schnell ab. Nicht benötigte Gleichstromsteller können dann wiederum in Abhängigkeit des Strombedarfs des Fahr-

zeugs - werden diese nicht mehr benötigt - durch die Steuereinheit freigeben bzw. ab-oder umgeschaltet werden.

Bezogen auf das konkrete Beispiel des Supersportwagens, könnte die Ladestation demnach den Supersportwagen in den ersten knapp 7 Minuten bis 300 % Auslastung mit sieben oder acht Gleichstromstellern gleichzeitig zu je etwa 50 A aufladen. Diese große Anzahl ist nötig, weil der beispielhaft genannte Supersportwagen eine doppelt so hohe Ladespannung benötigt, so dass statt etwa 100A nur etwa 50A je Gleichstromsteller geliefert werden können. Zwischen 300 % und 200 % wären dann nur noch sechs oder fünf Gleichstromsteller nötig, ab 200 % wären nur noch vier oder drei Gleichstromsteller nötig und nach 22.5 Minuten sind dann im Arbeitsbereich A03 nur noch zwei oder ein Gleichstromsteller nötig, um den Sportwagen vollständig aufzuladen.