CN110049897A

CN110049897A - 用于为电动车辆充电的充电站

Info

Publication number: CN110049897A
Application number: CN201780064118.2A
Authority: CN
Inventors: 杰斯珀·博伊厄·拉斯穆森
Original assignee: Neural Intelligence Systems Inc
Current assignee: Neural Intelligence Systems Inc
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2019-07-23
Also published as: KR20190071768A; US20200122596A1; US11084391B2; WO2018072799A1; KR102555753B1; EP3529874B1; CA3040316A1; EP3529874A1

Abstract

一种充电站(20)，该充电站适于为电动车辆(100)充电并包括至少一个电池组(30)。电池组(30)包括串联联接的多个电池(1)和适于单独别控制该多个电池中的每个电池(1)的控制单元(40)。每个电池(1)包括：至少一个电池单元(2)，该电池单元具有电池进线(8)和电池出线(9)；电路元件(5)，该电路元件被布置为从电池进线(8)引至电池出线(9)，以形成围绕电池单元(2)的电路径；以及一个开关(6或7)。该一个开关(6或7)被布置在电池出线(8)和电池进线(9)中的一个中，并且可在第一位置与第二位置之间切换。控制单元(40)连接到每个电池(1)的一个开关(6或7)，并适于控制一个开关(6或7)以在第一位置与第二位置之间切换，在该第一位置，电力引导通过电池单元，对应于电池(1)处于激活状态，在该第二位置，电力引导通过电路元件(5)，对应于电池处于非激活状态。

Description

用于为电动车辆充电的充电站

本发明涉及用于为电动车辆充电的充电站。更具体地，本发明涉及一种充电站，该充电站适于为电动车辆充电的充电站并且包括：至少一个电池组，该电池组包括第一端子、第二端子和多个电池，这多个电池串联联接在第一端子与第二端子之间；电联接装置，该电联接装置适于将该至少一个电池组的第一端子和第二端子联接到电能源以便接收输入电力，并将所述至少一个电池组的第一端子和第二端子连接到电动车辆以将输出电力输送到电动车辆；以及控制单元，该控制单元适于分别控制该电池组的多个电池中的每个电池。所述多个电池中的每个电池包括：带有负端子和正端子的电池单元、连接到负端子的电池进线、以及连接到正端子的电池出线。

应注意，本文中使用的术语“电动车辆”原则上包括任何电动力车辆、尤其是电动力陆地车辆。实例包括：用于家庭运输或工业运输的车辆，比如汽车、公共汽车、货车、货运汽车、厢式货车；以及工业车辆，比如叉车、卡车、手推货车、搬运货车或托盘升降机。进一步的实例包括海船形式的电动力车辆，比如船和轮船。

可以使用通常从外部源(比如普通电网)接收的电压对当前类型的电动车辆充电。另外，最近的发展表明，对即将出现的类型和型号的电动车辆充电所需的电压显著高于通常从外部源(比如普通电网)接收的电压。而且，对无论是当前类型还是即将出现的类型的电动车辆充电所需的电压都随着电动车辆的电池的电量而变化，并且还可能随着其他因素(例如电池的类型)而变化。因此，结果是用于为电动车辆(无论是当前类型还是即将出现的类型)充电的充电站通常需要使用昂贵的高功率电子设备。

用于为电动车辆充电的传统充电站从电能源接收具有一个预定义电压的电力。为了获得在给定情况下为电动车辆充电所需的特定电压，现有技术的充电站因此包括用于将从电网接收的AC电力转换为DC电的AC-DC转换器电路以及具有相关高功率电子设备的DC-DC转换器电路。这两种电路可以构建在一起或者是两个单独的电路。因此，现有技术的充电站包括大量昂贵的高功率电子设备。

随着用于家庭运输和公共运输以及工业应用中的电动车辆的数量不断增加，对用于为电动车辆充电的充电站、特别是用于对电动车辆充电的在制造方面具有成本效益的充电站的需求普遍增加。另外，期望提供这样一种用于为电动车辆充电的充电站，该充电站能够以快速、高效、安全和尤其具有成本效益的方式对电动车辆的电池充电。另外，期望提供一种还在电网上引起较小负载的解决方案。

因此，最近开发的用于为电动车辆充电的充电站类型设有内部电池或电池组。利用这样的充电站，可以降低外部电能源、特别是电网上的压力或负载，并且可以输送大于由外部电能源输送的电压V(ext)的充电站最大输出电压V(max)。最后，这样的充电站使DC-DC充电成为可能，这是因为电池组的DC输出可以被输送或直接馈送到要充电的电动车辆的电池。

EP 2660924 A2披露了一种用于管理电池系统的装置，该装置包括：串联连接的多个电池单元；性能测量部分，该装置用于测量每个电池单元的性能；单元切换部分，该单元切换部分用于接通或断开每个电池单元与其他电池单元的连接；控制部分，该控制部分用于将由性能测量部分测量的每个电池单元的性能与参考性能进行比较，并且在(多个)电池单元的测量性能低于参考性能的情况下，控制该单元切换部分中断(多个)相关电池单元与其他电池单元的连接。然而，当用作电动车辆充电系统时，需要在电池系统与待顺次充电的电动车辆或充电系统之间布置至少一个额外的高功率电子部件(特别是至少一个额外的DC-DC转换器)以将正确的电流输送到电动车辆。实际上，大多数现有技术解决方案都是这种情况。

例如，WO 2014/145756披露了一种具有一个或多个电池组的通用充电系统，每个电池组包括多个能量储存单元，每个能量储存单元与开关模块相关联，开关模块连接到能量储存单元的输入端子和输出端子。具有各自的开关模块的能量储存装置串联联接。开关模块包括2n+2个开关，其中n为1或更大，或者换言之，包括至少四个开关，使得能够在预期该充电系统的各种应用中需要的多种状态中的一种状态下联接电池，这些状态包括反转输出电压的极性和绕过能量储存单元。

然而，如果上述现有技术解决方案可用于为电动车辆充电，则它们都非常复杂并且需要大量部件，包括大量高功率电子设备，因此不能满足上述目的。

而且，电动车辆的充电站通常位于远位置，这使得维护昂贵，因为技术人员必须旅行长距离才能到达充电站。因此，在用于电动车辆的充电站中不期望这种可能更容易发生故障的高度复杂的解决方案。

因此，本发明的目的是提供结构简单并且在制造和维护方面都具有成本效益的用于给电动车辆充电的充电站。另外一目的是提供还能够以快速、高效、安全且尤其具有成本效益的方式为电动车辆的电池充电的这样的充电站。又一目的是提供用于为电动车辆充电、还在电网上提供较小负载的充电站。

根据本发明，这是通过适于为电动车辆充电的充电站获得的，该充电站包括：

至少一个电池组，该电池组包括第一端子、第二端子和多个电池，该多个电池串联联接在该第一端子与该第二端子之间，

电联接装置，该电联接装置适于将该至少一个电池组的第一端子和第二端子联接到电能源以便接收输入电力，并连接到电动车辆以用于将输出电力输送到电动车辆，以及

控制单元，该控制单元适于单独控制该电池组中的多个电池中的每个电池，

其中，所述多个电池中的每个电池包括：

带有负端子和正端子的电池单元，

连接到该负端子的电池进线和连接到该正端子的电池出线，

电路元件，该电路元件被布置为从该电池进线引到该电池出线，以形成围绕该电池单元引导的电路径，以及

一个开关，该一个开关被布置在该电池出线和该电池进线的一个中，当布置在该电池出线中时因此布置在该电池单元的正端子与该电路元件之间，当布置在该电池进线中时因此布置在该电池单元的负端子与该电路元件之间，并且该一个开关可在第一位置与第二位置之间切换，在该第一位置，该一个开关连接该正端子和该电池出线或者该一个开关连接该负端子和该电池进线，在该第二位置，该一个开关连接该电路元件和该电池出线或者该一个开关连接该电路元件和该电池进线，其中

该控制单元连接到所述多个电池中的每个电池的相应一个开关，并且适于控制所述多个电池中的每个电池的一个开关以在该第一位置与该第二位置之间切换，在该第一位置，电力被引导通过该电池单元，对应于该电池处于激活状态，在该第二位置，电力被引导通过该电路元件和该电池单元周围，对应于该电池处于非激活状态，以便能够使该多个电池中的每个电池在该激活状态与该非激活状态之间单独切换，并且其中

所述多个电池中的每个电池进一步包括另外一个开关，因此总共包括两个开关，该另外一个开关被布置在该电池出线和该电池进线中的另一个中，当布置在该电池出线中时因此布置在该电池单元的正端子与该电路元件之间，当布置在该电池进线中时因此布置在该电池单元的负端子与该电路元件之间，以及该控制单元连接到所述多个电池中的每个电池的相应另外一个开关并且适于控制所述多个电池中的每个电池的另外一个开关以与该一个开关同时在该第一位置与该第二位置之间切换，以使得该多个电池中的每个电池能够在该激活状态与该非激活状态之间单独切换。

通过提供电路元件和一个开关，提供具有非常简单且有成本效益的电路系统的充电站，该电路元件被布置为从电池进线引导到电池出线以形成围绕电池单元引导的电路径，并且该一个开关布置在电池出线和电池进线中的一个中。特别地，对所有类型的传统充电站中的高功率电子设备的需求受到显著限制，并且完全避免了对如WO 2014/145756的解决方案中的复杂开关电路系统的需求。因此，充电站发生故障的风险显著降低。而且，这种充电站在制造上非常具有成本效益，因此也可以获得。

通过使一个开关可在第一位置与第二位置之间切换，使得可以将任何给定的单个电池单独联接到电池组电路中或与电池组电路断开联接，在该第一位置，该一个开关连接该正端子和该电池出线或者该一个开关连接该负端子和该电池进线，在该第二位置，该一个开关连接该电路元件和该电池出线或者该一个开关连接该电路元件和该电池进线。由此提供的充电站使得可以在故障的情况下断开任何一个电池的联接，并且可以通过使用电池组中的剩余电池仍然保持运行。因此，充电站故障的风险显著降低，允许有技术人员到达和修理充电站所需的时间。换句话说，这种充电站在使用和维护方面也非常具有成本效益。

另外，上述提供电路元件和一个开关使得可以在高于由外部电能源输送的电压V(ext)的电压下利用电力为电动车辆充电，并且该电压至少达到电池组的最大输出电压V(max)，以连续降低充电站的输出电压从而匹配正在充电的电动车辆的电池的电量，并且由于电池组的输出是DC电压，能够进行DC-DC充电。因此，这种充电站能够以快速、有效、安全且尤其具有成本效益的方式对电动车辆的电池充电。

通过将控制单元设置为连接到所述多个电池中的每个电池的相应一个开关，并且适于控制所述多个电池中的每个电池的一个开关以在该第一位置与该第二位置之间切换，在该第一位置，电力被引导通过该电池单元，对应于该电池处于激活状态，在该第二位置，电力被引导通过该电路元件和该电池单元周围，对应于该电池处于非激活状态，以便能够在该激活状态与该非激活状态之间单独切换该多个电池中的每个电池，提供一种充电站，利用该充电站，在对电池充电和放电时，开关的控制以及电池的控制可以非常精确。因此，充电站的电池的寿命显著增加。换句话说，充电站故障的风险进一步降低，从而提高了成本效益。另外，可以获得充电站的输出电压的快速且精确连续适应电动车辆所需的电压。此外，优化了为电动车辆充电所需的时间，并且甚至可以延长电动车辆的电池的寿命，从而能够以快速、有效、安全且具有成本效益的方式为电动车辆的电池充电。

因此，改进了切换过程的安全性和因此电池的安全性，因为必须操作两个开关以将电池在激活状态与非激活状态之间进行切换，同时仍然将所需数量的高功率电子部件保持在最小。

在实施例中，控制单元还适于接收或获得来自该多个电池中的至少一个电池的电池单元的信号，该信号包括关于该电池单元的电量的信息，并且适于根据所接收的信号控制该至少一个电池组中的每个电池的一个开关以及另外一个开关(如果设置的话)，使得输送到电池的输入电力的电压与为电池充电所需的电压相匹配。

因此，提供了对电池组的电池充电过程中的高度精确性和确定性，这进而能够避免电池的潜在损坏性甚至有害的过度充电或过度放电。这进而使得能够快速且高效地对电池组的电池充电，这进而使得电池的耗电量降低和寿命延长。此外，电池组的电池可以以这种方式由控制单元这样控制，使得实现所有电池的均匀充电或放电。

在实施例中，控制单元还适于接收或获得来自该多个电池中的至少一个电池的电池单元的信号，该信号包括表明一个或多个电池有缺陷的信息，并且适于根据所接收的信号控制该至少一个电池组中的每个电池的一个开关以及另外一个开关(如果设置的话)，使得表明为有缺陷的电池永久地切换到非激活状态。

因此，即使电池组中的一个(或者多个)电池有缺陷，充电站也可以保持运行。由此提供了一种维护更廉价并且具有更长的使用寿命和更长的正常运行时间的充电站。

另外可以设置为当技术人员修理或更换有缺陷的电池时，他可以在充电站联接回电池，例如通过适合用于操作控制单元联接回所述电池的合适装置或者替代地从控制单元可能与其他充电站的控制单元一起无线连接或有线连接的中央控制站将所述电池联接回。

同样，控制单元还可以适于向中央控制站或另一个合适的控制装置发送信号，以向中央控制站或其他合适的控制装置提供关于充电站的信息，例如关于充电站中有缺陷的电池的信息。

其他功能(比如监测充电站的耗电量和/或充电站在一段时间内充电的车辆数量以及关于特定充电程序的通信，比如识别用户、支付功能以及启动和终止充电程序)也可以内置于控制单元并从中央控制站或通过另一个合适的控制装置控制。

在实施例中，充电站进一步包括多个电池组，该控制单元适于单独控制该多个电池组中的每个电池组中的多个电池中的每个电池的一个开关以及另外一个开关(如果设置的话)。

因此，取决于电池单元的数量和电池单元的容量，可以获得更高的最大输出电压和输出电压幅值的更加详细的调整以适应电动车辆所需电压。

在实施例中，控制单元还适于接收或获得来自要充电的电动车辆的信号，该信号包括关于为电动车辆充电所需的电压、电动车辆的电池的电量和电动车辆的电池的容量中的任何一个或多个的信息，以及根据所接收的信号控制至少一个电池组中的每个电池的一个开关以及另外一个开关(如果设置的话)，使得所输送的输出电力的电压与为电动车辆充电所需的电压相匹配和/或考虑到电动车辆的电池的电量和电动车辆的电池的容量中的任何一个或多个进行选择。

由此，在为电动车辆充电时可以考虑若干参数，以便能够始终准确地输送期望的电压，这进而使得充电过程更快且更高效，并且特别是对于要充电的电动车辆的电池非常宽松。

在电池组的第一端子和第二端子处从外部电源接收的电力可以是AC电力。在实施例中，充电站进一步可以因此包括布置在电池组的第一端子处或前面的用于将所接收的AC电力转换为DC电力的整流器，以能够将DC电力输送到至少一个电池组。

替代地，在电池组的第一端子和第二端子处从外部电源接收的电力可以是DC电力。

在实施例中，电联接装置包括输入电力总线和输出电力总线，该输入电力总线适于连接到外部电源(比如电网)，电池组或多个电池组中的每个电池组适于连接到该输入电力总线，以及该输出电力总线适于连接到要充电的电动车辆，并且电池组或多个电池组中的每个电池组适于连接到该输出电力总线。

因此，提供了具有特别简单的电路系统以用于连接特别是多个电池组以获得公共电压输出的充电站，这进而有助于降低制造成本。

在实施例中，电池组或多个电池组中的每个电池组进一步包括两个开关，这些开关适于并布置为至少在联接到输入电力总线和联接到输出电力总线以及可选地还联接到中性位置之间切换电池组或者多个电池组中的每个电池组的第一端子和所述第二端子。

因此，还提供了具有特别简单的电路系统的充电站，该电路系统不仅用于在充电与放电之间切换电池组、但是如果还设置了中性位置则甚至用于断开整个电池组的联接，这进而有助于降低制造成本。

在实施例中，控制单元还适于控制这两个开关，这些开关适于并布置为在联接到输入电力总线和联接到输出电力总线之间切换电池组或者多个电池组中的每个电池组的第一端子和第二端子。

将通过当前优选实施例的非限制性实例并且参照示意图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的第一实施例的原理图，该充电站包括带有多个电池的一个电池组，

图2示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的第二实施例的原理图，该充电站包括两个电池组，每个电池组具有多个电池，

图3示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的电池组的原理图，电池组的所有电池都切换到非激活状态，

图4示出了展示图3的电池组的原理图，其中所有电池都切换到激活状态，

图5示出了展示图3的电池组的原理图，其中一些电池被切换到激活状态而一些电池被切换到非激活状态，

图6和图7示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的电池组的电池的原理图，电池分别被切换到非激活状态和激活状态，

图8和图9示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的电池组的电池的替代实施例的原理图，电池分别被切换到非激活状态和激活状态，并且

图10和图11示出了展示根据本发明的用于为电动车辆充电的充电站的电池组的电池的替代实施例的原理图，电池包括两个开关并且分别被切换到非激活状态和激活状态。

相同的附图标记始终指代相同的元件。特别地，对于根据本发明的充电站的电池组的电池的部件，附图标记的第一位数字指的是部件，而第二位数字指的是电池组中包括的多个电池中的电池的数量。作为实例，附图标记23是指电池组中的第三电池的电池单元2，而附图标记6n是指电池组中的第n个电池的开关6。

图1展示了根据本发明的用于为电动车辆100充电的充电站20的第一实施例。充电站20通常包括具有n多个电池11、12、13、...1(n-2)、1(n-1)、1n的电池组30。电池组中的电池的数量n可以是大于或等于2的任何数量。电池11、12、13、...1(n-2)、1(n-1)、1n串联连接。电池11、12、13、...1(n-2)、1(n-1)、1n都以相同的方式构造，并将在下面进一步描述。

电池组30进一步包括第一端子301，该第一端子在一侧连接到电池组中的第一电池11的电池单元21的负端子31。因此，第一端子301形成电池组的负端子。第一端子301可以在另一侧直接或间接连接到外部电能源200或连接到要充电的电动车辆100。提供开关70以在外部电能源200或要充电的电动车辆100之间切换第一端子301。因此，开关70是具有两个位置的类型。在一些实施例中，还可以提供开关70以在外部电能源200、要充电的电动车辆100与中性位置之间切换第一端子301。因此，在这样的实施例中，开关70可以是具有三个可能位置的类型。

外部电能源200可以是任何合适的源，比如普通电网(即输电干线)或者可以是一个或多个太阳能电池或面板或一个或多个风力发电机。外部电能源200可以是AC电源或DC电源，并且可以是两相或三相的，例如是三相230V或400V AC输电干线。电动车辆100最初可以是所述任何可行类型的电动车辆，尤其是电动陆地车辆。如果外部电能源200是AC电源，则可以在外部电能源200和电池组30之间设置整流器201。

电池组30进一步包括第二端子302，该第二端子在一侧连接到电池组中的第n个和最后一个电池1n的电池单元2n的正端子4n。第二端子302可以在另一侧直接或间接连接到外部电能源200或连接到要充电的电动车辆100。提供开关80以在外部电能源200或要充电的电动车辆100之间切换第二端子302。因此，开关80是具有两个位置的类型。在一些实施例中，进一步可以提供开关80以在外部电能源200、要充电的电动车辆100与中性位置之间切换第二端子302。因此，在这样的实施例中，开关80可以是具有三个可能位置的类型。

在所示的实施例中，充电站20包括输入电力总线60和输出电力总线50形式的电联接装置。第一端子301和第二端子302可以经由输入电力总线60连接到外部电能源200，或者可以经由输出电力总线50连接到要充电的电动车辆100。其他合适的电联接装置包括电插头和插座以用于连接到外部电能源200、甚至电线，其中这种连接装置可以与上述电力总线一起提供或代替上述电力总线。

还参照图6至图9，现在将描述电池组30的每个电池1、11、12、13、...1(n-2)、1(n-1)、1n的结构。每个电池都具有相同的结构。每个电池包括：单个电池单元2、21、22、23、...2(n-2)、2(n-1)、2n，该电池单元具有负端子3、31、32、33、...3(n-2)、3(n-1)、3n和正端子4、41、42、43、...4(n-2)、4(n-1)、4n；在电池单元周围形成旁路的电路元件5、51、52、53、...5(n-2)、5(n-1)、5n；以及单个开关6、61、62、63、...6(n-2)、6(n-1)、6n。电池单元2、21、22、23、...2(n-2)、2(n-1)可以具有相同的标称电压或者可以具有不同的容量。例如，电池单元2、21、22、23、...2(n-2)、2(n-1)可以是锂离子电池单元。

为简单起见，在下面的描述中，每个电池1的部件仅通过图6至图9中使用的附图标记来指代，即不使用第二位数字。

电路元件5布置在电池进线8与电池出线9之间，以便形成围绕电池单元2引导的电路径或者换言之旁路。开关6在图6和图7所示的实施例中布置在电池出线9中，以便能够在连接到电池单元2的正端子4与连接到电路元件5之间切换电池出线9。替代地，在图8和图9所示的实施例中，现在表示为7的开关可以布置在电池进线8中，以便能够在连接到电池单元2的负端子3与连接到电路元件5之间切换电池进线8。

图6和图7示出了开关6的两个联接状态。如图6所示，开关6可以在一个开关状态下定位成形成从电池进线8通过电路元件5到电池出线9的电路径，从而将电池2切换为非激活状态。由此绕开电池2。如图7所示，开关6可以替代地在另一个开关状态下定位成形成从电池进线8通过电池单元2到电池出线9的电路径，从而将电池2切换为激活状态。由此，取决于电池组30是联接到电动车辆100还是外部电源200，即在该实施例中示出取决于开关70和80的位置，电池2可以用于对充电站20的输送到电动车辆100的电输出做出贡献或者电池2可以被充电。

类似地，图8和图9示出了开关7的两个联接状态。如图8所示，开关7可以在一个开关状态下定位成形成从电池进线8通过电路元件5到电池出线9的电路径，从而将电池2切换为非激活状态。由此绕开电池2。如图9所示，开关7可以替代地在另外一个开关状态下定位成形成从电池进线8通过电池单元2到电池出线9的电路径，从而将电池2切换为激活状态。由此，取决于电池组30是联接到电动车辆100还是外部电源200，即在该实施例中示出取决于开关70和80的位置，电池2可以用于对充电站20的输送到电动车辆100的电输出做出贡献或者电池2可以被充电。

再次参照图1，充电站20进一步包括控制单元40。控制单元40用于单独控制电池组30的多个电池中的每个电池11至1n。因此，控制单元40连接到电池组30中的每个电池11至1n的相应一个开关61至6n，以使得控制单元40能够控制每个电池11至1n的一个开关61至6n以使相应电池在激活状态与非激活状态之间切换。还参照图2，控制单元40更具体地通过连接线401连接到每个电池11至1n的相应一个开关61到6n，该连接线提供与每一个开关61至6n的连接4011至401n(参见图2)。由此，每个电池11至1n能够在激活状态与非激活状态之间单独切换。

通过连接线401，控制单元40可以从多个电池11至1n中的任何一个或多个电池单元21至2n接收或获得信号。因此，控制单元40可以根据所接收的信号控制电池组30中的电池11至1n的开关状态，使得输送至电池的输入电力的电压与对电池充电所需的电压相匹配或者使得表明为有缺陷的电池永久切换到非激活状态。控制单元40接收的信号可以例如是表明电池的电量和/或电池的温度的信号，其中温度高于设定阈值表明电池有缺陷。因此，可以在电池11至1n中的每一个处设置电压传感器和/或温度传感器，控制单元40适于从传感器接收信号，或者控制单元40可以适于在电池11至1n上进行直接测量。

可以提供由连接线401提供的另一连接404以将控制单元40连接到开关70和80。由此，控制单元还可以控制电池组30在电池单元21至2n中的至少一个或一些被充电的状态与连接至充电站20的电动车辆100被充电并且因此电池单元21至2n中的至少一个或一些被放电的状态以及绕开可选地电池组30以对应于开关70和80处于中性位置的状态之间的连接。为此，控制单元40以同时的方式控制开关70和80。

具有连接4011至401n的连接线401和404在图中以虚线示出，旨在展示连接线401既可以形成为有线连接也可以形成为无线连接。因此，开关61至6n以及开关70和80可以适于远程致动或直接致动。

可以提供另外一连接403以将控制单元40连接到要充电的电动车辆。连接403可以有利地是无线连接，但原则上也可以是有线连接，例如电线。

因此，控制单元40还可以从要充电的电动车辆100接收或获得信号，并且根据所接收的信号控制电池组30中的电池11至1n，使得充电站20输送的输出电力的电压与为电动车辆100充电所需的电压相匹配和/或考虑到电动车辆100的电池的电量和电动车辆100的电池的容量中的任何一个或更多个来进行选择。

如图2所示，根据本发明的充电站20还可以包括多于一个电池组30，每个电池组具有上述一般结构，并且每个电池组包括上述一般结构的多个电池11至1n。如图所示，举例来说，充电站20可包括两个电池组30。然后，控制单元40用于单独控制多个电池组30中的每个电池组中的多个电池11至1n中的每个电池。因此，控制单元40包括多个连接线，每个电池组一个连接线。如图所示，举例来说，控制单元40包括相应两条连接线401和402，每条连接线分别具有到相应电池组30中的每个电池11至1n的每个开关61至6n的连接4011至401n和4021至402n。

现在转到图3至图5，示出了根据本发明的充电站20的电池组30中的各个电池11至1n的不同可能的开关状态。

图3示出了电池组30，其中所有电池11至1n都切换为非激活状态。因此，电池组30输送最小可能的输出电压V(min)＝0V。电池组30被有效地关闭。电池11至1n均未充电或放电。

图4展示了电池组30，其中所有电池11至1n都切换为激活状态。因此，电池组30输送最大可能的输出电压V(max)。或者替代地，所有电池11至1n同时充电或放电。

图5示出了电池组30，其中仅一些电池，即电池11、13和1(n-1)，切换为非激活状态，而剩余电池，即电池12、1(n-2)和1n切换为激活状态。因此，电池组30输送输出电压V，包括来自切换为激活状态的电池、即电池12、1(n-2)和1n的贡献。因此，输出电压V在0V与V(max)之间。或者替代地，仅同时对电池12、1(n-2)和1n充电。

可以例如通过控制单元40，根据期望或需要选择电池组30中切换为激活状态的电池11到1n的数量，以例如响应于控制单元40接收的信号管理电池组和因此充电站的输出电压。

因此，通过控制哪些电池处于激活状态和哪些电池处于非激活状态，可以将充电站的准确输出电压原则上控制在0与V(max)之间的任何电压，但是可能值的数量取决于电池组中的相应电池的电池单元的标称电压。在电池11至1n的充电期间，一旦电池充满电，就可以将任何一个电池切换到非激活状态，从而避免电池11至1n的过充电。

最后转向图10和图11，分别示出了根据本发明的充电站20的电池组30中的电池1’的第二实施例处于非激活状态和激活状态。电池1’与图6和图7示出的电池1不同之处仅在于包括布置在电池进线8中并且因此布置在电池单元2的负端子3与电路元件5之间的另外一个开关7。

换句话说，电池1’包括两个开关6和7，其中开关6布置在电池出线9中并因此布置在电池单元2的正端子4与电路元件5之间，并且开关7布置在电池进线8中并且因此布置在电池单元2的负端子3与电路元件5之间。

在具有包括图10和图11所示类型的电池1’的电池组30的充电站20中，控制单元40设置有连接线401，并且其中更多这样的电池组也被提供用于另外的连接线(比如连接线402)，以提供与电池组中的每个电池1’的开关6和7的连接，因此能够控制电池组中的每个电池1’的开关6和7。

通常，尽管未在附图中示出，但充电站20进一步包括合适的壳体以用于容纳本文所述的部件，以便提供对外部影响的屏蔽。这种壳体本身是已知的。

根据本发明的充电站通常结合现有的新建服务站、服务区、停车场或空间等设置和放置，但也可以提供给拥有电动车辆的私人家庭。

应当注意，优选实施例的以上说明仅用作实例，并且本领域技术人员将了解，在不脱离权利要求的范围的情况下可以进行许多变化。

本领域技术人员应认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变化。

Claims

1.一种适于为电动车辆充电的充电站，该充电站包括：

其中，所述多个电池中的每个电池包括：

带有负端子和正端子的电池单元，

连接到该负端子的电池进线和连接到该正端子的电池出线，

该控制单元连接到所述多个电池中的每个电池的相应一个开关，并且适于控制所述多个电池中的每个电池的一个开关以在该第一位置与该第二位置之间切换，在该第一位置，电力被引导通过该电池单元，对应于该电池处于激活状态，在该第二位置，电力被引导通过该电路元件和该电池单元周围，对应于该电池处于非激活状态，以便能够使该多个电池中的每个电池在该激活状态与该非激活状态之间单独切换，并且其中，所述多个电池中的每个电池进一步包括另外一个开关，因此总共包括两个开关，该另外一个开关被布置在该电池出线和该电池进线中的另一个中，当布置在该电池出线中时因此布置在该电池单元的正端子与该电路元件之间，当布置在该电池进线中时因此布置在该电池单元的负端子与该电路元件之间，以及其中

该控制单元连接到所述多个电池中的每个电池的相应另外一个开关并且适于控制所述多个电池中的每个电池的另外一个开关以与该一个开关同时在该第一位置与该第二位置之间切换，以使得该多个电池中的每个电池能够在该激活状态与该非激活状态之间单独切换。

2.根据权利要求1所述的充电站，其中，该控制单元还适于；

接收或获得来自该多个电池中的至少一个电池的电池单元的信号，该信号包括关于该电池单元的电量的信息和/或表明一个或多个电池有缺陷的信息，以及

根据所接收的信号控制该至少一个电池组中的每个电池的一个开关以及当设置有时另外一个开关，使得输送到这些电池的输入电力的电压与为这些电池充电所需的电压相匹配和/或使得表明为有缺陷的电池永久地切换到该非激活状态。

3.根据前述权利要求中任一项所述的充电站，并且包括多个电池组，该控制单元适于单独控制该多个电池组中的每个电池组中的多个电池中的每个电池的一个开关以及当设置有时另外一个开关。

4.根据前述权利要求中任一项所述的充电站，其中，该控制单元还适于；

接收或获得来自要充电的电动车辆的信号，该信号包括关于为该电动车辆充电所需的电压、该电动车辆的电池的电量和该电动车辆的电池的容量中的任何一个或多个的信息，以及

根据所接收的信号控制该至少一个电池组中的每个电池的一个开关以及当设置有时另外一个开关，使得所输送的输出电力的电压与为该电动车辆充电所需的电压相匹配和/或考虑到该电动车辆的电池的电量和该电动车辆的电池的容量中的任何一个或多个进行选择。

5.根据前述权利要求中任一项所述的充电站，其中，在该电池组的第一端子和第二端子处从外部电源接收的电力是AC电力，并且其中，该充电站进一步包括布置在该电池组的第一端子处或前面的用于将所接收的AC电力转换为DC电力的整流器，以能够将DC电力输送到该至少一个电池组。

6.根据前述权利要求中任一项所述的充电站，其中，该电联接装置包括输入电力总线和输出电力总线，

该输入电力总线适于连接到外部电源，该电池组或该多个电池组中的每个电池组适于连接到该输入电力总线，以及

该输出电力总线适于连接到要充电的电动车辆，并且该电池组或该多个电池组中的每个电池组适于连接到该输出电力总线。

7.根据权利要求6所述的充电站，其中，该电池组或该多个电池组中的每个电池组进一步包括两个开关，这些开关适于并布置为至少在连接到该输入电力总线和连接到该输出电力总线以及可选地还有连接到中性位置之间切换该电池组或者该多个电池组中的每个电池组的第一端子和第二端子。

8.根据权利要求7所述的充电站，其中，该控制单元还适于控制这两个开关，这些开关适于并布置为在连接到该输入电力总线和连接到该输出电力总线之间切换该电池组或者该多个电池组中的每个电池组的第一端子和第二端子。