CN116710316A - 用于控制电动汽车牵引储能装置充电过程的充电控制模块、充电站和充电*** - Google Patents

用于控制电动汽车牵引储能装置充电过程的充电控制模块、充电站和充电*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种充电控制模块、一种充电站和一种充电***，用于控制牵引储能装置在用于电动汽车的充电点处的充电过程。用于控制牵引储能装置在用于电动汽车的充电点处的充电过程的充电控制模块(100‑S；100‑M)包括安装在或可以安装在支承轨道(404)上的壳体。充电控制模块(100‑S；100‑M)进一步包括布置在壳体上或壳体内的第一数据接口，其形成用于与用于多个充电控制模块(100‑S；100‑M)的集中功能部交换充电过程数据。充电控制模块(100‑S；100‑M)进一步包括布置在壳体内的控制单元，该控制单元形成用于根据通过第一数据接口与集中功能部交换的充电过程数据来控制牵引储能装置的充电过程。

Description

用于控制电动汽车牵引储能装置充电过程的充电控制模块、 充电站和充电***
技术领域
本发明涉及一种用于电动汽车牵引储能装置的充电点的充电控制模块、一种包括多个充电点的充电站、以及一种包括多个充电站的***。
背景技术
在电气工程中，充电站可表示任何固定的装置或电气设备，用于通过简单地设置或***向移动的电池驱动设备、机器或机动车提供能量，而无需移除储能装置，如电动汽车的牵引电池。电动汽车的充电站也被俗称为“充电站(Stromtankstel le)”，并且可以包括多个充电点。根据设计的不同，充电站也可以被称为“充电柱”。
在现有技术中，电动汽车的充电站通常是以这样的方式建造的，即可以在一个充电站为一个或多个电动汽车进行充电。为此，使用了控制技术装置，该控制技术装置既具有每个充电点所需的功能(如与车辆的通信、能量测量、插头闩锁的控制等)，又具有每个充电站只需一次的功能(如与计费***的通信、用户界面等)。传统设计的例子是：用于一个充电点的充电控制器，其中集成了所有功能；用于双充电点的充电控制器，其中集成了所有必要的功能；用于双充电点的两个独立的、技术上相似的充电控制器，它们作为主设备和从设备相互连接；以及用于充电过程的两个充电控制器，其具有用于集中使用的功能的额外叠加控制器。
文件DE 10 2018 116 947 A1说明了一种用于充电柱的垂直“抽屉”。该机构包括电绝缘垂直载体板，其安装在水平轨道上，用于从布置在充电柱一侧的门中移出。通过载体板延长了充电柱上内侧后壁上的电缆轨道管道的爬电距离和空气间隙，而在载体板的前侧安装有充电柱控制器。由于缺乏安装空间，实际的功率电子设备外置于另外的单元内。根据该文件的教导，很难应用在电气工程中常见的控制柜结构相对应的结构。
文件DE 10 2017 214 071 A1说明了一种为电动汽车充电的方法，其中外置的计算中心(所谓的“云”)通过WLAN或以太网与充电站进行数据连接，并通过WLAN或移动无线电与电动汽车进行数据连接，而充电站和电动汽车之间没有建立直接数据连接。由计算中心根据电动汽车通过数据连接提供给“云”的充电需求参数来控制充电过程。
为了联结充电点，并例如建立双充电点，通常需要通过导线布线，并选择性与工业PC或类似设备进行复杂的连接，以实现更高级别的控制。这意味着，在某些装置中，多次存在、但只需要一次某些功能。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于构建多个充电点的资源高效的技术。替代性的或更具体的目的是提供一种充电控制模块、包括多个充电控制模块的充电站和包括多个充电站的充电***，其实现了用多个充电点装备和/或扩展停车场或停车设施，例如地下停车场或多层停车场，使得中央充电***和分散分布的充电***都可以实现。替代性的或补充性的，技术目的是提供在建造、维护、扩展和/或各单独部件的更换方面模块化的、易于配置的充电***结构。
该一个或多个目的通过独立权利要求的特征得到解决。本发明的有利设计方案和有利的扩展方案在从属权利要求中给出。
下文将部分参照附图对本发明的实施例进行描述。
根据第一方面，提供了一种用于控制牵引储能装置在电动车辆的充电点处的充电过程的充电控制模块。该充电控制模块包括安装或可安装在支承轨道上的壳体。该充电控制模块还包括布置在壳体上或壳体内的第一数据接口。第一数据接口形成用于与用于多个充电控制模块的集中功能部交换充电过程数据。此外，充电控制模块还包括布置在壳体内的控制单元。该控制单元形成用于根据通过第一数据接口与集中功能部交换的充电过程数据来控制牵引储能装置的充电过程。
该控制单元可以包括用于控制充电电流的电流控制单元。该电流控制单元可以与插接式电触点连接。该插接式电触点可以是充电插头(简称：插头)的形式。该插接式电触点可以形成用于在充电点和电动汽车的牵引储能装置之间的直流连接或交流连接(例如，用于对牵引储能装置进行充电或放电)。
该插头可以根据IEC 62196Type 2标准或“组合充电***”(CCS)形成。
除了用于传导充电电流的负载触点外，插接式电触点还可以包括一个或多个信号触点，例如用于“控制导引”(PC)信号和/或“接近导引”(PP)信号。电流控制单元可以(例如仅)与插接式电触点的所述一个或多个信号触点导电连接。替代地或补充地，插接式电触点的负载触点可以与由电流控制单元控制的充电接触器导电连接。
充电站(例如充电柱)可以包括一个充电点或多个充电点(例如两个、三个或四个充电点)。每个充电点可与充电站(例如，充电柱)内的一个充电控制模块相对应。充电控制模块和/或相对应的充电点可形成用于传导性充电，例如根据标准DIN EN 61851-1。
充电站，或其中一个充电站或每个充电站可以设计为充电柱。
充电控制模块(例如控制单元)可以形成用于控制(例如在与电动汽车或牵引储能装置的电池管理***(BMS)的双向通信中进行调节)充电过程中充电点专属的步骤或功能(也称为：“分散功能”)。替代地或补充地，用于多个充电控制模块的集中功能可以控制充电过程的如下的步骤或功能(也称：“集中功能”)，例如，不一定分配给单个充电点和/或同一充电站的几个充电点不同时需要的步骤或功能。
充电过程的分散功能可包括以下功能中的至少一个：控制充电电流，例如控制(也叫：接触器控制)充电接触器(例如充电电流的接触器)；测量差动电流(例如在插接式电触点处或其上)；控制和/或读取用于测量差动电流的差动电流测量装置；控制和/或监测锁定执行器；测量储存在牵引储能装置中的能量和/或在充电过程中传递到牵引储能装置的能量；控制和/或读取能量测量装置，其用于测量储存在牵引储能装置中的能量和/或在充电过程中传递到牵引储能装置中的能量；无触碰或无接触检测标识符(例如电动汽车或充电点的用户的标识符)；和/或控制或读取标识符检测装置，其用于检测标识符(即用于识别)，例如通过电磁波(优选是通过近场通信)的方式。标识符检测装置也可以被称为射频识别器或RFID读取器。
差动电流可以包括泄漏电流或故障电流。差动电流测量装置在技术上也可以被称为剩余电流监测器(RCM)。
控制单元可形成用于将一个或多个分散功能的数据和/或控制信号传递给电流控制单元。例如，控制单元可以向电流控制单元发送“停止”信号，以便在超过预定的差动电流阈值和/或电动车辆的牵引储能装置达到预定的充电状态(也叫：填充水平，例如：“满”)时中断和/或终止充电过程。
替代地或补充地，控制单元形成用于将集中功能的数据和/或控制信号转发给电流控制单元。例如，控制单元可以向电源控制单元发送充电许可信号(即用于启动充电过程的信号)。
替代地或补充地，充电过程的集中功能(例如，集中的功能)可以包括用户界面(又称：“操作界面”)，和/或RFID读取器，和/或计费***。例如，可以通过用户界面预定电动车辆的牵引储能装置的充电状态的额定值(例如：“满”)用于结束充电过程。替代地或补充地，可以在用户界面上检测充电状态的额定值，例如电量(或电载荷)或能量(选择性地基于预定的支付金额和电价)。进一步替代地或补充地，用于控制充电过程的时间过程和/或电流强度(例如取决于充电过程的时间和/或牵引储能装置的充电状态)可以由集中功能确定和/或传达给充电控制模块的控制单元。例如，可以通过用户界面确定电动车辆的牵引储能装置的最大充电时间。替代地或补充地，可以根据最大总充电电流确定布置在一个充电站或充电柱上的多个充电点的充电电流。总充电电流可以包括一个充电站或充电柱上所有充电点的充电电流之和。最大总充电电流可以为充电站或充电柱预先确定。
只包括分散功能的充电控制模块也可称为“从模块”。替代地或补充地，包括(例如，至少部分和/或多个中的至少几个)集中功能的充电控制模块可称为“主模块”。此外，替代地或补充地，一个充电站或一个充电柱可以包括多个从模块以及一个主模块。
第一数据接口可包括一个或每个从模块与主模块之间的数据接口，例如，从模块上用于与主模块交换数据的数据接口。
从模块的第一数据接口可以位于壳体上。替代地或补充地，主模块的第一数据接口可以布置在壳体中(例如作为主模块的分散功能和主模块的集中功能之间的内部或虚拟接口)。
主模块可以包括第二数据接口，例如布置在主模块的壳体上。主模块的第二数据接口可形成用于与(例如同一充电站的)一个或每个从模块的第一数据接口进行通信。
主模块在结构上可以与从模块相同。在从模块中，分散功能可以被激活，而集中功能则被停用。在主模块中，分散的和(例如至少一些)集中的功能可以被激活。替代地或补充地，主模块可以包括除了从模块的组件和/或分散功能之外的进一步的组件和/或集中功能。
替代地或另外地，集中功能可以(例如，至少部分地)布置在充电站或充电柱之外。例如，集中功能可以对于包括多个充电站或充电柱的一个或多个停车层而言是集中的。
充电控制模块的实施例可为停车场或停车设施，例如地下停车场或停车库，配备多个用于控制电动车辆的牵引储能装置的充电过程的充电点和/或扩展现有充电***。
充电控制模块既可用于中央充电***(例如由***控制单元集中控制的充电***)，也可用于分散分布的充电***，例如用于单个充电站或充电柱。分别分配给充电点的充电控制模块可以布置在控制柜中和/或分布在多个(例如任何大小或不同大小的)子组中。例如，可以将十个各有两个停车位的双路充电器的充电点，即总共二十个充电点，结合在一个充电***中，并由充电***的集中功能部，尤其是***控制单元管理。
通过充电控制模块的实施例，实现了包括N个充电点的充电***的***结构，其中仅N次构建了分散功能，这些分散功能在对应于N个的多个充电控制模块的N个充电点中的每一个上都是需要的，而只需要一次的集中功能(例如集中的功能)只构建一次，例如在N个的多个充电控制模块的一个充电控制模块中。例如，二十个(即N＝20)充电点布置在十个双路充电器中，每个双路充电器可以安装一个主模块和一个从模块。各个主模块可以只包括集中功能的在双路充电器上本地需要的部分。集中功能的其他部分，例如计费***，可以在中央***控制单元中实现。
中央***控制单元可以(例如通过各个相应的主模块)与从模块交换数据以执行或提供集中功能。
如果在一个充电站(例如一个充电柱)中安放了多个充电点，那么这些充电点可以通过(例如自动)连接的方式彼此连线。例如，从模块的第一数据接口和/或主模块的第二数据接口可以被布置成在安装在支承轨道上时与相邻的从模块的第一数据接口和/或相邻的主模块的第二数据接口发生电接触。例如，两个数据接口可以在各个相应充电控制模块的壳体上布置在支承轨道的纵向方向上相对的两侧上。安装好的充电控制模块可以形成数据总线(例如，通过将两侧的数据接口的触点在壳体内导通)。替代地或补充地，从模块的第一数据接口和/或主模块的第二数据接口可以布置成使得在安装在支承轨道上时与布置在支承轨道上的数据总线接触。
用于在充电站内交换数据的(例如物理和/或逻辑)数据连接可以通过一个或多个从模块的一个或多个第一数据接口和主模块的第二数据接口建立，例如在安装期间或响应于安装。替代地或补充地，一个或每个充电控制模块的控制单元构建用于响应于物理连接的建立(例如，连线)建立逻辑连接，以用于在多个充电控制模块之间交换数据。
替代地或补充地，也可以建立用于在多个充电站或充电柱之间交换数据的网络和/或用于在分配到同一个充电***(也叫：“联合体”)的一个充电站和一个***控制单元之间交换数据的网络。多个充电站和/或一个***控制单元之间的数据连接可以通过各个相应的充电站的主模块建立，例如通过各个相应的主模块的第三数据接口。
充电控制模块的壳体可以包括用于安装在支承轨道上的凹部。
支承轨道可以是或包括安装轨。支承轨道可以有35mm的横向尺寸(例如，垂直于支承轨道的纵向或为宽度)和/或壳体的凹部可以有35mm的横向尺寸(例如，垂直于支承轨道的纵向或为宽度)。
支承轨道可以包括数据总线。第一数据接口(例如从模块的)和/或第二数据接口(例如主模块的)可以形成用于在壳体安装在支承轨道上时与数据总线接触，以便与集中功能部交换数据。
数据的交换也可以称为数据连接。
数据总线或数据连接可以包括串行总线和/或差分总线(differential-Bus)，例如用于对称信号传输。差分总线可以是控制器区域网络总线(CAN总线)。
控制单元可以包括电流控制单元，该电流控制单元构建用于在充电过程中响应于或根据来自集中功能部的交换数据控制牵引储能装置的充电电流。
该电流控制单元构建用于根据通过第一数据接口从集中功能部接收的数据中的集中功能的规定来控制充电电流。该规定可以包括充电电流的释放和/或许可进行充电的电动车辆的标识符。
电流控制单元可以构建用于控制直流电和/或交流电作为充电电流。
该控制单元可包括闩锁控制器。闩锁控制器可以构建用于根据集中功能在充电插头的锁定位置和充电插头的解锁位置之间控制分配给充电点的充电插头的闩锁机构的执行器。
充电点可以包括充电插头和/或布置在充电电缆上的充电插头的保持件。替代地或补充地，充电插头的锁定位置和/或充电插头的解锁位置可以包括充电插头在充电点上和/或在充电点处的保持件中的位置和/或布置在充电电缆上的充电插头在电动汽车上的位置。
闩锁机构的致动器也可以被称为闩锁致动器。
充电控制模块可以进一步(例如至少部分)包括用于多个充电控制模块的集中功能。多个充电控制模块可以包括包含(例如至少部分)集中功能的充电控制模块和至少一个没有集中功能的其他充电控制模块。包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块可以包括布置在壳体上的第二数据接口。第二数据接口可以例如直接或通过数据总线与至少一个其他充电控制模块的第一数据接口连接或可与其连接。第二数据接口可构建用于与集中功能部交换至少一个其他的充电控制模块的充电过程的数据。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块可以被称为主模块。一个主模块和一个或多个从模块可以被布置在一个充电站或充电柱上，例如对应于多个充电控制模块。主模块也可以被称为充电站控制模块或充电柱控制模块。
支承轨道可包括数据总线。包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块的第二数据接口可以构建用于在将壳体安装在支承轨道上时与数据总线接触，以便与至少一个其他的充电控制模块交换数据。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块可以进一步包括第三数据接口。第三数据接口可构建用于与用户界面、电动车辆的控制单元和/或包括多个充电站的充电***的***控制单元通信。每个充电站可以包括至少一个包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块。
第三数据接口可以是或包括无线通信接口。例如，第三数据接口可以是或包括移动无线电接口、本地无线电网络的无线电接口(例如，根据Wi-Fi联盟的所谓无线局域网，WLAN)和/或直接无线电连接或点对点链接的无线电接口(例如，根据蓝牙技术联盟的蓝牙接口)。
用户界面可以包括一个(例如电动车辆的驾驶员的)移动终端设备。通信可以通过移动终端设备(例如移动电话、智能手机和/或平板电脑)和/或通过电动车辆内的用户界面进行。
电动车辆的控制单元可以包括牵引储能装置的电池管理***(BMS)。
主模块的控制单元可以通过第三数据接口构建用于执行充电电流的负载分配(也叫：负载管理)(例如与***控制单元通信)、用户数据比较(例如用户授权)和/或用户数据查询(例如与用户界面或RFID读取器通信)、***状态查询(例如与***控制单元通信)、充电许可查询(例如来自计费***)和/或显示器上的输出(例如与用户界面通信)。
替代地或补充地，第三数据接口可以包括显示器(例如在充电站上)。
这里，A、B和/或C形式的列举包括集合A、B和C的至少一个元素。A、B和/或C形式的列举可被理解为A和/或B和/或C形式的列举。
根据第二方面，提供一种包括多个分别用于电动汽车的充电点的充电站。该充电站包括支承轨道。此外，该充电站包括安装在支承轨道上的对应于多个充电点的多个充电控制模块。多个充电控制模块包括具有(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(例如，主模块)和至少一个其他的充电控制模块(例如，从模块)。
例如，多个充电控制模块可以包括最多一个具有(例如至少部分)集中功能的充电控制模块。替代地或附加地，多个充电控制模块的所有其他的充电控制模块可以被设计成没有集中功能。
充电站可以被设计成充电柱。
充电控制模块可以成排安装在支承轨道上或可安装在其上。例如，具有(例如至少部分)集中功能的充电控制模块可以作为一排中的第一个安装在支承轨道上。该顺序可以指与外部的数据连接，例如，与包括多个充电站的充电***的中央***控制单元的数据连接。
支承轨道可以包括数据总线。
一个或每个(例如形成为从模块的)充电控制模块的第一数据接口可以连接到支承轨道的数据总线上。替代地或补充地，(例如形成为从模块的)充电控制模块的第一数据接口可以直接连接到相邻的(例如形成为从模块的)充电控制模块的第一数据接口。例如，可以通过相邻充电控制模块的壳体的临接侧面提供直接连接。
(例如形成为主模块的)包括充电站或充电柱的(例如至少部分)集中功能的充电控制模块的第一数据接口可以布置在壳体内(例如作为主模块的从功能和例如至少部分的集中功能之间的内部或虚拟接口)。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(例如设计为主模块的充电控制模块)的第二数据接口可以连接到支承轨道的数据总线。替代地或补充地，包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(例如设计为主模块的充电控制模块)的第二数据接口可以直接连接到相邻的(例如形成为从模块的)充电控制模块的第一数据接口。例如，可以通过相邻充电控制模块的壳体的临接侧面提供直接连接。
支承轨道可以设计成安装轨。
支承轨道和/或安装轨的横向尺寸可以包括35mm。
多个充电控制模块可以成排安装在安装轨上。例如，主模块可以作为模块排的第一个安装在安装轨上，然后是一个或多个从模块。充电控制模块的顺序可以与包括多个充电站的充电***的中央***控制单元的数据连接有关。
支承轨道可包括数据总线，用于在具有例如至少部分集中功能的充电控制模块的第二数据接口和至少一个没有集中功能的其他的充电控制模块的至少一个第一数据接口之间交换数据。
数据总线可以包括集成在安装轨中的CAN总线。
该充电站可进一步包括底板。支承轨道可以固定在底板上。
底板可以在充电站或充电柱中可移动地布置(例如，纵向可移动和/或沿与底板平行的方向可移动)。例如，底板可以从充电站或充电柱中的运行位置(也就是工作位置)移出(例如，纵向可移动和/或沿与底板平行的方向可移动)，用于维护目的和/或装配目的。
根据第三方面，提供了一种充电***。该充电***包括***控制单元。该充电***进一步包括多个充电站。多个充电站(例如分别)形成用于与***控制单元进行数据连接。
多个充电站可以布置在停车设施、例如多层停车场的一个或多个楼层。
多个充电站和***控制单元之间的数据连接可以包括以太网连接和/或无线连接(例如通过停车设施的WLAN***)。
***控制单元可以通过数据连接探测多个充电站的充电控制模块的标识符。
充电控制模块的标识符可以包括充电控制模块的设备地址(也叫：“硬件地址”，例如“媒体访问控制地址”，简称“MAC地址”)。替代地或补充地，充电站的标识符可以包括充电站的主模块的设备地址。
优选地，***控制单元可以(例如根据充电控制模块的各个相应的标识符)通过数据连接探测充电控制模块的布置和/或充电控制模块到多个充电站中的每个充电站内的各一个充电点(zu je einem Ladepunkt in jeder der Viel zahl der Ladestat ionen)的分配。
充电控制模块的布置也可称为拓扑结构。***控制单元可以探测到拓扑结构的变化(例如自动地，尤其是无需***管理员的手动输入)，例如当充电控制模块被更换时。例如，通过集成在充电站的支承轨道中的数据总线，可以通过监测与第一数据接口(用于从模块)和/或第二数据接口(用于主模块)互补的数据总线数据接口来检测充电控制模块的更换，通过数据连接的临时中断来检测充电控制模块的更换。数据总线的数据接口上的数据连接的临时中断可以与充电站的标识符(例如通过充电站的主模块的设备地址)一起被传达给***控制单元。
***控制单元可以构建用于根据检测到的拓扑结构或响应于拓扑结构的变化，配置所有的充电控制模块或被更换的(例如首次安装的)充电控制模块。配置可以包括从***控制单元向各个充电控制模块发送配置信息(例如，通过主模块向从模块发送)。替代地或补充地，配置充电控制模块可以包括配置各充电控制模块的控制单元，例如，配置各充电控制模块的控制单元以执行分散的功能。配置信息可以包括分散功能的参数。可以省略***管理员对各充电控制模块的配置进行手动输入的需要。
附图说明
在下文中，将参照附图通过优选的实施形式更详细地解释本发明。图中：
图1示出了根据第一实施形式的充电控制模块(例如“从模块”)的第一侧视图的示意图；
图2示出了根据图1的第一实施形式(例如“从模块”)或图3的第二实施形式(例如“主模块”)的充电控制模块的相对于图1或图3围绕垂直轴旋转了90度的第二侧视图的示意图；
图3示出了根据第二实施方案的充电控制模块(例如“主模块”)的第一侧视图的示意图；
图4示出了包括多个充电站的充电***的一个实施例的示意图，其中每个充电站包括一个根据图3的第二实施形式的充电控制模块(例如“主模块”)和根据图1的第一实施形式的一个或多个充电控制模块(例如一个或多个“从模块”)；和
图5示出了根据第一实施形式的充电控制模块(例如“从模块”)的进一步扩展方案的正视图的示意图。
具体实施方式
图1在第一侧视图中示出了根据本发明的第一实施形式的充电控制模块。根据第一实施形式的充电控制模块整体由附图标记100-S标示。
充电控制模块100-S包括壳体。充电控制模块100-S可以以第一壳体侧102安装在支承轨道上，例如通过卡锁部或闩锁机构(未示出)。第二壳体侧104远离第一壳体侧102和/或用于支承轨道的卡锁部。第一壳体侧102和第二壳体侧104分别在xy平面内延伸(其中图1中未显示y轴)。第一壳体侧102和第二壳体侧104沿z方向彼此间隔开。
支承轨道(未示出)的纵向可沿x轴。支承轨道的横向尺寸可沿垂直于x轴和z轴的y轴(未示出)。
图1中所示的充电控制模块100-S的实施形式包括分散的功能部。充电控制模块100-S也可以被称为“从模块”。
图2示出了充电控制模块100-S的第二侧视图，相对于图1中的第一侧视图，其围绕垂直轴(z轴)旋转了90度。在第一壳体侧102上存在凹部202，其具有用于安装在支承轨道上的卡锁部或闩锁机构。凹部202(例如，卡锁部或闩锁机构)可以包括第一数据接口202。例如，第一数据接口202可以包括总线连接部和/或印刷电路板直接插接部(缩写：LP直接插接部)。
在图2的实施形式中，在第二壳体侧104上存在用于分散功能部的连接区域204，这些功能部也可以被称为***部件。分散的功能部可以包括数字输入/输出接口(也称为：“Input/Output”，缩写：I/O)、差动电流测量装置(也称为RCM模块)、插座或者插接连接部(英文：“socket outlet”)、能量测量装置和/或RFID读取器。
图3示出了根据本发明的第二实施形式的充电控制模块。根据第二实施形式的充电控制模块整体用附图标记100-M标示。充电控制模块100-M具有第一壳体侧102，用于安装在支承轨道上(未示出，例如支承轨道沿x轴纵向延伸)。充电控制模块100-M进一步具有第二壳体侧104，其远离第一壳体侧102并与其沿z轴间隔。
充电控制模块100-M包括第三数据接口，其可以有不同的实施形式。在图3中，示例性地示出了天线302，通过该天线可以与用户、充电***控制器(也叫做：***控制单元)和/或云(未示出)建立移动无线电连接(例如，通过根据第三代合作伙伴计划(3GPP)的3G、4G或5G标准之一的移动无线电网络，通过本地WLAN和/或通过蓝牙)。
充电控制模块100-M可以进一步选择性地包括以附图标记304、306所示的一个或多个用于串行总线***(例如，通用串行总线，简称USB)、带有用户身份模块(英文：“Subscriber Identity Module”，简称SIM)的卡、和/或数字存储卡(英文：“SecureDigital Memory Card”或简称“SD卡”)的连接部。
此外，充电控制模块100-M可以可选地包括至少一个用于有线数据连接的连接部308。在图3的实施例中，充电控制模块100-M包括两个以太网接口，它们可以形成为RJ 45型插座。
天线302、连接部304、306和/或有线连接的数据接口308可被称为第三数据接口。
充电控制模块100-M包括分散的和集中的功能部。充电控制模块100-M也可以被称为“主模块”。
(例如，形成为主模块的)充电控制模块100-M沿z轴旋转90度的侧视图可以对应于图2中(例如，形成为从模块的)充电控制模块100-S的侧视图。在充电控制模块100-M中，凹部202和/或卡锁部2020可包括第二数据接口202，其形成用于与从模块100-S的第一数据接口202交换数据。主模块100-M的第一数据接口可以作为分散功能部和集中功能部之间的虚拟接口(未示出)布置在充电控制模块100-M的壳体内。
该壳体可以是现有的壳体，其形成用于容纳或包围任何电气组件，尤其是任何或每一个本文所公开的实施形式的充电控制模块100-S或100-M。
支承轨道可以包括作为数据总线的总线适配器(例如安装轨总线适配器(Hutschienen-Bus-Adapter))。通过数据总线可在充电控制模块100-S和100-M之间提供第一数据连接和/或(例如通过主模块100-M间接地)在充电站之间提供第二数据连接和/或(例如通过主模块100-M间接地)在充电控制模块100-S或100-M与***控制单元之间提供第三数据连接。由此可以在安装过程中建立(例如自动的)数据连接。
安装轨总线适配器可以匹配于壳体系列。壳体(例如用于充电站或充电柱和/或充电***的同一壳体系列)可以与总线适配器(也称：支承轨道总线连接器)一起例如成排安装在35mm宽的支承轨道上。支承轨道又可以安装在充电站或充电柱内的控制柜的底板上。
每个充电控制模块100-S、100-M可以控制一个充电点和/或与一个充电点相对应。在充电点上可以存在和/或连接有一个或所有用于用交流电(英文：“AlternatingCurrent”，缩写：AC)和/或直流电(英文：“Direct Current”，缩写DC)充电的必要的附加组件，例如，RCM模块、闩锁执行器、充电保护器、RFID读取器和/或能量测量装置。
充电***或充电站包括充电控制模块(例如从模块100-S)，该充电控制模块仅执行被分配给一个充电点的针对充电点的(即分散的)功能(例如在各个相应的控制单元中)，并且充电***或充电站包括至少一个这样的充电控制模块(例如主模块100-M)，即，除了分散的功能外，还具有被分配给作为中央***(也叫：“整体***”)的充电站或充电柱的功能，优选用于与***控制单元的数据连接(例如包括大量充电站的停车设施和/或用于与一个或多个计费***的数据连接)。
每个充电点既可以自主运作，也可以在***网络中运作(例如在一个充电站或充电柱内，或在一个包括多个充电站的充电***内)。
充电点可以在一个充电站或一个充电柱内通过差分总线，尤其是CAN总线，例如通过总线适配器在第一和第二数据接口之间的第一数据连接的意义上相互连接。
不同的充电站或充电柱的充电点，尤其是一个停车设施内的多个充电站中的充电点，可以通过第一、第二和/或第三数据接口相互连接。
图3示出了天线302、卡槽304、USB连接部306、以太网接口308，分别作为建立第二或第三数据连接的第三数据接口的一个可能的实施方案。
通过这种方式，例如具有两个、三个和/或四个充电点(也叫：“两点岛”、“三点岛”和/或“四点岛”)的多个停车场层或充电站可以被连接形成充电***(也叫：整体***)并共同被控制和/或管理。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(例如主模块)100-M的控制单元和/或充电***的***控制单元(也叫：“***中的充电控制器”)可以形成与外部(例如相对于一个充电站或充电柱)的数据接口。主模块100-M的控制单元和/或***控制单元可以分配、调节和/或控制关于充电站处和/或整体***中的充电过程的所有信息和/或功能。这些信息和/或功能例如可以包括负载管理、用户授权、计费数据发送和/或计费数据显示和/或***状态展示。***状态可以涉及充电站或充电柱的一个或每个充电点和/或多个充电站和/或充电柱，例如在一个停车设施中。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(“主模块”)可以自由选择。例如，主模块可以作为第一充电控制模块布置在安装轨上，然后是没有集中功能的其他充电控制模块(“从模块”)。
根据设计，可分配给一个、两个或更多充电点的功能(例如，一个RFID读取器可分配给两个充电点)可通过配置分配给***中的特定充电点组。例如，该配置可以由充电***的***控制单元进行。该配置尤其可以在没有(例如***管理员)手动输入的情况下进行。
包括(例如至少部分)集中功能的充电控制模块(也称：主模块)可以与没有集中功能的其他充电控制模块(也称：从模块)设计相同。替代性地或者补充性地，主模块和从模块可以不同，区别在于从模块只提供实现所对应的充电点所需的(例如分散的)功能。
根据本发明的充电控制模块(例如主模块100-M和从模块100-S)可以(例如在充电站或充电柱内)对应于充电点成行排列。替代性地或补充性地，根据本发明的充电***能够在没有由用户和/或***管理员主动(例如手动)配置的情况下形成***。实施例可以使充电***的自动配置成为可能。使用相同的硬件组件，例如用于从模块100-S和主模块100-M，能够实现简单且具有成本效益的模块化结构和/或扩展以及维护(例如在故障情况下和/或特定运行时间和/或充电控制模块的使用寿命之后更换单个充电控制模块)。
充电***的充电站和/或充电控制模块可以通过本地的(例如集成在支承轨道中的)背板总线作为第一数据连接和/或通过以太网作为第二数据连接自动连接成网络。
组合充电***和/或网络的拓扑结构(例如包括充电控制模块与充电点的分配)可以被自动识别(例如无需***管理员的手动输入)。替代性地或补充性地，有可能更换充电控制模块，而无需(例如手动)重新配置。例如，充电站的主模块100-M和/或包括多个充电站的充电***的***控制单元可以存储一个或每个从模块100-S的配置(例如，对应于充电站和/或***控制单元的每个从模块100-S)。
本发明的实施例使集中的功能(简称：集中功能)和分散功能的分配成为可能，这些功能可以通过配置分配给具有N个充电点的充电站、也可以分配给一个充电点(也被称为1:1分配，1:2分配，...，1:N分配，其中N是大于1的自然数)。这里，配置可以包括在从模块100-S处接收配置参数(例如从集中功能部发送的)。
图4显示了整体由附图标记400标识的充电***的一个实施形式。
图4中的示例性充电***400包括多个(例如三个)充电站402，其也可以设计成充电柱402。每个充电站402或充电柱402包括一个主模块100-M和一个或多个从模块100-S，它们成排安装在支承轨道404上，例如安装轨。主模块100-M和从模块100-S通过集成在支承轨道404中的数据连接相互连接。该数据连接可以包括从模块100-S的第一数据接口和主模块100-M的第二数据接口。
此外，图4的充电***400中的充电站402的主模块100-M通过至少一个第三数据接口与***控制单元406连接，例如根据特征302、304、306和/或308之一的第三数据接口。
主模块100-M和***控制单元406之间的数据连接可以包括(特别是直接的)有线连接410，例如每个主模块100-M与***控制单元406的以太网连接。替代地或补充地，有线连接可以包括多个充电站402的主模块100-M彼此的(例如间接的)以太网连接408，以及主模块100-M到***控制单元406的(特别是直接的)以太网连接410。
第三数据接口可以通过带有无线电调制解调器的天线302；SIM卡或SD卡槽304；USB连接部306和/或以太网接口308来实现。
替代地或补充地，主模块100-M之间的第二数据连接408和/或主模块100-M与***控制单元406的第三数据连接410可以是无线的。在图4所示的充电***400的实施例中，主模块100-M可以通过无线数据连接418与可以被称为“云”的计算机网络416(例如互联网)连接以进行数据交换，该云可以包括多个子网络414。***控制单元406也可以通过无线连接412与云416处于数据连接。
根据可与本文公开的任何实施形式和/或本文公开的任何实施例相结合的第一实施例，充电控制模块100(例如，其控制单元)包括对公开可用的软件或源代码(英文：“OpenSource Support”)的访问通道(例如，通过第三数据接口)，例如，对应用软件的数字销售平台(英文：“Appl ication Store”或简称“AppStore”)和/或充电点的开放通信标准(英文：“Open Charge Point Protocol”或简称OCPP)的访问通道。
根据第一实施例的充电控制模块100连接到云服务。该云服务可以分配给运营商和/或服务提供商，并且可以包括备份软件(Sicherungssoftware)和/或本地(也叫：“补丁”)控制器。根据第一实施例的充电控制模块进一步包括本地负载控制和能源管理。充电控制模块包括装备，其用于根据IEC 61850的智能电网(英文：Smart Grid)、通过EEBUS的智能家居、根据ISO 15118的车辆到电网(英文：vehicle to grid，或简称V2G)、根据4G和/或5G的移动无线电连接、以太网连接(例如在广域网，英文“Wide Area Network”或简称“WAN”和/或局域网，LAN中)和/或根据USB“On the go”(USB-OTG)的连接。
根据可与本文披露的任何实施形式和/或本文披露的任何实施例相结合的第二实施例，充电控制模块形成用于根据标准61851-1的交流充电。根据第二实施例的充电控制模块包括根据ISO 15118的V2G连接、闩锁控制和电力损失(英文：“power loss”)时的自动释放。根据第二实施例的充电控制模块进一步包括接触器(例如用于230V)、直流RCM模块(例如用于6mA)、RFID读取器、能量测量装置和数字的多用输入输出接口(英文：“multiplepurpose digital I/Os”)。
根据可与本文公开的任何实施形式和/或本文公开的任何实施例相结合的第三实施例，充电站包括公共交流充电站(英文：“publ ic AC charging pole”)，其也可称为光柱(英文：“l ightpole”)。第三实施例的充电控制模块由直流电源(例如，以12V直流电压)供电。第三实施例的充电控制模块包括RFID读取器、负载电源线(英文：“Mains”，包括交流电)、接触器(例如用于230V)、RMC模块(例如设计用于6mA)和电表(英文：“Metering”)和/或与其进行信号连接。
根据可与本文公开的任何实施形式和/或本文公开的任何实施例相结合的第四实施例，用于直流快速充电(英文：“DC Fast Charging”)的充电控制模块包括组合充电***(英文：“Combined Charging System”，简称CCS)，可选地用于高电流充电(英文：“HighPower Charging”，简称“HPC”)。
替代地或补充地，插头(也叫：插接连接器)和/或分散的功能(例如关于与电动汽车的数据通信)可以根据日本标准CHAdeMO和/或中国标准GB-T设计。根据CCS、CCS-HPC、CHAdeMO和/或GB-T的插接连接器可以进一步包括CAN总线，用于在充电控制模块100的控制单元和电动汽车的控制单元之间进行通信。
分散的功能可包括控制、调节和/或读取充电站***。充电站***例如可包括功率电子设备、绝缘监测装置和/或电表。第四实施例的充电控制模块例如为了根据分散的功能进行控制、调节和/或读取而可以进一步包括一个或多个串行数据接口(例如根据RS232、RS485和/或CAN标准之一)，有线数据接口(例如根据网络协议“传输控制协议/互联网协议”，缩写为TCP/IP，和/或根据RJ 45类型的插接连接器的以太网接口)和/或一个或多个数字输入/输出接口(I/O)。
根据可与本文公开的任何实施形式和/或本文公开的任何实施例相结合的第五实施例，充电控制模块是用于构建用于电动车辆的牵引储能装置的充电***和/或充电基础设施的模块化组合件***的一部分。该模块化组合件***可实现多种应用情形，尤其是用于独立***(例如，单个充电点)和/或互联***(通常也可称为“主-从”***)，其在一个充电站和/或一个或多个彼此互联的充电站上有一个或多个充电点(例如，1至N个充电点，其中N为大于1的自然数)。替代地或补充地，模块化组合件***的应用情形包括交流充电标准、直流充电标准和/或多标准充电插头(例如CCS、CCS-HPC和/或CHAdeMO)。第五实施例的模块化组合件***可以实现快速调试和/或运行，尤其是通过控制网络的自我配置和每个组件(例如，每个充电控制模块100-S、100-M)的简便配置和/或更新(英文：“update”)。控制网络可以包括***控制单元406和/或图4中的网络414或416中的至少一个。
根据可与本文公开的任何实施形式和/或本文公开的任何实施例相结合的第六实施例，第五实施例的模块化组合件***适用于、可扩展和/或可组合用于从单个充电点到包括多个充电站的停车设施和/或组合在一个充电***中的多个停车设施的所有规模的应用情形，例如用于运营商的电动车辆车队。
在每个实施例中，充电控制模块100-M的第三数据接口可以包括根据IEC 61850、EEBUS、V2G ISO 15118、3GPP长期演进(LTE)或4G、3GPP新无线电或5G、以太网和/或USB-OTG标准中的任何一个的接口。充电控制模块100-M的控制单元可以通过第三数据接口访问***控制单元，或者充电控制模块100-S的控制单元可以通过第三数据接口(例如，通过第一和第二数据接口)间接访问***控制单元。
图5示出了充电控制模块的扩展第一实施方案，即从模块100-S的实施例。从模块100-S的控制单元的用于分散的功能(即充电点专属功能)的连接区域204可以包括控制充电接触器(在图中左下角显示)，通过充电插头与电动汽车的通信(例如附图标记500的控制信号CP和附图标记502的PP)，能量测量装置的读取(例如通过附图标记504的串行连接部RS485)，检测插头的闩锁机构的闩锁反馈，通过辅助触点监控充电接触器，检测充电许可和/或输出错误信息。
替代地或补充地，通过用于充电控制模块100-S和100-M之间的第一数据连接508(例如CAN总线)的第一数据接口506可以从主模块100-M或***控制器接收充电控制模块100-M的配置。该配置可以给出预定的或允许的充电电流，控制单元通过控制信号CP的脉冲宽度调制将其传达给电动车辆。替代地或补充地，从模块100-S的控制单元可以形成用于将配置的充电电流与控制信号PP中编码(例如，编码为电阻值)的电流承载能力进行比较，并且例如在电流承载能力和充电电流之间不匹配时输出错误信息。
替代地或补充地，从模块100-S的控制单元从主模块100-M或***控制器接收充电许可。
替代地或补充地，从模块100-S的控制单元形成用于通过第一数据接口506向主模块100-M和/或***控制器发送错误信息、充电过程的测量能量、牵引储能装置的充电状态、供应电压的施加(例如作为接收配置的触发条件)和/或从模块100-S的标识符。
尽管本发明已经参照示例性实施例进行了描述，但对于本领域的技术人员来说，显然可以进行各种修改，并且可以使用等价物作为替代物。此外，可以进行许多修改以使特定的情况或特定的材料匹配于本发明的教导。因此，本发明并不局限于所公开的实施例，而是包括属于所附权利要求范围内的所有实施例。
附图标记说明
作为从模块的充电控制模块100-S
作为主模块的充电控制模块100-M
朝向支承轨道的壳体侧 102
远离支承轨道的壳体侧 104
壳体中的用于固定在支承轨道上的凹部，选择性包括第一或第
二数据接口202
用于分散功能的连接区域204
天线，选择性作为第三数据接口302
用于SIM卡或SD卡的插槽，选择性作为第三数据接口304
用于串行总线、如USB的连接部，选择性作为第三数据接口306
以太网连接部，选择性作为第三数据接口308
充电站，选择性为充电柱402
支承轨道，选择性为安装轨404
***控制单元 406
充电站之间的数据连接 408
充电站和***控制单元之间的数据连接410
***控制单元和计算机网络之间的数据连接，选择性为互联网
访问通道 412
子网络 414
计算机网络，选择性为云或互联网416
主模块和计算机网络之间的数据连接，选择性为互联网访问通
道418
信号“控制导引，Control Pi lot”(CP)500
信号“接近导引，Proximity Pi lot”(PP)502
用于分散功能的串行总线的连接部504
用于分散功能的串行总线的连接部504
第一数据接口506
从模块和主模块之间的数据连接508

Claims (16)

1.用于控制牵引储能装置在用于电动汽车的充电点处的充电过程的充电控制模块(100-S；100-M)，包括：
安装在或能够安装在支承轨道(404)上的壳体；
布置在壳体上或壳体内的第一数据接口(202)，其形成用于与用于多个充电控制模块(100-S；100-M)的集中功能部交换充电过程数据；和
布置在壳体内的控制单元，所述控制单元形成用于根据通过第一数据接口(202)与集中功能部交换的充电过程数据来控制牵引储能装置的充电过程。
2.根据权利要求1所述的充电控制模块(100-S；100-M)，其中所述壳体包括用于安装在支承轨道(404)上的凹部(202)。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制模块(100-S；100-M)，其中支承轨道(404)包括数据总线，并且所述第一数据接口(202)形成用于在壳体安装在支承轨道(404)上时与数据总线接触，以便与集中功能部交换数据。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的充电控制模块(100-S；100-M)，其中控制单元包括电流控制单元，所述电流控制单元构建用于在充电过程中响应于或根据来自集中功能部的交换数据控制牵引储能装置的充电电流。
5.根据权利要求4所述的充电控制模块(100-S；100-M)，其中所述电流控制单元构建用于控制作为充电电流的直流电和/或交流电。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的充电控制模块(100-S；100-M)，其中所述控制单元包括闩锁控制器，其构建用于根据集中功能部在充电插头的锁定位置和充电插头的解锁位置之间控制分配给充电点的充电插头的闩锁机构的执行器。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的充电控制模块(100-M)，其中所述充电控制模块进一步包括：
用于分别根据权利要求1至6中任意一项所述的多个充电控制模块(100-S；100-M)的集中功能部，其中所述多个充电控制模块(100-S；100-M)包括包含集中功能部的充电控制模块(100-M)和至少一个没有集中功能部的其他充电控制模块(100-S)；和
布置在壳体上的第二数据接口(202)，所述第二数据接口与至少一个其他充电控制模块(100-S)的第一数据接口(202)连接或者能够与其连接，并且所述第二数据接口构建用于与集中功能部交换至少一个其他的充电控制模块(100-S)的充电过程的数据。
8.根据权利要求7所述的充电控制模块(100-M)，其中支承轨道(404)包括数据总线，并且第二数据接口(202)构建用于在将壳体安装在支承轨道(404)上时与数据总线接触，以便与至少一个其他的充电控制模块(100-S)交换数据。
9.根据权利要求7或8所述的充电控制模块(100-M)，进一步包括第三数据接口(302；304；306；308)用于与用户界面、电动车辆的控制单元和/或包括多个充电站的充电***的***控制单元通信，其中每个充电站包括至少一个充电控制模块(100-M)。
10.具有多个分别用于电动汽车的充电点的充电站(402)，包括：
支承轨道(404)；和
安装在支承轨道(404)上的对应于所述多个充电点的多个充电控制模块(100-S；100-M)，其中所述多个充电控制模块(100-S；100-M)包括根据权利要求7至9中任意一项所述的、具有集中功能部的充电控制模块(100-M)和至少一个根据权利要求1至6中任意一项所述的、其他的充电控制模块(100-S)。
11.根据权利要求10所述的充电站(402)，其中所述支承轨道(404)形成为安装轨。
12.根据权利要求10或11所述的充电站(402)，其中支承轨道(404)包括数据总线，用于在具有集中功能部的充电控制模块(100-M)的第二数据接口(202)和至少一个其他的充电控制模块(100-S)的至少一个第一数据接口(202)之间交换数据。
13.根据权利要求10至12中任意一项所述的充电站(402)，其进一步包括底板，其中所述支承轨道(404)固定在所述底板上。
14.充电***(400)，包括：
***控制单元(406)；和
多个权利要求10至13中任意一项所述的充电站(402)，其中多个充电站(402)形成用于与***控制单元(406)进行数据连接(410；412-418)。
15.根据权利要求14所述的充电***(400)，其中***控制单元(406)通过数据连接(410；412-418)探测多个充电站(402)的充电控制模块(100-S；100-M)的标识符。
16.根据权利要求14或15所述的充电***(400)，其中***控制单元(406)通过数据连接(410；412-418)探测充电控制模块(100-S；100-M)的布置和/或充电控制模块(100-S；100-M)到多个充电站(402)中的每个内的各一个充电点的分配。
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