EP3934931A1 - Ladestation zum laden von elektrofahrzeugen - Google Patents

Ladestation zum laden von elektrofahrzeugen

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EP3934931A1
EP3934931A1 EP20709540.7A EP20709540A EP3934931A1 EP 3934931 A1 EP3934931 A1 EP 3934931A1 EP 20709540 A EP20709540 A EP 20709540A EP 3934931 A1 EP3934931 A1 EP 3934931A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase
charging
supply
current
connection
Prior art date
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Pending
Application number
EP20709540.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes BROMBACH
Christian STRAFIEL
Alfred Beekmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Wobben Properties GmbH filed Critical Wobben Properties GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
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    • Y02T90/12—Electric charging stations

Definitions

  • the present invention is therefore based on the object of addressing at least one of the problems mentioned.
  • a solution is to be proposed by means of which a charging station achieves the most symmetrical possible loading of a three-phase supply connection.
  • At least an alternative solution to previously known solutions should be proposed.
  • This change serves to change the load on the three phases. As long as each AC terminal only accesses one phase or, when accessing two or three phases, accesses these in the same way, i.e. draws the same amount of current, the last-mentioned change, in which only the last two phases were swapped, is basically superfluous. It would then suffice if the phase change device can only advance or turn back the connection for all three strands by one step, or for all three strands by two steps.
  • the phase change device can in principle be designed mechanically, in which even a rotary switch or slide switch always changes the electrical connection for three phases, that is to say for each of the three strands mentioned.
  • power semiconductor switches for example with IGBTs or thyristors.
  • the use of power semiconductor switches has the advantage that electronic control of these phase change devices can be better achieved and that no signs of wear and tear can occur on switch contacts.
  • the first connection line is switched to the second phase of the power supply, i.e. the second supply line, and correspondingly the second connection line to the third phase and the third connection line to the first phase.
  • the first connection line is switched to the third phase, i.e. 240 °, the second connection line to the first phase and the third connection line to the second phase.
  • the balancing control preferably has both of the aforementioned pieces of information, that is, both the information on the individual loads on the individual AC charging terminals and the overall load or phase distribution of the power supply.
  • the underlying idea here is that an asymmetry in the three phases of the power supply is not only due to the AC charging terminals, but can also depend on other connected loads. In this case, the information about the load on each AC charging terminal would not allow conclusions to be drawn about the overall load situation of the three phases of the power supply.
  • at least one active three-phase rectifier can be connected in the charging station, which can also lead to an asymmetrical load on the three phases of the power supply.
  • the AC charging terminals with the greatest current consumption can be viewed first and set to minimize asymmetrical loading.
  • the AC charging terminals with the greatest current load therefore also have the greatest influence on the asymmetrical load.
  • Additional AC charging terminals with lower power consumption can then be set downstream, for example. Even if the optimal setting of all phase change devices of the AC charging terminals is possibly not achieved as a result, a comparatively good result can still be achieved with significantly less optimization effort.
  • the balancing control may not be able to determine directly whether a single-phase, two-phase or three-phase so-called in-vehicle charger is connected. However, in any case according to one embodiment, it can each detect the current of the three connection lines of the relevant AC charging terminal and use this to identify which of the three connection lines carries a current and which does not. Such a measurement therefore shows whether the corresponding AC charging terminal is working single-phase, two-phase or three-phase.
  • An improvement or refinement can be achieved by initially sorting the AC charging terminals into a first and second group, namely the AC charging terminals with single-phase power consumption in a first group and the AC charging terminals with two-phase power consumption in a second group and optionally the AC charging terminals (6) with three-phase power consumption in a third group.
  • the above-described division according to the maximum phase current and also the proposed sequence of connection to the relevant supply lines are then carried out in groups. This also means that in the first group, the line with the maximum load is the only line that carries current.
  • the following connection sequence is proposed for the maximum loaded strings. This can be done overall for all AC charging terminals with single-phase or two-phase or even three-phase power consumption or in groups for the first and second and possibly third groups. Accordingly, it is proposed that the first maximum loaded line, i.e. the maximum loaded line of the first AC terminal according to the sorting, be connected to the first supply line, the second maximum loaded line to the second supply line and the third maximum loaded line to the third supply line - strand.
  • the first string with the maximum load i.e. the string with the maximum load of the first AC terminal according to the sorting, the second string with the maximum load is the string with the maximum load for the second AC terminal, and so on.
  • the fourth maximally loaded line is also connected to the third supply line, the fifth maximum loaded line to the second supply line and the sixth maximum loaded line to the first supply line.
  • the first and sixth maximum loaded line are then connected to the first supply line.
  • the sorting is generally carried out with the reverse sequence, i.e. starting with the last maximally loaded line and then continuing the sequence with the penultimate, maximally loaded line, etc. until finally the first maximally loaded line.
  • the reverse sequence i.e. starting with the last maximally loaded line and then continuing the sequence with the penultimate, maximally loaded line, etc. until finally the first maximally loaded line.
  • sorting with the reverse sequence is proposed so that the last line with the maximum load is started and this is connected to the first supply line, the penultimate line with the maximum load is connected to the second supply line, and the third from the last line with the maximum load is connected to the third Supply line. Then the sequence is reversed again so that the fourth from last line with maximum load is also connected to the third, supply line, the fifth last to the second and the sixth from last to the first.
  • the balancing control is especially prepared to carry out all the described functionalities in that it has a corresponding control program that can be implemented, for example, on a process computer that can form part of the balancing control.
  • data channels, especially data lines are provided in order to connect the balancing control to the AC charging terminals, especially in order to be able to control the respective phase change device. This can also be used to transfer sensor data from current measurements for balancing control.
  • connection lines would then be connected to the third, second and first supply line, i.e. first the second connection line of the third two-phase AC charging terminal (place 4) to the third supply line and the second connection line of the second three-phase AC charging terminal (place 5) to the second supply line, as well as a further connection line not mentioned in the above example (place 6) to the first supply line.
  • two connection lines would be connected from the second three-phase AC charging terminal to the second supply line, and two connection lines would be connected from the third two-phase AC charging terminal to the third supply line.
  • Another possibility is to split the three connection strings of each AC charging terminal into positive and negative sequence components and then only consider the negative sequence components for optimization, especially so that the phase positions of the negative sequence currents are switched so that the sum of all Negative system components in the optimization calculation results in zero or at least becomes minimal.
  • the number of necessary switching processes of the phase change device be taken into account. It can be the case, for example, that an asymmetry of 40%, for example, can be reduced to 3% with a few switching processes, but a very high number of switchings is required to achieve a further reduction to 2%.
  • a secondary condition that can be taken into account is to minimize the number of switchover processes. Using as few switching processes as possible can therefore be included as a secondary condition.
  • at least one DC charging terminal with an upstream active rectifier is provided, the active rectifier is connected to the power supply and the active rectifier is prepared to load the three supply lines differently in order to avoid asymmetry of the currents in the power supply to reduce.
  • the active rectifier is therefore provided to generate a first direct current, which may be further processed in the sub-terminals, and this can not only adjust the direct current to the desired level, but it can also be controlled on the AC side and control its three-phase input current. also with regard to each individual phase.
  • Such an active rectifier can also be constructed like an inverter, whereas it is operated in the opposite direction, namely from alternating current to direct current.
  • it is also possible here for such a rectifier / inverter to be operated bidirectionally. In that case, the DC charging terminal could also feed electrical power into the power supply, which is proposed as a preferred embodiment.
  • This active rectifier can thus control the load on the three supply lines and the active rectifier is preferably controlled in such a way that it generates a negative sequence current with any phase and amplitude, if possible, and thus connects to the three-phase power supply, thereby creating an asymmetry of the currents in the power supply to reduce.
  • the generation of such a negative sequence current refers to the method of symmetrical components, according to which a three-phase current is computationally broken down into a positive sequence or a positive sequence component and a negative sequence or negative sequence component, which can also be referred to as negative sequence current, by means of a transformation.
  • a zero system or zero system current must also be taken into account, which can be neglected here.
  • a zero-system current can indeed occur here, but it is assumed that there is essentially a de facto ohmic load from all of the electric vehicles to be charged thus a reduction in the asymmetry and thus a reduction in a negative sequence current component almost automatically leads to a reduction in the zero sequence current. It is therefore sufficient to consider the asymmetry. Nevertheless, it can preferably be provided that a zero sequence component is also taken into account and compensated for.
  • the repetition time is selected in a range from 1 minute to 5 minutes. This is well below the duration of an average charging process for an electric vehicle, which can range from 15 minutes to several hours. It is therefore proposed that the connection assignment be checked and, if necessary, changed more often.
  • the power supply is preferably connected to a network connection point of an electrical supply network, in particular via a transformer. It can thus be achieved that balancing the three phases of the power supply also has a correspondingly positive effect on the electrical supply network. As a result, the power quality in the network can be improved by means of the charging station, at least in comparison to the situation when no attention is paid to reducing the asymmetry of the three-phase power supply in the charging station.
  • a method for charging electric vehicles by means of a charging station is also proposed. This method is based on a charging station that has several AC charging terminals, each of which is designed to charge an electric vehicle with alternating current.
  • each AC charging terminal has three connection lines, each of which is connected to the three supply lines, and the three voltage phases are applied to the connection lines via the three supply lines.
  • Each phase change device then changes a connection assignment between the three supply lines and the three connection lines in order to reduce a current asymmetry in the power supply. If a current asymmetry has become minimal, in particular zero, then of course the connection assignment does not need to be changed. But whenever a reduction in the current asymmetry is to be carried out, this phase change device can change the connection assignment. This is done individually for each AC charging terminal.
  • the method use a charging station as explained in accordance with an embodiment described above.
  • the method or a part thereof be implemented in the balancing control of the charging station.
  • a charging station 1 is shown schematically, which is connected to an electrical supply network 4 via a network connection point 2.
  • the charging station 1 has several AC charging terminals 6 and a DC charging terminal 8 with two sub-charging terminals, namely with two DC chargers 10.
  • a power supply 12 is provided, which has a first, second and third supply line 21, 22 and 23 and a supply neutral conductor 20.
  • the power supply 12 is connected to the network connection point 2 and there to a transformer 14 provided at the network connection point 2.
  • the DC charging terminal 8 is connected to the three strings 21, 22 and 23 of the power supply 12 via an active rectifier 16.
  • a connection to the supply neutral conductor 20 is not provided for the active rectifier, but can be provided according to one embodiment.
  • Each AC charging terminal 6 is connected to the power supply 12 via a phase change device 18. The connection is made to the three supply lines 21, 22 and 23 as well as to the supply neutral conductor.
  • connection neutral conductor 30 is only looped through the phase change device 18 and is not affected by switching processes.
  • AC charging terminals 6 are shown by way of example in FIG. 1, but additional ones can be provided and the power supply 12 also indicates that they are still can be continued.
  • Two of the four AC charging terminals 6 each have an electric vehicle connected with a single-phase in-vehicle charger, with the first phase being specifically only loaded, which is indicated by Ph1.
  • An electric vehicle 24 is connected to another AC charging terminal, which also uses an in-vehicle charger which is single-phase, but is connected to a third phase, which is indicated by Ph3.
  • An in-vehicle charger is also referred to in specialist circles as an onboard charger, which can therefore be used as a synonymous term.
  • a fourth electric vehicle 24 is provided which uses a three-phase in-vehicle charger.
  • the situation is that the first phase is loaded by two single-phase in-vehicle chargers, the second phase by none and the third phase by a single-phase in-vehicle charger.
  • all three phases are ideally evenly loaded by the three-phase in-vehicle charger. Accordingly, the first phase is likely to be heavily overloaded and the second phase is likely to be heavily underloaded, so that overall there is a very asymmetrical load on the power supply 12.
  • phase changing device 18 carries out a phase changeover or phase advancement so that the first phase that the single-phase in-vehicle charger uses the second connection line is switched, which then results in an interconnection with the second supply line.
  • a single-phase vehicle-internal charger would then be connected to the first, second and third supply line.
  • a balancing control 28 is provided for operating the charging station and in particular for controlling the phase change devices 18 in order to reduce or, if possible, minimize an asymmetrical load on the three-phase power supply.
  • This balancing control 28 receives information about all currents or connecting lines or connecting lines of the AC charging terminals 6.
  • a terminal sensor 34 is provided for each. The terminal sensor 34 thus supplies information about each current between each AC charging terminal and the power supply 12.
  • each AC charging terminal 6 can be connected to each of the four currents, that is to say the three phase currents and the neutral conductor current, four current values are transmitted to the balancing control 28.
  • the respective terminal sensor 34 or an evaluation unit coupled to it already converts these four currents using the symmetrical component method, namely into a positive sequence current li, n, a negative sequence current h, n and a zero sequence current lo, n.
  • These currents can be transmitted to the balancing control 28 via a terminal sensor line 36 and this is indicated in FIG. 1 on the terminal sensor line 36.
  • the index n for each of these partial currents indicates that such three currents are recorded for each of the AC charging terminals 6.
  • the index n therefore stands for the respective number of the AC charging terminal. In the present illustrative case of FIG. 1, the index n would thus range from 1 to 4.
  • the balancing control 28 can now determine an optimization based on these current values that it has received via the terminal sensor line 36 and then control the phase change devices 18 accordingly in order to make the connection assignments between the respective output connection 26 and the connection strings 31, 32 and 33 of the AC charging terminal 6 to be implemented by switching the phase change devices 18 accordingly.
  • corresponding control signals can be transmitted from the balancing control 28 to the phase change devices 18 and for this purpose, for example, a terminal control line 38 can be provided to each phase change device 18.
  • FIG. 1 additionally illustrates the use of the active rectifier 16 to further reduce any asymmetry of the currents in the power supply 12.
  • the balancing control 28 receive corresponding current data from the power supply 12.
  • a power supply sensor 40 is provided for this, which can detect all four currents of the power supply 12. He or an assigned evaluation unit can also provide a transformation using the symmetrical component method and accordingly determine a positive sequence current li, a negative sequence current I2 and a zero sequence current Io and feed it to the symmetry control 28 via a feed sensor line 42.
  • the balancing controller 28 can generate a predefined negative sequence current component I2 soii as a setpoint value and feed it to the active rectifier 16 via a rectifier control line 44. Together with the power requirement of the DC charging terminal 8 and the setpoint value for the negative sequence current I2 soii, the active rectifier 16 can then be controlled in such a way that, after reverse transformation from the representation according to the symmetrical components, a corresponding three-phase current is drawn from the power supply 12. The active rectifier 16 and thus the DC charging terminal 8 are then supplied from the power supply 12, that is to say draws current, but at the same time switches on the negative sequence current that has been specified by the balancing control 28.
  • FIG. 2 shows a flow diagram 200 for minimizing the asymmetry in a power supply line 12 of FIG. 1.
  • a static phase symmetrization is carried out. This is indicated by the static balancing block 202. Accordingly, the phase change device for all AC charging terminals that are not used at the moment is successively shifted from one to the next AC charging terminal by one phase in order to achieve a leveling out. For the example in FIG. 1, assuming that none of the four AC charging terminals 6 shown is being used at the moment, that according to the illustration in FIG.
  • phase change device 18 1, coming from the left, the first phase change device 18 remains as it is The next phase change device 18 is switched one switch position further to the right, the third is switched two positions further to the right and the fourth remains as it is. If there were a fifth, it would be indexed one position, the sixth by two, and so on.
  • step 1 which is identified as S1 in FIG. 2 and comprises several blocks.
  • a sorting of the AC- Charging terminals made according to the size of the maximum phase current of this AC charging terminal. Different variants can be considered.
  • One variant is that only those AC charging terminals are taken into account in this sorting that have a single-phase or two-phase power consumption at the moment. According to the embodiment according to FIG. 1, this can also be recognized by the terminal sensor 34.
  • the AC charging terminals are sorted in groups according to the size of the maximum phase currents. Accordingly, a first group can include all AC charging terminals that show a single-phase current load, and a second group can include all AC charging terminals that show a two-phase current load. If necessary, the AC charging terminals that show a three-phase current load can also be sorted into a third group.
  • the connection branches with the maximum phase currents are then successively switched to the first, second and third phases in the sequence that resulted from the sorting block 204.
  • the AC charging terminal with the fourth largest maximum phase current does not start from the beginning, but rather back in the same order.
  • the AC charging terminal with the fourth largest maximum phase current is also switched to the third phase, the fifth largest maximum phase current is switched to the second phase and the sixth largest maximum phase current to the first.
  • step 2 which is identified as S2 in Figure 2
  • a further minimization of the asymmetry is proposed, which ideally leads to the currents in the current supply Lead, as the power supply 12 of Figure 1, are completely symmetrical, the asymmetry is at least very greatly minimized, in particular close to zero.
  • One or more active rectifiers such as the active rectifier 16 of the embodiment of FIG. 1, are now used for this purpose.
  • the total asymmetry remaining in spite of the measures according to variation block 206 is recorded in residual asymmetry determination block 208.
  • this can be achieved by the power supply sensor 40, which transmits its detected result to the balancing control 28.
  • a negative sequence current required for compensation can then be determined from this. This can be carried out in the opposing system determination block 210.
  • the result would be a negative sequence current, such as the negative sequence current h soii in FIG. 1, which is given to the active rectifier 16 as a setpoint value.
  • this conversion takes place in the rectifier control block 212, which converts this specification of the negative sequence current and thus actually switches the negative sequence current to the power supply 12, that is to the three currents present there or the three-phase current system present there.
  • this final minimization of the asymmetry by means of the controlled rectifier can only compensate for a residual asymmetry. It is therefore proposed that the reduction of the asymmetry according to the implementation of the sorting block 204 and the variation block 206 be repeated regularly, namely according to a second repetition time T2.
  • This second repetition time can be 1 minute or more, for example. It is also possible that it is several minutes and is, for example, 3 minutes or more. It should preferably be chosen to be less than 10 minutes.
  • Example 1 Charging process with 1 pu DC (symmetrical AC load) and 0.33 pu AC on phase A (total current): Symmetrical
  • example 1 there is thus an asymmetry of 50% due to the feeding in of a negative sequence current, e.g. has been reduced to 25% by the active rectifier 16 of the embodiment of FIG.
  • Example 2 charging process with 1 p.u. DC (symmetrical AC load) and 4X0.33 p.u. AC on phase A (total current):

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation (1) zum Laden von Elektrofahrzeugen (24), umfassend mehrere AC-Ladeterminals (6), jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs (24) durch Wechselstrom, wobei jedes der AC-Ladeterminals (6) jeweils über eine Phasenwechselvorrichtung (18) an eine dreiphasige Stromzuführung (12) angeschlossen ist, um dadurch mit elektrischem dreiphasigen Strom versorgt zu werden, wobei die Stromzuführung (12) drei Versorgungsstränge (21, 22, 23) aufweist, zum Bereitstellen von drei Spannungsphasen, jedes AC-Ladeterminal (6) drei Anschlussstränge (31,32,33) aufweist, zum Anschließen an die drei Versorgungsstränge (21, 22, 23), zum Anlegen der drei Spannungsphasen an die Anschlussstränge (31, 32, 33), wobei jede Phasenwechselvorrichtung (18) dazu eingerichtet ist, eine Anschlusszuordnung zwischen den drei Versorgungssträngen (21, 22, 23) und den drei Anschlusssträngen (31, 32, 33) zu verändern.

Description

Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen und sie betrifft auch ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen.
Elektrofahrzeuge erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und so werden auch immer mehr und immer größere Ladestationen benötigt, die Elektrofahrzeuge aufladen. Große Ladestationen, die auch als Stromtankstellen bezeichnet werden können, können viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig mit elektrischem Strom laden. Die dafür benötigte Leistung erhält eine solche Ladestation üblicherweise von einem elektrischen Versorgungsnetz, an das sie über einen Netzverknüpfungspunkt angeschlossen sein kann. Besonders bei großen Ladestationen kann ihr Leistungsbedarf dabei merkliche Auswirkungen auf das elektrische Versorgungsnetz haben. Dabei können Netzabschnitte oder der Netzverknüpfungspunkt mitunter eine Leistungsgrenze erreichen.
Um dem zu begegnen, kann das elektrische Versorgungsnetz und/oder der Netzverknüpfungspunkt hinsichtlich der Leistungsfähigkeit bzw. der Fähigkeit, Leistung zu übertragen, ausgebaut werden. Problematisch kann aber nicht nur die Leistungshöhe, sondern auch die Stromqualität sein, die durch die Ladestation beeinflusst werden kann. Eine Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen wandelt dabei den elektrischen, dreiphasigen Wechselstrom, der aus dem elektrischen Versorgungsnetz bezogen wird, jeweils in Gleichstrom um. Dabei können in den verschiedenen Elektrofahrzeugtypen unterschiedliche Ladetechnologien verbaut sein. Neben DC-Schnellladeoptionen haben nahezu alle Fahrzeuge, zumindest viele Fahrzeuge, auch noch sogenannte fahrzeuginterne Lader verbaut. Diese wandeln selbst einen Wechselstrom in einen Gleichstrom, haben also einen AC-Eingang und können daher auch synonym als AC-Lader bezeichnet werden. Solche fahrzeuginternen Lader sind entweder einphasig, zweiphasig oder dreiphasig mit einem AC-Anschluss verbunden. In diesem Fall wird das Elektrofahrzeug also mit ein-, zwei- oder dreiphasigem Wechselstrom versorgt und die Wandlung in Gleichstrom, also in einen DC- Ladestrom, erfolgt dann erst im Elektrofahrzeug.
Welche Phasen eines dreiphasigen Versorgungsstrangs, der direkt oder indirekt an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen ist, besonders am Netzverknüpfungspunkt, belastet werden, ist dabei meist zufällig. Dadurch kann es bei mehreren zu ladenden Fahrzeugen zu einer starken Asymmetrie des Wechselstromsystems kommen. Werden also beispielsweise, um ein stark vereinfachendes Beispiel zu verwenden, drei Elektrofahrzeuge über ihren fahrzeuginternen Lader geladen, der jeweils nur einphasig arbeitet, kann die Belastung des dreiphasigen Systems in der Ladestation gleichmäßig sein, wenn jeder fahrzeuginterne Lader jeweils von einer anderen der drei Phasen seinen Strom bezieht. Beziehen aber beispielsweise alle drei Fahrzeuge mit ihrem fahrzeuginternen Lader ihren Strom zufällig von derselben Phase, zum Beispiel von der ersten Phase, so ist diese erste Phase stark belastet und die zweite und dritte Phase nicht oder weniger. Entsprechend ergibt sich eine asymmetrische Belastung, die sich von der Ladestation in das elektrische Versorgungsnetz auswirken kann.
Um diesem Problem zu begegnen, kann versucht werden, an jedem AC-Ladepunkt, an dem also ein Elektrofahrzeug mit einem fahrzeuginternen Lader anzuschließen ist, jeweils eine der drei Phasen als Vorzugsphase vorzugeben, wobei diese Vorzugsphase von einem zum nächsten AC-Ladepunkt wechselt. Dadurch kann allerdings nicht berücksichtigt werden, dass die fahrzeuginternen Lader je nach Fahrzeug und Ladestand unterschiedlich viel Strom benötigen. Sind also von beispielsweise sechs AC-Ladepunkten jeweils zwei für die erste, zwei für die zweite und zwei für die dritte Phase vorgesehen, kann es trotzdem zu einer Asymmetrie kommen, wenn beispielsweise an beiden AC- Ladepunkten der ersten Phase zwei Fahrzeuge nur wenig Ladestrom benötigen, wohingegen an zwei weiteren AC-Ladepunkten für die zweite Phase zwei Fahrzeuge angeschlossen sind, die einen hohen Ladestrom benötigen. Gleiches gilt, wenn an den beispielhaft genannten sechs AC-Ladepunkten beispielsweise nur an den beiden AC- Ladepunkten für die erste Phase Elektrofahrzeuge angeschlossen sind und geladen werden. Es kommt hinzu, dass es neben einphasigen fahrzeuginternen Ladern auch zweiphasige und dreiphasige gibt.
Ebenfalls kann es Vorkommen, dass beispielsweise im sogenannten Flotteneinsatz, bei dem ein Verkehrs- oder Logistikunternehmen viele Elektrofahrzeuge hat und eine eigene Ladestation betreibt, viele AC-Ladepunkte mit wenig Schnellladepunkten kombiniert werden. Dies ist dadurch begründet, dass in einem solchen Fall häufig die Fahrzeuge der Flotte in einer kontinuierlichen Nachtladung geladen werden, wozu viele AC-Ladepunkte benötigt werden. Zusätzlich dazu können aber wenige Schnellladepunkte vorgesehen sein, falls ein Fahrzeug der Flotte zwischenzeitlich aufgeladen werden muss und ein solches Laden nicht bis zur Nachtladung warten kann. Solche Schnellladepunkte sind welche, die zum Bereitstellen eines DC-Ladestroms Gleichstromsteller aufweisen, um für die Schnellladung hohe Gleichströme zu erzeugen. Solche Gleichstromsteller als Teil der Schnellladepunkte sind dann Teil der Ladestation und können dreiphasig an eine entsprechende dreiphasige Versorgungsleitung in der Ladestation angeschlossen sein. Somit ist zusätzlich zu beachten, dass manche Ladestationen eine solche Kombination von DC-Ladern und AC-Ladepunkten aufweisen.
Eine solche Struktur kann zusätzlich die Symmetrie des dreiphasigen Versorgungssystems in der Ladestation und damit die Symmetrie in dem elektrischen Versorgungsnetz beeinflussen, an das die Ladestation angeschlossen ist. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zur vorliegenden Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 10 2013 204 256 A1 , DE 10 2017 116 886 A1 , EP 3 184 352 A1 , EP 3 549 814 A1 , WO 2012/ 128 626 A2.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zumindest eines der genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen wer- den, durch die eine Ladestation eine möglichst symmetrische Belastung eines dreiphasigen Versorgungsanschlusses erreicht. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Somit geht die Erfindung aus von einer Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen mit mehreren AC-Ladeterminals. Jedes AC-Ladeterminal ist jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs durch Wechselstrom vorgesehen. Außerdem ist jedes AC-Ladeterminal jeweils über eine Phasenwechselvorrichtung an eine dreiphasige Stromzuführung angeschlossen, um dadurch mit elektrischem dreiphasigen Strom versorgt zu werden. Die Stromzuführung weist somit drei Versorgungsstränge auf, zum Bereitstellen von drei Spannungsphasen. Jeder der drei Versorgungsstränge weist somit jeweils im Betrieb eine Spannungsphase auf. Dazu kann beispielsweise ein dreiadriges Kabel vorgesehen sein oder ein entsprechendes Schienensystem mit wenigstens drei Schienen. Jedes AC-Ladeterminal, das synonym auch als Wechselspannungsladeterminal bezeichnet werden kann, weist drei Anschlussstränge auf, zum Anschließen an die drei Versorgungsstränge der Stromzuführung, um die drei Spannungsphasen der drei Versorgungsstränge an die drei Anschlussstränge anzulegen. Es wird also jeweils ein Versorgungsstrang mit einem Anschlussstrang elektrisch verbunden. Auf diese Art und Weise ist somit jedes AC-Ladeterminal an die Stromzuführung angeschlossen.
Jede Phasenwechselvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Anschlusszuordnung zwischen den drei Versorgungssträngen und den drei Anschlusssträngen zu verändern. Beispielsweise kann an einem AC-Ladeterminal der erste Anschlussstrang mit dem ersten Versorgungsstrang verbunden sein und der zweite Anschlussstrang mit dem zweiten Versorgungsstrang und schließlich der dritte Anschlussstrang mit dem dritten Versorgungsstrang. Die Phasenwechselvorrichtung kann diese Zuordnung ändern, zum Beispiel für das genannte Beispiel auf eine Zuordnung, bei der nach einer Veränderung der erste Anschlussstrang mit dem zweiten Versorgungsstrang, der zweite Anschlussstrang mit dem dritten Versorgungsstrang und der dritte Anschlussstrang mit dem ersten Versorgungsstrang elektrisch verbunden ist. Es kann aber eine noch weitere Änderung vorgenommen werden, nach der dann, um bei dem letztgenannten Beispiel zu bleiben, der erste Anschlussstrang mit dem dritten Versorgungsstrang, der zweite Anschlussstrang mit dem ersten Versorgungsstrang und der dritte Anschlussstrang mit dem zweiten Versorgungsstrang elektrisch verbunden sind. Diese beiden beispielhaft beschriebenen Veränderungen der Strangzuordnung und damit Veränderung der Phasenzuordnung kann auch als Verdrehen dieser Zuordnung verstanden werden und insoweit können die Phasenwechselvorrichtungen jeweils auch als Phasendrehvorrichtungen ausgebildet sein. Theoretisch kommen aber auch weitere Veränderungen der Zuordnung zwischen Anschlusssträngen und Versorgungssträngen in Betracht, zum Beispiel, um wieder das vorstehende Beispiel aufzugreifen, so, dass der erste Anschlussstrang mit dem ersten Versorgungsstrang verbunden ist, der zweite Anschlussstrang aber mit dem dritten Versorgungsstrang und der dritte Anschlussstrang mit dem zweiten Versorgungsstrang. Diese Veränderung dient dazu, die Belastung der drei Phasen zu verändern. Solange jedes AC-Terminal jeweils nur auf eine Phase zugreift oder beim Zugriff auf zwei oder drei Phasen auf diese jeweils gleich zugreift, also gleich viel Strom entnimmt, ist die letztgenannte Veränderung, bei der nur die letzten beiden Phasen getauscht wurden, im Grunde überflüssig. Es würde dann also reichen, wenn die Phasenwechselvorrichtung jeweils nur den Anschluss für alle drei Stränge um einen Schritt, oder für alle drei Stränge um zwei Schritte vorschieben kann bzw. zurückdrehen kann.
Die Phasenwechselvorrichtung kann grundsätzlich mechanisch ausgeführt werden, bei der sogar ein Drehschalter oder Schiebeschalter immer die galvanische Verschaltung für drei Phasen, also jeweils für die genannten drei Stränge verändert. Es kommt aber auch in Betracht, dies mit Leistungshalbleiterschaltern zu realisieren, zum Beispiel mit IGBTs oder mit Thyristoren. Die Verwendung von Leistungshalbleiterschaltern hat den Vorteil, dass eine elektronische Steuerung dieser Phasenwechselvorrichtungen besser erreicht werden kann und dass keine Verschleißerscheinungen an Schalterkontakten auftreten können.
Durch diese Verwendung der Phasenwechselvorrichtungen wird erreicht, dass die Anschlussstränge jeweils so mit den Versorgungssträngen verbunden werden können, dass möglichst alle drei Phasen gleich belastet werden. Da alle AC-Ladeterminals, zumindest alle betrachteten AC-Ladeterminals, solche Phasenwechselvorrichtungen aufweisen, kann für die Gesamtheit dieser AC-Ladeterminals eine möglichst gleichmäßige Belastung der drei Phasen erreicht werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform, die auch gut mit den übrigen Ausführungsformen kombiniert werden kann, besteht darin, bereits eine Art statische Phasensymmetrierung vorzusehen. Dazu wird vorgeschlagen, alle Phasenwechselvorrichtungen der in dem Moment nicht genutzten AC-Ladeterminals gleichmäßig zwischen einer Stellung von 0°, 120° und 240° zu schalten. Das betrifft besonders den Fall, wenn die Phasenwechselvorrichtungen als Phasendrehvorrichtungen ausgebildet sind, dasselbe Ergebnis kann aber auch mit anderen Phasenwechselvorrichtungen erreicht werden. Von den in dem Moment nicht genutzten AC-Ladeterminals wird demnach eines so eingestellt bzw. geschaltet, dass die erste Phase der Stromzuführung, die hier als 0° bezeichnet wird, auf den ersten Anschlussstrang geschaltet wird und entsprechend die zweite Phase auf den zweiten und die dritte Phase auf den dritten Anschlussstrang. Bei einem weiteren unbenutzten AC-Ladeterminal wird der erste Anschlussstrang auf die zweite Phase der Stromzuführung, also den zweiten Versorgungsstrang, geschaltet, und entsprechend der zweite Anschlussstrang auf die dritte Phase und der dritte Anschlussstrang auf die erste Phase. Bei einem noch weiteren in dem Moment nicht genutzten AC- Ladeterminal wird der erste Anschlussstrang auf die dritte Phase, also 240°, geschaltet, der zweite Anschlussstrang entsprechend auf die erste Phase und der dritte Anschlussstrang auf die zweite Phase.
Hier liegt die Überlegung zugrunde, dass besonders einphasige fahrzeuginterne Lader durch ihren Anschlussstecker so vorbereitet sind, dass sie in dem Anschlussstecker immer denselben Anschlusspin als aktiven Anschlusspin verwenden und damit ihren Strom immer von demselben Anschlussstrang bekommen, also beispielsweise immer von dem ersten. Durch diese vorgeschlagene statische Phasensymmetrierung wird nun erreicht, dass der erste Anschlussstrang aber immer an unterschiedlichen Versorgungssträngen angeschlossen ist. Eine beschriebene bautechnisch bedingte einseitige Belas- tung eines Anschlussstrangs wird damit durch die Phasenwechselvorrichtungen möglichst gleichmäßig auf die drei Versorgungsstränge verteilt und dadurch kann schon ein großer erster Schritt in Richtung symmetrischer Belastung gemacht werden. Es ist auch zu beachten, dass diese statische Phasensymmetrierung, bei der die Phasenwechselvorrichtungen der nicht genutzten AC-Ladepunkte voreingestellt werden, im stromlosen Zustand vorgenommen werden und damit zu einer geringen Belastung bzw. zu einem geringen Verschleiß der involvierten Komponenten führt, besonders der Phasenwechselvorrichtung.
Vorzugsweise ist eine Symmetrierungssteuerung zum Steuern der Phasenwechselvorrichtung vorgesehen, wobei die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, die Pha- senwechselvorrichtungen zu steuern, um eine Phasenasymmetrie der Versorgungsstränge zu verringern, insbesondere zu minimieren. Idealerweise wird eine Phasensymmetrie der Versorgungsstränge, also der drei Phasen, erreicht. Ob tatsächlich eine Phasensymmetrierung gelingt, hängt besonders auch davon ab, wie viele AC-Ladeterminals die Ladestation aufweist und natürlich, welche Genauigkeit für eine solche Phasensymmetrie zugrunde gelegt wird.
Besonders ist die Symmetrierungssteuerung so ausgebildet, dass sie eine Asymmetrie der drei Phasen der Stromzuführung auch quantitativ erfasst und die Phasenwechselvorrichtungen einzeln ansteuern kann, um für jede Phasenwechselvorrichtung jeweils eine geeignete Einstellung zu finden und vorzunehmen. Außerdem oder alternativ kann die Symmetrierungssteuerung auch die einzelnen Phasenbelastungen jedes AC-Ladeterminals quantitativ erfassen und abhängig davon für jedes AC-Ladeterminal einzeln eine geeignete Anschlusszuordnung finden, die für die Gesamtheit aller AC-Ladeterminals der Ladestation zu einer möglichst symmetrischen Belastung führt.
Vorzugsweise verfügt die Symmetrierungssteuerung über beide genannten Informationen, also sowohl über die Information der einzelnen Belastungen der einzelnen AC- Ladeterminals als auch über die insgesamte Belastung bzw. Phasenaufteilung der Stromzuführung. Hier liegt besonders der Gedanke zugrunde, dass eine Asymmetrie der drei Phasen der Stromzuführung nicht nur auf die AC-Ladeterminals zurückzuführen ist, sondern auch von weiteren, angeschlossenen Lasten abhängen kann. In diesem Fall würde nämlich die Information über die Belastung jeder AC-Ladeterminals nicht erlauben, auf die Gesamtbelastungssituation der drei Phasen der Stromzuführung zurückzuschließen. Beispielsweise kann in der Ladestation wenigstens ein aktiver dreiphasiger Gleich- richter angeschlossen sein, der ebenfalls zu einer asymmetrischen Belastung der drei Phasen der Stromzuführung führen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, die AC-Ladeterminals nach ihrer momentanen Stromabnahme zu sortieren und davon abhängig die Phasenwechselvorrichtungen zur Minimierung der Phasenasymmetrie der Versorgungsstränge zu steuern. Auf diese Art und Weise kann ein aufwendiges Optimierungsprogramm, das außerdem oder alternativ in der Symmetrierungssteuerung implementiert sein könnte, was gemäß einer Ausführungsform auch vorgeschlagen wird, vermieden werden.
Somit können besonders die AC-Ladeterminals mit der größten momentanen Stromab- nähme zuerst betrachtet und zur Minimierung einer asymmetrischen Belastung eingestellt werden. Die AC-Ladeterminals mit der größten Strombelastung haben somit auch auf die asymmetrische Belastung den größten Einfluss. Weitere AC-Ladeterminals mit geringerer Stromabnahme können dann beispielsweise nachgelagert eingestellt werden. Selbst wenn hierdurch möglicherweise nicht die optimale Einstellung aller Phasenwechselvor- richtungen der AC-Ladeterminals erreicht wird, so kann hierdurch doch mit deutlich geringerem Optimierungsaufwand ein immer noch vergleichsweise gutes Ergebnis erzielt werden. Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, die AC-Ladeterminals danach zu sortieren, ob sie einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeiten. Hier liegt der Gedanke zu Grunde, dass abhängig davon, ob sie einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeiten, das Verändern der Phasenzuordnung entsprechend andere Auswirkungen hat. Dem kann in einem ersten Schritt durch eine solche Sortierung Rechnung getragen werden.
Ob jeweils ein einphasiger, zweiphasiger oder dreiphasiger sogenannter fahrzeuginterner Lader angeschlossen ist, kann die Symmetrierungssteuerung möglicherweise nicht unmittelbar erfassen. Sie kann aber, jedenfalls gemäß einer Ausführungsform, jeweils den Strom der drei Anschlussstränge des betreffenden AC-Ladeterminals erfassen und daran erkennen, welcher der drei Anschlussstränge einen Strom führt und welcher keinen führt. Eine solche Messung ergibt also, ob das entsprechende AC-Ladeterminal einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeitet.
Wurde nun erkannt, dass ein AC-Terminal dreiphasig arbeitet, so kann dies sinnvollerweise für die Betrachtung der Symmetrierungssteuerung aussortiert werden bzw. nach hinten sortiert werden. Weiterhin kann die Sortierung vorsehen, dass AC-Ladeterminals, die einphasig arbeiten, nach vorne sortiert werden und diejenigen, die zweiphasig arbeiten, in der Sortierung dahinter, also nachrangig betrachtet werden. Zumindest ist es sinnvoll, einphasig arbeitende AC-Ladeterminals und zweiphasig arbeitende AC- Ladeterminals in unterschiedliche Gruppen zu sortieren. Dem liegt nämlich auch der Gedanke zugrunde, dass beim Drehen aller drei Phasen im einphasigen Fall faktisch eine Phase vollständig gewechselt wird, also beispielsweise wird von einer vollständigen Belastung der ersten Phase auf eine vollständige Belastung der zweiten Phase gewechselt.
Beim Wechsel aller drei Phasen eines zweiphasigen AC-Ladeterminals wird faktisch aber nur eine der beiden belasteten Phase gewechselt. Beispielsweise wird dabei von einer gleichmäßigen Belastung der ersten und zweiten Phase auf eine gleichmäßige Belastung der zweiten und dritten Phase gewechselt. Damit wurde faktisch die Belastung der zweiten Phase nicht geändert.
Besonders bevorzugt werden diese beiden Sortierungen kombiniert und zunächst nach dem Kriterium sortiert, ob ein AC-Ladeterminal einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeitet und dann anschließend in den drei entstehenden Gruppen bzw. nach Aussortierung der dreiphasigen Gruppe in den verbleibenden zwei Gruppen, nach momentaner Stromabnahme sortiert. Dann können beispielsweise die stromstärksten einphasigen Ladeterminals für eine erste Vergleichmäßigung der Belastung verändert werden und anschließend die stromstärksten AC-Ladeterminals, die zweiphasig arbeiten, für eine weitere Vergleichmäßigung herangezogen werden.
Es kommt aber auch in Betracht, dass auf eine Sortierung danach, ob die AC- Ladeterminal einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeiten, verzichtet wird, wenn sich heraussteilen sollte, dass sich einphasige fahrzeuginterne Lader etablieren und daher ohnehin nur mit einphasigen fahrzeuginternen Ladern zu rechnen ist und damit ohnehin nur mit AC-Ladeterminals zu rechnen ist, die einphasig arbeiten. Gelegentliche Ungenau- igkeiten dadurch, dass doch einmal ein zweiphasiger fahrzeuginterner Lader vorkommt, können hingenommen werden, wenn dadurch, wie beschrieben, der Steuerungsaufwand verringert werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, die AC-Ladeterminals insbesondere mit einphasiger oder zweiphasiger Stromaufnahme nach ihrer momentanen Stromabnahme zu sortieren, und das so durchzuführen, dass zu jedem dieser AC-Ladeterminals jeweils der Anschlussstrang mit der größten Stromaufnahme als maximal belasteter Strang identifiziert wird und jeweils seine Stromaufnahme als maximaler Phasenstrom des AC-Ladeterminals berücksichtigt wird. Darauf aufbauend werden die AC-Ladeterminals dann nach ihrem maximalen Phasenstrom in einer Stromreihenfolge sortiert. Weiter ist die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet, dass dafür die Phasenwechselvorrichtung die Anschlusszuordnung jeweils so einstellt oder verändert, dass die maximal belasteten Stränge gemäß der Stromreihenfolge wechselnd an einen ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang der drei Versorgungsstränge angeschlossen werden. Bei den AC-Ladeterminals mit einphasiger Stromaufnahme ist somit der einzige Strang auch gleichzeitig der maximal belastete Strang. Dieser wird dann wechselnd von einem zum nächsten AC-Ladeterminal an den ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang angeschlossen bzw. damit elektrisch verbunden.
Bei den AC-Terminals mit zweiphasiger Stromaufnahme liegen somit zwei stromführende Stränge vor, und die können theoretisch auch gleich stark belastet sein. Dann kann einer dieser beiden Stränge beliebig ausgewählt werden, zum Beispiel jeweils der erste der beiden Stränge. In der tatsächlichen Umsetzung wird es aber so sein, dass nie zwei identische Ströme gemessen werden und daher einer der beiden Stränge als maximal belasteter Strang identifiziert werden wird, sei der Vorsprung gegenüber dem anderen Strang auch noch so gering. Ist nun dieser maximal belastete Strang jedes AC-Ladeterminals mit zweiphasiger Stromaufnahme dem ersten, zweiten oder dritten Versorgungsstrang zugeordnet, also an ihn angeschlossen bzw. damit elektrisch verbunden, so wird vorgeschlagen, den verbleibenden zweiten stromführenden Strang an den folgenden Versorgungsstrang anzu- schließen. Dazu wird die zuvor gewählte Zählung des ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrangs zugrunde gelegt und entsprechend folgt der zweite Versorgungsstrang auf den ersten, der dritte Versorgungsstrang folgt auf den zweiten und der erste Versorgungsstrang folgt auf den dritten. Entsprechend wird also der zweite stromführende Strang an den zweiten, dritten bzw. ersten Versorgungsstrang angeschlossen bzw. damit elektrisch verbunden.
Dadurch ist eine klare Vorgabe und Handlungsstruktur geschaffen, nach der die maximal belasteten Stränge und dann nachfolgend die zweiten stromführenden Stränge, falls vorhanden, an die jeweiligen Versorgungsstränge angeschlossen werden. Eines aufwendigen Optimierungsalgorithmus bedarf es dazu nicht. Werden auch AC-Ladeterminals (6) mit dreiphasiger Stromaufnahme mit einbezogen, wird insbesondere vorgeschlagen, dass einer der verbleibenden Stränge an den folgenden Versorgungsstrang, nämlich den zweiten, dritten bzw. ersten Versorgungsstrang (22, 23, 21) angeschlossen wird. Für den verbleibenden dritten Strang bleibt dann nur noch ein freier Versorgungsstrang übrig. Eine Verbesserung oder Verfeinerung kann dadurch erreicht werden, dass die AC- Ladeterminals zunächst in eine erste und zweite Gruppe sortiert werden, nämlich die AC- Ladeterminals mit einphasiger Stromaufnahme in eine erste Gruppe und die AC- Ladeterminals mit zweiphasiger Stromaufnahme in eine zweite Gruppe und optional die AC-Ladeterminals (6) mit dreiphasiger Stromaufnahme in eine dritte Gruppe. Die vorbe- schriebene Aufteilung nach maximalem Phasenstrom und ebenfalls die vorgeschlagene Reihenfolge des Anschließens an die betreffenden Versorgungsstränge wird dann gruppenweise vorgenommen. Das bedeutet auch, dass in der ersten Gruppe grundsätzlich jeweils der maximal belastete Strang der einzige stromführende Strang ist.
Gemäß einer besonderen Option wird die folgende Anschlussreihenfolge für die maximal belasteten Stränge vorgeschlagen. Dies kann sowohl insgesamt für alle AC- Ladeterminals mit einphasiger oder zweiphasiger oder auch dreiphasiger Stromaufnahme durchgeführt werden oder gruppenweise jeweils für die erste und zweite und ggf. dritte Gruppe. Demnach wird vorgeschlagen, dass der erste maximal belastete Strang, also der maximal belastete Strang des gemäß Sortierung ersten AC-Terminals, an den ersten Versorgungsstrang angeschlossen wird, der zweite maximal belastete Strang an den zweiten Versorgungsstrang und der dritte maximal belastete Strang an den dritten Versorgungs- sträng. Dabei ist erste maximal belastete Strang, also der maximal belastete Strang des gemäß Sortierung ersten AC-Terminals, der zweite maximal belastete Strang der maximal belastete Strang des zweiten AC-Terminals, und so weiter.
Für den vierten bis sechsten wird dann aber eine umgekehrte Reihenfolge vorgeschlagen, sodass nämlich der vierte maximal belastete Strang ebenfalls an den dritten Versor- gungsstrang angeschlossen wird, der fünfte maximal belastete Strang an den zweiten Versorgungsstrang und der sechste maximal belastete Strang an den ersten Versorgungsstrang. An dem ersten Versorgungsstrang ist dann also der erste und sechste maximal belastete Strang angeschlossen.
Durch diese Umkehr der Reihenfolge für den vierten bis sechsten wird vermieden, dass der erste Versorgungsstrang stärker als die übrigen beiden Versorgungsstränge belastet wird. Diese Gefahr bestände nämlich, wenn der erste Versorgungsstrang mit dem maximal belasteten Strang und vierten maximal belasteten Strang angeschlossen werden würde. Im Übrigen wird vorgeschlagen, dieses Prinzip auch für die weiteren Stränge vorzuschlagen, also besonders den siebten bis neunten maximal belasteten Strang an den ersten bis dritten anzuschließen und den zehnten bis zwölften maximal belasteten Strang wieder in umgekehrter Reihenfolge an den dritten bis ersten Versorgungsstrang anzuschließen, und so weiter.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass generell die Durchführung der Sortierung mit umgekehrtem Ablauf vorgenommen wird, also mit dem letzten maximal belasteten Strang begonnen wird und der Ablauf dann beim vorletzten maximal belasteten Strang fortsetzt, usw. bis schließlich zum ersten maximal belasteten Strang. Dadurch kann erreicht werden, dass bei den ersten Umsortierungsschritten keine zu großen Stromveränderungen vorgenommen werden. Wird mit dem Strang begonnen, der den größten Strom führt, könnte im ungünstigen Fall zu einer vorübergehenden starken Erhöhung der Asymmetrie führen. Beginnt man aber mit den kleinsten Strömen, werden die Stränge mit den größten Strömen erste getauscht, wenn eine Symmetrierung schon teilweise erreicht wurde. Besonderes wird eine Sortierung mit umgekehrtem Ablauf so vorgeschlagen, dass mit dem letzten maximal belasteten Strang begonnen wird, und dieser an den ersten Versorgungstrang angeschlossen wird, der vorletzte maximal belastete Strang an den zweiten Versorgungsstrang angeschlossen wird, und der drittletzte maximal belastete Strang an den dritten Versorgungsstrang. Dann wird die Reihenfolge wieder umgekehrt, so dass der viertletzte maximal belastete Strang auch an den dritten, Versorgungsstrang angeschlossen wird, der fünft letzte an den zweiten und der sechstletzte an den ersten. Die Symmetrierungssteuerung ist zur Durchführung all der beschriebenen Funktionalitäten besonders dadurch dazu vorbereitet, dass sie ein entsprechendes Steuerungsprogramm aufweist, das beispielsweise auf einem Prozessrechner implementiert sein kann, der einen Teil der Symmetrierungssteuerung bilden kann. Weiterhin sind Datenkanäle, besonders Datenleitungen, vorgesehen, um die Symmetrierungssteuerung mit den AC-Ladeterminals zu verbinden, besonders, um die jeweilige Phasenwechselvorrichtung ansteuern zu können. Hierüber können auch Sensordaten von Strommessungen zur Symmetrierungssteuerung übertragen werden.
Für solche Sensordaten können entsprechende Stromsensoren an den AC- Ladeterminals vorgesehen sein und das kann auch bedeuten, dass solche Stromsensoren an den Phasenwechselvorrichtungen oder den Anschlusssträngen vorgesehen sind. Es kommt auch in Betracht, dass jedes AC-Ladeterminal selbst über Stromsensoren verfügt und die entsprechenden Daten über entsprechende Datenkanäle, wie zum Beispiel Datenleitungen, an die Symmetrierungssteuerung überträgt. Die Symmetrierungssteuerung kann auch über Daten und/oder Steuerungskanäle mit einem aktiven Gleichrichter verbunden sein, um über diesen eine Symmetrierung zumindest teilweise durchzuführen. Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, alle Anschlussstränge nach ihrer Stromaufnahme in eine Strangreihenfolge zu sortieren, unabhängig des jeweiligen AC-Ladeterminals, die Phasenwechselvorrichtungen die Anschlusszuordnung jeweils so einstellt oder verändert, dass alle Anschlussstränge gemäß ihrer Strangreihenfolge wechselnd an den ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang der drei Versorgungsstränge angeschlossen werden, und dann insbesondere die nächsten drei Anschlussstränge an den dritten, zweiten und ersten Versorgungsstrang, wobei als Randbedingung geprüft wird, dass zu keinem AC-Ladeterminal zwei oder drei Anschlussstränge an denselben Versorgungsstrang angeschlossen werden.
Bei dieser Ausgestaltung wird somit zunächst nicht nach ein-, zwei- und dreiphasigen AC-Terminals unterschieden. Es werden alle Anschlussstränge nach ihrer Stromaufnah- me in eine Strangreihenfolge sortiert. Bspw. könnte in der Strangreihenfolge ein erster Anschlussstrang eines ersten einphasigen AC-Ladeterminals an Platz 1 stehen, der dritte Anschlussstrang eines zweiten dreiphasigen AC-Ladeterminals an Platz 2 und sein zweiter Anschlussstrang an Platz 5. An den Plätzen 3 und 4 könnten dann bspw. der erste und zweite Anschlussstrang eines dritten zweiphasigen AC-Ladeterminals stehen. Dann würde der erste Anschlussstrang des ersten AC-Ladeterminal (Platz 1) an den ersten Versorgungsstrang angeschlossen werden, der dritte Anschlussstrang des zweiten dreiphasigen AC-Ladeterminals (Platz 2) an den zweiten Versorgungsstrang und der erste Anschlussstrang des dritten zweiphasigen AC-Ladeterminals (Platz 3) an den dritten Versorgungsstrang. Die nächsten drei Anschlussstränge würden dann an den dritten, zweiten und ersten Versorgungsstrang angeschlossen werden, also zunächst der zweite Anschlussstrang des dritten zweiphasigen AC-Ladeterminals (Platz 4) an den dritten Versorgungsstrang und der zweite Anschlussstrang des zweiten dreiphasigen AC-Ladeterminals (Platz 5) an den zweiten Versorgungsstrang, sowie ein weiterer, im oberen Bsp. nicht erwähnter Anschlussstrang (Platz 6) an den ersten Versorgungsstrang. In diesem Fall wären aber vom zweiten dreiphasigen AC-Ladeterminal zwei Anschlussstränge an den zweiten Versorgungstrang angeschlossen, und vom dritten zweiphasigen AC-Ladeterminal wären zwei anschlussstränge an den dritten Versorgungsstrang angeschlossen.
Das soll nicht sein und deshalb wird das als Randbedingung geprüft. Im vorliegenden Fall würde bereits die Zuordnung des zweiten Anschlussstrangs des dritten zweiphasigen AC-Ladeterminals (Platz 4) an den dritten Versorgungsstrang nicht zugelassen werden, und stattdessen an den nächsten Versorgungsstrang angeschlossen, sofern die Randbedingung das zulässt. Der zweite Anschlussstrang des zweiten dreiphasigen AC- Ladeterminals (Platz 5) könnte dann den Platz übernehmen und an den ersten Versor- gungsstrang angeschlossen werden, wenn die Prüfung der Randbedingung das zulässt.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, dass zur Minimierung der Phasenasymmetrie eine Anschlusszuordnung über eine Optimierungsrechnung basierend auf den Stromaufnahmen der An- schlussstränge aller AC-Ladeterminals bestimmt wird. Das wird zumindest für AC- Ladeterminals mit einphasiger oder zweiphasiger Stromaufnahme vorgeschlagen, wenn nämlich besonders angenommen werden darf, dass AC-Ladeterminals mit dreiphasiger Stromaufnahme zudem eine im Wesentlichen auf alle drei Phasen gleich verteilte Strom- aufnahme aufweisen. Sollte sich aber heraussteilen, dass AC-Ladeterminals mit dreiphasiger Stromaufnahme bezogen auf die drei Phasen ungleichmäßig, besonders stark ungleichmäßig arbeitet, so kann vorgesehen sein, AC-Ladeterminals mit dreiphasiger Stromaufnahme ebenfalls in die Optimierungsrechnung mit einzubeziehen.
Eine Optimierungsrechnung kann beispielsweise so ausgeführt werden, dass für jedes AC-Ladeterminal ein Vektor mit drei Elementen vorgesehen ist, in dem die Stromwerte der drei Phasen stehen. Die Optimierungsrechnung kann dann beispielsweise die Werte jedes Vektors, gegebenenfalls bis auf den ersten, sukzessive durchtauschen und jedes Mal eine Summe aller Vektoren bilden und prüfen, in welchem Fall die drei Elemente des entstehenden Summenvektors die geringsten Abweichungen untereinander haben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen idealen Stromwert für alle drei Phasen der Stromzuführung zu berechnen und die Elemente in jedem der genannten einzelnen Vektoren zu tauschen, um diesen Idealwert zu erreichen. Dieser Idealwert lässt sich leicht dadurch berechnen, dass sämtliche Stromwerte der drei Phasen aller AC- Ladeterminals aufaddiert und durch drei geteilt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, für die drei Anschlussstränge jedes AC- Ladeterminals jeweils eine Zerlegung in Mit- und Gegensystemkomponente vorzunehmen und dann zur Optimierung nur noch die Gegensystemkomponente zu betrachten, besonders derart, dass die Phasenlagen der Gegensystemströme so weitergeschaltet werden, dass die Summe aller Gegensystemkomponenten bei der Optimierungsrechnung null ergibt bzw. zumindest minimal wird.
Optional wird für die Optimierungsrechnung vorgeschlagen, dass die Anzahl notwendiger Umschaltvorgänge der Phasenwechselvorrichtung berücksichtigt wird. Es kann beispielsweise sein, dass eine Asymmetrie von beispielsweise 40 % mit wenigen Umschalt- vorgängen auf 3 % reduziert werden kann, aber eine sehr hohe Anzahl an Umschaltun- gen benötigt wird, um eine weitere Reduzierung auf 2 % zu erreichen. Besonders kann als eine Nebenbedingung berücksichtigt werden, die Anzahl der Umschaltvorgänge zu minimieren. Möglichst wenige Umschaltvorgänge zu verwenden kann somit als Nebenbedingung einfließen. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein DC- Ladeterminal mit vorgeschaltetem aktiven Gleichrichter vorgesehen ist, der aktive Gleichrichter mit der Stromzuführung verbunden ist und der aktive Gleichrichter dazu vorbereitet ist, die drei Versorgungsstränge unterschiedlich zu belasten, um eine Asymmetrie der Ströme in der Stromzuführung zu verringern. Das DC-Ladeterminal ist somit dazu vorbereitet, wenigstens einen Gleichstrom zum Laden eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann das DC-Ladeterminal, das auch als Gleichstromladeterminal bezeichnet werden kann, mehrere DC-Unterterminals aufweisen, die auch als DC-Lader oder Gleichstromlader bezeichnet werden können. Hier kann jeweils ein Elektrofahrzeug zum Laden angeschlossen werden, ohne dass das Elektrofahrzeug selbst eine eigene Ladestromsteuerung aufweisen muss.
Zum Erzeugen eines ersten Gleichstroms, der in den Unterterminals gegebenenfalls noch weiter aufbereitet wird, ist somit der aktive Gleichrichter vorgesehen und dieser kann nicht nur den Gleichstrom der gewünschten Höhe nachsteuern, sondern er kann auch AC-seitig gesteuert werden und insoweit seinen dreiphasigen Eingangsstrom steuern, und zwar auch hinsichtlich jeder einzelnen Phase. Ein solcher aktiver Gleichrichter kann dafür auch wie ein Wechselrichter aufgebaut sein, wohingegen er in umgekehrter Richtung betrieben wird, nämlich vom Wechselstrom zum Gleichstrom. Tatsächlich ist es dabei auch möglich, dass ein solcher Gleichrichter/Wechselrichter bidirektional betrieben wird. In dem Fall könnte das DC-Ladeterminal auch elektrische Leistung auf die Stromzuführung einspeisen, was als eine bevorzugte Ausgestaltung vorgeschlagen wird.
Durch diesen aktiven Gleichrichter kann somit die Belastung der drei Versorgungsstränge gesteuert werden und vorzugsweise wird der aktive Gleichrichter so gesteuert, dass er einen Gegensystemstrom möglichst mit beliebiger Phase und Amplitude erzeugt und damit auf die dreiphasige Stromzuführung aufschaltet, um dadurch eine Asymmetrie der Ströme in der Stromzuführung zu verringern.
Das Erzeugen eines solchen Gegensystemstroms bezieht sich auf die Methode der symmetrischen Komponenten, demnach ein dreiphasiger Strom in ein Mitsystem bzw. eine Mitsystemkomponente und ein Gegensystem bzw. eine Gegensystemkomponente, die auch als Gegensystemstrom bezeichnet werden kann, durch eine Transformation rechentechnisch zerlegt wird. Grundsätzlich ist auch noch ein Nullsystem oder Nullsystemstrom zu beachten, der hier vernachlässigt werden kann. Zwar kann hier ein Nullsystemstrom auftreten, allerdings wird davon ausgegangen, dass im Wesentlichen eine faktisch ohmsche Belastung durch all die zu ladenden Elektrofahrzeuge vorliegt und damit eine Verringerung der Asymmetrie und damit Verringerung einer Gegensystemstromkomponente quasi automatisch zu einer Verringerung des Nullsystemstroms führt. Die Betrachtung der Asymmetrie reicht somit aus. Dennoch kann vorzugsweise vorgesehen sein, eine Nullsystemkomponente mit zu berücksichtigen und mit zu kom- pensieren.
Jedenfalls wird insoweit vorgeschlagen, zum Verringern der Asymmetrie einen Gegensystemstrom vorzugeben und zusammen mit einem zum Laden der an das DC- Ladeterminal angeschlossenen Elektrofahrzeuge benötigten Mitsystemstrom von der Stromzuführung zu beziehen. Aus dem berechneten Gegensystemstrom und dem benötigte Mitsystemstrom können dazu die tatsächlichen drei Ströme der drei Phasen berechnet werden und der aktive Gleichrichter kann so angesteuert werden, dass er diese drei Ströme aus der Stromzuführung bezieht. Damit schaltet der aktive Gleichrichter den Gegensystemstrom auf die dreiphasige Stromzuführung auf. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Symmetrierungssteuerung dazu vorbereitet ist, den aktiven Gleichrichter zum Verringern der Asymmetrie der Ströme anzusteuern. Das kann besonders bedeuten, dass zum einen die Symmetrierungssteuerung Sensordaten über die dreiphasige Stromzuführung bekommt, gegebenenfalls einschließlich einer Information über einen Strom eines Nullleiters der Stromzuführung. Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung über eine Datenverbindung, insbesondere eine Datenleitung verfügt, mit der der aktive Gleichrichter angesteuert werden kann. Vorzugsweise wird darüber zumindest ein Sollwert für einen von dem aktiven Gleichrichter auf die dreiphasige Stromzuführung aufzuschaltenden Gegensystemstrom übertragen, den die Symmetrierungssteuerung zuvor berechnet hat. Besonders ist hier vorteilhaft, wenn die Symmetrierungssteuerung sowohl diesen aktiven Gleichrichter als auch die Phasenwechselvorrichtungen ansteuern kann. Im Übrigen können natürlich auch mehrere DC-Ladeterminals und mehrere aktive Gleichrichter vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Ladestation dazu vorbereitet, dass das Verändern der Anschlusszuordnung nach Überschreiten eines Asymmetrieschwellwertes wiederholt wird, der ein Maß einer Asymmetrie der Stromzuführung ist, oder in einem wiederkehrenden Zyklus wiederholt wird, wobei insbesondere der wiederkehrende Zyklus fortlaufend nach einer Wiederholzeit wiederholt durchlaufen wird, wobei die Wiederholzeit kürzer ist als ein durchschnittlicher Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs. Demnach wird also vor- geschlagen, die Anschlusszuordnung auch während eines Ladeprozesses zu überprüfen und gegebenenfalls zu verändern. Hier wurde besonders erkannt, dass sich auch die Belastung der dreiphasigen Stromzuführung während eines Ladevorgangs ändern kann. Besonders wurde erkannt, dass beim Laden von Elektrofahrzeugen häufig anfangs hohe Ladeströme auftreten, die sich dann nach und nach reduzieren. Außerdem kann sich die Belastungssituation der Stromzuführung auch ständig dadurch ändern, dass ein Fahrzeug die Ladestation verlässt und/oder ein Fahrzeug neu an die Ladestation angeschlossen wird.
Die Wiederholzeit wird insbesondere in einem Bereich von 1 min bis 5 min gewählt. Das liegt deutlich unter der Dauer eines durchschnittlichen Ladevorgangs eines Elektrofahrzeugs, die im Bereich von 15 min bis mehreren Stunden liegen kann. Es wird somit vorgeschlagen, dass deutlich öfter die Anschlusszuordnung überprüft und gegebenenfalls verändert wird.
Vorzugsweise wird die Stromzuführung dauerhaft überwacht, insbesondere werden dauerhaft die Ströme der drei Versorgungsstränge überwacht dabei auch die Asymmetrie überwacht. Wrd diese zu groß, wird eine Symmetrierung wiederholt. Das kann durch Vorgabe eines Asymmetrieschwellwertes erfolgen.
Vorzugsweise ist die Stromzuführung an einem Netzverknüpfungspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossen, insbesondere über einen Transformator. Somit kann erreicht werden, dass eine Symmetrierung der drei Phasen der Stromzuführung sich auch entsprechend positiv auf das elektrische Versorgungsnetz auswirkt. Dadurch kann mittels der Ladestation die Stromqualität im Netz verbessert werden, jedenfalls im Vergleich zu der Situation, wenn in der Ladestation nicht auf eine Verringerung einer Asymmetrie der dreiphasigen Stromzuführung geachtet wird. Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen mittels einer Ladestation vorgeschlagen. Dieses Verfahren legt eine Ladestation zugrunde, die mehrere AC-Ladeterminals aufweist, die jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs durch Wechselstrom ausgebildet sind. Gemäß dem Verfahren wird jedes der AC-Ladeterminals über eine Phasenwechselvorrichtung, die an eine dreiphasige Stromzuführung der La- destation angeschlossen ist, mit elektrischem dreiphasigen Strom versorgt. Das kann auch bedeuten, dass die entsprechenden drei Phasen an einem Eingang des AC- Ladeterminals anliegen, aber nur teilweise abgerufen werden. Natürlich fließt nur dann Strom, wenn auch ein Elektrofahrzeug angeschlossen ist. Durch die Stromzuführung, die drei Versorgungsstränge aufweist, werden dann drei Spannungsphasen bereitgestellt. Jeder der drei Versorgungsstränge weist also eine der drei Spannungsphasen auf.
Außerdem weist jedes AC-Ladeterminal drei Anschlussstränge auf, die jeweils an die drei Versorgungsstränge angeschlossen sind, und über die drei Versorgungsstränge werden die drei Spannungsphasen an die Anschlussstränge angelegt. Jede Phasenwechselvorrichtung verändert dann zum Verringern einer Stromasymmetrie in der Stromzuführung eine Anschlusszuordnung zwischen den drei Versorgungssträngen und den drei Anschlusssträngen. Soweit eine Stromasymmetrie minimal, insbesondere null geworden ist, braucht dann natürlich die Anschlusszuordnung nicht verändert zu werden. Aber immer dann, wenn eine Verringerung der Stromasymmetrie durchgeführt werden soll, kann diese Phasenwechselvorrichtung die Anschlusszuordnung verändern. Das wird also entsprechend bei jedem AC-Ladeterminal einzeln vorgenommen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Verfahren eine Ladestation verwendet, wie sie gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert wurde. Besonders wird vorgeschlagen, dass das Verfahren oder ein Teil davon in der Symmetrierungssteuerung der Ladestation implementiert ist.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt eine Ladestation in einer schematischen Darstellung.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen.
In Figur 1 ist schematisch eine Ladestation 1 gezeigt, die über einen Netzanschlusspunkt 2 an ein elektrisches Versorgungsnetz 4 angeschlossen ist. Die Ladestation 1 weist dabei mehrere AC-Ladeterminals 6 auf sowie ein DC-Ladeterminal 8 mit zwei Unterladetermi- nals, nämlich mit zwei DC-Ladern 10.
Zur Versorgung der AC-Ladeterminals 6 und des DC-Ladeterminals 8 ist eine Stromzuführung 12 vorgesehen, die einen ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang 21 , 22 bzw. 23 und einen Versorgungsnullleiter 20 aufweist. Die Stromzuführung 12 ist dabei an dem Netzanschlusspunkt 2 angeschlossen und dort an einen am Netzanschlusspunkt 2 vorgesehenen T ransformator 14. Das DC-Ladeterminal 8 ist über einen aktiven Gleichrichter 16 an die drei Stränge 21 , 22 und 23 der Stromzuführung 12 angeschlossen. Eine Verbindung mit dem Versorgungsnullleiter 20 ist für den aktiven Gleichrichter nicht vorgesehen, kann gemäß einer Ausführungsform aber vorgesehen sein. Jedes AC-Ladeterminal 6 ist jeweils über eine Phasenwechselvorrichtung 18 an die Stromzuführung 12 angeschlossen. Der Anschluss erfolgt dabei sowohl an die drei Versorgungsstränge 21 , 22 und 23 als auch an den Versorgungsnullleiter.
Jedes AC-Ladeterminal 6 ist über einen ersten, zweiten und dritten Anschlussstrang 31 , 32 und 33 an den ersten, zweiten bzw. dritten Versorgungsstrang 21 , 22 und 23 ange- schlossen. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die Bezugszeichen nur bei einem AC-Ladeterminal 6 eingezeichnet, gelten aber für die übrigen AC-Ladeterminals 6, die den identischen Aufbau und identischen Anschluss in der Figur 1 aufweisen, gleichermaßen. Über einen Nullleiteranschluss 30 ist jedes AC-Ladeterminal 6 zudem an den Versorgungsnullleiter 20 angeschlossen. Jedes AC-Ladeterminal 6 weist zudem einen drei- phasigen Ausgangsanschluss 26 auf, an den das jeweils zu ladende Elektrofahrzeug 24 angeschlossen werden kann.
Der dreiphasige Ausgangsanschluss 26 kann in seiner Anschlusszuordnung zu den drei Anschlusssträngen 31 , 32 und 33 durch die Phasenwechselvorrichtung 18 verändert werden. Figur 1 zeigt dazu dieselbe Einstellung für jede der gezeigten vier Phasenwech- selvorrichtungen 18. Die Phasenwechselvorrichtung 18 ist dabei als gekoppelter Dreifachschalter dargestellt, der somit die Anschlusszuordnung für alle drei Phasen zugleich verändern kann und insoweit im elektrotechnischen Sinne für das dreiphasige System eine Phasendrehung um 120° oder 240° erreichen kann. Das ist in Figur 1 jeweils dadurch angedeutet, dass zusätzlich zur Symbolik oberhalb der Stromzuführung 12 zu jedem AC-Ladeterminal 6 0°, 120° oder 240° geschrieben steht. Insoweit können die gezeigten Phasenwechselvorrichtungen 18 auch als Phasendrehvorrichtungen bzw. jeweils als Phasendrehschalter bezeichnet werden. Es kommen aber auch andere Arten der Umsetzung für das Verändern der Anschlusszuordnung in Betracht.
Der Anschlussnullleiter 30 ist übrigens jeweils nur durch die Phasenwechselvorrichtung 18 durchgeschleift und ist von Umschaltvorgängen nicht betroffen.
In der Figur 1 sind vier AC-Ladeterminals 6 beispielhaft gezeigt, es können aber noch weitere vorgesehen sein und auch die Stromzuführung 12 deutet an, dass sie noch weitergeführt werden kann. Von den vier AC-Ladeterminals 6 ist bei zweien jeweils ein Elektrofahrzeug mit einem einphasigen fahrzeuginternen Lader angeschlossen, wobei hier konkret die erste Phase nur belastet wird, was durch Ph1 gekennzeichnet ist. An ein weiteres AC-Ladeterminal ist ein Elektrofahrzeug 24 angeschlossen, das ebenfalls einen fahrzeuginternen Lader verwendet, der einphasig ausgebildet ist, allerdings an eine dritte Phase angeschlossen ist, was durch Ph3 gekennzeichnet ist. Ein fahrzeuginterner Lader wird in Fachkreisen auch als Onboard-Lader bezeichnet, was somit als synonymer Begriff verwendet werden kann. Schließlich ist ein viertes Elektrofahrzeug 24 vorgesehen, das einen dreiphasigen fahrzeuginternen Lader verwendet. Für die in Figur 1 exemplarisch dargestellte Situation der gezeigten vier AC- Ladeterminals 6 ergibt sich somit die Situation, dass die erste Phase von zwei einphasigen fahrzeuginternen Ladern belastet wird, die zweite Phase von keinem und die dritte Phase von einem einphasigen fahrzeuginternen Lader. Außerdem werden alle drei Phasen im Idealfall gleichmäßig von dem dreiphasigen fahrzeuginternen Lader belastet. Demnach dürfte die erste Phase stark überbelastet sein und die zweite Phase stark unterbelastet, sodass sich insgesamt eine sehr asymmetrische Belastung der Stromzuführung 12 ergibt.
In diesem veranschaulichten Beispiel könnte leicht Abhilfe dadurch geschaffen werden, dass für eines der beiden AC-Ladeterminals, die auf der ersten Phase belastet sind, die Phasenwechselvorrichtung 18 eine Phasenumschaltung oder Phasenweiterschaltung vornimmt, sodass die erste Phase, die der einphasige fahrzeuginterne Lader verwendet, auf den zweiten Anschlussstrang geschaltet wird, wodurch dann eine Verschaltung mit dem zweiten Versorgungsstrang resultiert. Als Ergebnis wäre dann jeweils ein einphasiger fahrzeuginterner Lader mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Versorgungsstrang verschaltet.
Zum Betreiben der Ladestation und besonders zum Ansteuern der Phasenwechselvorrichtungen 18 zum Verringern oder möglichst Minimieren einer asymmetrischen Belastung der dreiphasigen Stromzuführung ist eine Symmetrierungssteuerung 28 vorgesehen. Diese Symmetrierungssteuerung 28 erhält Informationen über alle Ströme bzw. An- schlussstränge bzw. Anschlussleitungen der AC-Ladeterminals 6. Dazu ist jeweils ein Terminalsensor 34 vorgesehen. Der Terminalsensor 34 liefert somit Informationen über jeden Strom zwischen jedem AC-Ladeterminal und der Stromzuführung 12. Dazu kann zu jedem AC-Ladeterminal 6 zu jedem der vier Ströme, also den drei Phasenströmen und dem Nullleiterstrom, jeweils vier Stromwerte an die Symmetrierungssteuerung 28 übertragen werden.
Es kommt aber auch in Betracht, dass der jeweilige Terminalsensor 34 oder eine damit gekoppelte Auswerteeinheit aus diesen vier Strömen bereits eine Umrechnung nach der Methode der symmetrischen Komponenten vornimmt, nämlich in einen Mitsystemstrom li,n, einen Gegensystemstrom h,n und einen Nullsystemstrom lo,n. Diese Ströme können über eine Terminalsensorleitung 36 zur Symmetrierungssteuerung 28 übertragen werden und das ist in der Figur 1 an der Terminalsensorleitung 36 angedeutet. Der Index n zu jedem dieser Teilströme deutet an, das solche drei Ströme für jedes der AC- Ladeterminals 6 erfasst wird. Der Index n steht somit für die jeweilige Nummer des AC- Ladeterminals. Im vorliegenden veranschaulichenden Fall der Figur 1 würde der Index n somit von 1 bis 4 reichen.
Die Symmetrierungssteuerung 28 kann nun basierend auf diesen Stromwerten, die sie über die Terminalsensorleitung 36 erhalten hat, eine Optimierung bestimmen und dann entsprechend die Phasenwechselvorrichtungen 18 ansteuern, um die Anschlusszuordnungen zwischen dem jeweiligen Ausgangsanschluss 26 und den Anschlusssträngen 31 , 32 und 33 des AC-Ladeterminals 6 durch entsprechendes Schalten der Phasenwechselvorrichtungen 18 umzusetzen. Dazu können entsprechende Steuersignale von der Symmetrierungssteuerung 28 an die Phasenwechselvorrichtungen 18 übertragen werden und dazu kann beispielsweise eine Terminalsteuerleitung 38 zu jeder Phasenwechselvorrichtung 18 vorgesehen sein.
Figur 1 veranschaulicht zusätzlich die Verwendung des aktiven Gleichrichters 16 zur weiteren Verringerung einer etwaigen Asymmetrie der Ströme in der Stromzuführung 12. Dazu wird zunächst vorgeschlagen, dass die Symmetrierungssteuerung 28 entsprechen- de Stromdaten von der Stromzuführung 12 erhält. Dafür ist ein Stromzufuhrsensor 40 vorgesehen, der alle vier Ströme der Stromzuführung 12 erfassen kann. Auch er oder eine zugeordnete Auswerteeinheit kann eine Transformation nach der Methode der symmetrischen Komponenten vorsehen und entsprechend einen Mitsystemstrom li, einen Gegensystemstrom I2 und einen Nullsystemstrom Io bestimmen und der Symmet- rierungssteuerung 28 über eine Zufuhrsensorleitung 42 zuführen. Daraus, natürlich unter Berücksichtigung der erfassten Ströme der AC-Ladeterminals 6, kann die Symmetrierungssteuerung 28 eine vorzugebende Gegensystemstromkomponente I2 soii als Sollwert erzeugen und über eine Gleichrichtersteuerleitung 44 dem aktiven Gleichrichter 16 zufüh- ren. Zusammen mit dem Strombedarf des DC-Ladeterminals 8 und dem Sollwert für den Gegensystemstrom I2 soii kann der aktive Gleichrichter 16 dann so gesteuert werden, dass, nach Rücktransformation aus der Darstellung gemäß den symmetrischen Komponenten, ein entsprechender dreiphasiger Strom aus der Stromzuführung 12 entnommen wird. Damit wird dann der aktive Gleichrichter 16 und damit das DC-Ladeterminal 8 aus der Stromzuführung 12 versorgt, entnimmt also Strom, schaltet dabei aber gleichzeitig den Gegensystemstrom, den die Symmetrierungssteuerung 28 vorgegeben hat, auf. Damit kann eine weitere Vergleichmäßigung der Ströme in der Stromzuführung 12 erreicht werden. Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200 zur Minimierung der Asymmetrie in einer Stromzuführung 12 der Figur 1. Zunächst wird in einem Schritt 0, der in Figur 2 als SO angedeutet ist, eine statische Phasensymmetrierung vorgenommen. Das deutet der statische Symmetrierungsblock 202 an. Demnach wird die Phasenwechselvorrichtung für alle in dem Moment nicht genutzten AC-Ladeterminals sukzessive von einem zum nächsten AC- Ladeterminal um eine Phase weitergeschoben, um insoweit eine Vergleichmäßigung zu erhalten. Für das Beispiel der Figur 1 könnte das bedeuten, in der Annahme, dass in dem Moment keines der gezeigten vier AC-Ladeterminals 6 genutzt ist, dass gemäß der Darstellung der Figur 1 von links kommend die erste Phasenwechselvorrichtung 18 bleibt, wie sie ist, die nächste Phasenwechselvorrichtung 18 um eine Schaltstellung weiter nach rechts geschaltet wird, die dritte um zwei Stellungen weiter nach rechts geschaltet wird und die vierte wieder so bleibt wie sie ist. Gäbe es eine fünfte, würde diese wieder um eine Stellung weitergeschaltet werden, die sechste um zwei, und so weiter.
Damit wird eine gute Basis geschaffen, dass jedenfalls beim Verbinden von einphasigen fahrzeuginternen Ladern eine ungefähr gleichmäßige Verteilung der Phasen als Startbe- dingung erreicht werden kann. Sind schon Fahrzeuge zum Laden an AC-Ladeterminals angeschlossen, wird die vorgeschlagene statische Phasensymmetrierung nur für die bis dahin nicht genutzten AC-Ladeterminals vorgeschlagen. Sobald Fahrzeuge angeschlossen werden, liegt zunächst eine ganz gute Symmetrierung als Startbedingung vor. Diese angeschlossenen Fahrzeuge bzw. die entsprechenden AC-Ladeterminals können dann aber in eine weiterführende Minimierung der Asymmetrie einbezogen werden, wie sie in den folgenden Schritten durchgeführt wird.
Entsprechend wird dann zur konkreten Minimierung der Asymmetrie als nächstes der Schritt 1 vorgeschlagen, der in Figur 2 als S1 gekennzeichnet ist und mehrere Blöcke umfasst. Zunächst wird nämlich in dem Sortierungsblock 204 eine Sortierung der AC- Ladeterminals nach der Größe des jeweils maximalen Phasenstroms dieses AC- Ladeterminals vorgenommen. Dabei kommen verschiedene Varianten in Betracht. Eine Variante ist, dass nur die AC-Ladeterminals in dieser Sortierung berücksichtigt werden, die in dem Moment eine einphasige oder zweiphasige Stromaufnahme haben. Auch das kann gemäß der Ausführung nach Figur 1 durch den Terminalsensor 34 jeweils erkannt werden.
Eine andere Variante ist, dass die AC-Ladeterminals gruppenweise nach Größe der maximalen Phasenströme sortiert werden. Demnach kann eine erste Gruppe alle AC- Ladeterminals umfassen, die eine einphasige Strombelastung zeigen, und eine zweite Gruppe alle AC-Ladeterminals umfassen, die eine zweiphasige Strombelastung zeigen. Gegebenenfalls können auch noch die AC-Ladeterminals, die eine dreiphasige Strombelastung zeigen, in eine dritte Gruppe sortiert werden.
Mit dieser Sortierung, sei es nun gruppenweise oder anderweitig, wird die Minimierung der Asymmetrie in dem Variationsblock 206 fortgesetzt. In dem Variationsblock 206 werden dann in der Reihenfolge, wie sie sich aus dem Sortierungsblock 204 ergeben hat, die Anschlussstränge mit den maximalen Phasenströmen sukzessive auf die erste, zweite und dritte Phase geschaltet. Das ist besonders so zu verstehen, dass für das AC- Ladeterminal mit dem größten maximalen Phasenstrom dieser auf die erste Phase geschaltet wird, für das AC-Ladeterminal mit dem zweitgrößten maximalen Strom dieser auf die zweite Phase geschaltet wird und für das AC-Ladeterminal mit dem drittgrößten maximalen Phasenstrom dieser auf die dritte Phase geschaltet wird.
Bei dem AC-Ladeterminal mit dem viertgrößten maximalen Phasenstrom geht es aber nicht von vorn los, sondern dieselbe Reihenfolge zurück. Von dem AC-Ladeterminal mit dem viertgrößten maximalen Phasenstrom wird dieser also auch auf die dritte Phase geschaltet, der fünftgrößte maximale Phasenstrom wird auf die zweite Phase geschaltet und der sechstgrößte maximale Phasenstrom auf die erste.
All dies, also besonders der Vorgang in dem Sortierungsblock 204 und in dem Variationsblock 206, wird für AC-Ladeterminals wie die AC-Ladeterminals 6 vorgeschlagen und entsprechend mit den Phasenwechselvorrichtungen, wie den Phasenwechselvorrichtun- gen 18 der Figur 1 umgesetzt.
Im Schritt 2, der in Figur 2 als S2 gekennzeichnet ist, wird eine weitere Minimierung der Asymmetrie vorgeschlagen, die idealerweise dazu führt, dass die Ströme in der Stromzu- führung, wie der Stromzuführung 12 der Figur 1 , vollständig symmetrisch werden, die Asymmetrie zumindest sehr stark minimiert wird, insbesondere nahe null.
Dazu wird nun ein oder gegebenenfalls mehrere aktive Gleichrichter eingesetzt, wie der aktive Gleichrichter 16 der Ausführungsform der Figur 1 . Dazu wird in dem Restasymmet- riebestimmungsblock 208 die trotz der Maßnahmen gemäß dem Variationsblock 206 verbleibende Gesamtasymmetrie erfasst. Das kann besonders bezugnehmend auf die Ausführungsform der Figur 1 durch den Stromzuführsensor 40 erreicht werden, der sein erfasstes Ergebnis an die Symmetrierungssteuerung 28 gibt. Daraus kann dann ein zum Kompensieren benötigter Gegensystemstrom bestimmt werden. Das kann in dem Ge- gensystembestimmungsblock 210 durchgeführt werden. Das Ergebnis wäre ein Gegensystemstrom, wie der Gegensystemstrom h soii der Figur 1 , der an den aktiven Gleichrichter 16 als Sollwert gegeben wird. Entsprechend erfolgt diese Umsetzung im Gleichrich- teransteuerblock 212, der diese Vorgabe des Gegensystemstroms umsetzt und somit faktisch den Gegensystemstrom auf die Stromzuführung 12, also auf die dort vorhande- nen drei Ströme bzw. das dort vorhandene dreiphasige Stromsystem aufschaltet.
Im Idealfall kann dadurch ein symmetrisches dreiphasiges Stromsystem in der Stromzuführung 12 erreicht werden.
Es ist dabei zu beachten, dass Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen üblicherweise nicht langanhaltend stationär und unverändert ablaufen, sondern dass besonders der Lade- ström mit der Zeit abfällt. Besonders zu Beginn eines Ladeprozesses kann der anfängliche Ladestrom erheblich absinken, zum Beispiel von 100 % auf 30 % oder noch weniger. Zumindest kann sich der Ladevorgang zum Ende hin, wenn der Ladezustand bei 80% liegt, verlangsamen. Mit dieser Änderung kann sich somit auch die Asymmetrie verändern. Besonders kann sie sich vergrößern bzw. wieder auftreten, nachdem die Minimie- rung der Asymmetrie gemäß dem Ablauf der Figur 2 erfolgreich war. Daher wird vorgeschlagen, den Schritt 2, also die Durchführungen in dem Restasymmetriebestimmungsblock 208, dem Gegensystembestimmungsblock 210 und dem Gleichrichteransteuer- block 212 häufig zu wiederholen. Auch eine Aktivierung bestimmter Lasten wie Vorrichtungen zum Kühlen, Heizen, prädiktiven Klimatisieren während oder am Ende des Lade- Vorgangs kann die Leistungsaufnahme beeinflussen.
Das ist in Figur 2 durch eine Rückführung im Bereich des Schrittes S2 angedeutet. Diese Wiederholung kann zu einer ersten Wiederholungszeit Ti wiederholt werden. Diese erste Wederholungszeit Ti kann sehr klein gewählt werden, zum Beispiel im Bereich von 1 min oder sie kann als 10 s oder kleiner gewählt werden. Tatsächlich sind all diese Ausführungen in den Blöcken 208, 210 und 212 computerisiert umsetzbar und daher schnell wiederholbar. Es kommt daher selbst in Betracht, dass die Ausführungen der Blöcke 208, 210 und 212 im Wesentlichen kontinuierlich bzw. quasi kontinuierlich, nämlich gemäß einer Computertaktrate, wiederholt werden.
Es wurde aber auch erkannt, dass diese finale Minimierung der Asymmetrie mittels des gesteuerten Gleichrichters nur eine Restasymmetrie ausgleichen kann. Daher wird vorgeschlagen, auch die Verringerung der Asymmetrie gemäß den Durchführungen des Sortierungsblocks 204 und des Variationsblocks 206 regelmäßig zu wiederholen, nämlich gemäß einer zweiten Wiederholungszeit T2. Diese zweite Wiederholungszeit kann beispielsweise 1 min betragen oder größer sein. Es kommt auch in Betracht, dass sie mehrere Minuten beträgt und beispielsweise 3 min beträgt oder darüber gewählt wird. Vorzugsweise ist sie kleiner als 10 min zu wählen.
Damit kann dann erreicht werden, dass im Grunde grobe oder starke Ungleichbelastun- gen, wie sie durch viele fahrzeuginterne einphasige oder zweiphasige Lader zu erwarten sind, zunächst über die Phasenwechselvorrichtungen, wie die Phasenwechselvorrichtungen 18, verringert werden bzw. vergleichmäßigt werden, und erst eine verbleibende Restasymmetrie durch den aktiven Gleichrichter noch weiter verringert oder sogar eliminiert wird. Nachfolgend sind noch zwei konkrete Beispiele möglicher Asymmetrien mit den verschiedenen Lösungsvorschlägen angegeben.
Dabei ist zu beachten, dass den beiden Beispielen in den Tabellen "Symmetrische Komponenten" eine Darstellung und Betrachtung gemäß der Methode der symmetrischen Komponenten zugrunde liegt. Darin bezeichnet h den Mitsystemstrom, I2 den Gegensys- temstrom und Io den Nullsystemstrom. Die Asymmetrie lasy berechnet sich daraus nach der folgenden Formel: 100
Die Stromwerte beider Beispiele sind auf einen Referenzwert normiert.
Beispiel 1 : Ladevorgang mit 1 p.u. DC (symmetrische AC-Belastung) und 0,33 p.u. AC an Phase A (Gesamtstrom): Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Damit ergibt sich die Asymmetrie:
I2 + J 0
Ja sy = 50 %
k
Einspeisen eines zusätzlichen Gegensystemstroms durch den DC-Lader:
Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Gesamtstrom nach Kompensation des Gegensystems:
Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Damit ergibt sich die Asymmetrie:
Im Beispiel 1 ist somit eine Asymmetrie von 50% durch das Einspeisen eines Gegensystemstroms, z.B. durch den aktiven Gleichrichter 16 der Ausführungsform der Figur 1 , auf 25% gesenkt worden.
Beispiel 2: Ladevorgang mit 1 p.u. DC (symmetrische AC-Belastung) und 4X0,33 p.u. AC an Phase A (Gesamtstrom):
Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Damit ergibt sich die Asymmetrie: 114 %
Phasendrehung von AC Ladepunkt vier um 240° und AC Ladepunkt 3 um 120°:
Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Damit ergibt sich die Asymmetrie:
Gesamtstrom nach Kompensation des Gegensystems: Symmetrische
Phasenwerte
Komponenten
Damit ergibt sich die Asymmetrie:
I2 + J 0
Ja sy = 14 %
k
Beim 2. Beispiel lag anfänglich eine noch größere gesamte Asymmetrie vor, nämlich von 1 14%. Sie wurde in einem ersten Schritt, das könnte dem Schritt S1 der Figur 2 entspre- chen, durch Wechsel einiger Phasenzuordnungen auf 28% reduziert. Dazu wurde an einem vierten AC-Ladeterminal, das könnte dem ganz rechts in Figur 1 dargestellten AC- Ladeterminal 6 entsprechen, eine Phasendrehung von 240° durchgeführt. Es wurden also die Anschlussstränge um zwei Zähler weitergeschaltet, bezogen auf Figur 1 also der erste Anschlussstrang 31 auf den dritten Versorgungsstrang 23, sowie 32 auf 21 und 33 auf 22.
Außerdem wurde an einem dritten AC-Ladeterminal, das könnte dem rechts vorletzten in Figur 1 dargestellten AC-Ladeterminal 6 entsprechen, eine Phasendrehung von 120° durchgeführt. Es wurden dort also die Anschlussstränge um einen Zähler weitergeschaltet, bezogen auf Figur 1 also der erste Anschlussstrang 31 auf den zweiten Versorgungs- sträng 22, sowie 32 auf 23 und 33 auf 21 .
In einem zweiten Schritt, der dem Schritt S2 der Figur 2 entsprechen kann, konnte durch das Einspeisen eines Gegensystemstroms, z.B. durch den aktiven Gleichrichter 16 der Ausführungsform der Figur 1 , die Asymmetrie weiter auf 14% gesenkt werden.

Claims

Ansprüche
1. Ladestation (1) zum Laden von Elektrofahrzeugen (24), umfassend:
mehrere AC-Ladeterminals (6), jeweils zum Laden eines Elektrofahrzeugs (24) durch Wechselstrom, wobei
- jedes der AC-Ladeterminals (6) jeweils über eine Phasenwechselvorrichtung
(18) an eine dreiphasige Stromzuführung (12) angeschlossen ist, um dadurch mit elektrischem dreiphasigen Strom versorgt zu werden, wobei die Stromzuführung (12) drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) aufweist, zum Bereitstellen von drei Spannungsphasen,
- jedes AC-Ladeterminal (6) drei Anschlussstränge (31 ,32,33) aufweist, zum
Anschließen an die drei Versorgungsstränge (21 ,22,23), zum Anlegen der drei Spannungsphasen an die Anschlussstränge (31 ,32,33), wobei jede Phasenwechselvorrichtung (18) dazu eingerichtet ist, eine Anschlusszuordnung zwischen den drei Versorgungssträngen (21 ,22,23) und den drei Anschlusssträngen (31 ,32,33) zu verändern.
2. Ladestation (1) nach Anspruch 1 , umfassend:
eine Symmetrierungssteuerung (28) zum Steuern der Phasenwechselvorrichtungen (18), wobei
die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist, die Phasenwechsel- Vorrichtungen (18) zu steuern, um eine Phasenasymmetrie der Versorgungsstränge (21 ,22,23) zu verringern, insbesondere zu minimieren.
3. Ladestation (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine bzw. die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist,
- die AC-Ladeterminals (6) nach ihrer momentanen Stromabnahme zu sortieren und/oder
die AC-Ladeterminals (6) danach zu sortieren, ob sie einphasig, zweiphasig oder dreiphasig arbeiten,
und davon abhängig die Phasenwechselvorrichtungen (18) zur Minimierung der Phasenasymmetrie der Versorgungsstränge (21 ,22,23) zu steuern.
4. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist, die AC- Ladeterminals (6), insbesondere mit einphasiger oder zweiphasiger Stromaufnahme, nach ihrer momentanen Stromabnahme zu sortieren, oder die AC-Ladeterminals (6) mit einphasiger Stromaufnahme in eine erste Gruppe zu sortieren, die AC-Ladeterminals (6) mit zweiphasiger Stromaufnahme in eine zweite Gruppe und optional die AC-Ladeterminals (6) mit dreiphasiger Stromaufnahme in eine dritte Gruppe zu sortieren und gruppenweise nach ihrer momentanen Stromabnahme zu sortieren wobei zu jedem dieser AC-Ladeterminals (6) jeweils der Anschlussstrang mit der größten Stromaufnahme als maximal belasteter Strang identifiziert wird, und jeweils seine Stromaufnahme als maximaler Phasenstrom des AC- Ladeterminals (6) berücksichtigt wird,
die AC-Ladeterminals (6) nach ihrem maximalen Phasenstrom in einer Stromreihenfolge sortiert werden, ggf. gruppenweise,
- die Phasenwechselvorrichtungen (18) die Anschlusszuordnung jeweils so einstellt oder verändert, dass die maximal belasteten Stränge gemäß der Stromreihenfolge wechselnd an den ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang (21 ,22,23) der drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) angeschlossen werden, und bei den AC-Ladeterminals (6) mit zweiphasiger Stromauf- nähme vorzugsweise der zweite stromführende Strang an den folgenden
Versorgungsstrang, nämlich den zweiten, dritten bzw. ersten Versorgungsstrang (22,23,21) angeschlossen wird, und ggf. bei den AC-Ladeterminals (6) mit dreiphasiger Stromaufnahme insbesondere einer der verbleibenden Stränge an den folgenden Versorgungsstrang, nämlich den zweiten, dritten bzw. ersten Versorgungsstrang (22,23,21) angeschlossen wird,
wobei die Anschlusszuordnung insbesondere so erfolgt, dass gemäß der Stromreihenfolge, ggf. gruppenweise,
der erste maximal belastete Strang an den ersten Versorgungsstrang angeschlossen ist,
- ein zweiter maximal belasteter Strang an den zweiten Versorgungsstrang angeschlossen ist,
ein dritter maximal belasteter Strang an den dritten Versorgungsstrang angeschlossen ist,
ein vierter maximal belasteter Strang an den dritten Versorgungsstrang an- geschlossen ist,
ein fünfter maximal belasteter Strang an den zweiten Versorgungsstrang angeschlossen ist, und ein sechster maximal belasteter Strang an den ersten Versorgungsstrang angeschlossen ist.
5. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist, alle Anschlussstränge nach ihrer Stromaufnahme in eine Strangreihenfolge zu sortieren, unabhängig des jeweiligen AC-Ladeterminals (6),
die Phasenwechselvorrichtungen (18) die Anschlusszuordnung jeweils so einstellt oder verändert, dass alle Anschlussstränge gemäß ihrer Strangrei- henfolge wechselnd an den ersten, zweiten und dritten Versorgungsstrang
(21 ,22,23) der drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) angeschlossen werden, und dann insbesondere die nächsten drei Anschlussstränge an den dritten, zweiten und ersten Versorgungsstrang, wobei
als Randbedingung geprüft wird, dass zu keinem AC-Ladeterminal zwei oder drei Anschlussstränge an denselben Versorgungsstrang angeschlossen werden.
6. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist, dass zur Minimie- rung der Phasenasymmetrie eine Anschlusszuordnung über eine Optimierungsrechnung basierend auf den Stromaufnahmen der Anschlussstränge (31 ,32,33) aller AC-Ladeterminals (6) bestimmt wird, zumindest der AC- Ladeterminals (6) mit einphasiger oder zweiphasiger Stromaufnahme, wobei optional
- eine Anzahl notwendiger Umschaltvorgänge der Phasenwechselvorrichtungen (18) berücksichtigt wird, insbesondere dass als eine Nebenbedingung berücksichtigt wird, die Anzahl der Umschaltvorgänge zu minimieren.
7. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein DC-Ladeterminal (8) mit vorgeschaltetem aktiven Gleichrichter (16) vorgesehen ist,
der aktive Gleichrichter (16) mit der Stromzuführung verbunden (12) ist, und der aktive Gleichrichter (16) dazu vorbereitet ist, die drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) unterschiedlich zu belasten, insbesondere einen Gegensystemstrom (I2) auf die dreiphasige Stromzuführung aufzuschalten, um eine Asymmetrie der Ströme in der Stromzuführung (12) zu verringern, wobei insbesondere die Symmetrierungssteuerung (28) dazu vorbereitet ist, den aktiven Gleichrichter (16) zum Verringern der Asymmetrie der Ströme anzusteuern.
8. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ladestation (1) dazu vorbereitet ist, das Verändern der Anschlusszuordnung nach Überschreiten eines Asymmetrieschwellwertes wiederholt wird, der ein Maß einer Asymmetrie der Stromzuführung ist, oder in einem wiederkehrenden Zyklus wiederholt wird, wobei insbesondere
der wiederkehrende Zyklus fortlaufend nach einer Wiederholzeit (T2) wieder- holt durchlaufen wird, die kürzer als ein durchschnittlicher Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs (24) gewählt wird, wobei
die Wederholzeit (T2) insbesondere in einem Bereich von einer Minute bis fünf Minuten gewählt wird.
9. Ladestation (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromzuführung an einen Netzverknüpfungspunkt (2) eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossen ist, insbesondere über einen Transformator (14).
10. Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen (24) mittels einer Ladestation (1) und die Ladestation (1) weist mehrere AC-Ladeterminals (6) auf, die jeweils zum
Laden eines Elektrofahrzeugs (24) durch Wechselstrom ausgebildet sind, wobei jedes der AC-Ladeterminals (6) über eine Phasenwechselvorrichtung (18), die an eine dreiphasige Stromzuführung (12) der Ladestation (1) angeschlossen ist, mit elektrischem dreiphasigen Strom versorgt wird, - durch die Stromzuführung (12), die drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) aufweist, drei Spannungsphasen bereitgestellt werden,
jedes AC-Ladeterminal (6) drei Anschlussstränge (31 ,32,33) aufweist, die jeweils an die drei Versorgungsstränge (21 ,22,23) angeschlossen sind, und über die die drei Spannungsphasen an die Anschlussstränge (31 ,32,33) angelegt werden, wobei
jede Phasenwechselvorrichtung (18) zum Verringern einer Stromasymmetrie in der Stromzuführung (18) eine Anschlusszuordnung zwischen den drei Versorgungssträngen (21 ,22,23) und den drei Anschlusssträngen (31 ,32,33) verändert.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
es eine Ladestation (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet.
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