用於電能存儲器的充電設備以及用於為電能存儲器充電的供電站和方法

2023-07-28 18:04:41 2

專利名稱：用於電能存儲器的充電設備以及用於為電能存儲器充電的供電站和方法
用於電能存儲器的充電設備以及用於為電能存儲器充電的供電站和方法描述本發明涉及用於電能存儲器的充電設備，涉及向具有電能存儲器的交通工具供電的供電站，並涉及用於為電能存儲器充電的方法。眾所周知，電流被用來驅動交通工具，例如汽車、摩託車和小艇。電流在汽車架子上所攜帶的蓄電池或者充電電池中(在汽車領域中，口語上將充電電池也泛稱為蓄電池)，並且通過電動機用於驅動。近年來，鋰離子充電電池已成為電動交通工具的驅動系統的高容量高性能的基礎。對於此類交通工具全面的供電首要考慮的是自充電站網絡(Selbstladestation),交通工具中的交通工具蓄電池在該網絡中充電。此類網絡目前處於實驗和建設中。由EP O 902 348 A2已知在租賃站中以出租系統或出租網絡形式為用戶提供驅動摩託車的蓄電池。在這些蓄電池租賃站中，相同尺寸的蓄電池被容納在絕熱並控溫的隔間中，所述蓄電池在該隔間(Abteil)中存放並且充電。控溫部件一方面計算出上下臨界值之間的差值，並且另一方面計算出上臨界值與該單元之內的內部溫度的差值或者與站點外的外界溫度之間的差值，以便為溫度調節器計算出調節信號。溫度調節器具有加熱器和冷卻器，並依賴於調節信號向隔間中發送冷空氣或熱空氣。溫度臨界值是可隨意設定的，例如依賴於季節設定。「better place」計劃設計了使用蓄電池充電站和蓄電池更換站的加電站的覆蓋網絡(managermagazin. de, 2007 年 10 月 30 日，「Das SAP-ffun derkind kehrt zuriick」，www. manager-magazin. de/it/artikel/0, 2828, 514273,00. html)。根據該計劃來配置蓄電池更換站，這些電池更換站用於保存多種類型的交通工具的蓄電池，用於給交通工具的蓄電池充電或者保持其電量，並且用於將交通工具的空蓄電池在短時間內更換為完全充滿的蓄電池。充電電池的續航(Akkubestand)以及充電電池的充電狀態的供應和管理是此類充電電池更換站基礎設施的工作能力的決定因素。在此須注意到，存在對於充電電池的容量具有不同要求的各種交通工具類型。因此特別的挑戰在於，始終為不同的交通工具類型準備有新充好電的蓄電池來用於更換。此外須注意，用於交通工具驅動的電動機經常在數百伏的高壓下工作，並且充電電池單元在具有這樣的驅動器的電動車中具有相應的高的端電壓。為了這些單元的充電，充電站必須具有相應的高功率以及-特別是在較短充電時間時-具有相應的顯著的電流提取能力。對於大量不同的充電電池類型，要為每個充電電池種類準備適合的充電站。
最後須注意，當充電電池充電時會釋放很高的熱量。這些熱量通常不僅被浪費掉，而且可能在不當的條件下對充電電池產生很高的負荷，並產生安全上的或者燃燒的危險，尤其是當大量電池在狹小的空間中充電時，並且當更換耗光的電池以及在充電設備上安排其充電時，能夠出現這類情況。因而本發明的任務在於，提供充電站和驅動它的方法以及提供供電站，它們令人滿意地解決了上述問題，尤其是改善了充電電池在充電和存放時的熱量管理。上述任務將通過獨立權利要求的特徵部分得以完成。本發明有益的實施方式構成了從屬權利要求部分。根據本發明，用於電池儲存器的充電設備具有夾持設備(Aufnahmeeinrichtung),其被設計並配置成用於容納一個或者多個電能存儲器，優選的是用於交通工具的可充電的電能存儲器；充電及充電控制裝置，其被設計並配置成用於控制在夾持設備中所容納的電能存儲器的充電；以及，空調設備，其被設計並配置成用於調節夾持設備內部空間的溫度，其中在夾持設備內部空間中輸入調溫空氣，並且其特徵在於，所述空調設備被設計並配置成關於露點(Taupunkt)來平衡(angleichen)夾持設備內部空間中的空氣和環境關係。
電能存儲器在本發明範疇中理解為如下設備，即被設計並配置成用於輸出電能的設備，其中，電能可存儲在一個或多個存儲單元中。存儲單元尤其能夠，但不僅僅包括次級類型的電化學電池或者伽伐尼單元(所謂的充電電池，即當它被完全或者部分放電時，可通過輸入電荷即電能來經由電化學反應再次充電)。在本發明範疇中，存儲單元特別能夠具有活性部分，在它之內可發生充電、放電以及可能的電能轉換過程，並且該活性部分被例如薄膜狀的包裝優選地以隔絕氣體和隔絕液體的方式包裹著。活性部分能夠具有由電化學活性材料、導體材料和分離材料組成的堆(Stapel)或者薄膜層。所謂的電流導體從活性部分內部伸出，它在此穿過向著單元外側的外殼與電極區域導電連接，並且實現了單元的活性部分相互間的連接或者與用電器(Verbraucher)的連接。如在汽車技術中通用的那樣,在本申請內蓄電池還被理解為充電電池，即次級(可充電)類型的電能存儲器。「容納」這一概念在本發明的範疇內被理解為一個過程或者狀態，其中物體(在本例中特別是電能存儲器)被放下並且或者持久地或者臨時地保持就位。對此能夠提供向確定容納地點或安放地點的分配。容納例如在架子、隔間或其他安放地點之中或之上實現，優選地在有界的空間以內實現。夾持設備能夠是整體上絕熱的。對電能存儲器充電這一概念在本發明範疇中被理解為一個過程，其中電荷形式的能量被輸入到電能存儲器或存儲單元中，由此在電能存儲器或存儲單元之內以如下方式，尤其是藉助電化學反應發生電荷移位，即通過安裝用電器可將能量以電荷形式，即電流，再次提取出來。受控充電這一概念在本發明範疇中被理解為在保持預先給定的或者可預先給定的充電參數，例如充電電壓、充電電流以及諸如此類的參數的情況下進行充電，其中，優選地還監控以及在可能情況下考慮狀態參數，比如溫度、電壓、電能存儲器或者儲存器單元的充電狀態，並且根據需要維持這些充電參數。控制的概念還能夠包括調節。空調這一概念在本發明範疇中被理解為空氣狀態值的改變。在此優選地將狀態值控制或調節到預先給定的或者可預先給定的額定值上。溫度調節這一概念在本發明範疇中被理解為溫度的改變或者設定預先給定的或者可預先給定的溫度。內部空間這一概念在本發明範疇中被理解為封閉空間的內部，其中，封閉不僅能夠包括劃定界限(Umgrenzung)，而且優選地還能夠包括對環境的絕熱。封閉能夠是完全的且包括所有側面，但這不是必須的。因此，例如能夠在其他情況下隔絕的儲藏室中設有開口，為了裝料以及取下電能存儲器，在包裝上形成一個缺口。還能夠設置用於裝料的開口並且設置用於取下電能存儲器的開口。這些開口例如能夠藉助薄板簾與環境分隔開，用以避免與環境發生劇烈的空氣交換。還能夠在其他情況下周圍隔絕的格層架(Facherregale )中設有例如前端的開口，用於加載以及取下電能存儲器。在後一種情況中，例如可在容納電能存儲器時被折起的折頁，其在隔間未被使用時用於與環境分隔。環境這一概念在本發明範疇中被理解為處於所關注空間以外的一切，優選為自由環境，或者也是一個空間，所關注的空間被安置在其中。例如大量的人工氣候室(Klimakammer)或者格層架作為用於電能存儲器的容納設備而被安裝在較大型的建築物之內。在這種情況下，建築物的內部空間能夠被理解為人工氣候室或者格層架的環境，又或者是建築物的環境本身。露點這一概念在本發明範疇中被理解為水在空氣中的露點。這涉及到一種狀態，在該狀態中，冷凝水正好形成在暴露給溼潤空氣的物體上。因此，露點就是相對溼度(空氣溼度)正好達到100%的點。對應於每一對溫度和相對溼度值都有一對唯一確定的、給出了露點的壓力和溫度值。儘管露點嚴格取自一對溫度和壓力值，但是在此正如通常情況一樣， 把露點與露點的溫度值、露點溫度等同起來。這個相互關係能夠以表格形式表示或者以圖形方式來進行描繪。圖4展示了一族曲線，其中相對溼度被選為橫坐標，空氣溫度被選為縱坐標，並且每條曲線相應於一個露點溫度的恆定值。如根據本發明設定的那樣，當空調設備被設計並配置成用來使夾持設備的內部空間中的空氣在露點來平衡環境關係時，還有可能避免跨越露點以及與之相關的問題。空調設備能夠具有空氣供應設備，其被設計並配置成用來供應空氣。空氣供應設備這一概念在本發明範疇中被理解為能夠將空氣向著夾持設備的方向輸送的設備。空氣輸送設備的例子，比如不同類型的鼓風機在空調技術中是眾所周知的。空調設備能夠具有溫度控制設備(Temperierungseinrichtung),其被設計並配置成用於冷卻和/或加熱被輸入的空氣。溫度控制設備這一概念在本發明範疇中被理解為能夠將空氣，尤其是流經它的空氣加熱或者冷卻或者二者兼具的設備。加熱設備和冷卻設備或者不同結構類型裝置的組合的例子在空調技術中是眾所周知的。空調設備能夠具有調溼設備，其被設計並配置成用來加溼和/或去溼被輸入的空氣。調溼設備這一概念在本發明範疇中被理解為還能夠將空氣，尤其是流經它的空氣加溼或者去溼或者二者兼具的設備。加溼設備和去溼設備或不同類型裝置的組合的例子在空調技術中是眾所周知的。空調設備能夠具有控制設備，其被設計並配置成用來控制空氣供應設備、溫度控制設備和調溼設備。控制設備這一概念在本發明範疇中被理解為還能夠處理輸入的數據，並且根據該數據來控制外部設備，也就是說，出發特定的行為的設備。此外，能夠直接影響設備的調節器，或者將通過該設備實現的額定值(Sollwert)輸入到該設備。能夠使用任何數據處理設備來作為控制設備，這些數據處理設備具有至少一個計算部件、一個存儲部件和一個輸入/輸出部件。以這種結構還能夠有效實現有目的的空調，也就是說空氣的輸送、溫度控制和給溼。空氣供應設備、溫度控制設備和調溼設備，可選地還有控制設備，在此能夠被安裝在共同的外殼內，由此還能夠保證密實的結構。充電設備能夠具有測量設備，其中，測量設備具有大量測量傳感器，這些測量傳感器被設計並配置成用於測量環境空氣的和/或被引入空調設備中的空氣的溫度和溼度，以及測量夾持設備之內的室內空氣的溫度和溼度和/或由夾持設備排出的空氣的溫度和溼度，並且向控制設備輸出相應的測量信號，其中，所述控制設備被設計並配置成用於根據測量信號的至少一部分來控制供應設備、溫度調節設備和調溼設備，即它將如下調節輸入其中的空氣溫度，即使得夾持設備之內的室內空氣保持預先給定的額定溫度，並調節被供應到夾持設備的空氣使得在夾持設備之內的室內溫度的露點溫度與環境空氣的露點溫度相符。傳感器(Messfiihler)這一概念在本發明範疇中被理解為還能夠獲得不僅一種介質的物理特性的元件。特別地，在本發明的範疇中指代溫度傳感器和溼度傳感器，但並不僅限於此。此處，所述傳感器例如能夠涉及室內傳感器、外部傳感器、通道傳感器或者容器傳感器。測量信號這一概念在本發明範疇中被理解為電學、光學或者其他可感知的信號，這些信號載有信息，這些信息允許物理特性測量值的推論。以該結構還有能夠實現對夾持設備內部空間中所有空氣的狀態變量的有效調節。控制設備能夠被設計並配置成用來根據溫度、溼度和量(Menge)來確定被供應到夾持設備內部空間的空氣的額定值，並且控制供應設備、溫度控制設備和調溼設備，使得被供應到夾持設備內部空間的空氣具有所確定的額定值，其中測量設備優選地具有其他測量傳感器，其被設計並配置成用來測量被供應到夾持設備內部空間的空氣的溫度和溼度，並且向控制設備輸出相應的測量信號。確定這一概念在本發明範疇中被理解為用於查明待確 定的信息的過程，其通過計算、比較、外部輸入、向資料庫調查或者以其他方式實現。以該結構還能夠根據空氣的狀態變量來簡化調節。能夠將傳感器預設在夾持設備之內的不同地點，用來測量夾持設備之內不同位置上空氣的溫度和溼度，並對向控制設備輸出相應的測量信號。以此方式一方面能夠檢查測量傳感器的測量數據的完整性和結論性，另一方面能夠計算出合適的平均值，並且能夠根據所確定的測量變量的梯度越過夾持設備全部內部空間的障礙來評價調節的有效性，此外並且能夠通過夾持設備全部內部空間檢查額定溫度界限的保持情況，以及能夠在可能情況下尤其為溫度和/或空氣量調試額定值。控制設備能夠被設計並配置成用來自動地根據包含在夾持設備中的電能存儲器的類型來確定溫度的理想值，並將該理想值確定作為夾持設備內部空間9中的室內空氣溫度的額定值。能量存儲器的類型這一概念在本發明的範疇中一方面能夠被理解為根據行業標準(例如確定生產商的電能存儲器、確定產品系列的電能存儲器、確定生產批次的電能存儲器等等)所確定的電能存儲器的標記，或者，能量存儲器類型這一概念在本發明範疇中另一方面能夠被理解為關於能量存儲器特性和參數的被編碼的信息，其包括例如電化學充電和放電反應的類型、所用材料、單元數量、單元電壓、要求或許可的充電電流、要求或許可的充電電壓、許可的溫度範圍或者其他的信息。當溫度的理想值根據包含在夾持設備中的電能存儲器的類型來自動確定，並且該理想值被確定作為夾持設備內部空間中的室內空氣溫度的額定值時，還格外容易地在夾持設備之內實現了對溫度曲線靈活並操作安全的調節；充電設備的工作參數能夠根據情況通過整個寬度來充分利用。在本發明的一個實施方式中，夾持設備具有大量的隔間，它們優選地在熱力學上彼此隔離並且尤其是在防火技術上彼此隔離，其中在每個隔間中設有測量設備的傳感器，以便在每個隔間之內的至少一個地點測量空氣的溫度和溼度，並且向控制設備輸出相應的測量信號。以此方式能夠進一步提高整個充電設備的操作安全性。當設計並配置各個隔間用於容納事先確定類型的電能存儲器或者多個類型的電能存儲器，可能有益的是為電能存儲器分配相同的理想溫度和/或相同的許可溫度範圍。通過這種設計還能夠使溫度曲線在夾持設備之內平均化。所以例如能夠假設，將具有電能存儲器(具有小的許可充電溫度)的隔間靠近經過調節的空氣的入口區域安裝，與此同時，具有電能存儲器(具有大的許可充電溫度)的隔間靠近排出空氣的出口區域安裝。因此在夾持設備之內能夠有益地充分利用電流路徑的線路中的溫度梯度。在此尤其有益的是當大量的隔間中的每一個都具有各自的空氣供應時，其中，控制設備和空調設備被設計並配置成對單獨地或者成組地彼此間隔的大量隔間進行空氣調節。以此方式能夠有目的地優化充電設備的工作參數。當在夾持設備之內形成的熱量被存儲或者被直接地使用或利用時，考慮整個設備的能量平衡是格外有益的。這能夠例如但並不僅僅按以下方式出現將在夾持設備之內產生的熱量輸送到集中供暖網絡；將在夾持設備之內產生的熱量輸送到熱量儲存器；將在夾 持設備之內產生的熱量用於工業用水的加熱或者用於驅動或者用於支持局部供熱系統；或者，將在夾持設備之內產生的熱量用於預熱引導進空調設備中的空氣。在夾持設備之內產生的熱量尤其能夠有效地從夾持設備導出的排出空氣中提取出來。本發明另一個要點在於用來給具有可充電的電能存儲器的、至少部分地電驅動的交通工具供能的供電站，該電能存儲器具有如前所述的充電設備。供電站這一概念在本發明範疇中能夠被理解為在其中能夠卸下用盡的電能存儲器並且得到充好電的電能存儲器的設備。供電站能夠但並不必須還具有給留在交通工具裡的電能存儲器充電用的設備。本發明另一個要點在於用於給可充電電能存儲器充電的方法，步驟如下在夾持設備中容納一個或者多個電能存儲器，優選為用於交通工具的可充電的電能存儲器；以受控制的方式給容納在夾持設備中的電能存儲器充電；控制夾持設備內部空間的溫度，其特徵在於，夾持設備內部空間中的空氣關於露點來平衡環境條件。本發明另一個要點在於用於給可充電電能存儲器充電的方法，步驟如下在夾持設備中接收一個或者眾多電能存儲器中的一個，優選的是用於交通工具的可充電的電能存儲器；接收在夾持設備中的電能存儲器的受控充電；空調調節夾持設備的內部空間，其特徵在於，在夾持設備之內產生的熱量被存儲或者直接地使用或利用。本發明上述的以及其他的特點、任務和優點將在隨後的說明中更明確地得以闡釋，並參考所列附圖
來實施。其中圖I :概況介紹了根據本發明的、用於給具有可充電的且可更換的電池的交通工具供電的基礎設施；圖2 :概況介紹了根據本發明的加電站；圖3 :概況介紹了根據本發明第一實施方式的蓄電池充電器；圖4 :圖表介紹說明了根據本發明的空氣溫度控制和給溼過程；以及圖5 :概況介紹了根據本發明的、帶有空調設備的第二實施方式的蓄電池充電器。需要指出的是，在附圖中的介紹是示意性的，並且局限於描述對於理解本發明而言最重要的特點。其還表明，在附圖中所描述的尺寸和大小關係僅為了明確介紹，並且只要基於之後的說明得不到相反的指示，那麼在任何情況下都不能理解為受限於此尺寸和大小關係或強制如此。特別地，可描繪在一個空間方向上的尺寸，使得其相對於附圖中其他空間方向被部分地放大。圖I概括展示了一基礎設施的示例性配置，前述的發明可有益地應用於該基礎設施中。交通工具2作為眾多交通的代表行駛在路網I上。在路網I上布置有大量加電站「T」，它們實際上根據圖2和相關附圖中的描述來說明。所述基礎設施還包括衛星通訊網絡(該網絡能夠由外部供應商提供)的衛星60和管理中心「Z」。加電站T具有充電電池的充電站和充電電池的更換站，它們將在隨後得到詳盡的介紹；在加電站中還能夠附加地配有常規發動機燃料的加油塔。根據圖I中的概括介紹，交通工具2具有四個輪子4、一個電動機6和一個蓄電池8。輪子4中的至少兩個(在這裡為前輪)可由電動機4來驅動。蓄電池或者充電電池(之後將標記為「充電電池(Akku)」)8將提供用於進行驅動的電能，該能量通過交通工具控制器(V-ECU) 10傳送到一個或多個電動機6。電動機8能夠構成為電動發電機(Motor-Generator),它在減速超速操作(Schubbetrieb)時產生電流,並將該電流作為充 電電流輸送給蓄電池8。除了電動機8之外，還能夠有內燃機用於驅動交通工具和/或通過作為發電機工作的電動機8來為蓄電池充電。電池8在此應該實現為鋰離子充電電池、鋰聚合物充電電池或者類似的充電電池。然而還可行的是基於其他電化學基礎的充電電池類型，如鉛凝膠充電電池、鎳鎘充電電池或其他充電電池。還有可能提供兩個或更多個充電電池。充電電池8能夠由多個部分構成。充電電池8被設計成是可更換的。其能夠可選擇地作為模塊手動取下，或者作為整體自動取下、或者能夠以模塊化的方式移除或放入。優選地以形狀配合的方式在一個工作步驟中與裝配一起實現接觸。這樣基本上避免了危險的電壓水平。同時，在模塊的接觸區域內還設置了力學的、電學的或其他的保險，由此例如在充電電池部分在充電站中被檢測為有損壞時(見後)，使得充電電池8不僅能夠毫無危險的從體系中取出，而且還能夠根據安全及運輸規定被航運運輸。充電電池8在沒有隨附的充電系統的情況下進行充電，但其在模塊級(Modulebene)上有合適的電池管理系統,該系統能夠由更高級的主控(Master)驅動或者通過交通工具的能量管理來控制。加電站T每個都具有至少一個服務塔28以及至少一個充電電池的充電和存儲建築42，其設計和功能在指定位置詳細說明。通過交通工具2的天線62和加電站T的天線64，交通工具控制器(V-ECT) 10能夠與加電站T的無線設備56通信。該通信還能夠通過作用為中繼設備(Relais)的衛星60實現。同樣，通過衛星中繼設備V-E⑶10和加電站T的無線設備56能夠與管理中心Z通信。以此方式，能夠交換關於交通工具的位置、交通工具的蓄電池8的充電狀態、以及加電站位置和其庫存的信息，並且為引導一輛交通工具或大量交通工具的駛離、為加電站的庫存和供貨物流以及這一類的應用而使用這些數據。圖2概括展示了根據本發明的加電站的設計。加電站T被劃分為自充電區12、交換區14、存儲區16和能量管理區18。自充電區12具有駛入道20和多個充電位置(Ladeplatz) 22。為每個充電位置22分配自動充電器24。自動充電器24例如以柱子或箱子或類似的形式來實現，並具有至少一個充電電纜的連接插座或者固定安裝的充電電纜。自動充電器24被設計為以大功率快速充電，但其也能管理用於溫和充電的低充電功率。當交通工具2位於充電位置22上時，充電電池或其充電管理系統通過電纜與相關的自動充電器24相連。在自動充電器24處，將根據充電電池的類型來選擇或者自動確認充電過程的類型。能夠採用在自動充電器24或獨立的收款臺處直接使用現金或支票或信用卡的方式來進行付帳過程，或者能夠根據在自動充電器24實施的用戶身份確認來通過儲值帳戶實現結算。交換區或更換區14具有兩車道的駛入道26和一個服務塔28。在服務塔28上總共安裝有四個自助操作器(Bedienautomaten) 30。自助操作器30分別分配給四個更換位置32中的一個，所述更換位置設在服務塔28的兩側。(在一種變化中，有可能為多個更換位置32僅設置一個自助操作器30。)每個更換位置32具有兩個停車道(Standspure) 34和一個更換溝(Wechselgrube) 36。更換溝36位於地下，並且當沒有車輛位於更換位置32上時，出於安全考慮可藉助升降門或推拉門(未進一步顯示)來關閉。為了更換充電電池，交通工具2移動到空閒的更換位置32的停車道34上。機器人(未進一步顯示)位於更換溝36中，在它 將夾持設備、接線和可能情況下的蓋板拆除之後，該機器人從下面將交通工具的充電電池8取下。充電電池8之後藉助傳送器38運送到存儲區16。從該存儲區，同樣藉助傳送器38將充好電的充電電池8運送到更換溝36中，並藉助機器人安裝在交通工具2中。在本例中，停車道34僅是在地面上繪製的標記。但在一種變化中，停車道34還能夠包括用於在更換位置32上定位交通工具2的傳送設備，如自動洗車裝置中已知的傳送設備。交通工具通過此類傳送設備可為更換過程而被自動定位。自助操作器30具有多種功能。在這種情況下，操作者能夠進行身份辨認並批准更換過程。此外，能夠在此交費。自助操作器30還顯示進展或者身份辨認和更換過程的成功或失敗。對於更換過程失敗的情況，在服務塔28上還為每個更換位置32安裝充電接線40。該充電接線40通過自助操作器30控制。相對於充電區中的自動充電器24，在更換區14中的充電接線40上只可能是快速充電過程，以防止更換位置32被佔用過長時間。在存儲區16中，在存儲建築42中設有格層架44和測試位置46。格層架44包括多個類型8A至8E的充電電池的多個隔間A至E，以及靈活使用的隔間F。測試位置46用於檢測充電電池8，或者為了存儲到格層架44中、養護的要求而釋放充電電池8，或者為了運走而解除充電電池8。在格層架44的隔間中，充電電池8與充電系統相連。為此目的，格層架44的隔間具有插座，該插座與充電電池8的極性相對應，並且其在裝入過程中自動地、優選地以形狀配合的方式建立接觸。這樣充電電池8在格層架44中充電。設置充電控制器(L-E⑶)65用來實施合適的充電程序，並與充電系統相連。充電過程將根據能量效率、安全性和倉儲物流方面來自動實施。出於效率原因優選要避免持續地維持充電。由於安全性的原因，格層架42的隔間A至F(在可能情況下甚至更小的部分)要以防火技術相互分離。此外，整個存儲區16和傳送器38的整個範圍以及更換溝36安裝有槽系統(Wannensystem)來針對可能從充電電池8流出的液體滲入地面。在能量管理區18中，中央能量控制器(P-E⑶)48控制加電站T內的所有過程，並且通過配電網50將電能分配給各個用戶，尤其是充電區12中的自動充電器24、更換區14中的充電接線40和存儲區42中的L-E⑶65。L-E⑶65還能夠集成在P-E⑶48中。變壓器52從遠程電網「N」接收電能，並將其轉化成可使用的電壓。在中間存儲站54中該電能得到緩衝。風車56藉助發電機「G」由風能產生電流。風車56僅為本地產生電能的一個例子。同樣能夠根據地理位置使用太陽能收集場、潮汐發電廠或波浪發電廠、蓄水發電廠、流水發電機、地熱發電機或同類的發電設備來利用再生能源。由再生能源本地地產生的電能因為其通常並不可供連續使用所以在不被立即使用的情況下在中間存儲站54中進行緩衝。除了可再生的發電之外，還能夠設有傳統的發電站或中央熱電聯供站。如上所述,提供帶有天線64的無線電設備(Funkeinrichtung) 58,以便用來實現與管理中心Z、其他加電站T、衛星網絡(在圖2中通過衛星60描述)或交通工具2的通信。存儲建築42具有用於對格層架44進行空氣調節的空調器66，以及用來提取排出的空氣的排氣機68。空調設備的工作原理隨後將單獨介紹。圖3概括展示了在存儲建築42或格層架44與空調器66之間的功能關係。為了簡易性，介紹了僅具有一個用於兩個充電電池8的儲藏架(Ablagefach) 70的格層架44，在圖2中，所述兩個充電電池以充電電池8A至8E代表，並且通過電荷傳導網絡67與L-ECU65相連，L-E⑶65實施合適的充電程序。格層架44具有牆體保溫層(Wandi so I i erung) 72，該牆體保溫將格層架44的內部空間與其環境熱力學隔離。空調器66安裝在存儲建築42之外，並通過連接管道(Verbindungsleitung) 74與格層架44的內部空間相連。空調器66從環境中吸取空氣作為進氣(Zuluft)，使其達到所希望的狀態值並且將該空氣作為經過調節的空氣排放到格層架44的內部空間。將排氣機68裝入到格層架44的壁中，該排氣機通過排氣通道76與在存儲建築42的壁上的開口相連，並將排氣從格層架44的內部空間排放到大氣中。空調器(Klimagerat)66具有進氣通道78、鼓風機(Ventilator) 80、加熱單元82、製冷單元84、加溼單元86和除溼單元88，它們容納在共同的殼體中。單元82、84、86、88中的每一個都能夠具有多個單一設備或組件，並且能夠將多個單元集成在一個組件中。本 領域中的技術人員可使用很多種空調技術的組件，技術人員可根據其知識和能力合適地選取、安排、布置、連接和分配這些組件，而在本申請的框架中不進行深入的探討。用於控制單個組件和為單個組件提供熱水或冷水、蒸汽或電流的其他設備，以及合適的輸送元件、儲存容器和接收容器，控制設備和調節設備從圖示中被略去，並根據必要性和適用性來使用。空調器66通過空調控制器(K-E⑶)90來控制，該空調控制器是通常的工作站計算機或專門的計算設備。作為最重要的組件，空調控制器具有中央處理單元(CPU)92、只讀存儲器(ROM)94、工作存儲器(RAM)96、磁碟或光碟驅動器(LW)98(可選的)和內部總線100，該內部總線將空調控制器90的組件相互連接。能夠提供硬碟或合適的快閃記憶體作為對內存的擴展。與內部總線100連接的外部接口(E/A接口)在空調控制器90的邊緣處用符號表示。外部接口通過連接插口或類似的用於連接的電線，以及用於處理輸入或輸出的數據或信號的合適的總線來實現。能夠提供外部的輸入和輸出設備，比如鍵盤、滑鼠、顯示器、控制燈或此類設備，但出於簡化的目的在示圖中被略去。空調控制器90通過信號線(在圖中以虛線示出)一方面與空調器66和排氣機68相連，而另一方面則與大量傳感器相連。外部溫度探測器102安裝在格層架44之外，並且用於測量外部空氣的溫度VA。外部溼度探測器104安裝在格層架44之外，並且用於測量外部空氣的相對溼度(Pa。室內溫度探測器106安裝在格層架44之內，並且用於測量格層架44內部空間中的溫度Vr。室內溼度探測器108安裝在格層架44之內，並且用於測量格層架44內部空間中的相對溼度φιι。在空調控制器90的存儲區域中存儲有用來控制空調器66的例行程序，該例行程序由CPU 92運行。空調調節的第一個目的是維持在格層架44的內部空間中確定的理想溫度Vjs.該理想溫度被指定用於確定的充電電池類型，或者被定義為大量充電電池類型的平均值。理想溫度能夠手動輸入，或者事先存儲在空調控制器的RAM或ROM中，或者是控制例行程序的組成部分。還可想見，空調控制器利用了充電電池8的其他參數、充電狀態或充電程序、季節或其他參數，以便計算所述理想溫度。因此，空調控制器90通過以合適的方式控制空調器66來將格層架44內部空間中的溫度調節到理想溫度▽理想。
除了溫度控制，控制例行程序還實施溼度控制或露點控制，並在利用了圖4中所示的相互關係來進行這些控制。在圖4所示的圖例中，空氣的相對溼度φ作為橫坐標並且空氣溫度▽作為縱坐標。對於相對溼度和溫度的每一對值，存在一個確定的溫度，該溫度下暴露在溼空氣中的對象上正好形成凝結物，也就是說在該溫度下正好達到100%的相對溼度。該溫度是露點溫度I。在圖4所示的圖例中，具有恆定露點溫度的線以使用I作為參數的曲線簇來描繪。該相互關係理論上是已知的，並通過方程(I) I =f ( V, φ )或(Ia) φ= _1 ( I , V )來表示，其中φ為以百分比％為單位表示的相對溼度，▽以°C為單位表示的空氣溫度，並且I以。C為單位表示的露點溫度，並且此外，f是在V、φ給定時用於給出I的值的函數，Γ1是在I、▽給定時用於給出φ的值的函數f的逆函數。該函數關係以函數或數值表的形式存儲在控制例行程序或獨立的存儲範圍內。露點調節的目的是，確保格層架44內部空間中的空氣根據露點(更確切的說是露點溫度I)與外部空氣相匹配。該匹配以如下方式進行。空調控制器90基於通過傳感器102、104測得的外部空氣溫度和溼度VA、(pA首先根據方程(2)確定出外部空氣的露點溫度Ia(2) I A=f ( Va, φΑ )其條件為(3)(4) Ir,額定=a其中，Vr，額定是格層架44內部空間中空氣溫度的額定值，^鮮是格層架44內部空間中空氣的露點溫度的額定值，空調控制器90根據方程(5)確定格層架44內部空間中的相對溼度的額定值9r，額定(5) Cr，額定=f 1 ( I r，額定，Vr，額定)=f ( Ια, ▽理想)
=f_1 ( f ( VA, φΑ ), ▽理想)。(控制例行程序在此僅與方程(5)的第一行有關；方程(5)的第二和第三行僅為示出q)R，《定所依賴的參數。)由此出發，空調控制器90控制空調器66，使得在格層架44內部空間中不僅設置溫度Vjsfi,還使得格層架44內部空間中的空氣與外部空氣在露點上相配。該過程將在隨後詳細闡述。由圖3可知，空氣以溫度Vk和相對溼度Φκ以體積流量dV/dt離開空調器66，並作為經過調節的空氣被輸送到格層架44的內部空間。該經過調節的空氣-取決於氣流輸送-至少部分地與內部空間中已有的室內空氣混合，並且部分地排擠內部空間中現有的室 內空氣。此外，從位於不同位置X並具有不同充電狀態的電池8向混合氣體輸送熱流dQ(x，t)/dt。由此，實現了具有溫度Vr和相對溼度Cp1^A室內空氣的新狀態。從控制技術方面來看，在包括了放熱的充電電池8的格層架44的內部空間中構成具有傳遞函數iiFR的系統，其中，格層架44的傳遞函數tiFR指示出，當具有溫度Vk和相對溼度φκ的經過調節的空氣以體積流量dV/dt輸送到格層架44的內部空間時，在格層架44的內部空間中實現了什麼溫度^]^和相對溼度(PR。格層架44的傳遞係數ijFR在任意時間點上都是未知的。(但須說明的是，要假設格層架44的內部空間中除了經過調節的空氣所帶入的水量之外沒有溼度的輸入，並且假設除了排氣所包含的水量之外沒有溼度的抽離，因為物理規律，即熱空氣比冷空氣能夠容納更大的溼度，所以必然在該內部空間中實現的溫度.Vr和在室內空氣中所含的全部水量的基礎上得到格層架44的內部空間中的相對溼度(Pr。)因此,其表達式如下(6) (VR, (pR) =Ufr (Vr, (pR, dV/dt, Vκ, φκ)正如之前已經提到的，格層架44的內部空間的傳遞係數tjFR在任意時間點上是未知的。儘管如此還有可能根據當前在格層架44的內部空間中溫度Vr和相對溼度CpR的即時值得到格層架44的傳遞係數tjFR。尤其有可能的是，定義出格層架的傳遞係數tjFR的近似反函數T^fr1,並基於該反函數確定溫度合適的額定值、相對溼度和經過調節的空氣的體積流量(dV/dt) 以便實現之如確定的在格層架44的內部空間中的額定狀態。這種相互關係能夠如下表述(7) ((dV/dt)額定，▽!<:,額定，<Ρκ,額定)=Ufr 1 (^R, Φιι, ^r,額定，(Pr,額定)因此，空調控制器90在方程(7)的基礎上為要被輸送到格層架44的經過調節的空氣來計算出額定參數(dV/dt)額定,▽!<，額定，φκ，額定。體積流量dV/dt形成可變的參數，其被用於優化熱力學狀態和能量平衡。當在空調器66中使用具有固定的預先給定轉數η的通風機80時，空調器66在開啟通風機80時刻產生的體積流量(dV/dt) 原則上是不可改變的。在該情況下，能夠放棄為了優化而使用體積流量dV/dt，因此空調器66其他的設備和組件，特別是加熱單元82和冷卻單元84,必須儘可能地覆蓋較寬的調整範圍(Regelbereich)。
然而,如果空調器66在預定的固定的體積流量(dV/dt) !^下不應該放棄基於體積流量dV/dt的優化時，能夠通過有間隔地接通和斷開通風機80來實現任意的(平均)體積流量dV/dt。如果啟動電流作為方波信號輸送到通風機80時，其中所述方波信號能夠假設僅有一個預定的最大值(接通)和0(斷開)，這樣啟動電流所謂的佔空比g被定義為(8)g = t接通/T其中，是通風機80的接通時長，並且T是方波信號的周期時間。那麼得到所希望的佔空比如下(9) g 額定=(dV/dt)額定 / (dV/dt)接通不言而喻的是，當在該情況下使用方程(7)時，以下條件(10) (dV/dt)額定< (dV/dt)接通。 必須要考慮。換句話說，可通過佔空比控制的方式來整體實現的體積流量不能夠大於空調器66的啟動流量。空調器66還構成具有傳遞係數tjKG的系統，其中，空調器66的傳遞係數tjKG指示出，當具有溫度Va和相對溼度ΦΑ的外部空氣進入空調器66並且以體積流量dV/dt流經空調器66時，經過調節的空氣具有什麼溫度Vk和相對溼度φκ。空調器66的傳遞係數tjKG理論上對於空調器66的設備和組件的所有重要狀態是已知的，其中，設備和組件的狀態通過其控制元件的調整參數來確定。如果將空調器66的設備和組件的所有狀態和調整參數組合為一個狀態向量SKe中概況，那麼應當有如下方程(11) (VK, φκ ) =Qkg ( Skg, Va, Φα )空調器66具有合適的調節例行程序(Stellixnitine)以便按如下方式控制空調器66，即在外部空氣狀態VA，φΑ已知的情況下，對於預定的體積流量dV/dt，假設經過調節的空氣有希望的溫度VK，額定和希望的空氣溼度CPKj5t。調節例行程序能夠具有傳遞係數 Κ(}的合適的逆函數，或者在空調器66的調節參數改變時數值地評估傳遞系1是空調器66的傳遞係數 κα的逆函數，或者^^/是空調器66的傳遞係數 κα的數值評估時，那麼應當有如下方程(Ila) Skg=Ukg 1 (Vk,額定，Φκ,額定，Va, Φα)或(lib) Skg=UkgN ( Vk,額定，Φκ,額定，Va, Φα )=在此須注意的是，體積流量dV/dt通過控制狀態，例如通過空調器66的通風機80的變化的接通電流、或佔空比g、以及固定的預定的最大接通電流來給出，並隱含地包括在空調器66的狀態矢量Sk中。換句話說，空調控制器90以如下方式控制空調器66，即由被輸入的外部空氣來提供經過調節的空氣，其參數dV/dt、VK、(pK被設置使得在格層架44的內部空間中，實現希望
的溫度和希望的空氣溼度cpR=cpR，fct,並具有如下要求，即格層架44的內
部空間中的露點溫度^與外部空氣的露點溫度Ia相符。在所示實施例中，外部傳感器102、104提供外部空氣的溫度Va和相對溼度(Pa。附加地或代替外部傳感器102、104能夠設有進氣管道傳感器114、116，其用來測量空調器66的進氣管道78中的進氣的溫度^2和相對溼度φζ。進氣的狀態參數▽叾衝叾能夠在根據前述方程(2)至(11)的調節中代替外部空氣的狀態參數Va、CPa來使用。室內傳感器106、108安裝在格層架44的內部空間中合適的位置上。因為空氣的狀態變量，尤其是溫度Vr尤其還有相對溼度(PR，在裝有大量會放熱的充電電池8的格層架44的內部空間中改變，能夠為了確認和/或平均測量值可設有多對室內傳感器106、108。此外，附加地或者代替室內傳感器106、108能夠設有排氣管道傳感器118、120以
便測量排氣管道76中的空氣的溫度Vf和相對溼度cpF。排氣的狀態參數Vf、cpF能夠在根據前述方程(2)至(11)的調節上附加地或代替格層架44的內部空間中空氣的狀態參數VR、tPR來使用，例如用來實現進一步的確認或求平均值。格層架44的內部空間中的空氣輸送被設計成使得一方面由經過調節的空氣的狀態而另一方面由排氣的狀態來標記格層架44之內的室內空氣的邊界狀態 (Grenzzustand)，其中，經過調節的空氣相應於在格層架44的內部空間中的最低溫度和最大相對溼度，排氣則相應於在格層架44的內部空間中的最高溫度和最低相對溼度。即應當有如下關係(12)(X)《▽ F ,和(13) CpK > CpR ( X ) > CpF因此，有可能使用下列方程以良好的精確度估算格層架44的內部空間中的平均溫度和平均相對溼度(14) Vr(x=I/2) = (V f+Vk ) /2(15) CpR ( X= I /2 ) = ( CpF+CpK ) /2其中，I是從連接管道74到排氣管道76的、格層架44之內的空氣流的路徑X的總長。如果實施此類求平均值，有選擇地使用合適的實驗上或理論上確定的加權值，那麼在某些情況下能夠放棄使用室內空氣傳感器。附加地或代替根據理想溫度Vsfi的調節，還能夠以如下方式實施空氣調節，即保持所容納的充電電池8的預定的或分別確定的溫度極值。在所示實施方式中，空調控制器90與空調器66分開安裝。但空調控制器90還能夠是空調器66的組成部分。在另一種變體中，代替狀態矢量Slffi,空調控制器90能夠僅為經過調節的空氣計算額定參數(dv/dt、v、cp) K,額定(可能情況下用g代替dV/dt),並且將這些額定參數傳輸到空調器66，與此同時，空調器66內的另一個控制單元(未作詳細介紹)有如下任務，也就是按如下方式控制空調器66的組件(也就是說按如下方式計算出其額定值Slffi)，即空調器66提供具有所要求的額定值的經過調節的空氣。空調控制器90還能夠是充電控制器(L-E⑶)65或能量控制器(P-E⑶)48的一部分，反之亦然。在所示實施方式中，空調器66安裝在存儲建築42之外，並且通過連接管道74與格層架44的內部空間相連。然而，空調器66的位置對於本發明的可應用性來說是無關重要的。空調器還能夠安裝在存儲建築42之內，直接安在格層架44的外牆上或者格層架44自身之內。格層架44或其隔間還能夠無存儲建築圍繞地放置。還有可能的是，具有多個可手動充電的隔間的充電站不依賴於圖2所示的加電站設施以自助飲料機的形式設置在街邊，其中，不僅能夠從充電站取走充好電的充電電池，而且還能夠在充電站卸下放電了的充電電池。此類充電站能夠具有用來認證/核實更換後的充電電池的合適方法，以及具有如信用卡讀取和核實設備或者相類似設備的合適計費控制機制。在所示實施方式中，排氣機68裝入格層架44的壁中，並且通過排氣道76與環境相連，該排氣道通到存儲建築42的壁中的開口。排氣機68是可選的，但有目的地實現了在格層架44之內預定的流動路徑。還有可能的是，代替在空調器66之內的通風機80，僅利用排氣機68的吸力作用來工作。在根據圖3的所示實施方式中，格層架44的壁具有保溫層72，其中，格層架44安裝在存儲建築42之內。可代替地或附加地，存儲建築42的壁自身能夠具有保溫層。在根據圖2的所示實施方式中，格層架44配備有用於不同充電電池類型A至F的格層或隔間，其中，通過空調器66為整個格層架44饋送經過調節的空氣。此外，在圖3中僅以一個用於兩個充電電池8的儲藏架70來示出格層架44，所述兩個充電電池是在圖2中的充電電池8A至8E的代表。易於理解的是，格層架44之內的架子分配，尤其是根據格層 數量分配用於不同的充電電池種類的隔間，這對於本發明的可應用性是無關重要的。在一個變體中還有可能的是，格層架44的各個隔間還能夠在熱力學上與其他隔間隔離，並且通過各自的空調器或通過空調器各自的進氣路徑來提供經過調節的空氣。圖5展示了本發明的第二實施方式。該實施方式到之後會介紹的偏移點之前都與前面所述的實施方式相同。由此，涉及到前述實施方式和其變體的介紹能夠完全適用於本實施方式上，只要它並不與之後介紹的偏差相矛盾。特別地，以與前面所描述的實施方式相同的參考標記指示相同的或近似的構件。結合前述實施方式所稱並說明的構件能夠出於簡化的原因被忽略掉並且不必提及；然而並不排除它的存在的可能。關於之後所描述的實施方式的設計和變體只要技術上有意義就還能夠轉移到之前的實施方式和其變體上。在圖5中展示了具有用於不同電池類型8A和SB的兩個隔間的格層架44。隔間A和B在熱力學上並且根據防火技術相互分開。隔間中的分隔能夠被用於分配不同的充電電池類型或者更好地處理火災危險。為每個隔間A和B分配有各自的空調器66。每個空調器66由空調控制器90控制。用於確定特定的經過調節的空氣的狀態參數(VK、φκ)Α*(νκ、(Pk)M^管道傳感器被集成在空調器66中。兩個空調器66有著共同的進氣管道78。排氣管道包括安裝在其中的管道傳感器118、120，用於確定狀態參數(VF、CpF)A*(VF、CpF ) B而通向共同的排氣管道中，該管道匯入到排氣機68中。不失一般性地，經過調節的空氣的溫度Vk，a/b，額定和相對溼度ΦΚ，Α/Β，額定以及佔空比8_,織作為額定參數被輸送給空調器,並且作為回應，空調器提供測量到的溫度V^AZB和相對溼度φκ，Α/Β和體積流量(dV/dt) Α/Β作為實際參數。
在本實施方式中，空調器66分別直接安裝在格層架44的壁上，正如已經在前述實施方式中作為變化所討論的那樣。在本實施方式中，例如結合前述實施方式所討論的管道傳感器114-120，其被設置成用於獲得進氣和排氣的狀態參數。並不應該由此排除使用室內空氣和外部空氣的傳感器。 與第一實施方式不同的是，在這種情況下，並不是每個傳感器和每個設備單獨通過各自的數據或信號通道與空調控制器90分別相連；更確切的說，設有數據總線121，在其上不僅連接有空調控制器90還連接有所有的傳感器、設備、調節器和類似物。數據總線121例如能夠安裝在區域網(LAN)中，通過該區域網，相連的組件藉助合適的協議或者多個協議的組合，比如HTTP、TCP/IP、UDP、ICMP、MPLS、wLAN、dLAN 或相類似協議(包括分別建立的協議)，能夠彼此相連，並在圖中以短線-雙點線來標記。此外，在排氣機68的下遊連接有排氣換熱器122。該排氣換熱器122通過前行管道(Vorlaufleitung) 124和回流管道126與熱存儲器128相連。熱存儲器124是填充了儲熱介質(通常為水)的容器。傳熱管道130在熱存儲器128冷的一側K(底部)延伸通過熱存儲器，使得導熱面儘可能地大(這有目的的通過傳熱管道的蛇形或螺旋形的走勢來實現)，並具有兩個其上連接著前行管道124和回流管道126的連接器。傳熱介質(通常為水)藉助泵132通過熱回收環路(Warmeruckgewinnungskreis )來循環,該熱回收環路由排氣換熱器、前行管道124、回流管道126和熱存儲器128的傳熱管道130構成。熱回收環路可通過單向閥134截斷。泵132和單向閥134可分別通過調節器來控制(此處，所有調節器及其隨後沒有其他附圖標記的均以字母「R」來標記)。調節器與數據總線121相連，由此使得其可通過空調控制器90來操作。以此方式，過剩的排氣的可用熱量通過排氣換熱器122給到在熱回收環路中循環 的傳熱介質上，並且通過傳熱管道130給到位於熱存儲器128中的熱存儲介質。由於密度中的差異，重力的作用導致溫度分層，冷的一側被定義為在熱存儲器128的下部，而熱的一側W被定義為在熱量存儲器128的上部。熱存儲器128以已知方式連接到熱利用環路中。在多個(此處為三個)可分別通過單向閥136、138、140截斷的位置上，其中這些位置沿著熱存儲器128的水平分布，則熱存儲介質可從熱存儲器128中取出。哪一個單向閥136、138、140打開取決於熱存儲器之內存在的溫度分層。熱存儲器130中存在的溫度分層通過溫度傳感器142、144確定，這些溫度傳感器通過數據總線121與空調控制器90相連。在此，溫度傳感器142安裝在熱存儲器130的上部區域中，並且獲取該熱區域中的容器溫度VB，W,於此同時，溫度傳感器144安裝在熱存儲器130的下部區域中，並獲取該冷區域中的容器溫度VB，K。單向閥136、138、140的出口匯入熱利用環路的共同的前行管道146。在提供了一個或多個用戶環路(Nutzerkreis)後,這些出口便通向在熱利用環路共同的回流管道148,該回流管道通向冷的一側上的熱存儲器130。作為用戶環路的例子，圖5中展示了具有散熱體150、泵152和調溫角閥(Thermostat-Eckventil) 154的加熱環路，以及具有換熱器156、泵158和單向閥160的熱水環路。換熱器156例如能夠根據通過原則(Durchlaufprinzip)工作並加熱工業用水或飲用水。要理解的是，附圖中所示的循環和利用類型是不以任何方式限定應用的可能性的示例。排氣中的廢熱例如還能夠被存儲在遠程供暖網絡中，用於直接應用於加熱(比如與加電站聯繫在一起的商店或管理建築的)室內空氣，或者以其他方式利用。此外，熱存儲器能夠通過其他熱源如遠程供暖、太陽能發熱、地熱、太陽發電或風力發電、中央熱電聯供站或此類的形式來加熱。空調器66的進氣的可再生加熱還通過包含在排氣中的熱量實現。在本說明書的範圍內，所有開關或調節體積流量的流體力學上的嵌板並不依賴於其發明的建造結構而被稱為閥門。所以，在說明書中的範圍內，術語「閥門」還包括開關龍頭、滑閥、活門、關閉障板和此類東西。結合前述實施方式所描述的單向閥例如能夠是電磁致動的切換或開關閥門(2/2換向閥)，電機致動的球形閥，氣壓地、液壓地或者通過馬達和齒杆驅動的閘閥，或類似的閥門。代替單向閥，有可能使用調節閥或比例閥，特別是但不僅僅是在加熱環路的調溫角閥154中。空調器66的結構在本申請中並不詳細討論。要理解的是，空調器66能夠具有大量的單獨組件，這些組件能夠是調節迴路的組成部分，所述調節迴路例如能夠包括與熱水和/或冷水環路相連的有關容器、鍋爐、閥門、泵或其控制和致動元件、馬達、電加熱裝置、蒸發器相連有關的蒸汽發生器等等和更多類似的設備，它們分別由空調調節器90或各自所屬的控制設備來控制。空調器的組件的一部分能夠組合到預空調調節部件(Vorklimatisierungsabschnitt)中，該部件例如但不強制地僅僅具有百葉窗式風門、空氣過濾器、具有水分收集器的表面冷卻器、用於預加熱的外部空氣換熱器(該換熱器與排氣換熱器在排水流中通過水循環相連)和消音裝置。後空調調節部件(Nachklimatisierungsabschnitt)例如但不強制地或僅僅具有排氣機、冷卻機、噴灑加溼器、液滴分離器、暖氣或其他消音裝置。有關最後提及的具有多個熱力學相互分隔的、格層架44的隔間的實施方式，後空調調節部件能夠有多個，即格層架44的每個隔間一個，與此同時與共同的預空調調節部件有關。作為對設備的補充，在格層架44中或者在維護位置46上或者在傳送器38中或者在更換溝36中或者在其他合適位置上能夠設有類型識別設備，其被設計並設置成用來識別在夾持設備中所容納的充電電池8的類型。這種類型識別一方面實現了應用合適的充電程序，而另一方面空調控制器(K-ECU)90能夠根據在格層架中所容納的充電電池8的種類確定關於在格層架44的內部空間中的溫度Vjsfi的理想值。為了這一目的，能夠在R0M94、RAM 96中或者在驅動器98中的數據存儲設備上存儲一表格，該表格實現了為一類充電電池分配理想值，其中，在表格中所列出的類型優選地至少包括可容納在格層架44中的充電電池8的類型。對於多個可容納在格層架44中的充電電池類型(8A至8E)能夠計算出與所容納類型相應的理想值的平均值來作為理想溫度Vsfi。此外，表格能夠實現給充電電池類型分配許可的溫度範圍，並且空調控制器66能夠被設計並裝配成用來根據表格為格層架44內部空間中的溫度來確定相近的理想值，使得被容納在夾持設備中的充電電池維持在許可的溫度範圍。一個或多個空調器66的體積流量的測量還能夠簡化該參數的維持。作為對設備進一步的補充，能夠提供一種設備用於將電能存儲設備拆解成模塊，其中，能夠由操作人員手動地或半自動地或全自動地實現拆解。此類拆解具有如下優點代替大量要考慮的充電電池8A至8F的構造大小和構造方式，這些充電電池中的每一個都 與不同的交通工具模型相匹配，因此僅需考慮合理數量的模塊大小和模塊形式。由此只需在格層架中設置較少量的不同隔間形狀。對較小模塊的處理和冷卻還可能比大模塊更加容易。圖I和圖2中所示的無線通訊能夠通過有線通訊特別是不使用衛星通訊的系統來代替。與交通工具2的通訊是可選的，例如在通過與交通工具2的通訊確定了下一個所需的充電電池時，可能有意義的是匹配用於所存儲的電池的充電程序。充電電池8能夠由多個模塊組成，這些模塊根據對交通工具類型的需要和空間情況以合適的方式組裝並連接。充電電池模塊每個都能夠具有多個次級電池。次級電池尤其能夠是但並不僅僅是具有平面的電流收集器(電極)的平板電池，所述電流收集器在相對的窄側面(Schmalseite)上向外伸出。有益地，但並不受局限地，次級電池能夠具有電化學活性材料，該材料包含鋰(所謂的鋰離子充電電池)。以上結合公共路網的四輪交通工具的交通工具電池說明了本發明。本發明的可應用性並不依賴於交通工具的類型、或車輪或軸或主動輪的數量、或傳動系統的結構。所有車輪4可替代地能夠由電動機4驅動。還能夠的是每一個可驅動的車輪各自具有電動機，該電動機能夠可選地安裝在車輪或輪轂殼內。本發明同樣可用於兩軸或三軸的個人小轎車、兩軸三軸或更多軸的貨車、具有前後安裝或相鄰安裝的輪子的兩輪車、履帶式交通工具、船舶或飛機上。當充電電池或者其他能量存儲器(比如高性能電容器)被充電時，本發明還可應用在相關工業設備上。能量存儲器的使用並不限於交通工具，而是例如還能夠但並不僅僅被有益地使用在可再生發電廠的範圍內。存儲區12 (參看圖2)中所安裝的設備在本發明的範疇中能夠被全部或部分地理解為充電設備。在本說明書範疇中所稱的充電電池或蓄電池8、8A至8E或可選地這些電池的模塊是本發明範疇中的電能存儲器。格層架44或整個存儲建築42在本發明範疇中是夾 持設備。空調器66在本發明範疇中是空調設備。充電控制器65和電荷傳導網絡67在本發明範疇中是充電和充電控制設備。排氣機80在本發明範疇中是輸送設備。加熱單元82和冷卻單元84在本發明範疇中構成了溫度控制設備。加溼單元86和除溼單元88在本發明範疇中構成了調溼設備。應當注意的是，調溼設備和溫度控制設備的功能被抽象地分開；與這些設備相關的空調技術組件的功能能夠部分重疊，並且可分配給溫度控制設備也可分配給調溼設備。空調控制器90在本發明範疇中是控制設備。溫度傳感器102、106、110、114、118和溼度傳感器104、108、112、116和120在本發明範疇中是感應器，並且在本發明範疇
中部分地或整體地形成測量設備。室溫的額定值在本發明範疇中是額定溫度。外部空氣在本發明範疇中是環境空氣。進氣(可選地與外部空氣相同)在本發明範疇中是被導入進空調設備中的空氣。經過調節的空氣在本發明範疇中是被輸入夾持設備內部空間中的空氣。體積流量dV/dt在本發明範疇中是空氣量的計量。儲藏架70、或充電電池8在儲藏架70上的位置(參看圖3或圖5)、或隔間A至F(參看圖2)、或這些隔間中的每個單獨的隔間、或在格層架44中的任意位置在本發明範疇中可能是夾持設備之內的位置。附圖標記表I 路網2 交通工具4 驅動輪6 電動機(M/G)8，8』充電電池10 交通工具控制器(V-ECU)12 自充電區14 更換區16 存儲區18 能量管理區
2012的駛入道路22充電位置24自動充電設備2614的駛入道路28服務塔30自助操作設備32更換位置34停車道
36更換溝38傳送器40充電接線42充電電池的充電和存儲建築44格層架46測試位置48能量控制器(P-ECU)50配電網52變壓器54中間存儲站56風車58無線電設備60衛星622或88的天線64T或58的天線65 充電控制器(L-ECU)66 空調器67 電荷傳導網絡68 排氣機70 儲藏架72 牆體保溫層74 連接通道76 排氣管道78 進氣管道80 排氣機82 加熱單元84 冷卻單元86 加溼單元88 除溼單元90 空調控制器92 CPU
94ROM96RAM98驅動器(LW)100內部總線102外部溫度傳感器104外部溼度傳感器106室內溫度傳感器 108室內溼度傳感器110、114、118管道溫度傳感器112、116、120管道溼度傳感器121外部總線(LAN)122排氣換熱器124前行管道126回流管道128熱儲存器130傳熱管道132泵134-140單向閥142、144容器溫度傳感器146熱迴路的前行管道148熱迴路的回流管道150散熱體152泵154調溫器角閥156熱水換熱器158泵160單向閥A至F格層架44的隔間CPU中央計算或處理單元CTR控制器ECU電氣的/電子的控制器或控制單元G發動機K冷的一側K-ECU 空調控制器L-ECU 充電控制器LAN區域網Lff驅動器(磁碟、光碟等等，內部的或外部的)M馬達N網絡
P-ECU能量控制器R調節器RAM內存ROM只讀存儲器T加電站V-E⑶交通工具控制器W熱的一側Z中央位置符號表I露點(V )Cp相對空氣溼度)▽溫度(V )d. . . /dt. 或...電流的時間導數f函數(在此特別是露點函數)g佔空比(還有脈衝控制係數或佔空比)I空氣流路徑的總長度n轉數t時間X空氣流的路徑長度S控制變量的狀態矢量(或者通常為狀態矩陣)T方波信號的周期時長U傳遞函數V體積角標表(除非另有說明，否則為下角標)-I反函數(僅在右上角)A至F格層架44的隔間A外部空氣B容器Ein接通 F排氣FR格層架K經過調節的空氣；冷的一側KG空調器Opt理想值N函數的數值評估(僅在右上角)R室內空氣soil額定W熱的一側Z進氣
要明確指出的是，上述附圖標記表和符號表以及角標表是說明書的組 成部分。
權利要求
1.一種用於電能存儲器的充電設備，該充電設備具有夾持設備，其被設計並配置成用於容納一個或者多個電能存儲器，優選的是容納用於交通工具的可充電的電能存儲器；充電控制裝置，其被設計並配置成以受控制的方式給所述夾持設備中所容納的一個或多個電能存儲器充電；以及，空調設備，其被設計並配置成用於控制所述夾持設備內部空間中的溫度， 其特徵在於， 所述空調設備被設計並配置成關於露點來平衡所述夾持設備內部空間中的空氣和環境關係。
2.根據權利要求I所述的充電設備，其特徵在於，所述空調設備具有空氣供應設備，其被設計並配置成用來供應空氣；溫度控制設備，其被設計並配置成用來冷卻和/或加熱所供應的空氣；調溼設備，其被設計並配置成用於對所供應的空氣加溼或除溼；以及，控制設備，其被設計並配置成控制所述空氣供應設備、溫度調節設備和調溼設備。
3.根據權利要求2所述的充電設備，其特徵還在於測量設備，其中，所述測量設備具有大量的測量傳感器，所述大量的測量傳感器被設計並配置成用於測量環境空氣的溫度和溼度和/或被導入所述空調設備中的空氣的溫度和溼度以及測量所述夾持設備之內的室內空氣的溫度和溼度和/或測量從所述夾持設備排出的空氣的溫度和溼度，並且向所述控制設備輸出相應的測量信號，其中，所述控制設備被設計並配置成至少部分地基於所述測量信號來控制所述供應設備、溫度控制設備和調溼設備，使得所述控制設備控制所供應的空氣，以便讓所述夾持設備之內的室內空氣維持在預定的額定溫度上，並且調節所供應的空氣的溼度，使得所述夾持設備之內的室內空氣的露點溫度與環境空氣的露點溫度相符。
4.根據權利要求3所述的充電設備，其特徵在於，所述控制設備被設計並配置成用來確定被供應到所述夾持設備內部空間中的空氣的關於溫度、溼度和量的額定值，並且控制所述供應設備、溫度控制設備和調溼設備，使得被供應到所述夾持設備內部空間中的空氣具有確定的額定值，其中，所述測量設備優選地具有其他測量傳感器，所述其他測量傳感器被設計並配置成用來測量被供應到所述夾持設備內部空間中的空氣的溫度和溼度，並向所述控制設備輸出相應的測量信號。
5.根據權利要求3或4所述的充電設備，其特徵在於，所述測量傳感器被設置在所述夾持設備之內的不同位置上，以便測量在所述夾持設備之內的不同位置處的空氣的溫度和溼度，並向所述控制設備輸出相應的測量信號。
6.根據權利要求2至5中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，所述控制設備被設計並配置成用來自動地根據包含在所述夾持設備中的能量儲存器的種類確定溫度的理想值，並將所述理想值定義為所述夾持設備內部空間中的室內空氣溫度的額定值。
7.根據權利要求3至6中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，所述夾持設備具有大量隔間，所述隔間優選地在熱力學上彼此隔離並且尤其在防火技術上彼此隔離，其中在每個隔間中設有所述測量設備的測量傳感器，以便測量每個隔間內的至少一個位置上的空氣的溫度和溼度，並將指示溫度和溼度的測量信號輸出給所述控制設備。
8.根據權利要求7所述的充電設備，其特徵在於，所述隔間中的每一個被設計並配置成用來容納預先確定的類型的電能存儲器或者多個類型的電能存儲器，為所述電能存儲器分配相同的理想溫度和/或相同的許可溫度範圍。
9.根據權利要求7或8所述的充電設備，其特徵在於，所述大量隔間中的每一個具有各自的空氣供應，其中，所述控制設備和所述空調設備被設計並配置成用來單獨地或者成組地對彼此間隔的大量隔間中的每一個進行空氣調節。
10.根據前述權利要求中任一項所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量被存儲或者被直接地應用或利用。
11.一種用於電能存儲器的充電設備，該充電設備具有夾持設備，其被設計並配置成用於容納一個或者多個電能存儲器，優選的是容納用於交通工具的可充電的電能存儲器；充電控制裝置，其被設計並配置成用於以受控制的方式給所述夾持設備中所容納的一個或多個電能存儲器充電；以及，空調裝置，其被設計並配置成用於控制所述夾持設備內部空間中的溫度，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量被存儲或被直接應用或利用。
12.根據權利要求10或11所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量被供應到遠程供暖網絡中。
13.根據權利要求10至12中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量被供應到熱儲存器。
14.根據權利要求10至13中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量被用來加熱工業用水或者用來驅動或支持局部供熱系統。
15.根據權利要求10至14中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量用來預熱被供應給空調設備中的空氣。
16.根據權利要求10至15中任意一項所述的充電設備，其特徵在於，在所述夾持設備之內產生的熱量從所述夾持設備排出的排氣中提取。
17.一種用於為至少部分用電來驅動的交通工具供電的供電站，所述交通工具具有可充電的電能存儲器，所述供電站具有根據前述權利要求中任一項所述的充電設備。
18.一種用於為電能存儲器充電的方法，該方法包括如下步驟 在夾持設備中容納一個或多個電能存儲器，優選的是容納用於交通工具的可充電的電能存儲器； 以受控的方式為所述夾持設備中所容納的電能存儲器充電； 控制所述夾持設備內部空間中的溫度， 其特徵在於，關於露點來平衡所述夾持設備內部空間中的空氣和環境關係。
19.一種用於為電能存儲器充電的方法，該方法包括如下步驟 在夾持設備中容納一個或多個電能存儲器，優選的是容納用於交通工具的可充電的電能存儲器； 以受控的方式為所述夾持設備中所容納的電能存儲器充電； 控制所述夾持設備內部空間的溫度， 其特徵在於，存儲或者直接應用或利用在所述夾持設備之內產生的熱量。
全文摘要
一種用於電能存儲器的充電設備，該充電設備具有夾持設備，其被設計並配置成用於容納一個或者多個電能存儲器，優選的是容納用於交通工具的可充電的電能存儲器；充電及充電控制裝置，其被設計並配置成以受控制的方式給夾持設備中所容納的一個或多個電能存儲器的充電；以及，空調設備，其被設計並配置成用於控制所述夾持設備內部空間中的溫度，其特徵在於，空調設備被設計並配置成關於露點(|)來平衡夾持設備內部空間中的空氣和環境關係。
文檔編號H02J7/00GK102714418SQ201080042305
公開日2012年10月3日 申請日期2010年7月21日 優先權日2009年7月23日
發明者安德裡斯·古奇, 蒂姆·謝弗 申請人:鋰電池科技有限公司