用于交流电压网的蓄能装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有控制装置(10)和至少两个电路单元的蓄能装置，其中每个电路单元具有：多个存储元件(17)，用于存储能量；变换器(15)，具有交流电压连接端和直流电压连接端；多路复用开关装置(16)，该多路复用开关装置与直流电压连接端连接并且经由分别一个存储器连接端(21)与存储元件之一连接，其中多路复用开关装置设置为，总是仅一个存储器连接端与该直流电压连接端连接。再者本发明专利技术规定，控制装置设计为，通过驱控至少两个电路单元的相应变换器逐步减小在交流电压网(5)与第一电路单元(11)之间的能量流并且以相同的程度增大在交流电压网与电路单元中的至少一个第二电路单元(12)之间的能量流，直至第一电路单元的能量流减小到零。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于交流电压网的蓄能装置。在交流电压网上可以连接有耗电器和/或再生能源。借助于蓄能装置可以存储用于交流电压网的能量并且将其受控地输出。为了存储能量提供有多个存储元件/蓄能元件、例如电池。
技术介绍
所述类型的蓄能装置例如由文献US2014/0346873A1已知。其中所述的蓄能装置可以具有多个电池，这些电池可以单个地或者连同用于连接蓄能装置的连接端一起共同地与交流电压网相连接。假如电池是放电的，那么该电池通过热插拔控制器与充电的备用电池并联连接并且随后将放电的电池分离。由此，从蓄能装置到交流电压网中的连续能量流是可能的。在这种类型的连接中不利的是，补偿流可以在电池之间流动，这是因为充电的备用电池总是产生比放电的电池还更大的直流电压。为了阻止在两个电池并联连接时的这样的补偿流，每个单个电池经由直流变压器或DC-DC转换器与蓄能装置的其余部分相连接。这使得蓄能装置在制造中构件密集并且因此成本密集。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，为静止不动的交流电压网提供用于存储能量的蓄能装置。该任务通过独立权利要求1的主题解决。本专利技术有利的改进通过从属权利要求的特征给出。通过本专利技术提出一种用于为静止不动的、具有至少一个耗电器和/或至少一个再生能源的交流电压网存储能量的蓄能装置。交流电压网可以是例如家庭的或工业建筑的或公共建筑例如停车场的交流电压网。蓄能装置具有中央控制装置和至少两个电路单元。每个电路单元在此以以下方式设计。电路单元分别具有多个存储元件，用于存储能量的一部分。为了与交流电压网交换能量，电路单元具有变换器。变换器的另一名称也称为主动的整流器或AC-DC转换器。变换器具有用于连接到交流电压网上的交流电压连接端。此外变换器具有直流电压连接端。电路单元的存储元件与该直流电压连接端耦合。在此提供有多路复用开关装置，该多路复用开关装置与变换器的直流电压连接端电气连接并且经由分别一个存储器连接端与存储元件之一电气连接。在此分别仅一个存储元件与多路复用开关装置的存储器连接端中的相应一个相连接。多路复用开关装置被设置为，根据控制装置的选择信号选择存储器连接端之一并且仅仅将所选择的存储器连接端与变换器的直流电压连接端电气连接。换言之，经由多路复用开关装置将变换器的直流电压连接端在每个时刻最多与唯一一个存储元件连接。尽管提供了至少两个电路单元，但是在电路单元中之一的存储元件与另一电路单元的存储元件之间不会有不期望的补偿流流过，这是因为这两个电路单元虽然经由交流电压网相互连接，但是在此两个变换器可以控制或阻止补偿流。为了可以借助于蓄能装置在存储元件之间通过切换多路复用开关装置进行切换，而在此不产生在蓄能装置与交流电压网之间交换的能量流的波动，此外控制装置设计为，通过驱控至少两个电路单元的相应变换器而逐步减小在交流电压网与电路单元中的第一电路单元之间的能量流并且以相同的程度增大在交流电压网与电路单元中的至少一个第二电路单元之间的能量流，直至第一电路单元的能量流减小到零。换言之，将能量流由第一电路单元渐次交替到至少一个另外的电路单元。由此在交流电压网中不产生总地在蓄能装置与交流电压网之间交换的总能量流的中断或变化。为了检测能量流可以以自身已知的方式设有传感器装置，所述传感器装置例如可以提供在变换器中。例如可以检测当前经由所有变换器引导或交换的总电功率并且随后将该总电功率保持不变，而在第一电路单元的变换器中逐步降低电功率。通过本专利技术得到如下优点，即：蓄能装置在没有附加的DC-DC转换器的情况下能无中断地实现当前与交流电压网电气连接的存储元件的更换或切换。基于至少两个电路单元得到淡入/渐强(Fade-in)和淡出/渐弱(Fade-out)。属于本专利技术的还有可选择的改进方案，通过该改进方案的特征得到附加的优点。在第一电路单元中在能量流减小到零之后，按照一种改进方案，控制装置借助于选择信号在第一电路单元中选择另一存储元件。由此那么第一电路单元又准备好用于能量输出或能量接收。如果选择放电的或空的存储元件并且应借助于蓄能装置存储能量、例如由可以连接到交流电压网上的再生能源或者由供电网存储能量，那么该第一电路单元准备好用于能量接收，以便可以在未来的时间间隔内借助于蓄能装置输出电能。按照一个改进方案，在每个电路单元中基于损耗标准选择应与变换器电气连接的存储元件。每个存储元件为此具有用于确定存储元件的相应运行状态数据的监控装置。假如将车载电池用作存储元件，那么为此可以例如将集成在这样的车载电池中的电池管理系统BMS用作监控装置。那么不需要附加的传感装置。蓄能装置的控制装置设计为，根据所有存储元件的运行状态数据如此产生选择信号，即：使得满足用于所有存储元件的损耗标准。通过借助于监控装置和上级的控制装置持续监控存储元件特别是车载电池，可以将所有存储元件的均匀的老化作为损耗标准，从而例如较新的存储元件比较老的存储元件更经常地充电/放电。损耗标准也可以例如是用于多路复用开关装置的开关模式，以便由此实现存储元件的经济的运行或受控的老化或均匀的运行。损耗标准也可以包括上述标准中的多个标准的组合。关于运行状态数据设有一个改进方案，即：该运行状态数据包括相应存储元件的以下状态变量中至少之一：老化、损耗、充电和放电过程的周期数、荷电状态、剩余容量和/或温度。控制装置可以由此确定相应存储元件的最佳运行点。根据已知的剩余容量/荷电状态可以单个地并且根据(如通过运行数据所描述的)当前运行点来接通和关断存储元件特别是车载电池。根据当前运行数据，通过控制装置持续地单个监控和分析存储元件的当前能量状态。由此可以基于损耗标准总是接通这样的存储元件，该存储元件最适合边界条件。属于边界条件的有：存储元件的通过运行数据说明的老化、荷电状态、剩余容量和/或温度。优选地也考虑外部边界条件。为此设有一个改进方案，提供有用于接收环境数据、特别是外部电网参数和/或天气数据的接收装置，而控制装置设计为，根据环境数据产生选择信号并且在此考虑再生能量的接下来的可用性和/或补偿再生能量的接下来的消失。例如可以通过环境数据描述风的来临或减弱。其例如也可以说明白天时间和/或日出时间和/或日落时间。按照一个改进方案也考虑当前载荷要求。该改进方案规定，用于连接供电网的电网连接端经由检测装置与交流电压网连接。供电网可以是公共供电网，该供电网例如可以包括功率强的能源、如例如核电站或火力发电站。检测装置(经由该检测装置交流电压网与电网连接端耦合)设计为，确定对于在供电网与交流电压网之间交换的外部电能的至少一个电气变量。亦即基于至少一个检测到的电气变量描述：能量或功率是流入交流电压网中还是因为例如基于再生能源存在能源过量所以由交流电压网流回到供电网中。控制装置设计为，根据至少一个电气变量如此驱控每个电路单元的相应变换器，即：使得所交换的外部电能的平衡满足预先给定的最小化标准。最小化标准可以例如表明：被引入或传输入交流电压网中的外部电能应减到最小或减小到零。也可以规定，作为最小化标准设置负的能量平衡并且将尽可能多的内部能量传输到供电网中，亦即传输“负的外部电能”或内部能量。作为电气变量可以检测例如：有效功率、无功功率、视在功率、功率系数三相电流导线的相电流、相线的电压。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于为静止的、具有至少一个耗电器(2)和/或至少一个再生能源(2)的交流电压网(5)存储能量的蓄能装置(1)，包括控制装置(10)和至少两个电路单元(11、12)，其中，每个电路单元(11、12)分别具有：‑多个存储元件(17)，用于存储一部分能量；‑变换器(15)，具有直流电压连接端(20)和用于连接交流电压网(5)的交流电压连接端(19)；‑多路复用开关装置(16)，该多路复用开关装置与变换器(15)的直流电压连接端(20)电气连接，该多路复用开关装置经由分别一个存储器连接端(21)与存储元件(17)之一电气连接，其中，多路复用开关装置(16)被设置用于，根据控制装置(10)的选择信号(22)选择存储器连接端(21)之一并且仅将所选择的存储器连接端(21)与变换器(15)的直流电压连接端(20)电气连接，其中，控制装置(10)被设计用于，通过驱控所述至少两个电路单元(11、12)的相应变换器(15)而逐步减小在交流电压网(5)与电路单元中的第一电路单元(11)之间的能量流，并以相同的程度增大在交流电压网(5)与电路单元中的至少一个第二电路单元(12)之间的能量流，直至第一电路单元(11)的能量流减小到零。...

【技术特征摘要】
2015.08.25 DE 102015011230.91.用于为静止的、具有至少一个耗电器(2)和/或至少一个再生能源(2)的交流电压网(5)存储能量的蓄能装置(1)，包括控制装置(10)和至少两个电路单元(11、12)，其中，每个电路单元(11、12)分别具有：-多个存储元件(17)，用于存储一部分能量；-变换器(15)，具有直流电压连接端(20)和用于连接交流电压网(5)的交流电压连接端(19)；-多路复用开关装置(16)，该多路复用开关装置与变换器(15)的直流电压连接端(20)电气连接，该多路复用开关装置经由分别一个存储器连接端(21)与存储元件(17)之一电气连接，其中，多路复用开关装置(16)被设置用于，根据控制装置(10)的选择信号(22)选择存储器连接端(21)之一并且仅将所选择的存储器连接端(21)与变换器(15)的直流电压连接端(20)电气连接，其中，控制装置(10)被设计用于，通过驱控所述至少两个电路单元(11、12)的相应变换器(15)而逐步减小在交流电压网(5)与电路单元中的第一电路单元(11)之间的能量流，并以相同的程度增大在交流电压网(5)与电路单元中的至少一个第二电路单元(12)之间的能量流，直至第一电路单元(11)的能量流减小到零。2.根据权利要求1所述的蓄能装置(1)，其特征在于，控制装置(10)被设计用于，在能量流减小到零之后借助于选择信号(22)在第一电路单元(11)中选择另一存储元件(17)。3.根据上述权利要求之一所述的蓄能装置(1)，其特征在于，每个存储元件(17)具有用于确定存储元件(17)的相应运行状态数据(25)的监控装置(23)，控制装置(10)被设计用于，根据所有存储元件(17)的运行状态数据(25)以如下方式产生选择信号(22)：使得对于所有存储元件(17)满足损耗标准。4.根据权利要求3所述的蓄能装置(1)，其特征在于，运行状态数据(25)包括相应存储元...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·辛特伯格，B·海伦塔尔，U·奥皮茨，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE