向多个储能部件供应能量和/或提供能量的设备和方法技术

一种用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量的设备，包括：第一储能端子、第二储能端子、另一端子、共用磁通引导件、第一耦接机构、第二耦接机构以及另一耦接机构。

Equipment and methods for supplying and/or supplying energy to multiple energy storage components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向多个储能部件供应能量和/或提供能量的设备和方法
根据本专利技术的实施例涉及一种用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量的设备。根据本专利技术的一个实施例涉及一种储能系统，包括用于向多个储能部件供应能量和/或用于将储能部件内存储的能量提供给第一储能部件和第二储能部件的设备。根据本专利技术的一个实施例涉及一种向多个储能部件供应能量并且提供储能部件内存储的能量的方法。根据本专利技术的一个实施例涉及一种用于向多个储能部件供应能量和/或用于提供储能部件内存储的能量的设备。根据本专利技术的一个实施例涉及一种储能系统，包括用于向多个储能部件提供能量和/或用于将储能部件内存储的能量提供给第一储能部件和第二储能部件的设备，第一和第二储能部件串联电连接。根据本专利技术的其他实施例可以包括电动车辆中的固定储能部件(例如，备用电池电源)以及电池系统。此外，根据本专利技术的另一实施例提供了一种包括已解耦的电池单元电压的双向存储系统。此外，根据本专利技术的实施例包括存储系统以及存储电子设备。
技术介绍
到目前为止，已存在用于存储和提供电能的各种概念。例如，可充电电池单元可被用于此目的。然而，在一些情况下，有必要将几个电池单元彼此适当地连接，以便(例如)为消耗装置产生足够的电流或足够的电压。WO2015071045描述了一种车载功率控制电路。US6,172,505描述了一种用于电子测试或监控蓄电池状态的设备。US2005007797描述了一种电池的静态逆变器。US5,994,793描述了一种不可中断的电力系统。US2010283433描述了一种总体上涉及电池的负载补偿装置的专利技术。AT514385描述了一种方形降压转换器。US6100663描述了一种用于对电池进行感应充电的充电器。US2007029965描述了一种用于与平面感应充电平台兼容的电池充电电路和结构。WO11144509描述了具有减少的电路支出的感应电池平衡(＝电池电荷均衡)。US2005040711描述了一种多端口功率转换器，其中所有端口通过高频变压器的不同绕组耦合。US4742441描述了一种高频开关功率转换器。US3517300描述了一种包括频率链路的功率转换器电路。US20030141843描述了一种用于电池供电设备的电压平衡设备。US20050077879描述了一种用于串联连接的能量源装置和存储装置的能量传递设备。US20050140335描述了一种用于一系列链接电池组的平衡设备。因此，需要一种灵活的概念，有助于向多个储能部件供应能量并且提供在储能部件内存储的能量。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例提供了一种设备，用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量。设备包括：用于连接第一储能部件的第一储能端子(端口)和用于连接连接第二储能部件的第二储能端子、以及用于供应和/或提供能量的另一端子。此外，设备包括共用磁通引导件。此外，设备包括：第一耦合机构，被配置为将第一储能端子双向耦合到共用磁通引导件(或一般地，耦合到共用磁通)；第二耦合机构，被配置为将第二储能端子双向耦合到共用磁通引导件(或一般地，耦合到共用磁通)；以及另一耦合机构，被配置为将另一端子耦合到共用磁通引导件(或一般地，耦合到共用磁通)。设备还包括第一储能端子和第二储能端子以及另一端子的电流分离。以该方式配置的设备有助于灵活地从储能部件提供能量和向储能部件供应能量。根据本专利技术的该实施例基于以下发现：电能可以借助于交变磁场双向传输、组合或分离，交变磁场优选地形成在磁通引导件内或者集中在磁通引导件(然而，共用磁通引导件不是强制性的)内，并且利用这种基于磁场的耦合机构将储能部件彼此耦合为单独指定能量流向和能量流量提供了很大的自由度。此外，基于磁场的耦合机构能够避免高电压和/或大电流，因此能够提高储能系统的可靠性。此外，由于借助于连接到储能端子的储能部件的电流分离，可以避免对用户可能有害的电流或电压，因此这种实施方式是有利的。此外，借助于所述电流分离，由于将更容易地连接或移除储能部件，因此可以实现改进的模块化。此外，例如，可以以简化的方式将具有不同老化状态的储能部件连接到储能端子。总之，所述实施例使得设备能够以高灵活性供应和提供能量。一般地，上述共用磁通引导件也可以由共用磁通或可以实现共用磁通的任何类型的(单件或多件)设备代替。例如，共用耦合机构所耦合的磁场(或磁通)就足够了。然而，线圈的铁芯(或一般地，磁通引导件)可以单独形成(例如，使得每个耦合机构具有磁通引导件上与其相关联的一部分)。虽然在本文中对耦合到共用磁通引导件进行参考，所述耦合也可以由耦合到共用磁通或共用磁场来代替。因此，本专利技术的一个方面涉及一种用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量的设备，包括：第一储能端子，用于连接第一储能部件；第二储能端子，用于连接第二储能部件；另一端子，用于供应和/或提供能量；第一耦合机构，被配置为将第一储能端子双向耦合到共用磁通；第二耦合机构，被配置为将第二储能端子双向耦合到共用磁通；以及另一耦合机构，被配置为将另一端子耦合到共用磁通，设备包括第一储能端子和第二储能端子以及另一端子的电流分离。该设备基于与首先描述的设备相同的考虑因素，并且可以补充有与首先描述的设备相同的特征和功能。在另一优选实施例中，设备包括变压器，其中，第一耦合机构、第二耦合机构和另一耦合机构包括布置在变压器的共用磁通引导件上的线圈。利用这样的实施例，可以有利地在端子处产生期望的电压比，例如通过适当地确定线圈的匝数来产生。在这样的优选实施例中，设备包括另外的储能端子以及用于双向耦合另外的储能端子的另外的耦合机构。另外的储能端子被配置为连接另外的储能部件，并且变压器以多相变压器的形式配置。这样的实施例是有利的，以便例如能够耦合到已经存在或将要产生的三相供电网络。在优选实施例中，第一耦合机构和/或第二耦合机构和/或另一耦合机构和/或另外的耦合机构包括DC电压电路/AC电压电路耦合装置。所述DC电压电路/AC电压电路耦合装置被配置为将相应的DC电压储能部件耦合到布置在所述共用磁通引导件上的相应线圈，并且在操作期间，线圈在其中具有感应的交流电压或者流过的交流电流。在基于储能部件内存储的能量产生交流电压(例如，通过基于储能部件内存储的能量产生对交变磁场的影响)和/或例如将DC电压储能部件耦合到交变磁场(例如，通过基于交变场产生的AC电压产生用于将能量存储在储能部件内的直流电流)方面，实施例中描述的设备的配置是有利的。在优选实施例中，设备包括被配置为针对DC电压电路/AC电压电路耦合装置提供控制信号的控制单元。控制单元被配置为借助于控制信号指定能量在第一耦合机构内或第二耦合机构内从相应的储能部件朝向磁通引导件的流向或者从磁通引导件朝向相应的储能部件的流向。此外，控制单元被配置为使控制信号适于在磁通引导件内已产生或要产生的交变磁场的频率。在(例如)相互调整彼此具有不同频率的储能部件和源和/或消耗装置方面，这样实现的设备是有利的。这里，例如，具有固定工作频率的源或负载确定交变磁场的频率。例如，控制单元可以确定目标频率信息(即，关于交变磁场的频率的信息)，并且将该信息转发给DC电压电路/AC电压电路耦合装置。根据获得的目标频率信息，双向耦合机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量的设备(100；200；310；400；500；600；600’)，包括：第一储能端子(130a；530a；630a)，用于连接第一储能部件；第二储能端子(130b；530b；630b)，用于连接第二储能部件；另一端子(150；530d～e；650)，用于供应和/或提供能量；共用磁通引导件(110)；第一耦合机构(120a)，被配置为将所述第一储能端子双向耦合到所述共用磁通引导件；第二耦合机构(120b)，被配置为将所述第二储能端子双向耦合到所述共用磁通引导件；另一耦合机构(140；520d～e)，被配置为将所述另一端子耦合到所述共用磁通引导件；所述设备包括所述第一储能端子和所述第二储能端子以及所述另一端子的电流分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.21 DE 102016218160.21.一种用于向多个储能部件供应能量并且用于提供储能部件内存储的能量的设备(100；200；310；400；500；600；600’)，包括：第一储能端子(130a；530a；630a)，用于连接第一储能部件；第二储能端子(130b；530b；630b)，用于连接第二储能部件；另一端子(150；530d～e；650)，用于供应和/或提供能量；共用磁通引导件(110)；第一耦合机构(120a)，被配置为将所述第一储能端子双向耦合到所述共用磁通引导件；第二耦合机构(120b)，被配置为将所述第二储能端子双向耦合到所述共用磁通引导件；另一耦合机构(140；520d～e)，被配置为将所述另一端子耦合到所述共用磁通引导件；所述设备包括所述第一储能端子和所述第二储能端子以及所述另一端子的电流分离。2.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括变压器(230)，其中，所述第一耦合机构、所述第二耦合机构和所述另一耦合机构包括布置在所述变压器的共用磁通引导件上的线圈(222a～b、242)。3.根据权利要求2所述的设备，所述设备包括另一储能端子(130c；630c)以及用于双向耦合另一储能端子的另一耦合机构(120c；620c)；其中，所述另一储能端子被配置为连接另一储能部件；以及其中，所述变压器以多相变压器的形式配置。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述第一耦合机构和/或第二耦合机构和/或另一耦合机构包括DC电压电路/AC电压电路耦合装置(224a～c；624a～c)，所述DC电压电路/AC电压电路耦合装置被配置为将相应的DC电压储能部件耦合到布置在所述共用磁通引导件上的相应线圈，并且在操作期间，所述线圈在其中具有感应的交流电压或者流过的交流电流。5.根据权利要求4所述的设备，所述设备包括控制单元(210)，所述控制单元被配置为针对所述DC电压电路/AC电压电路耦合装置提供控制信号，其中，所述控制单元被配置为借助于所述控制信号指定能量在所述第一耦合机构内或在所述第二耦合机构内从相应的储能部件朝向磁通引导件的流向或者从磁通引导件朝向相应的储能部件的流向，以及使所述控制信号适于在所述磁通引导件内已产生或要产生的交变磁场的频率。6.根据权利要求5所述的设备，所述设备被配置为借助于所述控制单元实现电池管理。7.根据权利要求5或6所述的设备，所述设备包括多个分散控制单元(226a～c)，分散控制单元中的每一个被配置为控制耦合机构中的单独一个或者控制一组耦合机构；以及所述设备包括被配置为协调分散控制单元的功能的中央控制单元；所述分散控制单元无线耦合到所述中央控制单元。8.根据权利要求7所述的设备，所述设备包括经由所述共用磁通引导件借助于磁感应耦合所述控制单元，用于在所述中央控制单元和所述分散控制单元之间发送控制信号。9.根据权利要求5至8所述的设备，其中，所述控制单元被配置为使得其能量需求被经由磁通引导件发送的功率覆盖。10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，所述设备被配置为使得能够在操作期间在所述第一储能端子处、在所述第二储能端子处或者在另一储能端子处连接和移除储能部件。11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述第一耦合机构或第二耦合机构包括被配置为感测储能部件的电压或电流的传感器(228a)。12.根据权利要求11所述的设备，所述设备被配置为借助于所述第一耦合机构或所述第二耦合机构，在操作期间临时解耦储能部件中的一个，以及在所述第一储能部件或所述第二储能部件的已解耦状态期间并且在操作期间，确定已解耦的储能部件的充电状态或保存状态。13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，所述设备包括控制单元，所述控制单元被配置为无论储能部件与储能端子所耦合的极性如何，都能通过磁通引导件实现所述储能部件的充电或从所述储能部件到磁场的能量耦合。14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，所述设备被配置为调整连接到所述第一储能端子的第一储能部件的充电状态和连接到所述第二储能端子的第二储能部件的充电状态。15.根据权利要求14所述的设备，所述设备被配置为通过选择性地对所述储能部件进行充电或放电来调整连接到所述第一储能端子的储能部件或者连接到所述第二储能端子的储能部件的充电状态。16.根据权利要求14或15所述的设备，所述设备被配置为通过对连接到不同储能端子的储能部件使用不同的放电速度来调整储能部件的充电状态。17.根据权利要求14或15或16所述的设备，所述设备被配置为通过使用一个或多个其他储能部件，使得能够在对储能部件进行放电之后继续提供能量，直到达到最终放电极限。18.根据权利要求1至17中任一项所述的设备，其中，所述第一耦合机构和/或第二耦合机构包括被配置为感测所连接的储能部件的温度的温度传感器(228b)。19.根据权利要求18所述的设备，所述设备被配置为借助于所述温度传感器感测的温度来确保所述储能部件的可靠操作状态。20.根据权利要求1至19中任一项所述的设备，所述设备包括另一电感耦合机构(220)，以便耦合另外的源或消耗装置。21.一种储能系统(300)，包括：根据权利要求1至20中任一项所述的用于向多个储能部件供应能量和/或用于提供储能部件内存储的能量的设备；以及第一储能部件(320a)；以及第二储能部件(320b)；所述储能部件通过可充电电池实现。22.根据权利要求21所述的储能系统，所述系统被配置为使得连接到第一储能端子的第一储能部件不同于连接到第二储能端子的第二储能部件。23.根据权利要求21或22中任一项所述的储能系统，所述系统包括多个电流分离的储能部件，所有这些储能部件经由磁通引导件磁耦合。24.一种向多个储能部件供应能量和提供储能部件内存储的能量的方法，其中，第一储能部件和第二储能部件耦合到共用磁通引导件；其中，至少在一些时间，所述第一储能部件的能量用于在所述共用磁通引导件内产生交变磁场并且用于向耦合到磁通引导件的消耗装置提供能量；其中，基于存在于所述磁通引导件内并且由耦合到所述磁通引导件的能量源产生的交变磁场，至少在一些时间向所述第一储能部件供应能量；其中，至少在一些时间，所述第二储能部件的能量用于在所述共用磁通引导件内产生交变磁场；以及其中，基于所述磁通引导件内存在的交变磁场，至少在一些时间向所述第二储能部件供应能量。25.一种用于向多个储能部件供应能量和/或用于提供储能部件内存储的能量的设备(400)，包括：第一储能端子，用于连接第一储能部件；第二储能端子，用于连接第二储能部件；另一端子，用于供应和/或提供能量；共用磁通引导件；第一耦合机构，被配置为将所述第一储能端子耦合到所述共用磁通引导件；第二耦合机构，被配置为将所述第二储能端子耦合到所述共用磁通引导件；以及另一耦合机构，被配置为将所述另一端子耦合到所述共用磁通引导件；其中，所述第一储能端子和所述第二储能端子被...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西米利安·布鲁赫，马蒂亚斯·费特尔，阿巴西·纳库什，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE