CN104254959A

CN104254959A - 网络基础设施部件、具有多个网络基础设施部件的复合系统和该复合系统的使用

Info

Publication number: CN104254959A
Application number: CN201380019688.1A
Authority: CN
Inventors: J.多林多福尔
Original assignee: ropa development GmbH
Current assignee: Unicorn Energy Co.,Ltd.
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-12-31
Also published as: HK1205369A1; SI2820741T1; KR101835931B1; KR20140130745A; HRP20161285T1; WO2013128007A3; DK2820741T3; EP2820741B8; US20140368032A1; LT2820741T; HUE031457T2; JP2015515244A; DE102012101799A1; ES2596453T3; WO2013128007A2; EP2820741A2; CA2865959A1; EP2820741B1

Abstract

本发明涉及用于供电目的的具有多个网络基础设施部件(12)的网络基础设施部件(12)和分发复合系统(10)，其中，网络基础设施部件(12)具有至少一个接触单元(14)，用于连接到另一网络基础设施部件(12)；至少一个耦合模块(16)，用于耦合功能组(18)，其中网络基础设施部件(12)设计为至少以供电级(20)与耦合功能组(18)通信，其中，网络基础设施部件(12)设计为至少以供电级(20)和/或数据级(22)与至少一个其他网络基础设施部件(12)通信，以使得用于链接多个功能组(18)的自配置复合系统(10)可以借助多个网络基础设施部件(12)的组合产生。网络基础设施部件(12)优选具有控制设备(32)，用于特别对于负载控制以供电级(20)控制操作参数。

Description

网络基础设施部件、具有多个网络基础设施部件的复合系统和该复合系统的使用

技术领域

本发明涉及网络基础设施部件(component)，包括用于连接到另一网络基础设施部件的至少一个接触单元，并且包括用于耦合到功能组的至少一个耦合模块，其中，网络基础设施部件设计为至少以供电级与耦合功能组并且与至少一个其他网络基础设施部件通信。本发明另外涉及包括多个这种网络基础设施部件的网络系统以及这种网络系统的使用。

背景技术

网络基础设施部件(由于它们的耦合功能，也被称为节点)可以使得能够构建其中多个网络基础部件间接或者直接相互耦合的网络。在该情况下，多个网络基础设施部件可以设计为与至少一个耦合到其的功能组通信。

以该方式，例如，可以实现供电网络(也称为网状网络或者称为网格)，例如电网络(也称为所谓的电网)。这种供电网络可以配置为以符合需求的方式分发网络介质(替代地：多个网络介质)。网络参与者例如可以是发电机、源、宿(sink)、消耗者、缓冲器、存储器等。这些可以作为所谓的功能组耦合到网络系统(网络)。不用说，单个功能组可以同时或者替代地随时间呈现多个上述角色。

US 2009/0088907 A1公开电网络，包括用于管理和控制发电机、存储器和消耗者的模块化接口设备(所谓的智能电网网关)。US 2008/0052145 A1公开用于聚集分发式电资源的系统。DE 102009044161 A1公开用于管理相互耦合的能量产生、存储和/或消耗单元的系统和方法。另外，US 20090030712A1公开用于将车辆耦合到供电网络的系统。

已知用于实现电网络的各种方法。通过示例的方式，在公共电网络中，向不同电压级的消耗者供应依次从不同电压级的不同源馈送到电网络的电能。消耗者例如可以是具有极大不同需求的家庭、商业小型和大型工业企业。在发电机侧也经常存在广泛用途，例如，具有特性功率范围并且可以连续或者另外波动地至更大或者更小程度低馈送的风力装置、太阳能发电厂、沼气装置、组合热电厂、水力发电厂、大型发电厂、核电厂等。与发电机侧和消耗者侧上的特性一致，在电网中，存在可以例如经由子站相互耦合的不同电压级。电压级例如可以包括超高电压、高电压、中间电压和低电压。为了维持发电机和消耗者之间的平衡，例如有必要提供可以以与消耗有关的方式连接或者断开容量的实体。这种网络管理可以基于经验值，例如，诸如白天夜晚波动或者季节波动。然而，不能在它们耦合到电网和需求电源之前准确地检测来自消耗者的需求。出于这个原因并且为了提供容纳自发峰值负载的缓冲，备用电源有必要总是在电网络中保持可用。

然而，在电动车辆的情况下或者在具有可再充电电池的“与网络无关”操作的工具的情况下，也可以以更小规模实现电网络。电动车辆例如可以是电动自行车(所谓的电动助力车)、具有纯电驱动或者具有所谓的混合驱动的汽车、用于工业使用的车辆(例如起重卡车或者铲车)等。例如与网络无关的手工工具已知为无绳螺丝刀或者无绳钻孔机。几乎与网络无关的能量供应的所有已知系统设计为所谓的专有系统。也就是说，系统部件有规律地系统特定地(特别是制造商特定地)设计。换言之，不能相互耦合不同系统的能量消耗者或者能量存储器，以例如从一个系统向另一个系统传送可用的剩余能量。

另外，已知智能电网络(所谓的智能电网)的最初方法。一个这种方法基于建立与实际电网络并排的数据网络，以能够在发电机和消耗者之间交换操作数据。在智能电网的情况下，以示例的方式，当需求的当前下滑导致低(瞬间)电价时，家用技术可以有意地作为消耗者耦合到电网。然而，智能电网系统需要上级中央控制结构。结构规定对进一步的灵活化是障碍。

具有电传导和数据传导的结合的应用的另一示例是用于移动应用(特别用于移动轻型车辆)的所谓的能量总线标准(EngergyBus Standard)。标准的目的是提供涉及的系统部件的规定，以离开专有到电动车辆的“开放”驱动系统。为了此目的，意图是例如标准化能量存储器和充电站到实现跨制造商的兼容性的效果。在能量总线标准的情况下，能量存储器本身具有设计为控制充电处理和功率输出的控制系统。以该方式，在能量总线标准的情况下，例如，可以相互并联耦合多个能量存储器(电池)。能量总线标准兼容系统在特定限制内可缩放。

依据信息技术领域，已知使得(电)能量和数据二者能够在网络中传送的各种标准。它们例如包括通用串行总线(USB)标准和以太网功率(PoE)标准。然而，在这些系统中，能量的传送与数据的传送相比后退到不重要的地方。这种标准无法使得可以构建基本用于能量供应的网络。

可以在自动化技术和车辆技术中找到用于供电和传送数据的类似总线的网络的其他方法。特别在车辆行业很难存在任何已建立的标准。耦合到车载网络的消耗者的最大可能功率例如可以以车辆特定方式而极大地波动。结果，经常基于例程观察到压降、过载、保险丝的触发或者甚至车辆电子产品的更宽泛的损坏。

进一步的挑战发生在电动领域。随着日益增长的市场渗透，可以假设更多的显著波动将发生在公共电网络中。这尤其是当大量电动车辆意图同时以空间集中的方式从电网络充电时的情况。根据常规电网络的观点，不能在即将来临的过载的情况下防止耦合其他消耗者，例如，结果是，在特定条件下，然后发生的网络对过载的唯一反应是网络崩溃。

避免这个问题的一个可能方式例如可能在于使得整个电池单元可交换并且保持它们可用于在对应“填充站”交换。然而，这种方法具有如下缺陷：电动车辆的已知电池单元主要被车辆特定或者制造商特定地设计。

以类似的方式，在商业可用与网络无关的电工具的情况下，例如，最多可以在来自制造商的类似设备之间交换可再充电电池。在制造商中，原则上，出现不同标准和连接尺寸。

为了能够覆盖电动车辆所需的功率范围，例如，多个(可再充电电池)单元在电池单元中规则地相互耦合。单个单元随使用寿命经受故障的统计学可能性和性能的降低。特别是在相互串联互连的电池的情况下，单个电池级别处的故障或者功率损失可能引起功率损失或者甚至整个电池单元的故障。

在购买电动车辆或者与网络无关的操作手工工具的情况下，消耗者关于能量存储器经常进入与单一制造商的强制关系。尽管能量存储器仅仅意图使得电能以特定方式可用的事实，多个制造商特定接触点(contact)、几何形状和类似边界条件导致零件的丰富多样性。这伴随相应高的生产成本和后勤成本。

从制造商的观点，专有能量存储系统引起多种缺点。能量存储器不得不通过机械加载测试等，以获得市场准入。特别是在基于锂离子的电池的情况下，在机械损坏之后可能存在火灾的威胁。随着变型数目的增长，结果也存在用于测量和测试以证明系列生产的适用性的花费的增长。

如果呈现相互不电兼容的系统，例如，来自不同制造商的充电器和电池单元，则甚至可以期望也提供机械不兼容性，以避免这种设备的不利耦合。这种间接耦合可能首先具有电池单元没有被完全充电的效果；其次，火灾的损坏可能发生在电池的情况和设备的情况下。因为电池单元变得日益广泛分发用于各种不同使用，作为危险材料的电池的特定类型的分类也因人注目。鉴于此，对于锂离子电池，例如，取决于它们的容量或者重量，存在特别聚焦在点燃风险的不同运输和存储规则。

然而，现有能量存储器的当前不兼容性实际上例如具有这样的效果：制造商、批发商、零售商和甚至消耗者在他们的环境中保持和使用比从需求的观点看实际需要的更多的能量存储器。

鉴于此，例如，后勤服务供应商不得不保持很多产品特定的电池单元并且按需要供应它们。电池组可以具有特定特性，然而如果它们存储过长时间，就经历深度放电。这可能伴随稍后使用期间的功率损失或者甚至完全缺陷。可以需要以维持存储期间的寿命的充电处理，对后勤成本以及因此的系统成本的增加有贡献。

最后，在生命周期的结束时，丰富多样性的变型和不同电池的不兼容性也是不利的。首先，电池组包括广受欢迎和昂贵的原材料。其次，在循环的情况下也可以精确地发生上述问题。

总地，可以陈述，供电网络(特别是具有必须并入的电池单元的那些供电网络)经历各种不利。即使在先进网络中(诸如，例如在智能电网网络或者能量总线网络中)，不能真正地实施需求兼容调节和控制。然而，即使诸如那样的网络经历了相对严格的约束，也主要是关于上级中央实体的控制。

发明内容

针对该背景，本发明解决规定网络基础设施部件和包括多个网络基础设施部件的网络系统的问题，该网络基础设施部件使得可以灵活扩展的供电网络的灵活配置和构成成为可能，供电网络具有高部件兼容性并且可以满足尤其作为供电网络结构中的新兴电动性和分散(再生)能量供应系统和存储系统的并入的结果出现的挑战。

由本发明解决的问题借助网络基础设施组件解决，该网络基础设施部件包括以下：至少一个接触单元，用于连接到另一网络基础设施部件；至少一个耦合模块，用于耦合功能组，其中网络基础设施部件设计为至少以供电级与耦合功能组通信，其中，网络基础设施部件设计为至少以供电级和/或数据级与至少一个其他网络基础设施部件通信，以使得用于链接多个功能组的自配置网络系统可以用各个网络基础设施部件的网络产生。

以该方式完全解决由本发明解决的问题。

网络基础设施部件(也以简化方式称为节点)可以提供网络系统(也以简化方式称为网络)中的节点点的功能。这种节点点可以与另一节点点(网络基础设施部件)通信，以使得整个网络系统可以提供可以接近或者等于自管理或者自控制的功能。耦合到网络基础设施部件的功能组仅物理连接到该网络基础设施部件，但是可以“显著”间接连接到网络系统中的另一网络基础设施部件，这是因为单个网络基础设施部件可以相互交换数据。

功能组例如可以是发电机、存储器、宿、或者消耗者，同样也可以耦合到(外部)网络。不用说，也可设想混合形式，例如可以暂时以消耗者、存储器和/或发电机的形式出现的功能组。

换言之，网络基础设施部件可以提供网络系统的“插头”功能。然而，这种“插头”不盲目地插入系统，而是可以与其直接或者间接相邻插头交换可以例如描述网络系统中的耦合功能组的数据。

“插头连接”到接触单元和耦合模块的再分割可以确保要连接到网络基础设施部件的部件可以被正确地指派。借助通过相应接触单元相互连接的多个网络基础设施部件，可以内部联网地实现网络系统的“智能化”。

进一步优选的是，网络基础设施部件包括用于以供电级控制操作参数(特别是负载控制)的控制设备。

控制设备可以以期望方式以供电级控制耦合功能组的通信。这可能例如涉及馈送到网络系统或者从网络系统汲取。

控制设备还可以设计为以数据级与另一耦合网络基础设施部件交换操作参数，诸如消耗数据、容量、功率需求、功率提供等。

不用说，网络基础设施部件的控制设备也可以执行其他耦合网络基础设施部件的控制任务。作为其替代，可设想在网络系统中唯一地提供其(内部)控制由它们自己的控制设备执行的网络基础设施部件，其中控制设备为了协调目的可以实现相互之间的交换。

根据另一配置，控制设备还设计为检测耦合功能组的特性数据，尤其是以供电级和/或数据级。

以该方式，网络基础设施部件也可以以数据级与耦合功能组通信。以示例的方式，功能组的标识数据可以馈送到控制设备。另外，例如，可以在负载控制中由控制设备考虑静态或者动态操作参数。

在网络系统中，网络基础设施部件可以实现关于它们的耦合功能组的特性数据的交换。与此相关联，虽然该控制由单个或者所有网络基础设施部件的分发控制设备实施，但网络系统中供电级的协调负载控制可以产生。

结果，网络系统可以独立自主地、无关地可控制。具体地，不存在对执行中央负载控制的上级监督和控制实体的需要。

根据另一配置，控制设备设计为在控制期间考虑至少一个其他所接触的网络基础设施部件的操作参数。

该测量可能对扩大提供用于负载控制的数据库有贡献。换言之，借助网络基础设施部件的控制设备的情况下的数据交换，以示例的方式，可以使得不直接耦合的远程功能组的网络系统的加载“可见”或者被“仿真”。可以以该方式实施考虑归因于网络系统中单个分发功能组的总负载的集成负载控制。可以实现无论如何开放、灵活和可扩展的“有机”系统。

根据另一配置，控制设备设计为将检测到的操作参数以数据级传送到至少一个其他所接触的网络基础设施部件。

由此可设想提供关于它们的控制设备“无源”或者“有源”并且例如由它们的相邻网络基础设施部件控制或者另外具有对它们的相邻网络基础设施部件有控制效果的网络基础设施部件。不用说，可以在程序级逻辑地或者另外在结构上通过对应部件的提供，分类“无源网络基础设施部件”或者“有源网络基础设施部件”。

根据一个开发，网络基础设施部件还包括至少一个传感器元件，特别是温度传感器和/或加速度传感器，其中，可以由控制设备寻址至少一个传感器元件。

以该方式，其他数据可以被检测并且用于网络系统的负载控制。具体地，潜在有害操作条件可以被标识。以示例的方式，借助加速度传感器，可以标识机械损坏，并且可以引起用以影响网络系统的动作，从而避免间接损坏。以该方式，在电动车辆的情况下，例如，可以在事故之后启动自动监督放电处理。

温度传感器可以检测使得能够例如推论网络基础设施部件或者与其耦合的功能组的当前加载的数据。另外，温度检测允许关于环境条件得出结论，根据该结论可以相应地适配负载控制。鉴于此，已知可用电池容量可以依赖于环境温度。

在优选开发中，网络基础设施部件还设计为以辅助能量级，特别是辅助电压级，与至少一个其他网络基础设施部件和/或耦合功能组通信。

可以借助该测量实现“唤醒功能”。辅助电压级例如允许向控制设备、传感器元件、其他网络基础设施部件和耦合功能组的部分上的可比较部件供应操作电压。以该方式，例如，在网络介质以供电级传导之前，可以检测并且评估网络系统的特性数据和操作参数。作为结果，以示例的方式，可以在网络系统的即将来临的过载实际发生之前，标识该即将来临的过载。结果，可以另外改进网络系统的操作可靠性。不再需要根据试错法实施网络系统的扩展或者重新安装，其中直至在操作过程中可操作，可能发生的过载不能够被识别。

根据另一配置，网络基础设施部件包括用于用户的认证单元，特别是其中，所述认证单元耦合到控制设备。

此外，可设想网络基础设施部件包括认证单元，该认证单元的数据被馈送到与其耦合的另一网络基础设施部件的控制设备。

认证单元可以允许基于角色或者基于规则的访问控制。仅授权用户组可以将网络系统置入操作和/或执行更多广泛输入或者改变。鉴于此，可设想“固定”现有网络系统以防止由未授权的用户手动添加其他网络基础设施部件。

认证例如可以以基于密钥的方式实施。优选地，认证可以例如借助RFID密钥基本无接触地实施。

根据另一设计，控制设备向用户提供基于规则的访问权。

以这种方式配置的访问权例如使得由授权用户手动干预控制设备以及由此的负载控制成为可能。可以由认证单元或者另外由耦合到网络基础设施部件的功能组实现对于此的授权。这可能涉及例如无线地或者以基于有线的方式连接到耦合模块的服务器。不用说，网络系统原则上具有内部自治负载控制。然而，这不妨碍从外部启用监视或者从外控制干预。

根据另一设计，控制设备设计为实施耦合功能组的负载限制和/或负载断开。

以该方式，特别利用获得的特性数据或者操作参数的评估，可以实现“软件保护”。特别在即将发生的损坏或者甚至潜在危险的情况下，推荐网络系统可以自动断开或者隔离功能组。

根据另一配置，借助无线数据传输，优选借助电磁波，更优选借助RFID技术，实施以数据级与至少一个其他网络基础设施部件和/或耦合功能组的通信。

以示例的方式，功能组和/或网络基础设施部件特别在各自接触单元或者耦合模块的区域内，可以具有可以由各自耦合伙伴读取的RFID标签。该标签可以例如配置为有源或者无源标签。

鉴于此，例如，在要耦合的功能组的RFID标签上，可以存储允许网络基础设施部件评定要并入的负载是否对于网络系统可管理的连接数据和特性值。

还可设想，在连接两侧上，例如在两个网络基础设施部件之间或者在网络基础设施部件和功能组之间，分别提供标签和读取器以能够按需要在两个方向上交换高值的数据。这例如以双工操作或者按顺序实施。

数据级的无线通信允许供电级和数据级之间的一致分离，并且可以另外降低不正确接触连接、插头缺陷等的风险。不用说，可以在耦合位置直接安装标签和/或传感器，但不需要直接(电)接触连接。

根据另一配置，网络基础设施部件还包括标识单元，其允许网络基础设施部件和每个耦合模块和/或每个接触单元被清楚地标识。

以该方式，即使在大型分发系统中，即使利用(最初)未知的拓扑，每个部分元件清楚地可标识并且可寻址。结果，可以在不需要手动干预的情况下生成指派表或者协议表。简化外部监视。

由本发明解决的问题另外借助用于供电目的的分发网络系统解决，该分发网络系统设计用于以供电级输送网络介质，该分发网络系统包括如前面任一个方面所述的多个耦合网络基础设施部件。

原则上，不存在关于网络介质的选取的约束。网络介质例如可以是电能，并且其中特别将供电级设计为DC电压网络。DC电压网络特别推荐用于至少部分由电能存储器(特别是可再充电电池或者电池单元)供电的网络系统。

可替代地，网络介质例如可以是水、气体、压缩空气、油，同样例如可以是诸如热(例如，水蒸气或者热水)或者冷(例如，冷空气)的能量形式。

有利地，网络系统可以在无显著约束的情况下，虚拟地具有任何期望拓扑。网络基础设施部件可以例如串联、以环形方式、以网格或者混合形式相互链接。特别优选，网络系统体现为网格网络，也就是说，每个网络基础设施部件直接或者间接地连接到每个其他网络基础设施部件。呈现至少部分多余连接也特别有利。换言之，优选从另一网络基础设施部件的观点看以至少两个或者多个可能方式达到任意网络基础设施部件。

可以使得这种网络系统高度自初始化并且自配置。该能力也可以表示为“专用(ad hoc)”功能。与已知的智能电网系统相比，可以省略用于控制目的的强制上级实体。检测要耦合的功能组的特性数据的可能性允许所谓的“即插即用”功能。在无不得不害怕的不利效果、干扰或者潜在部件缺陷的情况下，新网络基础设施部件和/或新功能组可以耦合到运行网络系统。

根据网络系统的一个开发，网络基础设施部件可以在每个情况下耦合到设计为消耗者、供应者和/或存储器的至少一个功能组。

原则上可以间接或者直接地实施耦合。不用说，功能组的子结构可以耦合到网络基础设施部件(例如，多个能量存储器的组合)。

不用说，功能组可以同时或者随时间相继地具有消耗者、供应者和/或存储器的性质。

功能组例如可以是可再充电电池、电池组、发电机、马达、电容器(例如，超级电容)，而且另外用于监视目的的监视单元。特别是，如果消耗者和供应商二者呈现在系统中，则这可能导致关于网络介质的完全自治。不用说，至少一个功能组可以设计为耦合网络系统到另一网络系统(例如，公共电网络)。

另外，不用说，也可以提供实质上设计为“扩展”的功能组。在该情况下，特别有利的是这种功能组也提供扩展功能。这可以在于提供描述与功能组相关联的电缆和/或导体的特性数据。例如可以由单个网络基础设施部件和/或网络系统评定特性数据。这种特性数据例如可以包括导体交叉部分、用于导体和/或绝缘的材料、长度、热稳定性、化学电阻等。以该方式，网络系统例如可以获得线路电阻(导体的电阻率)、机械稳定性等的知识等，并且允许此影响控制和调节。

根据网络系统的一个开发，至少一个网络基础设施部件可以至少暂时耦合到允许观察和检测操作参数和服务数据的外部监视系统。

监视系统可以使得能够从外部监视和控制。监视系统例如可以基于网络，并且允许远程访问网络系统。

根据另一设计，网络系统还包括线路系统，用于连接耦合网络基础设施部件。

不用说，可以物理地在结构上或者另外逻辑虚拟地体现该线路。

根据该配置的一个开发，线路系统包括网络介质的供电网络和用于通信数据的数据网络。

可替代地，例如可设想例如借助调制传送通信数据到网络介质。

根据一个开发，网络系统还包括辅助能量网络，特别是辅助电压网络。

优选地，在网络基础设施部件和耦合功能组之间提供至少一个转换器单元，特别是电压转换器。

例如可以由开关控制器、整流器、逆变器、变压器等体现转换器单元。

以该方式，具体地，做出网络介质的不同需要的网络基础设施部件可以在网络系统中组合。这例如可以施加电池单元的操作电压和电消耗者的操作电压。以该方式，例如，借助至少一个转换器单元的消耗者可以由具有将在直接耦合的事件中导致损坏的不同额定电压的电池单元供电。

原则上，优选网络介质具有基本恒定网络电压，以使得消耗者和馈送者在每种情况下借助转换器单元被适配。

根据另一配置，网络系统的至少一个耦合功能组提供可以馈送到网络基础设施部件之一的控制设备的特性数据的可读取表示。

这例如可能涉及在每个情况下存储在单个功能组中的单个功能组的电连接数据的清单。

在优选配置中，网络基础设施部件提供整个分发网络系统的集成负载控制。

这例如可以涉及电压控制、电流控制或者组合控制。集成负载控制可以涉及供电级和/辅助电压级。

特别优选，每个网络基础设施部件的每个接触单元和每个耦合模块可以被清楚地标识。

另外，优选功能组本身也可以例如借助特性数据中存储的标识数据清楚地标识。

根据网络系统的一个开发，提供由不同供电线路体现的多个供电级，特别是电能的线路和热能线路的组合。

电能的生成经常伴随热能的生成。结果，可以以符合需求的方式由网络系统分发两个能量形式。

可替代地，可设想实现供电级作为冷却剂级，以例如在其中获得高效率的温度范围内操作消耗者、能量存储器或者网络系统中的其他部件。也针对该背景，可推荐在网络基础设施部件的情况下提供热传感器。

根据另一配置，在网络系统的情况下，提供耦合到网络基础设施部件并且设计为可再充电能量存储器的多个功能组，其中，网络系统提供存储管理。

鉴于此，例如，测量可设想用于尽可能均匀地加载能量存储器。以示例的方式，即使在多个能量存储器的情况下，能够在每一个情况下争取类似或者相同的充电状态或者放电状态。网络系统允许例如关于它们的特性数据和/或关于寿命管理性能不同的不同能量存储器被耦合。监视和有源驱动的组合使得能够甚至在能量存储器的异构网络的情况下提供最大功率。

给出具体的优选，以使用根据上面的方面中的任一个的网络系统，用于以至少部分电驱动来驱动车辆。。

另外，使用上面提及的网络系统之一作为再生能量的供电系统是有利的。

以该方式，可以借助集成控制来监督和管理包括生成、存储、供应、分发和消耗的整个供电链。

附加可推荐提及用于操作与网络无关的电工具的网络系统之一的使用。不用说，也可以实现任何任意类型的电设备的基本自治供电。

使用提及的网络系统之一的另一有利在于用作外部网络的缓冲器存储器。

特别是，如果提供例如可以转换给定外部网络电压特性为系统内部电压特性的转换器单元，则可以通用地使用网络系统。具体地，没有必要以锁定的方式将系统部件(例如，单个网络基础设施部件或者功能组(诸如，例如能量存储器))适配于各自外部网络。可以确保高兼容性。用作缓冲器存储器可以平滑网络中的负载尖峰，并且对改进供电可靠性有贡献。鉴于此，缓冲器容量可以用于依赖于价格和需求波动从外部网络汲取能量或者向外部网络馈送能量。

此外，使用提及作为用于交换能量存储器的更改站的网络系统之一也高度有利。

网络系统以宽限制可缩放。自配置的能力允许能量存储器的“智能”管理。网络系统可以检测耦合的能量存储器并且以锁定的方式充电和/或放电它们。结果，例如，放电后的能量存储器可以耦合到任意接口(耦合模块)。充电处理可以以基于规则的方式和/或以基于层级的方式实施，并且例如，优选地或者以更低优先级充电特定能量存储器。结果，可以向用户提供短时间内以优先化方式充电的能量存储器，用于进一步使用。

不用说，上面提及的本发明的特征和下面要解释的那些可以在不脱离本发明的范围的情况下，不仅在各自指示的组合中，而且在其他组合中或者由它们自身使用。

附图说明

本发明的另外特征和优点将从下面参考附图描述的多个优选示例性实施例中显而易见，在附图中：

图1示出包括多个网络基础设施部件的网络系统的简化示意部分图示；

图2a-2c示出网络系统的不同拓扑的大大简化的图示；

图3示出网络系统的进一步简化的示意部分图示。

图4a-4c图示网络基础设施部件的不同配置的简化基本图示；

图5示出用于供电目的的网络系统的简化示意图示；

图6示出用于供电目的的另一网络系统的简化示意图示；

图7示出网络基础设施部件的示意图示；

图8示出耦合到具有转换器单元的网络基础设施部件的功能组的大大简化的示意视图；

图9示出相互链接的两个网络基础设施部件的大大简化的视图；

图10a、10b示出关注网络系统的操作参数的示图；

图11a示出相互耦合并且每种情况下都耦合到功能组的网络基础设施部件的简化示意图示；

图11b、11c示出充电和放电处理的可能时间轮廓的简化图；

图12a、12c示出多个存储元件之中的其特性负载和分割的时间轮廓的简化图；以及

图12b示出在图12a和12b中图解地图示其特性的能量存储器的操作数据块。

具体实施方式

图1示出包括多个网络基础设施部件12的耦合的网络系统10的简化示意图示。示意性地图示网络基础设施部件12a；仅部分作为节选地描绘在每种情况下耦合到其的网络基础设施部件12b和12c。网络基础设施部件12a包括多个接触单元。接触单元14a、14b、14c的每个设计为耦合网络基础设施部件12a到另一网络基础设施部件12。该耦合可以例如借助插头连接器直接实现。特别是在当链接多个网络基础设施部件12时要克服空间距离的情况下，同样可设想提供线路连接器等。特别有利的是在网络系统10中“已知”线路、电缆等以例如获取关于它们的电阻率或者其他特性数据的情况下。不同时分配图1中的接触单元14b。

不用说，可以以结构和/或逻辑方式构成和定义网络基础设施部件12(也称为节点)。鉴于此，例如与所谓的多路插座或者配电盒可比较，可以将网络基础设施部件12例如设计为具有定义尺寸的具有用于链接的不同接触连接的插入模块。

然而，当定义网络基础设施部件12时，也可设想例如包括线路、电缆连接等以使得可以总体导致更大几何程度。然而，不用说，可以基本由网络基础设施部件12的功能结构部件和特定功能的提供，来特征化该网络基础设施部件12。鉴于此，不应该严格地考虑仅仅给出网络基础设施部件12的外部设计。具体地，网络基础设施部件12的至少一个接触单元14和至少一个耦合模块16可以相互距离空间距离，并且可以借助同样指派给网络基础设施部件12的线路连接。由于元件之间的定义通信可以以各种定义级(供电级、数据级、辅助电压级；下面更详细解释)发生的事实，这成为可能。

根据图1的网络基础设施部件12还包括功能组18与其组合的耦合模块16。功能组18仅仅在部分图示中指示。不用说，可以在网络基础设施部件12的情况下提供一个或者多个耦合模块16。

以示例的方式，网络基础设施部件12a设计为以供电级20、数据级22并且可选地以辅助电压级24通信。这例如可以在包括供电线路26、数据线路28和可选地辅助电压线路30的情况下完成。这里由简化符号(圆形、矩形、三角形)图示级20、22和24。

另外，网络基础设施部件12a可以包括控制设备32，其可以实现集成控制并且以供电级尤其控制负载控制。

利用多个网络基础设施部件12，能够实现可以以灵活可扩展方式和自控制方式鲁棒地并且在高功能可靠性下稳定地操作的网络系统10。特别因为不必然地需要到固定供电网络的连接，所以这种网络系统10适用于移动应用。

功能组18例如可以是能量存储器、发电机、消耗者等。分别耦合到网络基础设施部件12的这些可以原则上任意安排并且分发在网络系统10中。

特别优选的是，网络系统10提供电能，并且特别地，供电网络设计为直流电网络。在该上下文下，可推荐例如借助控制设备32实现网络系统10中的负载控制。负载控制可以例如配置为电压控制。负载控制例如不仅可以在单个网络基础设施部件12的级别而且在整个网络系统10级别上实现。

供电级20与数据级22的组合不仅允许实际网络介质(例如，电能)，而且允许要传送并且分发的信息以提供扩展功能。这可能例如涉及检查耦合功能组18的兼容性和比较其特性数据与由网络系统10提供的性能的测量。由此能够例如确保功能组18可以安全地连接到网络系统10。以示例的方式，能够规定只在实施检查和调节之后将功能组18链接到供电级20。

特别有利的是，这种网络系统10可以在即使结合给定高设计自由度的情况下，自动自配置，并且可以具体地确定所有互连网络基础设施部件12和功能组18，以能够与例如用于正在控制和控制目的的给定边界条件和所需操作参数一起确定当前系统架构(拓扑)。这可以在不需要上级严格监督和控制结构(将正常需要用于配置目的的操作员干预)的情况下完成。

与其相反，网络系统10也可以操作为即插即用系统。也就是说，新网络基础设施部件12和/或新功能组18可以在不需要相对高费用的情况下被添加到现有网络系统10。新部件可以被自动标识并且合并。

图2a、2b和2c以示例的方式图示网络系统10a、10b、10c的不同拓扑，在每种情况下包括相互结合的网络基础设施部件12和与其耦合的功能组18。

图2a示出线性构建的拓扑(也称为串联拓扑)。图2b图示环形拓扑。最后，图2c示出具有组合环形和总线结构的混合拓扑。出于图示原因，已经在图2b和2c中省略单个网络基础设施部件12和单个功能组18的明确指定。例如，如图2a和2c中虚线所示，拓扑可以容易地是更大结构的一部分。例如其他拓扑也可设想为星形拓扑。

每个网络基础设施部件12例如可以被视为节点或者路由器。供电级20与至少数据级22的组合使得能够至少间接借助数据级22间接检测或者“映射”供电级20的结构。例如可以在与符合路由协议的规范对应的所谓的路由表中检测到特性数据和标识数据。结果，可以在单个网络基础设施部件12级别和在整个网络系统10的(上位)级别二者提供路由功能，例如也就是说，例如控制传导和分支电量。

图3示出与图1的图示类似并且其中示意图示网络基础设施部件12a的网络系统10的图示。网络基础设施部件12a借助接触单元14a耦合到另一网络基础设施部件12b，并且借助接触单元14b耦合到另一网络基础设施部件12c。不用说，网络基础设施部件12c、12b可以与网络基础设施部件12a类似地或者相同地配置。网络基础设施部件12a还借助耦合模块16链接到功能组18。不用说，在网络基础设施部件12a的情况下也可以提供多个耦合模块16。

以示例的方式，网络基础设施部件12a的控制设备32包括不同控制单元34、36、38。控制单元34可以配置用于监视、控制和/或调节在供电级20产生的供电网络44。控制单元36可以设计为监视、控制和/或调节在数据级22产生的数据网络46。控制单元38可以设计为监视、控制和/或调节在(可选)辅助电压级24产生的辅助电压网络48。不用说，控制单元34、36和38可以由分立、集成或甚至由控制设备32的相同部件实现。借助特定控制线路40a、40b、40c，控制设备可以选择性地访问或者干预供电网络44、数据网络46和/或辅助电压网络48。

控制线路32可以至少部分集成到至少一个接触单元14和/或至少一个耦合模块16的构建中。在网络基础设施部件12的情况下，可以另外提供用于存储数据的数据存储单元。数据存储单元可以与控制设备32相关联或者另外耦合到控制设备32。借助数据存储单元，例如，可以节省网络单元10的当前配置，以例如简化从关闭状态的启动(再次)。

网络基础设施部件12a另外包括可以用于检测进一步操作参数(例如，周围条件)的各种传感器元件42。鉴于此，可以提供例如设计为标识间歇性或者急拉(jerk)负载的加速度传感器42a。这种负载可以例如指示机械损坏，例如跌落、意外等。这种传感器信号可以用以在潜在危害的情况下进行网络系统10的选择性干预。这可以例如涉及功能组18的目标断开或者“丢弃”。

可以结合至少一个接触单元14和/或结合至少一个耦合模块16布置传感器元件42a、42b、42c。可设想集成设计。以该方式，可以在值检测中考虑耦合网络基础设施部件12和/或功能组18。

另一传感器元件42b例如可以配置为光敏传感器。可以借助传感器元件42b实现很多功能。以示例的方式，这些可以包括烟检测或者火检测、占有或空闲标识，而且例如特别是在包括设计为太阳能电池的功能组的网络中，可替代地包括光强度测量。各种其他应用是可设想的。

其他传感器元件42c例如可以设计为温度传感器。温度传感器例如可以确定环境温度，并且这可能特别在根据波动环境条件操作的电存储单元的情况下有利，以能够确定即时性能。可设想其他可能性，例如，监视例如控制设备32的电部件或者耦合功能组18的部件。

另外，网络基础设施部件12a包括标识单元52，该标识单元52允许网络基础设施部件12a本身而且其接触单元14a、14b中的每个和/或每个耦合模块16被清楚地标识。特别有利的是，即使在相互耦合的多个网络基础设施部件12的情况下，每个部分元件清楚地可标识和可寻址。可以以这种方式避免控制和负载控制中的检测错误和分配错误。

每个网络基础设施部件12可以与网络系统10中的所述网络基础设施部件的位置是否改变或者其他部件是否添加到系统无关地，借助清楚标识序列标识。基于标识数据，例如，供电路径(例如电流路径)、数据路径等可以被标识并且使得对于网络系统10的集成控制已知。

网络基础设施部件12的接触单元14可以体现为其是网络内部链路(也称为接触点)。至少一个接触单元14可以设计为以定义方式传导供电网络44中的网络介质、数据网络46中的数据和辅助电压网络48中的辅助电压。这可以实施到各个网络基础设施部件12和/或从网络基础设施部件12向外部进行。接触单元14可以起接口的作用。

网络系统10的扩展功能一旦激活可能导致特定能量需求。辅助电压网络48例如可以用于提供基本供电或者最初能量供应，以能够“运行”网络系统。可替代地，在一个或者多个网络基础设施部件12的情况下，存在提供辅助能量存储器(例如，电池)以提供辅助能量的可能性。可替代地，可以利用相关联的辅助电压线路30实现(物理)辅助电压网络48。辅助电压网络48例如设计用于低电压(例如，大约5V、12V等)和整体低功率。辅助电压网络48可以设计用于大约1A的汲取电流。

数据网络46实质上用于在涉及的部件之间(例如，间接或者直接相互耦合的网络基础设施部件12之间)交换信息，以创建和提供以控制或者调节网络系统10为信息基础。数据例如可以是可以例如指派给当前网络基础设施部件12但也可以指派给相邻网络基础设施部件12或者耦合功能组18的操作特性数据、操作参数、路由数据或者协议数据、规则、规定、权限、限制值、选择可能性、标识数据等。清楚标识避免不正确分配并且可能对构成数据流有贡献。

供电网络44例如也指定为主电压网络，原则上可以体现为例如与已知家庭装置和网络电压的分发系统(例如，已知230V AC(交流)网络电压)可比较的电分配器。

耦合模块16(例如，也称为网关)符合提供到功能组18的清楚转换的任务。耦合模块16还设计为传导辅助电压，以提供数据连接并且尤其地交换网络基础设施部件12和功能组18之间的供电网络中的网络介质。耦合模块16还可以设计为特别是以供电级20和数据级22实现适配、限制和控制要传送的介质。

耦合模块16可以向能量消耗者、发电机、存储和到另外的电源和数据网络提供清楚、也清楚可标识的转换。这可以例如借助标准化插头系统实现。可以连续记录流率(也就是说，例如，汲取或者馈入的电流)。

该至少一个耦合模块16可以另外设计为借助基于网络或者无线技术向外部提供数据传输，也就是说，例如链接数据网络46到上级层级(例如，服务器、网络应用等)。

在网络中的单个网络基础设施部件12的连接和链接功能组18到所述网络基础设施部件的上下文中，在特别是给定供电网络44和数据网络46(以及，可能的话，辅助电压网络48)的并联结构的情况下，可以间接或者直接确定每个网络基础设施部件12的每个连接的邻居(也就是说，例如，其他网络基础设施部件12和/或其他功能组18)。

图3另外以示例的方式图示可以由用于将网络基础设施部件12a耦合到每个邻居并且与每个邻居通信的接口54、56和58进行提供。以示例的方式，接口54a、54b、54c可以是指派给数据网络46的数据接口。例如可以以有线或者无线方式实现数据接口54a、54b、54c。根据一个优选实施例，基于RFID的数据接口54a、54c、54c用于在至少两个网络基础设施部件12之间以数据级22通信。RFID技术例如也允许使用无源标签，因此允许数据与(至少有时)不具有专用电源的网络基础设施部件12交换。可以借助无源RFID标签使至少特性数据和固定操作参数的询问实现。

以示例的方式，每个网络基础设施部件12可以设计用于双向RFID通信。也意味着，例如与接触单元14或者与耦合模块16结合的网络基础设施部件12可以设计用于无源(标签)和用于有源(读取器)数据询问。依赖于其在网络系统10中的位置，因此网络基础设施部件12即使在仍没有建立电源(例如，以辅助电压级48)的情况下，也可以提供用于读出的数据。

例如，特别优选的是，功能组18配备有借助RFID技术实现的特性数据的供应。这使得在以供电级20实际链接之前，能够询问操作参数和特性数据，如果可能的话以判定在要新添加的功能组的功率的方面建立的网络系统10是否可以“处理”。例如，可以依赖于此适配充电电流/放电电流等。同样可设想要添加的功能组只在以供电级20测试和释放之后链接。这例如可以借助硬件开关和/或软件开关实施。

可以借助控制设备32实现网络基础设施部件12的环境下的多种(特别是管理)功能。在数据方面，在控制设备32中，能够例如生成和存储用于在供电网络44、数据网络46和/或辅助电压网络48中连接的所谓路由表(协议或者传导表)。另外，控制设备32可以设计为提供数据网络46的所谓的数据网关。这可以例如包括基于协议的数据线路和数据分发；数据交换可以至少与另一网络基础设施部件12或者与耦合功能组18发生，但特别也可以扩展到整个网络系统10。除了基本以数据级22数字调节数据之外，也可以检测操作功能参数。操作功能参数可以例如关注与变量(诸如电流、电压、频率、涉及部件的内部电阻、温度、功率、能量转换等)有关的物理测量值、操作模式、操作可能性、限制值、求和值等。

图3还图示贯穿供电网络44在其扩展的供电级20的开关元件56a、56b、56c的各种接口56。开关元件56a、56b、56c例如可以设计为硬件开关或者软件开关。可以例如通过由控制设备32提供的开关脉冲激活和/或去激活开关元件56c、56b、56c。这例如意味着即使其他网络基础设施部件12或者其他功能组18已经(物理地)插入到网络基础设施部件12上，仍借助开关元件56a、56b、56c实现电流隔离(galvanic isolation)，以避免例如过载情况下的潜在危害。

可以辅助电压级24以类似的方式配置开关元件56a、56b、56c。同样可以在该情况下涉及硬件开关和/或元件开关。

图4a、4b、4c图示网络基础设施部件12a、12b、12c的三种不同配置，这三种不同配置在它们的基本功能方面可以与连同图1和3中描述的上述网络基础设施部件对应或者至少类似。每个网络基础设施部件12a、12b、12c包括控制设备32和识别单元52。然而，网络基础设施部件12a、12b、12c关于实现的接触单元14和/或耦合模块16的数目不同。

以示例的方式，图4a中的网络基础设施部件12a在每种情况下配备有一个接触单元14和一个耦合模块16。相比较，根据图4b的网络基础设施部件12b包括一个耦合模块16和两个接触单元14a、14b。网络基础设施部件12c被另外扩展并且例如配备有三个耦合模块16a、16b、16c和四个接触单元14a、14b、14c、14d。

不用说，可设想其他设计。具体地，例如也可设想网络基础设施部件12模块化地可扩展。以该方式，可以例如由例如控制设备32、标识单元52和期望数目的接触单元14和/或耦合模块16的必要部件的定义链接实现期望功能和接口的数目。

如从图4C显而易见，例如，每个接触单元14的供电网络44、数据网络46、辅助电压网络48的各自接触位置连接到具有所有其他接触单元14和耦合模块16的各自网络级的所有接触位置。不用说，控制设备32可以选择性地在该连接中干预，以能够执行连接、断开和/或控制处理。

根据一个优选实施例，可以例如利用DC(直流)电压(特别是大约48V的DC电压)操作供电网络44。为了能够确保供电网络44的稳定性，例如可推荐使用例如设计为能够基于参考电压(例如，48V)至少在波动范围内维持电压的电压控制。波动范围例如可以包括±10％，优选±5％。

以示例的方式，可设想提供具有整个网络系统10的对应特性值的(全局)控制范围。然而，也可以同样提供在单个网络基础设施部件12级别的(本地化)控制。

在涉及的部件处呈现的电压的定义控制或者电压的设置可以引起能量传递，例如用于充电目的、消耗目的和/或重新布置目的。电流方向可以从耦合功能组18之间的电势差产生。这例如定义电池单元是否意图被充电或者放电。如果例如呈现多个电池单元，则能够使用用以使得哪个电池单元优先应该被首先充电或者放电的不同设置点电压级。

负载控制也可以包括特别具有电流限制和/或内部电阻的变化的电流控制，特别用于与电流有关的电压降低。

根据另一实施例，可以插入转换器单元用于耦合功能组18到网络系统10的网络基础设施部件12，例如所述转换器单元设计用于实施电压转换。以该方式，例如，可以将需要AC电压的功能组18连接到DC供电网络。同样可设想基于直流的功能组18借助转换器单元耦合到网络系统10。这例如可以是在功能组18需要不同电压级(也就是说，例如，从例如48V的额定电压偏离)的情况下的情形。

该测量具有很多种能量存储器、发电机和能量消耗者可以经由网络系统10相互耦接的优点。鉴于此，例如可设想特别要经由网络系统10链接以能够利用它们的总能量或者总容量的其特性值关于电压级不同的各种电池单元。

在图5和图6中示意性图示网络系统10的可能配置。

图5示出其中网络系统10主要用于借助能量存储器64驱动与网络无关的电工具62的应用。相比较，根据图6的示例性实施例示出风力涡轮机84形式的发电机与多个能量存储器64的互连。

在根据图5的网络系统10的情况下，多个功能组18借助多个网络基础设施部件12相互链接。功能组18a可以例如由电工具62体现。这种电工具62(例如，所谓的无绳螺丝刀或者无绳钻孔机)在本领域已知。专有能量存储系统的需要在这种设备的情况下通常是不利的。已知能量存储系统的额定电压可以是大约36V。出于图示的原因，在图5中，相互耦合的网络基础设施部件12和功能组18图示为借助块箭头抽象地相互链接。不用说，耦合原则上可以是逻辑和/或分立结构型。具体地，绝对地需要网络基础设施部件12和功能组18之间的每个耦合(任意)可释放。

在根据图5的网络系统10的情况下，(能量)存储管理由相互耦合的网络基础设施部件12a、12b、12c、12d和12e实现。电工具62指派到的第一功能组18a链接到网络基础设施部件12a。能量存储器64a指派到的另一功能组18b链接到网络基础设施部件12b。能量存储器64b指派到的另一功能组18c链接到网络基础设施部件12c。

相比较，网络基础设施部件12d耦合到两个功能组18d、18e。以示例的方式，功能组18d具有与能量源66(例如与常规家用网络连接)的接触。这种网络连接66例如可以提供能量用于馈送供电网络44。除此之外，不能有规律地提供其他功能。相比较，功能组18e主要朝启用数据连接向上级实体(例如，基于网络的监视网络70)定向。出于这个目的，功能组18e可以替代地或者并行地提供例如基于线路的通信链接68a或者无线通信链接68b。这原则上可能涉及已知网络技术，例如LAN技术或者WLAN技术。

在功能组的该部分上，各个耦合单元74a、74b、74c、74d、74e可以分派给网络基础设施部件12a到12d的各个耦合模块16(参看例如图1和图3)。耦合单元74a可以例如配置为插头。依赖于功能组18的该部分上的功能或者设备需要，耦合单元74例如可以设计为以供电级20、数据级22和辅助电压级24与网络基础设施部件12通信。然而，也可以能够仅以级20、22、24中的一个或者两个发生通信。鉴于此，以示例的方式，耦合单元74a设计为以数据级22和供电级20建立连接。这可能归因于这样的事实，该事实是要耦合的电工具62不设计为借助辅助电压以辅助电压级24寻址。

对于直接耦合到功能组18a的网络系统10或者网络基础设施组件12a，称为该条件的信息可以存储在例如存储在功能组18a的内部功能级76a的特性数据78a中。这种特性数据可以包括标识数据、操作参数、最小和最大值等。特性数据78a例如可以经由数据级22由网络基础设施部件12a的控制设备32询问。以该方式，控制设备32可以发现哪种类型的功能组18a被耦合和/或意图要耦合。以相同的方式，例如，包括能量存储器64a、64b的功能组18b、18c也可以内部功能级76b、76c保持特性数据78b、78c，该特性数据可以由网络基础设施部件12b、12c或者可替代地全部由网络系统10询问和评估。

如耦合单元74b、74c的情况中指示，可以在所有三个级(供电级20、数据级22和辅助电压级24)与能量存储器64a、64b进行接触。以该方式，能量存储器64a、64b中的每个可以提供例如可以经由辅助电压网络48在网络系统10中分发的辅助电压。借助辅助电压，以示例的方式，网络基础设施部件12的控制设备32可以供应有操作电压。

指派给功能组18d的能量源66原则上可以以内部功能级76d提供特性数据78d。这例如可能不是常规家用插座的情况。然而，存在最初方法，也用于向具有(可以例如借助RFID技术读出，从而例如允许例如特定操作参数的标识或者读出的)特性数据78d的能量源提供这种接口。

功能组18e主要用于数据交换，特别用于监视目的。出于该原因，不意图以供电级20链接到功能组18e。然而，可以以辅助电压级24与功能组18e进行接触，以例如向通信链接68a、68b例如供应通信链接68a、68b。

不用说，可以将其他设备与功能组18的功能级76相关联，特别是用于电压匹配的转换器单元88a、88b、88c、88d。这将在下面连同图8更详细描述。

根据图5的网络系统10还包括网络基础设施部件12e(主要用于访问控制的单元)。出于这个目的，除了控制设备32和标识单元52之外，例如，网络基础设施部件12e还可以包括认证单元80和访问管理单元82。

结果，网络基础设施部件12e的目的不是主要以供电级20提供(主要)网络介质，而是网络系统10的访问控制。认证单元80可以例如包括密钥系统或者密码系统。特别优选的是，认证单元80包括读取器，特别是RFID读取器。这种读取器可以例如设计为读出存储在RFID标签上的密钥数据。可以基于存储在标签上的密钥确定用户的角色。由此开始，特定角色能够借助访问管理单元82分配给用户。以该方式，可以向不同用户组指派不同权限。不用说，与图5中的图示相反，以示例的方式，可以以辅助电压级24向网络基础设施部件12e馈送辅助能量。

图6中图示的网络系统10具有原则上与图5中的图示类似的结构。

图6中的网络系统10用于将发电机(例如，风力装置84)链接到多个能量存储器64。发电机84指派给功能组18a。能量存储器64指派给功能组18b、18c、18d、18e、18f、18g。功能组18由网络基础设施部件12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g相互链接。该链接可以依赖于功能组包括供电网络44、数据网络46和/或辅助电压网络48。网络基础设施部件12h例如以与图5中的网络基础设施部件12e类似的方式主要用于认证和访问管理目的。

不用说，根据图6的网络系统10也具有可以提供到外部监视系统的连接；鉴于此，也参考图5。

在图5和6中示意性图示的模块化构建网络系统10在每种情况下允许实际相互不兼容的功能组的链接。以该方式，特别在再生能量的生成和存储领域或者电动性领域并且一般在具有与网络无关地操作的消耗者的应用中，可能出现更高的灵活性。

不用说，例如，根据图5的网络系统10特别当能量存储器要被充电时只暂时连接到能量源66。

另外，网络系统10中链接的网络基础设施部件12的每个耦合模块16可以记录和通信有多少量的电力已经通过所述耦合模块是有利的。可以以该方式例如实现计费和偿还模块。

如上面已经提及，供电级20和数据级22的共同实现在不需要不得不害怕网络系统10的缺点或者损坏的情况下，允许很多种发电机、存储器和消耗者。在数据级22的通信允许连接功能组18的特性被确定，以及因此，流率、总功率、容量等被检测和/或预期。以该方式，不同功率类别可以仅用一个概念覆盖。具体地，这种网络系统10被开放用于未来功率适配。

在根据图5的网络系统10的情形下，能量存储器64的充电可以借助例如插入能量源66和网络基础设施部件12d之间的转换器(参考转换器单元88)引起。借助网络基础设施部件12可以内部联网地实现充电电流的另外分发。

另外不用说，如果网络基础设施部件12d被主动耦合到功能组18d，则电工具62也可以在插入网络系统10的情况下以“网络链接”方式操作。在该情况下，借助不同转换器单元88，例如(AC)网络电压可以转换为网络系统10的额定电压并且随后转换为电工具62所需的额定电压。另外，能量存储器64可以具有对于其可以提供对应转换器单元88的专用特定额定电压。

借助各个网络基础设施部件12中提供的特定电压控制，能够控制整个网络系统10中的电流流动。以该方式，通过示例的方式，可以以高或者低优先级充电和/或放电单个能量存储器64。这实际上可以提供各种优点。因此，例如，假设网络系统10用作可再充电电池充电站，例如，其中，充电能量存储器64可以供应用于外部使用。在这种应用中，锁定的优先化可以使得只有充满的能量存储器64能够永远被交换。

如上面已经提及，网络基础设施部件12的耦合模块16可以设计为检测各种数据。这可能例如涉及从表1的以下可能物理值中选择：

在表1中，术语“网关”例如表示耦合模块16。诸如“网络”或者“网格”的术语特别涉及供电网络44。术语“网络节点”可以等同于接触单元14。

表1中所示的设置点值可以例如用作负载控制的目标变量，例如其中，可以规定允许带宽。

下面的表2示出可以在单个网络基础设施部件12和单个接触单元14和/或耦合模块16的构建、操作中和在网络系统10的控制中使用的示例性物理值。

在表2中，节点例如可以被视为网络基础设施部件12。其他常规可以与已经连同表1提及的常规对应。以示例的方式，相对设置点值改变可以替代相邻网络基础设施部件12之间的单个接触单元14处的绝对值被传递。这种表示可能对最小化需要的数据流有贡献。

在检测和监视所有所需值期间，与要覆盖的电流路径一起，例如，部分值可以按需要被检测、求和和询问。以该方式，即使在单个网络基础设施部件12的情况下也可以呈现整个网络系统10的足够知识。

可以从图7中的示意图示中收集表1和2中描述的值到示例性网络基础设施部件12的指派。

图8示出具有能量存储器64的功能组18耦合到的网络基础设施部件12的实施例。功能组18还具有耦合单元74和功能级76。功能级76包括转换器单元88和辅助转换器90。辅助转换器90可以设计为为辅助电压级24提供低电压。

相比较，转换器单元88设计为转换由能量存储器64提供的电压为网络基础设施部件12的供电级20的额定电压。出于这个目的，例如，可以在转换器88的情况下提供电流控制器(I控制器)和/或电压控制器(U控制器)。

功能级76还可以具有设计为检测例如电流(I)、电压(U)、传送功率(W)温度(T或t)等的操作特性数据的传感器单元92。传感器单元92可以例如经由数据级22与网络基础设施部件12(特别是其控制设备32(图8中没有图示))通信。

在数据级22通信的数据可以包括以操作数据块94的示例的方式描述的变量。这些变量可以馈送到变换器单元88和/或到辅助变换器90。以该方式，具体地，变换器单元88可以驱动用于锁定的负载控制。

转换器88的电流控制器例如可以设计为符合正电流限制和负电流限制。电压控制器可以设计为设置期望额定电压。此外，可以提供可控制内部电阻(R)，以另外影响电压级。另外，可以在电压控制器的情况下提供基于电压差和充电的当前状态之间的比率(△U/W)的控制变量。这种值可以是大约2V/100％。这例如意味着在给定示例性额定电压48V的情况下，电压在0％充电是47V并且在100％充电是49V。以该方式，相同额定电压的网络系统中的所有能量存储器(电池)可以联合地达到设置点充电值和/或设置点放电值。

借助传感器单元92确定的值例如也可以用以确定连接能量存储器64的剩余容量或者检测消耗值(例如，电流消耗等)。

图9示出相互耦合的网络系统10的两个网络基础设施部件12a、12b的大大简化的图示。网络基础设施部件12a耦合到功能组18a。网络基础设施部件12b耦合到功能组18b。功能组18a、18b特别可以是能量存储器。例如在进行中对馈送到网络基础设施部件12a的馈送值与被馈送到网络基础设施部件2b的馈送值和与可能的先前馈送求和。也就是说，即使忽略下一个，但通过接受其相邻网络基础设施部件12的值的一个网络基础设施部件12(例如，每个网络基础设施部件12)，可能对检测网络系统10的总体功能有贡献。此外，在这种网络结构的情况下，能够应用基尔霍夫规则，用于确定电流和电压。

因此除了直接相互耦合的两个网络基础设施部件12之间的相邻关系之外的基本数据，必须被传送到另一网络基础设施部件12。以该方式，可以显著限制要传送的总数据量。然而，可以提供用于控制的足够信息基础以及整个网络系统10的控制，特别是负载控制。

可以以简单方式理解传导控制变量的延迟，其中，可以提供控制算法，以相应地考虑和/或补偿它们。

图10示出图示控制变量△U/W对电压U_act和充电状态SOC中之间的关系的影响的示例性系统的简化图。在该情况下，电压轴由98指明，并且充电状态轴由100指明。在图10a中，逐步改变比率△U/W。

以类似的方式，图10b图示依赖于给定电阻(内部电阻)R_setp的电压U_act和电流I_act之间的关系。在该情况下，电压轴再次由98指明，并且电流轴由102指明。图10a和10b图示对电压控制的可能影响。

可以参考图11a、11b和11c图示网络系统10的各种适配处理。根据图11a的网络系统10例如包括分别链接到功能组18a、18b的两个网络基础设施部件12a、12b。功能组18a、18b每个具有能量存储器64。指派给第一网络基础设施部件12a的能量存储器在最初状态(SOC＝100％)中被完全充电。指派给第二网络基础设施部件12b的能量存储器64b在最初状态(SOC＝0％)中被完全放电。

图11b图示根据图11a的能量存储器64的充电状态之间的均衡处理的时间序列。在该情况下，电流轴由102指明。时间轴由104指明。由106指明的轴标识能量存储器64的充电状态SOC。从图11b清楚的是提供(正和负)电流限制(±2A)，也参考图11a中的操作数据块94a、94b。结果，向两个能量存储器64之间的均衡状态充电电流或放电电流的减少只在特定时间之后实现。

图11c的图示从根据图11a的相同初始状态与图11b类似地进行，但这里实现充电反转。也就是说，原始完全充电的能量存储器64被完全放电，并且反之亦然。从图11a的操作数据块94a、94b进行，可以适配设置点规定，以启动充电反转。鉴于此，以示例的方式，可以适配设置点电压。图11b中图示的均衡处理可以由均匀电压规定(这里，例如：对于两个能量存储器64U_setp＝48V)发起。可以由在不需要争取均衡的情况下以锁定的方式放电一个能量存储器64(ID1)并且以锁定的方式充电一个能量存储器64(ID2)(这里，ID1 U_setp＝50V，ID2 U_setp＝46V)的不同电压规定，启动根据图11C的充电反转。电流限制(±2A)可以再一次被证明。

图12a和12C顺序示出关于例如根据图11a的两个能量存储器64中的电流分发如何对于给定加载产生(参考图12a)，在时间序列方面的相互对应的图。相关联的操作参数可以从图12b中的操作数据块94a、94b收集。可以在如下事实中看到图12c中的不同轮廓的原因：对于两个能量存储器64预定义不同设置点内部电阻值R_setp(在一个情况下0.2Ω，在一个情况下0.4Ω)。

图12c中明显的是，指派给具有较低内部电阻R_setp的网络基础设施部件12a的能量存储器64，在加载(放电和充电)期间，在关于操作数据块94a和94b之间的内部电阻U_setp的关系的相反关系上，发生和输出电流。

这图示可以通过改变内部电阻R_setp影响不同能量存储器64的特性特征。以示例的方式，在能量存储器64的预先老化的情况下，可以通过选择更高的内部电阻来引起更小的电流流动。

根据另一实施例，可以分配不同访问权(特别是基于角色的访问权)用于网络系统10的单个或者所有网络基础设施部件12。这些访问权例如可以与供电级20、数据级22和/或辅助电压级24有关。从网络基础设施部件12的观点看，例如以下角色可以发生：相邻网络基础设施部件、客户、制造商、服务、拥有者、用户、网络运营商和用户组。可设想其他角色。

例如可以在以下区域向所述角色授予特定访问权：数据传输、耦合模块数据(网关数据)、供电级、供电网络、经由耦合模块的供电级访问、(访问)访问权、软件更新、网络值和辅助电压。

访问权例如包括间接访问和/或基于密码或者登陆的访问。此外，访问权用以例如确定是否允许角色拥有者实施读取和/或写入，以及例如是否允许充电和/或放电，以及例如达到访问权可以扩展到的相邻节点的数目的效果。以该方式，可以以表格方式管理访问权。

以示例的方式，在网络基础设施部件12的情况下，可以存储特定访问表，以例如用于各种类型的使用。这可能例如关注销售、出租、租赁、公共或者私人提供等，并且可能与网络系统12和/或功能组18有关。

例如基于因特网的监视系统的监视系统(也参看图5)可以启用与角色有关的生成和其提供，包括基于角色的访问权。这可能想到这样的范围(例如，可以借助基于因特网的应用本地化单个网络基础设施部件12)。这种用于监视目的的在线访问允许用户和/或拥有者获得容量、消耗、功率和/或遭受的和/或期望的成本的总览。

以该方式，通过远程监视，例如，能够检测损坏和/或有缺陷的功能组，特别是故障能量存储器64。

当适当缩放时，借助多个网络基础设施部件12链接到具有能量存储器64的多个功能组18的网络系统10，例如可以总地用于电工具、电动自行车、电动滑板车、电动车辆和/或者作为用于再生能量产生的装置(特别是太阳能装置和风力装置)的峰值电流存储器或者缓冲器存储器。因此可以高效地并且以符合需求的方式和/或以可用性控制的方式提供能量。

由与供电级20并排提供的数据级22可能进行的通信，使得总体能够利用“安全储备”运行网络，这是因为与常规网络比较，应该预期明显更少的不可预见的负载波动。

系统固有数据交换使得能够更高效地改变网络并且向着电能的提供和需要之间的精确、虚拟一致匹配地工作。

开放方法对于能够组合系统中的多个(电)能量存储器并且使得它们可用于消耗者和/或发电机有贡献。可以以这样的方式避免专有解决方案的缺点。

开放和自配置结构使得灵活地并且以符合应用的方式改变网络系统。再不需要附加设置花费的情况下，特别可以虚拟地实施改变和扩展。

作为分发网络的概念允许由显著缺陷影响的大型中央供电系统由其中多个小单元相互耦合的分发系统(其明显地对于应用更投机地改变)替代。特别在对于能量存储器损坏的情况下，可以利用分发系统降低或者完全避免间接损坏。

Claims

1.一种网络基础设施部件(12)，包括以下：

至少一个接触单元(14)，用于连接到另一网络基础设施部件(12)；至少一个耦合模块(16)，用于耦合功能组(18)，其中网络基础设施部件(12)设计为至少以供电级(20)与耦合功能组(18)通信，其中，网络基础设施部件(12)设计为至少以供电级(20)和/或数据级(22)与至少一个其他网络基础设施部件(12)通信，以使得用于链接多个功能组(18)的自配置网络系统(10)可以用多个网络基础设施部件(12)的网络产生。

2.如权利要求1所述的网络基础设施部件(12)，还包括控制设备(32)，用于控制操作参数，特别是以供电级(20)的负载控制。

3.如权利要求2所述的网络基础设施部件(12)，其中，控制设备(32)还设计为特别以供电级(20)和/或数据级(22)检测耦合功能组(18)的特性数据。

4.如权利要求2或3所述的网络基础设施部件(12)，其中，控制设备(32)设计为在控制期间考虑至少一个其他所接触的网络基础设施部件(12)的操作参数。

5.如权利要求2至4中任一项所述的网络基础设施部件(12)，其中，控制设备(32)设计为将检测到的操作参数以数据级(22)通信到至少一个其他所接触的网络基础设施部件(12)。

6.如权利要求2至5中任一项所述的网络基础设施部件(12)，还包括至少一个传感器元件(42)，特别是温度传感器和/或加速度传感器，其中，可以由控制设备(32)寻址该至少一个传感器元件(42)。

7.如前述权利要求中任一项所述的网络基础设施部件(12)，还设计为以辅助能量级(24)，特别是辅助电压级，与至少一个其他网络基础设施部件(12)和/或耦合功能组(18)通信。

8.如前述权利要求中任一项所述的网络基础设施部件(12)，其包括用于用户的认证单元(80)，特别是其中，所述认证单元耦合到控制设备(32)。

9.如权利要求2至8中任一项所述的网络基础设施部件(12)，其中，控制设备(32)向用户提供基于规则的访问权。

10.如权利要求2至9中任一项所述的网络基础设施部件(12)，其中，控制设备(32)设计为实施耦合功能组(18)的负载限制和/或负载断开。

11.如前述权利要求中任一项所述的网络基础设施部件(12)，其中，借助无线数据传输，优选借助电磁波，更优选借助RFID技术，实施以数据级(22)与至少一个其他网络基础设施部件(12)和/或耦合功能组(18)的通信。

12.如前述权利要求中任一项所述的网络基础设施部件(12)，还包括标识单元(52)，其允许网络基础设施部件(12)和每个耦合模块(16)和/或每个接触单元(14)被清楚地标识。

13.一种用于供电目的的分发网络系统(10)，设计用于以供电级(20)输送网络介质，该分发网络系统包括如前述权利要求中任一项所述的多个耦合网络基础设施部件(12)。

14.如权利要求13所述的网络系统(10)，其中，网络介质是电能，并且其中特别将供电级(20)设计为DC电压网络。

15.如权利要求13或14所述的网络系统(10)，其中，网络基础设施部件(12)可以在每个情况下耦合到设计为消耗者、供应者和/或存储器的至少一个功能组(18)。

16.如权利要求13至15中任一项所述的网络系统(10)，其中，至少一个网络基础设施部件(12)可以至少暂时耦合到允许观察和检测操作参数和服务数据的外部监视系统(70)。

17.如权利要求13至16中任一项所述的网络系统(10)，还包括线路系统，用于连接耦合网络基础设施部件(12)。

18.如权利要求17所述的网络系统(10)，其中，线路系统包括网络介质的供电网络(44)和用于通信数据的数据网络(46)。

19.如权利要求17至18中任一项所述的网络系统(10)，还包括辅助能量网络(48)，特别是辅助电压网络。

20.如权利要求12至19中任一项所述的网络系统(10)，其中，在网络基础设施部件(12)和耦合功能组(18)之间另外提供至少一个转换器单元(88)，特别是电压转换器。

21.如权利要求13至20中任一项所述的网络系统(10)，其中，至少一个耦合功能组(18)提供可以馈送到网络基础设施部件(12)之一的控制设备(32)的特性数据(78)的可读取表示。

22.如权利要求13至21中任一项所述的网络系统(10)，其中，网络基础设施部件(12)提供整个分发网络系统(10)的集成负载控制。

23.如权利要求13至22中任一项所述的网络系统(10)，其中每个网络基础设施部件(12)的每个接触单元(14)和每个耦合模块(16)可以被清楚地标识。

24.如权利要求13至23中任一项所述的网络系统(10)，其中，提供由特别是电能的线路和热能线路的组合的不同供电线路体现的多个供电级(20)。

25.如权利要求13至24中任一项所述的网络系统(10)，其中，提供耦合到网络基础设施部件(12)并且设计为可再充电能量存储器(64)的多个功能组(18)，其中，网络系统(10)提供存储管理。

26.使用如权利要求13至25中任一项权利要求所述的网络系统(10)，用于以至少部分电驱动来驱动车辆。

27.使用如权利要求13至25中任一项所述的网络系统(10)，作为再生能量的供电系统。

28.使用如权利要求13至25中任一项所述的网络系统(10)，用于操作与网络无关的电工具。

29.使用如权利要求13至25中任一项所述的网络系统(10)，作为用于外部网络的缓冲器存储器。

30.使用如权利要求13至25中任一项所述的网络系统(10)，作为用于交换能量存储器(64)的更改站。