CN104620492B - 用于控制能量存储装置的耦合装置的方法和能量供应系统 - Google Patents
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Abstract
能量供应系统（100），其具有能量存储装置（1）。能量存储装置具有多个串联在至少一个能量供应分支（Z）中的能量存储模块（3），所述能量存储模块分别包括具有至少一个能量存储电池（5a、…、5k）的能量存储电池模块（5）和具有耦合元件（7a、…、7c）的耦合装置（7），所述耦合元件被设计用于选择性地将能量存储电池模块接入到相应的能量供应分支中或者绕开能量存储电池模块；和多个驱动装置（9），所述驱动装置被分配给能量存储模块（3）中的各一个并且与能量存储模块中的所述各一个耦合，并且所述驱动装置被设计用于根据驱动信号控制耦合装置的耦合元件。能量供应系统还包括控制装置（8），所述控制装置经由控制信号线路（8a）与驱动装置（9）耦合，并且所述控制装置被设计用于将控制信号经由控制信号线路输出给驱动装置，所述控制信号具有物理的控制信号参数（S），用于驱动装置（9）的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中。在此，驱动装置被设计用于接收控制信号和根据可预设的控制模式分配和控制信号参数的数值产生相应的驱动信号。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制能量存储装置的、尤其是具有模块化的电池组系统的能量存储装置的耦合装置的方法和能量供应系统。
背景技术
呈现出，今后不仅在诸如风力设备或太阳能设备的静止应用中，而且在如混合动力或电动车辆的车辆和船舶中，增加地使用将新型能量存储技术与电驱动技术或者与供电网相组合的电子系统。
单相或多相电流到电机或供电网中的馈送通常通过脉冲逆变器形式的变流器来实现。对此可以将由直流电压中间回路所提供的直流电压变换为多相交流电压，例如三相交流电压。该直流电压中间回路在此由串联的电池组模块构成的支路来馈电。为了能够满足针对相应的应用所给出的对功率和能量的要求，通常将多个电池组模块串联在牵引电池组中。
在文献US 5 642 275 A1中描述了一种具有集成的逆变器功能的电池组系统。这样的系统以多级级联逆变器或者电池组直接逆变器（电池组直接变流器，BDI）的命名而已知。这样的系统在多个能量存储模块支路中包括直流源，其中所述能量存储模块支路可以直接连接到电机或电网上。在此可以产生单相或多相供电电压。能量存储模块支路在此具有多个串联的能量存储模块，其中每个能量存储模块具有至少一个电池组电池和所分配的可控耦合单元，该耦合单元允许根据控制信号来断开相应的能量存储模块支路、或者跨接分别被分配的至少一个电池组电池、或者将分别被分配的至少一个电池组电池接入到相应的能量存储模块支路中。通过例如借助脉冲宽度调制合适地控制耦合单元，还可以提供合适的相位信号以控制相输出电压，使得可以放弃单独的脉冲逆变器。为了控制相输出电压所需的脉冲逆变器因此可以说是被集成到BDI中。
类似的系统在文献DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1中公开，所述文献例如示出具有多个电池组模块支路的电池组直接逆变器，其中所述电池组模块支路可以直接连接到电机上。
BDI相对于常规的系统通常具有更高的效率和更高的故障安全性。故障安全性此外通过如下来保证，即可以通过合适地跨接控制耦合单元将失效的、故障的或欠功率的电池组电池从能量供应支路中切断。能量存储模块支路的相输出电压可以通过相应地控制耦合单元而被改变，并尤其是分级地被调节。输出电压的分级在此由单个能量存储模块的电压来得出，其中最大可能的相输出电压通过能量存储模块支路的所有能量存储模块的电压之和来确定。
为了调节能量存储模块的输出电压，可以对耦合单元进行脉冲宽度调制（PWM）控制。由此可以通过有目的地改变接通时间以及断开时间来输出所期望的平均值作为能量存储模块电压。
在BDI或模块化构造的能量存储装置中要求：快速地、灵活地、可靠地、能量有效地且成本适宜地控制各个能量存储模块的耦合单元。随着能量存储模块的数量增加，该要求越发变难。
因此存在对于控制模块化构造的能量存储装置的耦合装置的需求，其中各个能量存储模块的功率电子装置能够以高的精度、高的速度、尽可能大的灵活性和小的实施耗费来控制。
发明内容
本发明根据一个方面创造一种能量供应系统，其具有能量存储装置。能量存储装置具有多个串联在至少一个能量供应分支中的能量存储模块，所述能量存储模块分别包括：具有至少一个能量存储电池的能量存储电池模块；和具有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件被设计用于选择性地将能量存储电池模块接入到相应的能量供应分支中或者绕开能量存储电池模块；和多个驱动装置，所述驱动装置被分配给能量存储模块中的各一个并且与能量存储模块中的所述各一个耦合，并且所述驱动装置被设计用于根据驱动信号控制耦合装置的耦合元件。能量供应系统还包括控制装置，所述控制装置经由控制信号线路与驱动装置耦合，并且所述控制装置被设计用于将控制信号经由控制信号线路输出给驱动装置，所述控制信号具有物理的控制信号参数，用于驱动装置的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中。在此，驱动装置被设计用于接收控制信号，并且根据可预设的控制模式分配和控制信号参数的数值产生相应的驱动信号。
根据另一方面，本发明创造一种用于控制能量存储装置的耦合装置的方法，所述能量存储装置具有多个串联在至少一个能量供应分支中的能量储存模块。能量存储模块分别包括：能量储存电池模块，所述能量储存电池模块具有至少一个能量存储电池；和具有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件被设计用于选择性地将能量存储电池模块接入到相应的能量供应分支中或者绕开能量存储电池模块。该方法在此具有如下步骤：产生控制信号，所述控制信号具有物理的控制信号参数，用于驱动装置的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中；将控制信号发送给驱动装置，所述驱动装置被分配给能量存储模块中的各一个并且与能量存储模块中的所述各一个耦合，并且所述驱动装置被设计用于根据驱动信号经由控制信号线路控制耦合装置的耦合元件；和通过驱动装置根据可预设的控制模式分配和控制信号参数的数值产生用于耦合装置的耦合元件的相应的驱动信号。
本发明的构思是：在具有串联在一个或多个能量供应分支中的电池组电池的模块化构造的能量存储装置中，尽可能有效、快速、精确和灵活地确保功率电子构件的控制。对此，设有控制装置，所述控制装置经由控制线路与被分配给能量存储装置的相应的能量存储模块的驱动装置进行通信。经由所述控制线路能够将控制信号发送给全部驱动装置，所述控制信号具有物理特性，所述物理特性的数值或其变化被驱动装置的控制行为编码。
根据本发明的控制的优点在于：仅设有一个控制线路，经由所述控制线路以顺序的次序对能量供应分支的全部驱动装置供应控制信号。由此降低硬件耗费，尤其是因为能够灵活地调整能量存储模块或所属的驱动装置的数量，而不必根本性地改变控制线路拓扑。此外，能够通过这一个控制线路确保驱动装置的控制的同步性。
此外，存在如下优点：能够应用标准化的控制信号类型，使得实施是灵活的、成本适宜的且低故障的。借助根据本发明的方法措施，用于驱动装置的控制信号的高的更新频率是可行的，而针对与驱动装置的通信不需要昂贵且专用的硬件部件。特别是，在驱动装置中的控制信号的分析是快速、无问题的并且可以不大规模地匹配于控制信号的类型。
该控制能够实现极其短的等待时间。此外有利的是，理论上未受限数量的能量存储模块是可行的，所述能量存储模块的实际最大数量仅与通过驱动装置进行的控制信号的所需的分辨率和处理速度相关。此外，根据本发明的方法措施确保在故障情况下、例如在控制线路的线破损或者到驱动装置的引线的线破损的情况下的安全的状态。
此外，经由边沿信号同步能量存储模块是可行的。控制信号的传递有利地是鲁棒的并且能够经由适当的器件、例如光电耦合器以电分离的方式执行。控制装置和驱动装置之间的总的通信仅需要少量的运算能力，使得驱动装置和控制装置的软件占用少量资源。
按照根据本发明的能量供应系统的一个实施方式，能量供应系统还能够包括配置线路，所述配置线路将控制装置与驱动装置耦合，其中控制装置被设计用于，将配置信号经由配置线路输出给驱动装置，所述配置信号配置驱动装置的相应的能预设的控制模式分配。这提供如下优点：即经由单独的配置线路能够将配置数据以对于更新快速性要求小的方式传输给驱动装置。由此，常规的总线系统、例如CAN总线或LIN总线被用于驱动装置的配置。
按照根据本发明的能量供应系统的另一实施方式，能量供应系统还能够包括重置线路，所述重置线路将控制装置与驱动装置耦合，其中控制装置被设计用于，将重置信号经由重置线路输出给驱动装置，所述重置信号将耦合装置的全部耦合元件置于断开的状态。有利地，由此能够确保在故障情况下的安全性。
按照根据本发明的能量供应系统的另一实施方式，能量供应系统还能够包括反馈线路，所述反馈线路连同控制信号线路一起形成用于控制装置的反馈回路，其中控制装置被设计用于经由反馈线路接收控制信号，并且根据反馈的控制信号检查是否控制信号无错地输出给全部驱动装置并且在控制信号线路中不存在故障。这能够实现：更容易地确定故障和失效以及必要时在运行时间不同的情况下再调节控制信号。
按照根据本发明的能量供应系统和方法的另一实施方式，控制信号能够是脉冲宽度调制的数字信号，并且物理的控制信号参数能够是脉冲宽度调制的数字信号的脉冲宽度。由于脉冲宽度调制的控制信号，高的更新频率是可行的，使得在耦合装置的开关周期期间也能够多次地发送用于验证的信息。这能够实现控制信号参数检测的平均，由此降低故障概率并且该控制变得更加鲁棒。
按照根据本发明的能量供应系统和方法的另一实施方式，控制信号能够是频率调制的数字信号，并且物理的控制信号参数能够是频率调制的数字信号的频率。
按照根据本发明的能量供应系统和方法的另一实施方式，控制信号能够是模拟的电压信号，并且物理的控制信号参数能够是模拟的电压信号的电压值。
按照根据本发明的能量供应系统和方法的另一实施方式，控制信号能够是例如经由RS 232串行传递的数字的比特序列，并且物理的控制信号参数能够以比特序列来编码。
按照根据本发明的方法的一个实施方式，所述方法还能够包括如下步骤：产生配置信号，所述配置信号经由配置线路输出给驱动装置，其中配置信号配置驱动装置的相应的能预设的控制模式分配。
按照根据本发明的能量供应系统的另一实施方式，耦合装置能够包括以全桥电路的耦合元件。替代地，耦合装置能够包括以半桥电路的耦合元件。按照根据本发明的能量供应系统的另一实施方式，能量存储电池能够包括锂离子蓄电池。因此，根据本发明的控制尤其适合于快速开关的电池组直接变流器（BDI）或电池组直接变频器（BDC）。显然地，在此，全部其他类型的电池组、蓄电池、电容器和电压源也是可行的，同样还有根据本发明的控制也适合于其他模块化串联的能量供应系统。
附图说明
本发明的实施方式的其他的特征和优点从参考所附的附图的下面的描述中得出。
其中：
图1示出根据本发明的一个实施方式的具有能量存储装置的电能供应系统的示意图；
图2示出根据图1的能量存储装置的能量存储模块的一个实施例的示意图；
图3示出根据图1的能量存储装置的能量存储模块的另一实施例的示意图；
图4示出根据本发明的另一实施方式的具有能量存储装置的电能供应系统的示意图；
图5示出根据本发明的另一实施方式的控制信号分配到控制信号的不同的参数范围的示意图；和
图6示出根据本发明的另一实施方式的用于控制能量存储装置的耦合装置的方法的示意图。
具体实施方式
图1示出一种电能供应系统100，其用于将由能量存储模块3所提供的直流电压转换为n相交流电压。能量供应系统100包括具有能量存储模块3的能量存储装置1，所述能量存储模块串联在一个或多个能量供应支路或能量供应分支Z中。能量供应分支Z分别耦合在能量存储装置1的两个输出端子1a和1b之间，所述输出端子分别耦合到直流电压中间回路2b上。在图1中，能量供应系统100示例地用于给三相电机6馈电。但也可以规定，能量存储装置1被用于为能量供应电网6产生电流。替代地，该电机6也可以是同步或异步电机、磁阻电机或无刷直流电动机（BLDC，“brushless DC motor”）。在此也能够可以的是，将能量存储装置1用在静止系统、例如发电站中，用在电能生产设备、诸如风力设备、光伏设备或热电联产设备（Kraftwaermekopplungsanlagen）中，用在能量存储设备诸如压缩空气储能电站、电池组储能电站、飞轮储能器、泵储能器或类似系统中。图1中的系统的另外的应用可能性是被设计用于在水面或水下前进的客或货运输车辆、例如船舶、摩托艇或诸如此类的。
对此，能量存储装置1的能量供应分支Z中的每个必要时通过（未示出的）耦合电感与直流电压中间回路2b耦合。耦合电感例如可以是有目的地连接在直流电压中间回路2b与能量存储装置1的输出端子1a之间的感应节流阀。替代地，也能够可以的是，通过在能量存储装置1与直流电压中间回路2b之间的互连中本来存在的寄生电感来构成耦合电感。
直流电压中间回路2b给脉冲逆变器4馈电，该脉冲逆变器由直流电压中间回路2b的直流电压来为电机6提供一相或三相交流电压。
在图1中，能量供应分支Z的数量示例地为两个，但其中其他每种数量的能量供应分支Z同样是可以的。能量存储装置1的能量供应分支Z具有至少两个串联的能量存储模块3。在图1中，能量存储模块3的数量示例性地为四个，但其中每个能量供应分支中的其他每种数量的能量存储模块3同样是可以的。能量存储模块3分别具有两个输出端子3a和3b，通过所述输出端子可以提供能量存储模块3的模块输出电压。因为能量存储模块3基本是串联的，所以能量存储模块3的模块输出电压累加为总输出电压，该总输出电压在能量存储装置1的能量供应分支Z的输出端子1a、1b上被提供。
在图2和3中更详细地示出能量存储模块3的示例的构造形式。能量存储模块3分别包括耦合装置7，该耦合装置具有多个耦合元件7a和7c以及必要时7b和7d。能量存储模块3另外分别包括能量存储电池模块5，该能量存储电池模块具有一个或多个串联的能量存储电池5a、5k。
能量存储电池模块5在此例如可以具有串联的能量存储电池5a至5k，例如锂离子电池组或蓄电池。在此，在图2中所示出的能量存储模块3中，能量存储电池5a至5k的数量示例性地为两个，但其中其他每种数量的能量存储电池5a至5k同样是可以的。对于能量存储电池5a至5k同样可以采用具有其他电池化学的二次电池，例如铅酸电池组、镍金属氢化物蓄电池、镍镉蓄电池、锂聚合物蓄电池或诸如此类的。另外，对于能量存储电池5a至5k也可以采用双层或超级电容器。
能量存储电池模块5通过连接线与所属的耦合装置7的输入端子相连接。耦合装置7在图2中示例地作为全桥电路来构造，该全桥电路具有各两个耦合元件7a、7c和两个耦合元件7b、7d。耦合元件7a、7b、7c、7d在此可以分别具有有源开关元件、例如半导体开关以及与之并联的空转二极管。半导体开关例如可以具有场效应晶体管（FET）。在该情况下，空转二极管也可以分别被集成到半导体开关中。
图2中的耦合元件7a、7b、7c、7d例如可以借助图1中的控制装置8来控制，使得能量存储电池模块5有选择地接入到输出端子3a和3b之间，或者能量存储电池模块5被跨接或绕行。通过右下方的耦合元件7d以及左上方的耦合元件7a被置于闭合状态，而其余两个耦合元件被置于断开状态，能量存储电池模块5例如可以以正向接入到输出端子3a和3b之间。绕行状态例如可以通过如下来设定，即两个耦合元件7a和7b被置于闭合状态，而两个耦合元件7c和7d被保持为断开状态。
通过合适地控制耦合装置7，因此能量存储模块3的各个能量存储电池模块5可以有目的地被集成到能量供应分支Z的串联电路中。
图3示出能量存储模块3的另外的示例的实施方式。在图3中所示出的能量存储模块3与图2中所示出的能量存储模块3的区别仅仅在于，耦合装置7具有两个而不是四个耦合元件，所述耦合元件互连成半桥电路代替全桥电路。
在所示的实施变化方案中，有源开关元件可以作为例如IGBT（绝缘栅双极晶体管）、JFET（结型场效应晶体管）形式的功率半导体开关或者作为MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）来实施。
能量供应分支Z中的每个的输出电压可以利用耦合元件7a、7b、7c、7d通过合适的控制而从负的最大值直至正的最大值分级地变化。电平的分级在此根据各个能量存储电池模块5的分级来得出。例如为了获得通过能量存储电池模块5的分级而预先给定的两个电压等级之间的平均电压值，能量存储模块3的耦合元件7a、7b、7c、7d可以按时钟、例如以脉冲宽度调制（PWM）来控制，使得所涉及的能量存储模块3在时间平均上提供模块电压，该模块电压可以具有在零与通过能量存储电池5a至5k所确定的最大可能的模块电压之间的数值。
借助重新参考图1，能量供应系统100还能够包括控制装置8，所述控制装置与能量存储装置1连接，并且借助于所述控制装置能够控制能量存储装置1，以便在相应的输出端子1a、1b处提供能量存储装置1的期望的总输出电压。此外，控制装置8能够被设计成，在对能量存储装置1的能量存储电池充电时控制能量存储装置1的有源开关元件或相应的耦合元件。
对此，能量存储装置1具有多个驱动装置9，所述驱动装置被分配给能量存储模块3中的各一个并且与其耦合。驱动装置9被设计用于，根据驱动信号控制耦合装置7的耦合元件7a、7b；7c、7d。驱动信号在此能够根据通过控制装置8产生的控制信号来产生。控制信号在此通过控制装置8经由控制信号线路8a输出给驱动装置9。控制信号具有物理的控制信号参数S，将用于驱动装置9的控制模式编码到所述控制信号参数的数值中。驱动装置9被设计用于接收控制信号，并且根据可预设的控制模式分配和控制信号参数S的数值产生相应的驱动信号。
示例地，在图1中仅示出用于能量供应分支Z之一的驱动装置9。然而，也能够可行的是，能量供应系统100的能量供应分支Z中的多个或全部都配备有驱动装置9。
控制信号例如能够是脉冲宽度调制的数字信号，其中物理的控制信号参数S是脉冲宽度调制的数字信号的脉冲宽度。替代于此，控制信号能够是频率调制的数字信号，其中物理的控制信号参数S是频率调制的数字信号的频率。另一可能性在于，控制信号是模拟电压信号，其中物理的控制信号参数S是模拟电压信号的电压值。此外，存在如下可能性，控制信号是例如经由RS 232串行传递的数字比特序列，其中物理的控制信号参数S以比特序列来编码。
一般来说，为控制信号选择具有如下信号特性的信号类型，所述信号特性一方面能够有针对性地被改变并且另一方面能够通过相应的检测逻辑倒译成传递的信息值。由此能够借助控制信号传输与针对驱动装置的所需要的或所期望的控制模式相关的控制信息。
能量供应系统100还能够具有必要时双向的配置线路8d，所述配置线路将控制装置8与驱动装置9耦合。经由配置线路8d，控制装置8能够将配置信号输出给驱动装置9，所述配置信号配置驱动装置9的相应的可预设的控制模式分配。经由例如能够为CAN总线或LIN总线的配置线路8d能够将关于温度、充电状态、模块电压等的时间不关键的或时间不那么关键的信息传递给驱动装置9或者由其发送。经由所述配置线路8d，控制装置8能够将能量存储模块3导入到分支电压范围中，对于所述分支电压范围而言，所述能量存储电池模块在分级地接通或断开能量供应分支Z中的能量存储电池模块5时而被设置。
此外，能量供应系统100能够具有重置线路8b，所述重置线路将控制装置8与驱动装置9耦合。经由重置线路8b，控制装置8能够将重置信号输出给驱动装置9，所述重置信号将耦合装置7的全部耦合元件7a；7b；7c；7d置于断开状态下，即置于空转状态下。替代于此，空转状态也能够通过控制信号的特定的控制信号参数范围来设定，使得能够弃用单独的重置线路8b。
此外，能量供应系统100能够具有反馈线路8c，所述反馈线路连同控制信号线路8a一起形成用于控制装置8的反馈回路。控制信号能够通过控制装置8经由反馈线路8c在经过控制信号线路8a之后来接收，使得根据反馈的控制信号能够检查：控制信号是否无错地被输出给驱动装置9。所述信息能够用于在有偏差或误差的情况下再调节控制信号。
图4示出另一电能供应系统或电驱动系统200，其用于将由能量存储模块3所提供的直流电压转换为n相交流电压。该能量供应系统200包括具有能量存储模块3的能量存储装置1，所述能量存储模块串联为能量供应分支Z。在图4中示例地示出三个能量供应分支Z，所述能量供应分支适合于例如为交流电机产生三相交流电压。但显然其他每种数量的能量供应分支同样能够是可以的。能量存储装置1在每个能量供应分支上具有输出端子1a、1b、1c，所述输出端子分别连接到相线6a、6b或6c上，所述相线将能量存储装置1与电机6相耦合。图4中的能量供应系统200示例性地用于给三相电机6馈电。但也可以规定，能量存储装置1用于为能量供应电网6产生电流。替代地，该电机6也可以是同步或异步电机、磁阻电机或无刷直流电动机（BLDC，“brushless DC motor”）。在此也能够可以的是，将能量存储装置1用在静止系统、例如发电站中，用在电能生产设备、诸如风力设备、光伏设备或热电联产设备中，用在能量存储设备诸如压缩空气储能电站、电池组储能电站、飞轮储能器、泵储能器或类似系统中。图4中的系统的另外的应用可能性是被设计用于在水面或水下前进的客或货运输车辆、例如船舶、摩托艇或诸如此类的。
能量供应系统200另外可以包括控制装置8，该控制装置与能量存储装置1相连接，并能够借助该控制装置来控制能量存储装置1，以便在相应的输出端子1a、1b、1c上提供所期望的输出电压。在此，控制装置8能够以与图1中的控制装置8相同的方式和如上阐述地工作。对此，能够与用于能量供应系统100类似的方式设置驱动装置9来用于能量供应系统200的能量供应分支Z中的一个或多个。
能量供应分支Z可以在其末端上与参考电位4（参考母线）相连接。这可以关于电机6的相线6a、6b、6c而引入一个平均电位，并例如与地电位相连。能量供应分支Z中的每个都具有至少两个串联的能量存储模块3。在图4中，每个能量供应分支的能量存储模块3的数量示例性地为三个，但其中其他每种数量的能量存储模块3同样是可以的。优选地，在此能量供应分支Z中的每个包括相同数量的能量存储模块3，但其中也可以为每个能量供应分支Z设置不同数量的能量存储模块3。能量存储模块3在此可以对应于结合图2和3所示出的能量存储模块。
图5示出控制信号分配20到控制信号的不同的参数范围的示例的视图。控制信号具有物理的控制信号参数S，所述控制信号参数的数值例如能够灵活地且有针对性地在两个边界值S0和S1之间进行设定。图5以脉冲宽度调制的数字信号的实例进行阐述，所述数字信号的物理的控制信号参数S是脉冲宽度，所述脉冲宽度能够在S0=0%和S1=100%之间进行设定。0%在此对应于持续逻辑低的信号，而100%则对应于持续逻辑高的信号。0%和100%之间的数值在此能够被划分到不同的参数范围21、22、23、24和25中。
驱动装置9能够例如经由时间检测确定控制信号参数S的数值。也能够可行的是，迭代地确定控制信号参数S的数值，以便由此时间上平均地确定控制信号参数数值。这尤其是如下情况，即控制信号的更新频率大于能量存储模块3的控制所需要的更新频率。例如，脉冲宽度调制的数字信号能够以100kHz的频率来调制，而能量存储模块3的功率电子部件的开关频率大约为10kHz。在该情况下，能够在10个脉冲宽度周期上进行平均，以便能够检测控制信号参数S的数值的更加鲁棒的平均值。
示例地，控制信号用于控制能量存储装置1的能量供应分支Z中的10个能量存储模块3。能量存储模块3例如能够在耦合装置7的全桥电路中产生+/-50V的模块电压。因此，能量供应分支Z能够覆盖+/-500V的电压范围。能量存储模块中的每个能够针对特定的分支电压范围来配置。所述配置能够通过根据配置信号的控制模式分配经由配置线路8d来调整。例如，能量存储模块3中的第一个能够被设置用于200V和250V之间的分支电压范围，即在能量供应分支Z中的期望的总电压低于200V的情况下，能量存储模块3中的第一个持久地被保持在绕行状态或跨接状态下，在能量供应分支Z中的期望的总电压高于250V的情况下，能量存储模块3中的第一个持久地被接入到能量供应分支Z中，并且在能量供应分支Z中的期望的总电压位于200V和250V之间的情况下，能量存储模块3中的第一个通过耦合装置7的相应的时钟来控制，以便将0V和50V之间的中间数值贡献于期望的总电压。
控制信号参数S的数值的分配例如能够包括如下范围：在0%和2.5%的脉冲宽度之间的范围21中，全部能量存储模块3在下有效短路状态下（AKS）能够被绕行或跨接。在97.5%和100%的脉冲宽度之间的范围25中，全部能量存储模块3在上有效短路状态下（AKS）能够被绕行或跨接。所述范围能够包括最小范围，使得如果发生系统决定地小的测量或检测误差，那么也能够稳定地接受静态的短路状态。
在2.5%和5%的脉冲宽度之间的范围22中，全部能量存储模块3能够以负的模块电压输出。在95%和97.5%的脉冲宽度之间的范围24中，全部能量存储模块3能够输出正的模块电压。这两个范围22和24能够用于产生能量供应分支Z的最大电压。
在5%和95%的脉冲宽度之间的范围25中，根据能量存储模块3的数量能够对总电压的在-500V和+500V之间的全部中间值进行编码。显然地，全部上述绝对值仅是示例性质的，并且同样能够考虑其他的到控制信号参数范围的控制模式分配。
此外，经由控制信号也能够将其他的控制命令传输给驱动装置9，例如通过在更新周期之内循环地明显地改变脉冲宽度或者通过改变调制频率或其他的数字的调制类型。
图6示出用于控制能量存储装置的耦合装置、例如如图1和4中所描述的能量存储装置1的耦合装置7的方法10的示意图。该方法10例如能够借助图1和4中的控制装置8来实施。
作为第一步骤11，方法10能够具有控制信号的产生，所述控制信号具有物理的控制信号参数S，用于驱动装置9的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中。在第二步骤12中，然后能够经由控制信号线路8a将控制信号发送给驱动装置9，所述驱动装置被分配给能量存储模块3中的各一个并且与能量存储模块3中的各一个耦合，并且所述驱动装置被设计用于根据驱动信号控制耦合装置7的耦合元件7a、7b；7c、7d。在第三步骤13中，通过驱动装置9根据可预设的控制模式分配和控制信号参数S的数值产生用于耦合装置7的耦合元件7a、7b；7c、7d的相应的驱动信号。
可选地，在步骤14中能够产生配置信号，所述配置信号经由配置线路8d输出给驱动装置9，其中配置信号配置驱动装置9的相应的能预设的控制模式分配。
Claims (14)
1.能量供应系统（100；200），其具有：
能量存储装置（1），所述能量存储装置具有：
多个串联在至少一个能量供应分支（Z）中的能量存储模块（3），所述能量存储模块分别包括：
具有至少一个能量存储电池（5a、5k）的能量存储电池模块（5），和
具有耦合元件（7a、7b；7c、7d）的耦合装置（7），所述耦合元件被设计用于选择性地将所述能量存储电池模块（5）接入到相应的能量供应分支（Z）中或者绕开所述能量存储电池模块（5）；和
多个驱动装置（9），所述驱动装置被分配给所述能量存储模块（3）中的各一个并且与所述能量存储模块（3）中的所述各一个耦合，并且所述驱动装置被设计用于根据驱动信号控制所述耦合装置（7）的耦合元件（7a、7b；7c、7d）；和
控制装置（8），所述控制装置经由控制信号线路（8a）与所述驱动装置（9）耦合，并且所述控制装置被设计用于将控制信号经由所述控制信号线路（8a）输出给所述驱动装置（9），所述控制信号具有物理的控制信号参数（S），用于所述驱动装置（9）的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中，
其中所述驱动装置（9）被设计用于接收所述控制信号，
并且根据可预设的控制模式分配和所述控制信号参数（S）的数值产生相应的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的能量供应系统（100；200），还具有：
配置线路（8d），所述配置线路将所述控制装置（8）与所述驱动装置（9）耦合，
其中所述控制装置（8）被设计用于，将配置信号经由所述配置线路（8d）输出给所述驱动装置（9），所述配置信号配置所述驱动装置（9）的相应的能预设的控制模式分配。
3.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），还具有：
重置线路（8b），所述重置线路将所述控制装置（8）与所述驱动装置（9）耦合，
其中所述控制装置（8）被设计用于，将重置信号经由所述重置线路（8b）输出给所述驱动装置（9），所述重置信号将所述耦合装置（7）的全部耦合元件（7a、7b；7c、7d）置于断开的状态。
4.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），还具有：
反馈线路（8c），所述反馈线路连同所述控制信号线路（8a）一起形成用于所述控制装置（8）的反馈回路，
其中所述控制装置（8）被设计用于经由所述反馈线路（8c）接收所述控制信号，并且根据反馈的所述控制信号检查是否所述控制信号无错地输出给全部驱动装置（9）并且在所述控制信号线路（8a）中不存在故障。
5.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），其中所述控制信号是脉冲宽度调制的数字信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述脉冲宽度调制的数字信号的脉冲宽度。
6.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），其中所述控制信号是频率调制的数字信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述频率调制的数字信号的频率。
7.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），其中所述控制信号是模拟的电压信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述模拟的电压信号的电压值。
8.根据权利要求1和2之一所述的能量供应系统（100；200），其中所述控制信号是串行传递的数字的比特序列，并且其中物理的控制信号参数（S）以所述比特序列来编码。
9.用于控制能量存储装置（1）的耦合装置（7）的方法（10），所述能量存储装置具有多个串联在至少一个能量供应分支（Z）中的能量储存模块（3），所述能量存储模块分别包括：
能量储存电池模块（5），所述能量储存电池模块具有至少一个能量存储电池（5a，5k），和
具有耦合元件（7a、7b；7c、7d）的耦合装置（7），所述耦合元件被设计用于选择性地将所述能量存储电池模块（5）接入到相应的能量供应分支（Z）中或者绕开所述能量存储电池模块（5）；
其中所述方法（10）具有如下步骤：
产生（11）控制信号，所述控制信号具有物理的控制信号参数（S），用于驱动装置（9）的控制模式被编码到所述控制信号参数的数值中；
将所述控制信号发送（12）给驱动装置（9），所述驱动装置被分配给所述能量存储模块（3）中的各一个并且与所述能量存储模块（3）中的所述各一个耦合，并且所述驱动装置（9）被设计用于根据驱动信号经由控制信号线路（8a）控制所述耦合装置（7）的耦合元件（7a、7b；7c、7d）；
通过所述驱动装置（9）根据可预设的控制模式分配和所述控制信号参数（S）的数值产生（13）用于所述耦合装置（7）的耦合元件（7a、7b；7c、7d）的相应的驱动信号。
10.根据权利要求9所述的方法（10），其中所述控制信号是脉冲宽度调制的数字信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述脉冲宽度调制的数字信号的脉冲宽度。
11.根据权利要求9所述的方法（10），其中所述控制信号是频率调制的数字信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述频率调制的数字信号的频率。
12.根据权利要求9所述的方法（10），其中所述控制信号是模拟的电压信号，并且其中物理的控制信号参数（S）是所述模拟的电压信号的电压值。
13.根据权利要求9所述的方法（10），其中所述控制信号是串行传递的数字的比特序列，并且其中物理的控制信号参数（S）以所述比特序列来编码。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法（10），其中，还具有如下步骤：产生（14）配置信号，所述配置信号经由配置线路（8d）输出给所述驱动装置（9），其中所述配置信号配置所述驱动装置（9）的相应的可预设的控制模式分配。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |