DE102022200744A1

DE102022200744A1 - Multifactorially optimized system for operating an electrically powered vehicle

Info

Publication number: DE102022200744A1
Application number: DE102022200744.1A
Authority: DE
Inventors: Jochen Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Ein System zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten und mehreren Energiespeichereinheiten vorgeschlagen, aufweisend eine kaskadierte Anordnung mehrerer Regeleinheiten, die Anordnung aufweisend jeweils eine Energiewandlerregeleinheit für jede Energiewandlereinheit, mindestens eine Energiespeicherregeleinheit für die Energiespeichereinheiten, mindestens eine Koordinationsregeleinheit, die mit der mindestens einen Energiespeicherregeleinheit und den Energiewandlerregeleinheiten gekoppelt ist, wobei die Energiewandlerregeleinheiten dazu ausgebildet sind, einen Betrieb der jeweiligen Energiewandlereinheit auf Basis einer in die jeweilige Energiewandlerregeleinheit eingehenden, individuellen Leistungsanforderung zu regeln, wobei die Regeleinheiten jeweils als modellprädiktive Regelungseinheiten ausgeführt sind.A system for operating an electrically driven vehicle with several separate energy converter units and several energy storage units is proposed, having a cascaded arrangement of several control units, the arrangement having one energy converter control unit for each energy converter unit, at least one energy storage control unit for the energy storage units, at least one coordination control unit, which is connected to the at least one The energy storage control unit and the energy converter control units are coupled, the energy converter control units being designed to control operation of the respective energy converter unit on the basis of an individual power requirement that is received by the respective energy converter control unit, the control units each being designed as model-predictive control units.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten und mehreren EnergiespeichereinheitenThe present invention relates to a system and a method for operating an electrically powered vehicle having a plurality of separate energy converter units and a plurality of energy storage units

Stand der TechnikState of the art

Bei Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellen aufweisenden Antriebssystem ist eine Betriebsstrategie für das Antriebssystem essentiell. Wichtige Betriebsziele umfassen etwa eine Bereitstellung einer ausreichenden Leistung mit einer gewünschten Dynamik, eine Minimierung eines Verbrauchs an Wasserstoff, eine Sicherstellung aller Funktionalitäten über einen großen Betriebsbereich zur Verwendung in beliebigen Temperaturzonen und mit unterschiedlicher Verwendung, eine Sicherstellung der Funktionalitäten im Neuzustand wie im gealterten Zustand, eine Minimierung der Alterung bzw. Degradation der Brennstoffzellen, eine Minimierung der Alterung bzw. Degradation einer Hochvolt-Batterie, eine Minimierung der Alterung bzw. Degradation weiterer Komponenten wie z.B. eines Luftverdichters, eine Erfüllung eines gewünschten Komforts, eine Vermeidung von unangenehmen Geräuschen für Insassen und das Umfeld des Fahrzeugs und viele weitere Kriterien. Gängige Betriebsstrategien sind häufig kennfeldbasiert, nicht oder nur für eine bestimmte Systemebene zur Erreichung von nur einer bestimmten Zielgröße optimiert.In vehicles with a drive system having fuel cells, an operating strategy for the drive system is essential. Important operating goals include, for example, providing sufficient power with a desired dynamic, minimizing hydrogen consumption, ensuring all functionalities over a large operating range for use in any temperature zone and with different uses, ensuring functionalities in new and aged condition, minimizing aging or degradation of the fuel cells, minimizing aging or degradation of a high-voltage battery, minimizing aging or degradation of other components such as an air compressor ers, fulfillment of a desired level of comfort, avoidance of unpleasant noises for the occupants and those around the vehicle, and many other criteria. Common operating strategies are often map-based, not optimized or only optimized for a specific system level to achieve only a specific target variable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein alternatives System zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Brennstoffzellen vorzuschlagen, welches eine verbesserte Realisierung auch mehrerer Zielkriterien erreicht.It is an object of the invention to propose an alternative system for operating a vehicle with fuel cells, which also achieves an improved realization of several target criteria.

Die Aufgabe wird durch ein System zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.The object is achieved by a system for operating an electrically driven vehicle with a number of separate energy converter units having the features of independent claim 1 . Advantageous embodiments and developments can be found in the dependent claims and the following description.

Es wird ein System zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten und mehreren Energiespeichereinheiten vorgeschlagen, aufweisend eine kaskadierte Anordnung mehrerer Regeleinheiten, die Anordnung aufweisend jeweils eine Energiewandlerregeleinheit für jede Energiewandlereinheit, mindestens eine Energiespeicherregeleinheit für die Energiespeichereinheiten, mindestens eine Koordinationsregeleinheit, die mit der mindestens einen Energiespeicherregeleinheit und den Energiewandlereinheiten gekoppelt ist, wobei die Energiewandlerregeleinheiten dazu ausgebildet sind, einen Betrieb der jeweiligen Energiewandlereinheit auf Basis einer in die jeweilige Energiewandlerregeleinheit eingehenden, individuellen Leistungsanforderung zu regeln, wobei die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit dazu ausgebildet ist, eine aus einem oder mehreren der Energiespeicher abgegebenen Leistung auf Basis einer in die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit eingehenden, individuellen Leistungsanforderung zu regeln, wobei die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit und die Energiewandlerregeleinheiten dazu ausgebildet sind, jeweils mindestens einen Betriebszustand der betreffenden Energiespeichereinheiten bzw. der Energiewandlereinheiten an die mindestens eine Koordinationsregeleinheit zu übertragen, wobei die mindestens eine Koordinationsregeleinheit dazu ausgebildet ist, die Energiewandlerregeleinheiten und die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit auf Basis mindestens einer an die Koordinationsregeleinheit übertragenen Gesamtleistungsanforderung und den jeweiligen Betriebszuständen der Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten anzusteuern, sodass die Leistungsflüsse aus den Energiespeichereinheiten und den Energiewandlereinheiten die mindestens eine Leistungsanforderung in ihrer Gesamtheit erfüllen und der Gesamtwirkungsgrad sowie mehrere individuelle Ziele der jeweiligen Systemebenen gemäß einer Gesamtkostenfunktion optimiert ist, und wobei die Regeleinheiten jeweils als modellprädiktive Regelungseinheiten ausgeführt sind.A system for operating an electrically driven vehicle with several separate energy converter units and several energy storage units is proposed, having a cascaded arrangement of several control units, the arrangement having one energy converter control unit for each energy converter unit, at least one energy storage control unit for the energy storage units, at least one coordination control unit, which is coupled to the at least one energy storage control unit and the energy converter units, the energy converter control units being designed to operate the respective energy converter unit on the basis of an individual input into the respective energy converter control unit power requirement, wherein the at least one energy storage control unit is designed to control power output from one or more of the energy storage devices on the basis of an individual power requirement entering the at least one energy storage control unit, wherein the at least one energy storage control unit and the energy converter control units are designed to transmit at least one operating state of the relevant energy storage units or the energy converter units to the at least one coordination control unit, the at least one coordination control unit being designed to control the energy converter control units and the at least one energy storage control unit on the basis of at least a total power requirement transmitted to the coordination control unit and the respective operating states of the energy storage units and energy converter units, so that the power flows from the energy storage units and the energy converter units meet the at least one power requirement in their entirety and the overall efficiency and several individual goals of the respective system levels are optimized according to a total cost function, and the control units are each designed as model-predictive control units.

Damit wird ein System bereitgestellt, das eine optimierte Steuerung eines Fahrzeugs erlaubt, das mehrere Energiewandlereinheiten und Energiespeichereinheiten umfasst.A system is thus provided which allows optimized control of a vehicle which comprises a plurality of energy converter units and energy storage units.

Eine Energiewandlereinheit ist als eine Vorrichtung zu verstehen, die dazu in der Lage ist, eine Energieform in mindestens eine andere Energieform umzuwandeln. Es sind vielfältige Beispiele hierfür bekannt. Es können etwa mechanische und chemische Energie in elektrische und thermische Energie umgewandelt werden, thermische Energie in mechanische Energie, Strahlungsenergie in thermische Energie und vieles weitere. Ein wesentliches Beispiel im Rahmen der Erfindung ist die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische und thermische Energie mittels einer Brennstoffzelle.An energy converter unit is to be understood as a device capable of converting one form of energy into at least one other form of energy. Various examples of this are known. For example, mechanical and chemical energy can be converted into electrical and thermal energy, thermal energy into mechanical energy, radiation energy into thermal energy and much more. A significant example within the scope of the invention is the conversion of chemical energy into electrical and thermal energy using a fuel cell.

Es ist vorgesehen, dass jeweils eine Energiewandlerregeleinheit für jede Energiewandlereinheit verwendet wird. Die Energiewandlerregeleinheit kann dazu vorgesehen sein, eine von außen übermittelte Sollgröße zu realisieren, d.h. die betreffende Energiewandlereinheit so anzusteuern, dass sie die geforderte Energie aus einer Umwandlung bzw. in Form einer gewünschten Leistung bereitstellt. Die Energiewandlerregeleinheit kann je nach Ausführung der Energiewandlereinheit entsprechend ausgebildet sein, um bestimmte Stellgrößen zu handhaben. Die Energiewandlereinheiten können durch ihre individuellen Energiewandlerregeleinheiten unterschiedlich bzw. asymmetrisch betrieben werden.Provision is made for one energy converter control unit to be used for each energy converter unit. The energy converter control unit can be provided to implement a setpoint value transmitted from the outside, ie to control the relevant energy converter unit in such a way that it converts the required energy from a conversion or into Provides the form of a desired performance. Depending on the design of the energy converter unit, the energy converter control unit can be designed accordingly in order to handle specific manipulated variables. The energy converter units can be operated differently or asymmetrically by their individual energy converter control units.

Die Energiespeichereinheiten sind dazu ausgebildet, Energie zu speichern und bedarfsweise wieder abzugeben. Die Energiespeichereinheiten sind mit der mindestens einen Energiespeicherregeleinheit gekoppelt, sodass die Leistung aus den einzelnen Energiespeichereinheiten bedarfsweise entnommen werden kann. Die Energiespeichereinheiten können ebenso unterschiedlich ausgebildet sein und könnten Treibstoff, einen Druck oder elektrische Energie speichern.The energy storage units are designed to store energy and release it again as required. The energy storage units are coupled to the at least one energy storage control unit, so that the power can be drawn from the individual energy storage units as required. The energy storage units can also be designed differently and could store fuel, pressure or electrical energy.

Die mindestens eine Koordinationsregeleinheit ist vorgesehen, um die Leistungsflüsse aus den Energiespeichereinheiten und den Energiewandlereinheiten zu koordinieren. Ein Kernmerkmal liegt darin, dabei den Gesamtwirkungsgrad, Alterung, Dynamik und dergleichen gemäß Gesamtkostenfunktion zu optimieren. Dies wird dadurch erfüllt, dass eine kaskadierte Anordnung der einzelnen Regeleinheiten vorgesehen ist, wobei mindestens eine hiervon als modellprädiktive Regeleinheit ausgeführt ist.The at least one coordination control unit is provided to coordinate the power flows from the energy storage units and the energy converter units. A core feature is to optimize the overall efficiency, aging, dynamics and the like according to the overall cost function. This is achieved in that a cascaded arrangement of the individual control units is provided, at least one of which is designed as a model-predictive control unit.

Die modellprädiktive Regeleinheit verwendet ein zeitdiskretes dynamisches Modell eines zu regelnden Prozesses, um ein zukünftiges Verhalten dieses Prozesses in Abhängigkeit von Eingangsgrößen zu ermitteln. Damit wird eine Berechnung optimaler Eingangsgrößen ermöglicht, die zu optimalen Ausgangsgrößen führen. Hierbei werden gleichzeitig Eingangs-, Ausgangs- und Zustandsbeschränkungen berücksichtigt. Die Optimierung erfolgt durch Berücksichtigung einer Gütefunktion. Das Verhalten des dynamischen Modells wird nur bis zu einem bestimmten Zeithorizont vorhergesagt, wobei die Optimierung für einen oder wenige Zeitschritte wiederholt wird. Durch Vergleich von Ergebnisgrößen mit aktuellen Ausgangsgrößen kann eine Rückkopplung zur Optimierung des Modells erfolgen. Die modellprädiktive Regeleinheit kann etwa eine ökonomische, prädiktive Regeleinheit umfassen.The model-predictive control unit uses a time-discrete dynamic model of a process to be controlled in order to determine future behavior of this process as a function of input variables. This enables optimal input variables to be calculated, which lead to optimal output variables. In doing so, entry, exit and status restrictions are taken into account at the same time. The optimization takes place by considering a quality function. The behavior of the dynamic model is only predicted up to a certain time horizon, where the optimization is repeated for one or a few time steps. By comparing result variables with current output variables, feedback can be provided for optimizing the model. The model-predictive control unit can, for example, comprise an economic, predictive control unit.

Jede Kaskade der Regeleinheiten kann eine unterschiedliche Kosten- bzw. Gütefunktion aufweisen. Es ist, wie vorangehend dargestellt, sinnvoll, eine Regeleinheit für eine Verzweigung zwischen Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten, gegebenenfalls eine Regeleinheit für eine Verzweigung zwischen den mehreren Energiewandlereinheiten, jeweils eine Regeleinheit für die optimierte Regelung der jeweiligen Energiewandlereinheiten und optional weitere Regeleinheiten für andere Zwecke, etwa eine übergeordnete Steuerung des Fahrzeugs, einzelner Energiespeichereinheiten und dergleichen vorzusehen. Durch die individuellen Gütefunktionen wird für jede Systemebene beziehungsweise für jede zu regelnde Einheit eine individuelle Mehrziel-Optimierung und eine adaptive Betriebsführung ermöglicht bei gleichzeitiger Umsetzung einer Gesamtoptimierung. Beispielsweise können die Energiewandler und Energiespeicher unterschiedliche Alterungszustände aufweisen, deren Betriebsführung dann individuell optimiert und adaptiert erfolgt. Die Verzweigung bezieht sich dabei insbesondere auf eine elektrische als auch thermische Leistung. Die Betriebsführung kann abhängig vom Betriebsmodus vorzugsweise auf unterschiedliche Anforderungsgrößen umgeschaltet werden, beispielsweise elektrische Leistung und thermische Leistung.Each cascade of control units can have a different cost or quality function. As explained above, it makes sense to provide a control unit for a branch between energy storage units and energy converter units, optionally a control unit for a branch between the several energy converter units, one control unit each for the optimized control of the respective energy converter units and optionally further control units for other purposes, such as a higher-level control of the vehicle, individual energy storage units and the like. The individual quality functions enable individual multi-objective optimization and adaptive operational management for each system level or for each unit to be controlled, while at the same time implementing an overall optimization. For example, the energy converters and energy storage devices can have different aging states, and their operational management is then individually optimized and adapted. In this case, the branching refers in particular to an electrical as well as thermal output. Depending on the operating mode, the operational management can preferably be switched over to different demand variables, for example electrical power and thermal power.

Das System erlaubt die Umsetzung einer adaptiven Betriebsstrategie. Diese kann sich sowohl über die Lebenszeit unter Berücksichtigung von Alterungseffekten und ähnlichem, als auch über verschiedene Anwendungsfälle und Umgebungs- bzw. Systembedingungen erstrecken. Die Steuerung erfolgt in einer möglichst optimalen bzw. pareto-optimalen Weise in Bezug auf ein oder vorzugsweise mehrere Ziele, wie etwa elektrische Leistung, Wärmeleistung, Verbrauch, Alterung, Dynamik, Geräuschentwicklung und dergleichen. Die kaskadierte Regelung ermöglicht die optimierte bzw. optimale Betriebsstrategie zur bestmöglichen Erreichung der unterschiedlichen Ziele auf allen relevanten Ebenen. Die Betriebsführung könnte zudem leicht zwischen unterschiedlichen Leistungsanforderungen umgeschaltet werden, etwa von elektrischer auf thermische. Zudem werden die Gesamtbetriebskosten gesenkt und Ressourcen geschont. Einzelne Regeleinheiten lassen sich einfacher an ihre jeweilige Aufgabe anpassen und sind wartungsfreundlich.The system allows the implementation of an adaptive operating strategy. This can extend both over the lifetime, taking into account aging effects and the like, as well as over various applications and environmental or system conditions. The control takes place in a way that is as optimal as possible or Pareto-optimal in relation to one or preferably several goals, such as electrical output, thermal output, consumption, aging, dynamics, noise development and the like. The cascaded control enables the optimized or optimal operating strategy for the best possible achievement of the different goals at all relevant levels. The operational management could also be easily switched between different power requirements, for example from electrical to thermal. In addition, total operating costs are reduced and resources are conserved. Individual control units are easier to adapt to their respective task and are maintenance-friendly.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können die Energiewandlereinheiten mehrere Brennstoffzelleneinheiten umfassen. Die Energiewandlerregeleinheiten können dann einer Ziel- oder Kostenfunktion unterliegen, die mehrere Ziele beinhalten könnte, wobei diese unterschiedlich gewichtet sein könnten. Die Gewichtung der Ziele kann auch abhängig vom jeweiligen Betriebsmodus sein. Diese könnten aus einer Gruppe von mehreren Zielen ausgewählt werden, die Gruppe aufweisend:

- Einhaltung eines Wassermanagements, etwa mittels einer Aktivität an einem Kathodenauslass der Brennstoffzelleneinheiten,
- Berücksichtigung der Alterung/Degradation
- Optimierung der Energieeffizienz
- Begrenzung einer Regelabweichung einer übergeordneten Leistungsvorgabe hinsichtlich elektrischer und thermischer Leistung

In an advantageous embodiment, the energy converter units can include several fuel cell units. The energy converter control units can then be subject to a target or cost function, which could include multiple targets, which could be weighted differently. The weighting of the goals can also depend on the respective operating mode. These could be selected from a group of multiple targets, the group comprising:

- Compliance with water management, for example by means of an activity at a cathode outlet of the fuel cell units,
- Consideration of ageing/degradation
- Optimization of energy efficiency
- Limitation of a control deviation of a higher-level performance specification with regard to electrical and thermal performance

Spezifische Beschränkungen der Brennstoffzelleneinheiten werden damit berücksichtigt, wobei diese Beschränkungen auch zur Komponentenschonung, zur Begrenzung der Degradation und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems dienen. Es könnten etwa Maximal- und Minimaltemperaturen von Komponenten, maximale Temperaturgradienten von Komponenten, maximale Temperaturdifferenzen über die jeweilige Brennstoffzelleneinheit, maximale und minimale Drehzahlen angeschlossener Strömungsmaschinen, Ventilstellungen und Pumpgrenzen thermischer Strömungsmaschinen und weitere Bedingungen berücksichtigt werden. Stellgrößen für die Energiewandlerregeleinheiten könnten etwa Ventilstellungen in einem Kathoden-, Anoden- und/oder Kühlmittelpfad, Drehmomente von Antrieben, etwa Luftverdichter im Kathodenpfad, Kühlmittelpumpe, Rezirkulationsgebläse), Heizleistung, Kühlleistung und dergleichen sein. Zustandsgrößen der modellprädiktiven Regelung könnten Drücke, Drehzahlen, Temperaturen, Temperaturdifferenzen, Feuchtegehalt, Aktivität, Stoffzusammensetzungen bzw. Konzentrationen in Medienpfaden, d.h. Kathodenpfad, Anodenpfad, Kühlmittelpfad, sein. Ergebnisgrößen könnten die gelieferte elektrische Leistung der Brennstoffzelleneinheit, die entnommene elektrische Leistung eines Verbrauchers, die Abwärme der Brennstoffzelleneinheit und der Verbraucher, der Wasserstoffverbrauch, eine Aktivität am Kathodenausgang, eine Spannung an der Brennstoffzelleneinheit, eine Zellspannung und weiteres umfassen.Specific limitations of the fuel cell units are thus taken into account, with these limitations also serving to protect components, to limit degradation and to increase the reliability of the system. Maximum and minimum temperatures of components, maximum temperature gradients of components, maximum temperature differences across the respective fuel cell unit, maximum and minimum speeds of connected turbomachines, valve positions and surge limits of thermal turbomachines and other conditions could be taken into account. Manipulated variables for the energy converter control units could be valve positions in a cathode, anode and/or coolant path, drive torques, such as air compressors in the cathode path, coolant pump, recirculation fan), heating output, cooling output and the like. State variables of the model-predictive control could be pressures, speeds, temperatures, temperature differences, moisture content, activity, substance compositions or concentrations in media paths, i.e. cathode path, anode path, coolant path. Result variables could include the electrical power supplied by the fuel cell unit, the electrical power drawn from a consumer, the waste heat from the fuel cell unit and the consumer, the hydrogen consumption, an activity at the cathode outlet, a voltage at the fuel cell unit, a cell voltage and more.

Die Energiespeichereinheiten könnten mehrere elektrische Energiespeichereinheiten umfassen. Diese könnten etwa Hochspannungs- oder Niederspannungsbatterien umfassen.The energy storage units could include multiple electrical energy storage units. These could include, for example, high voltage or low voltage batteries.

Die modellprädiktiven Regelungseinheiten könnten mindestens eine ökonomische, prädiktive Regelungseinheit umfassen. Das Ziel des Optimierungsproblems besteht darin, die Gesamtkosten des zu regelnden Prozesses zu minimieren. Die Kosten können dabei individuell definiert werden und müssen nicht tatsächliche „Kosten“ betreffen, sondern modellabhängige Größen, deren Minimierung gewünscht ist.The model predictive control units could include at least one economic, predictive control unit. The goal of the optimization problem is to minimize the total cost of the process to be controlled. The costs can be defined individually and do not have to relate to actual “costs”, but to model-dependent variables that you want to minimize.

Die mindestens eine Koordinationsregeleinheit könnte eine erste Leistungskoordinationsregeleinheit umfassen, wobei die erste Leistungskoordinationsregeleinheit dazu ausgebildet ist, die einzelnen Energiewandlerregeleinheiten auf Basis einer zu der ersten Leistungskoordinationsregeleinheit übertragenen ersten Leistungsanforderung anzusteuern, sodass diese gemeinsam die erste Leistungsanforderung erfüllen. Die erste Leistungskoordinationsregeleinheit koordiniert die einzelnen Energiewandlereinheiten und setzt eine übergeordnete Anforderung, etwa von einer Fahrzeugregeleinheit, in Einzelanforderungen für die einzelnen Energiewandlereinheiten um. Wie vorangehend dargestellt kann dies asymmetrisch erfolgen. Die Kostenfunktion der Regelung kann mehrere Ziele beinhalten und diese können unterschiedlich gewichtet werden. Diese könnten aus einer Gruppe von mehreren Zielen ausgewählt werden, die Gruppe aufweisend:

- Energieeffizienz
- Balance Alterung/Degradation zwischen den einzelnen Energiewandlern
- Balance der Laufzeit, Summenlaufzeit, Einzellaufzeit
- Start-Stopp Management zum Koordinieren, welche Energiewandlereinheit sich im Betrieb, außer Betrieb, beim Starten oder beim Anhalten befindet,
- Dynamik der Leistungslieferung,
- Regelabweichung der elektrischen oder thermischen Leistung
- Geräuschentwicklung und dergleichen.

The at least one coordination control unit could include a first power coordination control unit, the first power coordination control unit being designed to control the individual energy converter control units on the basis of a first power requirement transmitted to the first power coordination control unit, so that they jointly meet the first power requirement. The first power coordination control unit coordinates the individual energy converter units and converts a higher-level requirement, for example from a vehicle control unit, into individual requirements for the individual energy converter units. As shown above, this can be done asymmetrically. The cost function of the regulation can contain several objectives and these can be weighted differently. These could be selected from a group of multiple targets, the group comprising:

- Energy efficiency
- Balance aging/degradation between the individual energy converters
- Balance of runtime, cumulative runtime, single runtime
- Start-stop management to coordinate which power conversion unit is running, not running, starting or stopping,
- Dynamics of service delivery,
- Control deviation of the electrical or thermal power
- Noise and the like.

Beschränkungen wie etwa elektrische Maximalleistungen, Minimalleistungen, maximale und minimale Abwärmeströme bzw. Kühlbedarf, maximale Gradienten beim Starten und Stoppen der Energiewandlereinheiten, maximale Leistungsgradienten in einem dynamischen Betrieb, maximale Spannen hinsichtlich Alterung, Degradation und ähnliches der Energiewandlereinheiten, maximale Geräuschanforderungen, und dergleichen. Stellgrößen können etwa Verhältnisse von Zielparametern wie Leistungen, elektrische Ströme, Wärmeströme und ähnliches zwischen den einzelnen Energiewandlereinheiten, daraus auch abgeleitet Stellgrößen für DC/DC-Wandler oder andere bzw. weitere elektrische Steller, etwa Relais, Kurzschlussrelais und dergleichen umfassen. Zustandsgrößen der Regelung könnten einen Zustand der Energiewandlereinheiten, etwa eine Betriebsart oder einen Betriebsmodus, einen Alterungszustand der Energiewandlereinheiten, Spannungen und Temperaturen der Energiewandlereinheiten umfassen. Ergebnisgrößen könnten eine Gesamtleistungen der Energiewandlereinheiten, einen gesamten Abwärmestrom der Energiewandlereinheiten, einen Gesamtverbrauch an Wasserstoff und ähnliches umfassen.Restrictions such as maximum electrical power, minimum power, maximum and minimum waste heat flows or cooling requirements, maximum gradients when starting and stopping the energy converter units, maximum power gradients in dynamic operation, maximum ranges with regard to aging, degradation and the like of the energy converter units, maximum noise requirements, and the like. Manipulated variables can include ratios of target parameters such as power, electrical currents, heat flows and the like between the individual energy converter units, manipulated variables for DC/DC converters or other or further electrical actuators, such as relays, short-circuit relays and the like, derived therefrom. State variables of the regulation could include a state of the energy converter units, such as an operating mode or an operating mode, an aging state of the energy converter units, voltages and temperatures of the energy converter units. Result variables could include a total performance of the energy converter units, a total waste heat flow of the energy converter units, a total consumption of hydrogen and the like.

Die mindestens eine Koordinationsregeleinheit könnte eine zweite Leistungskoordinationsregeleinheit umfassen, wobei die zweite Leistungskoordinationsregeleinheit dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Leistungsanforderung in die erste Leistungsanforderung und eine zweite Leistungsanforderung umzusetzen, die erste Leistungsanforderung an die erste Leistungskoordinationsregeleinheit zu übertragen und eine sich aus der Differenz der mindestens einen Leistungsanforderung und der ersten Leistungsanforderung ergebende zweite Leistungsanforderung durch Leistungsflüsse aus den Energiespeichereinheiten zu realisieren. Für das Energiemanagement zwischen Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten ist eine separate, zweite Leistungskoordinationsregeleinheit implementiert, die das Energie-/ Leistungs- und Thermomanagement zwischen Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten und den Anforderungen einer Fahrzeugebene kontrolliert, steuert und regelt. Die Aufteilung zwischen Leistung aus Energiespeichereinheiten und zu erzeugender elektrischer Leistung durch Energiewandlereinheiten wird koordiniert. Damit kann auch das Thermomanagement, d.h. Wärmesenken und Wärmequellen von Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten erweitert werden. Die Kostenfunktion der entsprechenden Regelung kann mehrere Ziele aufweisen, wobei diese unterschiedlich gewichtet werden könnten. Diese könnten aus einer Gruppe von mehreren Zielen ausgewählt werden, die Gruppe aufweisend:

- Energieeffizienz,
- Dynamik der Leistungslieferung,
- Balance Alterung/Degradation zwischen den einzelnen Energiewandlereinheiten und Energiespeichereinheiten,
- Balance der Laufzeit, Summenlaufzeit, Einzellaufzeit,
- Start-Stopp Management zum Koordinieren, ob die Energiewandlereinheiten bzw. Energiespeichereinheiten sich im Betrieb, außer Betrieb, beim Starten oder beim Anhalten befinden,
- Regelabweichung der elektrischen oder thermischen Leistung,
- Geräuschentwicklung und dergleichen.

The at least one coordination control unit could comprise a second power coordination control unit, the second power coordination control unit being designed to convert the at least one power requirement into the first Implementing a power requirement and a second power requirement, transmitting the first power requirement to the first power coordination control unit and realizing a second power requirement resulting from the difference between the at least one power requirement and the first power requirement by power flows from the energy storage units. A separate, second power coordination control unit is implemented for the energy management between energy storage units and energy converter units, which monitors, controls and regulates the energy/power and thermal management between energy storage units and energy converter units and the requirements of a vehicle level. The division between power from energy storage units and electrical power to be generated by energy converter units is coordinated. The thermal management, ie heat sinks and heat sources of energy storage units and energy converter units, can thus also be expanded. The cost function of the corresponding regulation can have several goals, whereby these could be weighted differently. These could be selected from a group of multiple targets, the group comprising:

- energy efficiency,
- Dynamics of service delivery,
- Balance aging/degradation between the individual energy converter units and energy storage units,
- Balance of runtime, cumulative runtime, single runtime,
- Start-stop management to coordinate whether the energy conversion units or energy storage units are in operation, out of operation, starting or stopping,
- Control deviation of the electrical or thermal power,
- Noise and the like.

Beschränkungen wie etwa elektrische Maximalleistungen, Minimalleistungen der Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten, maximale und minimale Abwärmeströme bzw. Kühlbedarf, maximale Gradienten beim Starten und Stoppen, maximale Gradienten bei einem dynamischen Betrieb, maximale Geräuschanforderungen und dergleichen. Stellgrößen könnten Verhältnisse von Zielparametern wie Leistungen, elektrische Ströme, Wärmestrom-Quellen und dergleichen zwischen Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten umfassen, daraus auch abgeleitet Stellgrößen für DC/DC-Wandler oder andere bzw. weitere elektrische Steller, wie etwa Relais, Kurzschluss-Relais und dergleichen. Die Zustandsgrößen könnten Zustände der Energiespeichereinheiten, insbesondere Ladestand und Integritätsstatus, Zustände der gesamten Energiewandlereinheiten, Spannungsniveaus in einem Fahrzeugbordnetz, Zwischenkreise, Temperaturniveaus der Energiespeichereinheiten und Energiewandlereinheiten und dergleichen umfassen. Ergebnisgrößen könnten eine Gesamtleistung der Energiespeichereinheiten und der Energiewandlereinheiten, eine gesamte Abwärme, ein Gesamtverbrauch an Kraftstoffen und dergleichen umfassen.Constraints such as maximum electrical powers, minimum powers of the energy storage units and energy converter units, maximum and minimum waste heat flows or cooling requirements, maximum gradients during starting and stopping, maximum gradients during dynamic operation, maximum noise requirements and the like. Manipulated variables could include ratios of target parameters such as power, electrical currents, heat flow sources and the like between energy storage units and energy converter units, manipulated variables for DC/DC converters or other or further electrical actuators, such as relays, short-circuit relays and the like, also derived from this. The state variables could include states of the energy storage units, in particular state of charge and integrity status, states of the entire energy converter units, voltage levels in a vehicle electrical system, intermediate circuits, temperature levels of the energy storage units and energy converter units and the like. Result variables could include a total output of the energy storage units and the energy converter units, a total waste heat, a total consumption of fuels and the like.

Das System könnte ferner eine Fahrzeugregeleinheit aufweisen, wobei die Fahrzeugregeleinheit dazu ausgebildet ist, eine für den Betrieb des Fahrzeugs notwendige Leistungsanforderung zu ermitteln und an die mindestens eine Leistungskoordinationsregeleinheit zu übertragen. Die Fahrzeugregeleinheit kann eine Gesamtfahrzeugkoordination realisieren, die unter anderem eine Optimierung einer Navigation, einer Verkehrsumgehung, einer Streckenführung und dergleichen erfüllt. Unter anderem könnten die Größen Zeit, Leistungs- und Energiebedarf des Antriebs, ein Wärmebedarf bzw. Kühlbedarf des Fahrzeugs bzw. des Innenraums und der installierten Systeme, eine Schaltstrategie und dergleichen koordiniert werden. Die Kostenfunktion kann mehrere Ziele beinhalten und diese können unterschiedlich gewichtet werden, wobei die Ziele unter anderem Zeit, Komfort, Verbrauchskosten, Abnutzung, eine Regelabweichung und dergleichen umfassen. Aus einer Fahrtrajektorie ergibt sich dann die Leistungsanforderung für das Energie-, Leistungs- und Thermomanagement, wie vorangehend beschrieben.The system could also have a vehicle control unit, the vehicle control unit being designed to determine a power requirement necessary for the operation of the vehicle and to transmit it to the at least one power coordination control unit. The vehicle control unit can implement overall vehicle coordination, which among other things fulfills optimization of navigation, traffic avoidance, routing and the like. Among other things, the time, power and energy requirements of the drive, a heat requirement or cooling requirement of the vehicle or the interior and the installed systems, a switching strategy and the like could be coordinated. The cost function may include multiple objectives and these may be weighted differently, where the objectives include, but are not limited to, time, comfort, consumption costs, wear and tear, control deviation, and the like. The power requirement for the energy, power and thermal management then results from a travel trajectory, as described above.

Die mindestens eine Koordinationsregeleinheit könnte dazu ausgebildet, die Energiewandlerregeleinheiten und die mindestes eine Energiespeicherregeleinheit auf Basis einer elektrischen und einer thermische Leistungsanforderung anzusteuern.The at least one coordination control unit could be designed to control the energy converter control units and the at least one energy storage control unit on the basis of an electrical and a thermal power requirement.

Die mindestens eine Koordinationsregeleinheit könnte zudem dazu ausgebildet sein, die Energiewandlerregeleinheiten und die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit zum Optimieren eines elektrischen und thermischen Wirkungsgrads anzusteuern.The at least one coordination control unit could also be designed to control the energy converter control units and the at least one energy storage control unit to optimize electrical and thermal efficiency.

Die mindestens eine Energiespeicherregeleinheit könnte eine erste Energiespeicherregeleinheit und eine zweite Energiespeicherregeleinheit umfassen, wobei die erste Energiespeicherregeleinheit dazu ausgebildet ist, individuelle Leistungsflüsse aus den elektrischen Energiespeichern zu koordinieren, und wobei die zweite Energiespeicherregeleinheit dazu ausgebildet ist, individuelle Wasserstoffströme aus mehreren Wasserstoffspeichern zu koordinieren.The at least one energy storage control unit could include a first energy storage control unit and a second energy storage control unit, wherein the first energy storage control unit is designed to coordinate individual power flows from the electrical energy storage devices, and wherein the second energy storage control unit is designed to individual hydrogen to coordinate flows from several hydrogen storage facilities.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer kaskadierten Anordnung mehrerer Regeleinheiten, die mindestens eine modellprädiktive Regeleinheit umfassen, zum Optimieren eines Gesamtwirkungsgrades, Alterung, Dynamik und dergleichen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß Gesamtkostenfunktion mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten und mehreren Energiespeichereinheiten, wobei die kaskadierte Anordnung jeweils eine Energiewandlerregeleinheit für jede Energiewandlereinheit, mindestens eine Energiespeicherregeleinheit für die Energiespeichereinheiten, mindestens eine Koordinationsregeleinheit, die mit der mindestens einen Energiespeicherregeleinheit und den Energiewandlereinheiten gekoppelt ist, aufweist. Dies erlaubt den optimierten Betrieb eines Fahrzeugs mit multiplen Energiequellen in Form von Energiespeichern und Energiewandlereinheiten und dementsprechend einem höheren Freiheitsgrad für eine Optimierung und flexible Adaption an Betriebszustände. Die Optimierung und Adaption erfolgt dadurch sowohl systemübergreifend für das Gesamtsystem als auch für die unterschiedlichen Regeleinheiten beziehungsweise Systemebenen.The invention also relates to the use of a cascaded arrangement of a plurality of control units, which include at least one model-predictive control unit, for optimizing an overall efficiency, aging, dynamics and the like of an electrically powered vehicle according to the total cost function with a plurality of separate energy converter units and a plurality of energy storage units, the cascaded arrangement each having an energy converter control unit for each energy converter unit, at least one energy storage control unit for the energy storage units, at least one coordination control unit which is coupled to the at least one energy storage control unit and the energy converter units , has. This allows the optimized operation of a vehicle with multiple energy sources in the form of energy storage and energy converter units and, accordingly, a higher degree of freedom for optimization and flexible adaptation to operating conditions. The optimization and adaptation is thus carried out across systems for the overall system as well as for the different control units or system levels.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with the aid of figures.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebssystems und
2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Betriebssystems.

It shows:

1 a schematic representation of an operating system according to the invention and
2 a schematic representation of another operating system according to the invention.

1 zeigt ein System 2 zum Betreiben eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit mehreren separaten Energiewandlereinheiten 20 und mehreren Energiespeichereinheiten 22 und 24, aufweisend eine kaskadierte Anordnung mehrerer Regeleinheiten 4, 6, 8, 10 und 12. Die Anordnung weist dabei jeweils eine Energiewandlerregeleinheit 4 für jede Energiewandlereinheit 20, und eine Energiespeicherregeleinheit 6 für die Energiespeichereinheiten 22 und 24 auf. Es ist weiterhin eine erste Leistungskoordinationsregeleinheit 8 vorgesehen, die mit den Energiewandlerregeleinheiten 4 gekoppelt ist. Sie ist dazu ausgebildet, die einzelnen Energiewandlerregeleinheiten auf Basis einer zu der ersten Leistungskoordinationsregeleinheit 6 übertragenen ersten Leistungsanforderung anzusteuern, sodass die Energiewandlereinheiten 20 gemeinsam die erste Leistungsanforderung erfüllen. Die Regeleinheiten 4, 6, 8, 10 und 12 sind jeweils als modellprädiktive Regelungseinheiten ausgeführt und stehen mit der Umgebung und anderen Randbedingungen 14 in Verbindung. 1 shows a system 2 for operating an electrically powered vehicle with several separate energy converter units 20 and several energy storage units 22 and 24, having a cascaded arrangement of several control units 4, 6, 8, 10 and 12. The arrangement has an energy converter control unit 4 for each energy converter unit 20, and an energy storage control unit 6 for the energy storage units 22 and 24. A first power coordination control unit 8 is also provided, which is coupled to the energy converter control units 4 . It is designed to control the individual energy converter control units on the basis of a first power requirement transmitted to the first power coordination control unit 6, so that the energy converter units 20 jointly meet the first power requirement. The control units 4, 6, 8, 10 and 12 are each designed as model-predictive control units and are connected to the environment and other boundary conditions 14.

Weiterhin ist eine zweite Leistungskoordinationsregeleinheit 10 vorgesehen, die mit den Energiespeicherregeleinheiten 6 und der ersten Leistungskoordinationsregeleinheit 8 gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, eine eingehende Leistungsanforderung in die vorangehend genannte erste Leistungsanforderung sowie eine zweite Leistungsanforderung umzusetzen, die erste Leistungsanforderung an die erste Leistungskoordinationsregeleinheit 8 zu übertragen und eine sich aus der Differenz der mindestens einen Leistungsanforderung und der ersten Leistungsanforderung ergebende zweite Leistungsanforderung durch Leistungsflüsse aus den Energiespeichereinheiten 22 und 24 zu realisieren.Furthermore, a second power coordination control unit 10 is provided, which is coupled to the energy storage control units 6 and the first power coordination control unit 8 and is designed to convert an incoming power request into the aforementioned first power request and a second power request, to transmit the first power request to the first power coordination control unit 8 and to realize a second power request resulting from the difference between the at least one power request and the first power request through power flows from the energy storage units 22 and 24.

Eine Fahrzeugregeleinheit 12 ist mit der zweiten Leistungskoordinationsregeleinheit 10 gekoppelt und dazu ausgebildet, eine für den Betrieb des Fahrzeugs notwendige Leistungsanforderung zu ermitteln und an die zweite Leistungskoordinationsregeleinheit 10 zu übertragen.A vehicle control unit 12 is coupled to the second power coordination control unit 10 and is designed to determine a power requirement necessary for the operation of the vehicle and to transmit it to the second power coordination control unit 10 .

Die Energiewandlerregeleinheiten 4 sind dazu ausgebildet, einen Betrieb der jeweiligen Energiewandlereinheit 20 auf Basis einer in die jeweilige Energiewandlerregeleinheit 4 eingehenden, individuellen Leistungsanforderung zu regeln. Die Energiespeicherregeleinheiten 6 sind dazu ausgebildet, eine aus einem oder mehreren der Energiespeicher abgegebenen Leistung auf Basis einer in die Energiespeicherregeleinheiten 6 eingehenden, individuellen Leistungsanforderung zu regeln. Die Energiespeicherregeleinheiten 6 und die Energiewandlerregeleinheiten 4 sind zudem dazu ausgebildet, jeweils mindestens einen Betriebszustand der betreffenden Energiespeichereinheiten bzw. der Energiewandlereinheiten 20 an die erste Leistungskoordinationsregeleinheit 8 bzw. die zweite Leistungskoordinationsregeleinheit 10 zu übertragen, sodass diese dazu in der Lage ist, die Energiewandlerregeleinheiten 4 und die Energiespeicherregeleinheiten 6 auf Basis mindestens einer an die Leistungskoordinationsregeleinheiten 8 und 10 übertragenen Gesamtleistungsanforderung und den jeweiligen Betriebszuständen der Energiespeichereinheiten 22 und 24 und Energiewandlereinheiten 20 anzusteuern, damit die Leistungsflüsse aus den Energiespeichereinheiten 22 und 24 und den Energiewandlereinheiten 20 die mindestens eine Leistungsanforderung in ihrer Gesamtheit erfüllen und eine Gesamtkostenfunktion optimiert sind. Die Energiewandlereinheiten 20 sind etwa Brennstoffzellen. Die Energiespeichereinheiten 22 können elektrische Energiespeicher sein, etwa Hochvolt- und Niedervolt-Batterien. Die Energiespeichereinheiten 24 könnten etwa Wasserstofftanks sein, die die Brennstoffzellen 20 mit Wasserstoff versorgen.The energy converter control units 4 are designed to regulate an operation of the respective energy converter unit 20 on the basis of an individual power requirement that is received by the respective energy converter control unit 4 . The energy storage control units 6 are designed to regulate a power output from one or more of the energy storage devices on the basis of an individual power requirement that is received by the energy storage control units 6 . The energy storage control units 6 and the energy converter control units 4 are also designed to transmit at least one operating state of the relevant energy storage units or the energy converter units 20 to the first power coordination control unit 8 or the second power coordination control unit 10, so that the latter is able to do so, the energy converter control units 4 and the energy storage control units 6 on the basis of at least one overall power request transmitted to the power coordination control units 8 and 10 and the respective operating states of the energy storage units To drive 22 and 24 and energy converter units 20, so that the power flows from the energy storage units 22 and 24 and the energy converter units 20 meet the at least one power requirement in their entirety and an overall cost function are optimized. The energy converter units 20 are, for example, fuel cells. The energy storage units 22 may be electrical energy storage, such as high-voltage and low-voltage volt batteries. The energy storage units 24 could, for example, be hydrogen tanks that supply the fuel cells 20 with hydrogen.

2 zeigt ein abgewandeltes System 16, bei dem die erste und zweite Leistungskoordinationsregeleinheiten 8 und 10 eine kombinierte Koordinationsregeleinheit 18 bilden. 2 16 shows a modified system 16 in which the first and second power coordination control units 8 and 10 form a combined coordination control unit 18. FIG.

Claims

System (2, 16) for operating an electrically powered vehicle with several separate energy converter units and several energy storage units, having a cascaded arrangement of several control units (4, 6, 8, 10, 12), the arrangement having: - one energy converter control unit (4) for each energy converter unit (20), - at least one energy storage control unit (6) for the energy storage units (22, 24), - at least one coordination control unit (8, 10) which is coupled to the at least one energy storage control unit (6) and the energy converter control units (4), the energy converter control units (4) being designed to control operation of the respective energy converter unit (20) on the basis of an individual power requirement which is received by the respective energy converter control unit (4), wherein the at least one energy storage control unit (6) is designed to regulate a power output from one or more of the energy storage devices (22, 24) on the basis of an individual power requirement entering the at least one energy storage control unit (6), wherein the at least one energy storage control unit (6) and the energy converter control units (4) are designed to transmit at least one operating state of the relevant energy storage units (22, 24) or the energy converter units (20) to the at least one coordination control unit (8, 10), wherein the at least one coordination control unit (8, 10) is designed to control the energy converter control units (4) and the at least one energy storage control unit (6) on the basis of at least one total power requirement transmitted to the coordination control unit and the respective operating states of the energy storage units and energy converter units, so that the power flows from the energy storage units and the energy converter units meet the at least one power requirement in their entirety and at least the total costs of a number of optimization goals, comprising an overall efficiency and aging, according to a total cost function are optimized, and wherein the control units are each designed as model-predictive control units.

System (2, 16) after claim 1 , wherein the energy converter units (20) comprise a plurality of fuel cell units.

System (2, 16) after claim 1 or 2 , wherein the energy storage units (22, 24) comprise a plurality of electrical energy storage units (22).

System (2, 16) according to one of the preceding claims, wherein the model-predictive control units (4, 6, 8, 10, 12) comprise at least one economical, predictive control unit (4, 6, 8, 10, 12), each control unit (4, 6, 8, 10, 12) preferably applying individual quality functions for multi-objective optimization for adaptive operational management.

System (2, 16) according to one of the preceding claims, wherein the at least one coordination control unit (8, 10) comprises a first power coordination control unit (8), wherein the first power coordination control unit (8) is designed to control the individual energy converter control units (4) on the basis of a first power requirement transmitted to the first power coordination control unit (8), so that the energy converter units (20) together meet the first power requirement.

System (2, 16) after claim 5 , wherein the at least one coordination control unit (8, 10) comprises a second power coordination control unit (10), wherein the second power coordination control unit (10) is designed to convert the at least one power requirement into the first power requirement and a second power requirement, to transmit the first power requirement to the first power coordination control unit (8) and to realize a second power requirement resulting from the difference between the at least one power requirement and the first power requirement by means of power flows from the energy storage units (22).

System (2, 16) after claim 5 or 6 , further comprising a vehicle control unit (12), wherein the vehicle control unit (12) is designed to determine a power requirement necessary for the operation of the vehicle and to transmit it to the at least one power coordination control unit (8, 10).

System (2, 16) after claim 2 and 3 , Wherein the at least one coordination control unit (8, 10) is designed to, the energy converter control units (4) and the at least one energy storage control unit (6) on the basis of an electrical and/or a thermal power requirement, and it is preferably possible for the operational management to be switched over to different requirement variables depending on the operating mode.

System (2, 16) after claim 8 , wherein the at least one coordination control unit (8, 10) is designed to control the energy converter control units (4) and the at least one energy storage control unit (6) to optimize a cost function or an electrical and/or thermal efficiency.

Use of a cascaded arrangement of a plurality of control units (4, 6, 8, 10, 12), each of which is implemented as a model-predictive control unit (4, 6, 8, 10, 12), for optimizing a total cost function of an electrically powered vehicle with a plurality of separate energy converter units (20) and a plurality of energy storage units (22, 24), the cascaded arrangement in each case having an energy converter control unit (4) for each energy converter unit (20), at least one Energy storage control unit (6) for the energy storage units (22), at least one coordination control unit (8, 10) which is coupled to the at least one energy storage control unit (6) and the energy converter control units (20).