EP3027462A1 - Energy storage arrangement, energy storage system and method for operating an energy storage arrangement - Google Patents

Energy storage arrangement, energy storage system and method for operating an energy storage arrangement

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EP3027462A1
EP3027462A1 EP14759160.6A EP14759160A EP3027462A1 EP 3027462 A1 EP3027462 A1 EP 3027462A1 EP 14759160 A EP14759160 A EP 14759160A EP 3027462 A1 EP3027462 A1 EP 3027462A1
Authority
EP
European Patent Office
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energy storage
energy
store
storage arrangement
converter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14759160.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Fischperer
Michael Meinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3027462A1 publication Critical patent/EP3027462A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • Energy storage device energy storage system and method for operating an energy storage device
  • the present invention relates to an energy storage device having an energy store, which can be connected via a buck converter and a throttle device to an electrical power supply, and with a boost converter. Furthermore, the invention relates to an energy storage system with a plurality of energy storage arrangements mentioned above and a method for operating an energy storage device. Electrically operated vehicles, such as Rail vehicles such as trams are often equipped with energy storage. The energy storage are used to electrically store braking energy during braking and later use again for driving. In addition, the energy storage allows a catenary driving the rail vehicles and thus the self-sufficient use of rail vehicles without an external electrical power supply.
  • the invention proposes according to claim 1, an energy storage device having an energy storage, which is connectable via a buck converter and a throttle device to an electrical power supply, and with a boost converter, wherein the boost converter is arranged parallel to the energy storage and the buck converter and the Energy storage is suitable to be charged to a higher voltage level than the voltage level of the electrical power supply.
  • the boost converter serves to charge the energy store with the lower voltage provided by the electrical power supply, while the step-down converter serves to discharge the energy store.
  • the boost converter generates according to its timing when switching a short circuit to the electrical power supply, the resulting current is limited by the throttle device.
  • the throttle device maintains the current flow and diverts the current via the free-wheeling diode of the buck-converter into the energy store.
  • the energy storage arrangement makes it possible to charge the energy store to a higher voltage level than the voltage level of the electrical energy supply.
  • the throttle device decouples the network from the energy store by smoothing the currents, which is advantageous. Consequently, with the same rated current, the energy storage device according to the invention can provide greater electrical power since the electric power is defined as the product of current and voltage. This is an advantage since a higher electrical power is available for, for example, the electric drive of a vehicle.
  • the buck converter is connected at its connection for the voltage to be deep-set with the energy store.
  • a buck converter has in each case at least one connection for the voltage to be low-voltage and the low-voltage.
  • the connection for the voltage to be lowered is to be understood as the connection of the step-down converter to which a comparatively higher voltage is applied; the voltage lowered by the action of the buck converter is applied to the low voltage terminal.
  • the step-down converter can be used for discharging the energy store charged to a higher voltage level than the voltage of the electrical energy supply.
  • a further advantage is that the freewheeling diode of the step-down converter does not block the voltage level of the electrical energy supply when the energy store is being charged.
  • the throttle device designed such that it acts as a throttle and as a line filter choke. This is advantageous because a single throttle device is sufficient and not a mains choke and additionally an actuator throttle are needed.
  • a precharging device is connected upstream of the energy store.
  • the use of a pre-charging device is advantageous because it allows pre-charging a discharged energy store to the voltage level of the electrical power supply. As a result, starting from a preloaded energy store, a correct functioning of the buck converter and boost converter used is ensured.
  • the precharging device is arranged between buck converter and energy store.
  • the precharging device is arranged upstream of the throttle device.
  • the precharging device has a precharge resistor and a precharge switching device. This is advantageous because the pre-charge allows a controlled charging of the energy storage and allows the Vorladeschalt Road switching on and off of the pre-charging.
  • a safety device is arranged downstream of the energy store. This is advantageous because the safety device prevents the occurrence of high currents or excessive voltages and associated hazards in the event of a fault.
  • an energy storage switching device is arranged parallel to the precharging device. By the energy storage switching device, the energy storage can be quickly and reliably turned on or off, which is essential, for example, in the context of maintenance. Furthermore, the precharging device can be closed for a short time.
  • the electrical energy supply comprises a traction power supply network.
  • a traction power supply network is advantageous because particularly in the case of mobile and / or stationary (for example in charging stations / stops) energy storage arrangements supplied by a traction current network, a particularly high electrical power is required for driving rail vehicles; This is achieved by the voltage level of the energy storage arrangement lying above the voltage level of the traction current network.
  • the energy store comprises a mobile energy store of a vehicle.
  • a vehicle such as a rail vehicle
  • high power is achieved with comparatively lower weight and comparatively smaller installation space than in the case of known energy storage arrangements.
  • Another advantage is that due to the smaller installation space and the comparatively simple
  • the energy store comprises a stationary energy store.
  • This may be, for example, a double-layer capacitor at a charging station.
  • Station for an electric car or an electric rail vehicle which is supplied via a conventional supply line of a low-voltage electrical network and can be charged by the energy storage device according to the invention to a higher voltage level than the voltage level of the supply line. This is an advantage because it can provide high electric power for charging electric cars or electric rail vehicles in a short time.
  • the energy store comprises an electrochemical energy store and / or an electrical energy store and / or a pseudocapacitor.
  • An electrochemical energy store may be, for example, a battery.
  • the use of an electrochemical energy store is advantageous because electrochemical energy stores can store a large amount of electrical energy.
  • Another advantage of electrochemical energy storage is that they can be dimensioned so that even with maximum discharge of the electrochemical energy storage, the residual voltage of the electrochemical energy storage is still above the supply voltage; Thus, the entire energy content can be removed via the buck converter.
  • An electrical energy store may, for example, be a double-layer capacitor. The use of an electrical energy storage device is advantageous because it can be charged in a particularly short time and
  • the throttle device is preceded by a network switching device. If necessary, the power switching device separates the energy storage device from the electrical power supply or switches it on. This is advantageous because a fast switching on and off of the power supply is thus ensured by the power switching device in case of failure or maintenance.
  • an energy storage system is proposed, in which a plurality of energy storage arrangements according to the invention is connected in parallel.
  • the energy storage arrangements connected in parallel can be connected to the electrical energy supply network 2 by means of a common mains choke. This is advantageous because only one throttle device is needed and thus several throttle devices can be saved. This lowers the manufacturing cost and reduces the footprint of the energy storage system, which saves on both manufacturing and operation costs.
  • the energy storage arrangements connected in parallel can be connected to the electrical energy supply network by means of a respective mains choke.
  • a respective mains choke can be connected to the electrical energy supply network by means of a respective mains choke.
  • the subject matter of the present invention is a method for operating an energy storage arrangement having an energy store which can be connected to an electrical energy supply via a step-down converter, the energy store being connected to the connection for the voltage to be lowered of the step-down converter, and a throttle device , And with a parallel to the energy storage and the step-down converter arranged boost converter, in which
  • the energy storage is charged by the boost converter for short-circuiting the electrical power supply is switched according to its timing, the resulting current is limited by the throttle device, and the boost converter is turned off according to its timing, wherein the current flow is directed by the throttle device in the energy storage ;
  • the energy storage is discharged by means of the setter lowers the output voltage of the energy storage is lowered to the voltage level of the electrical energy supply.
  • the energy store is precharged by means of a precharging device to the voltage level of the electrical energy supply.
  • FIG. 1 In the figures are shown in schematic representation in FIG. 1
  • Figure 1 is an energy storage arrangement of the prior
  • Figure 3 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 4 shows another embodiment of an energy storage system according to the invention.
  • 2, such as a traction power supply network are connected to a backup capacitor 6 via a network switching device 3 and a line choke device 4.
  • the buck converter 5 is connected at its connection for the voltage to be deep-set to the throttle device 4 or the electrical power supply 2.
  • the energy storage switching device 8 is a controllable switch.
  • the energy storage device 9 is, for example, an electrical energy storage, such as a double-layer capacitor and / or an electrochemical energy storage, such as a battery and / or a pseudocapacitor.
  • Downstream of the energy storage device 9 is a safety device 10.
  • the actuator throttle 7, the energy storage switching device 8, the energy storage 9 and the safety device 10 are connected in series and the boost converter 11 in parallel.
  • the backup capacitor 6, the boost converter 11 and the fuse 10 are connected in parallel and connected to a busbar 12.
  • the power switching device 3 separates when needed the energy storage and the rest of the arrangement of the electrical power supply 2.
  • the line choke device 4 decouples the electrical energy supply 2 from the energy store 9 by smoothing the currents.
  • the support capacitor 6 is designed as an intermediate circuit capacitor and ensures a stable voltage, so that the boost converter and the buck converter can be suitably clocked.
  • the buck converter 5 is used to charge the energy storage device 9. In this case, the electrical energy supply 2 has a higher voltage than the maximum charging voltage of the energy storage device 9. The buck converter 5 therefore serves to set the desired charging current in the circuit of the energy store 9.
  • the boost converter 11 is used for discharging the energy storage 9; so that the energy storage 9, despite its smaller in relation to the electrical power supply 2 voltage, the electric power supply 2 can feed.
  • the energy storage switching device 8 serves to disconnect the energy storage device 9, e.g. for maintenance purposes.
  • the safety device 10 limits the current in the event of a fault.
  • the boost converter 11 of the series circuit of buck converter 5 and energy storage 9 is connected in parallel.
  • the two actuators 5,11 upstream throttle device 4 is used in the energy storage device 20 according to the invention both as a mains choke and as a control throttle.
  • the buck converter 5 is the energy storage rather 9 and the safety device 10 downstream, wherein the buck converter (5) is connected at its connection for the voltage to be lowered with the energy store (9).
  • the energy storage switching device 8 is provided, which is connected in parallel to a pre-charging device 21.
  • the precharging device 21 consists of a precharge resistor 22 and a precharge switching device 23.
  • the buck converter 5 is in contrast to the embodiment of the prior art according to Figure 1 with its input side no longer connected to the throttle device 4 and the electrical power supply 2 connected thereto, but connected to the energy storage device 9.
  • the buck converter is no longer used to charge the energy storage 9, but for unloading. It is clocked so that the higher storage voltage is adjusted to the lower voltage of the electrical energy supply see 2, that sets the desired discharge current. For this purpose, various timing methods known in the art may be used.
  • the boost converter 11 is connected according to Figure 2 with its output side via the throttle device 4 to the electrical power supply 2 and is used to charge the energy storage 9. When powering the boost converter 11 generates a short circuit to the electrical power supply 2; the resulting current is limited by the throttle device 4.
  • the throttle device 4 When switched off, the throttle device 4 maintains the flow of current and deflects it via the freewheeling diode of the buck converter 11 in the memory so that it is charged, although the voltage of the electric power supply 2 is smaller than the voltage level of the energy storage 9.
  • the precharger 21 is needed in case the voltage level of the energy store 9 is below the voltage of the electrical energy supply 2. This case may occur for example due to a discharge for maintenance purposes.
  • the energy storage 9 must first be charged so that the controller can work as intended. By means of the precharging device, the energy store 9 can be charged in a controlled manner to the voltage of the electrical energy supply 2. In the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the precharging device is mounted between the buck converter 5 and the energy store 9.
  • the precharging device can also be connected upstream of the throttle device 4 or the network switching device 3.
  • a filter device not shown in Fig. 2 may be provided, which is formed for example of a filter capacitor and achieved together with the throttle device 4, the desired filtering effect, wherein the throttle device 4 serves both as an actuator throttle and as a line filter choke.
  • the known energy storage device 1 according to
  • FIG. 3 In the embodiment of the energy storage system 30 according to the invention shown in FIG. 3, three energy storage devices are provided. cheran angelen 31 to 33 connected together via a throttle device 4 to the electrical power supply 2.
  • a different representation is selected than in FIGS. 1 and 2 in order to make the arrangement with multiple energy storage arrangements 31 - 33 easier to image more easily.
  • an equal voltage level and an equal current flow for all energy storage 9 in the energy storage system 30 is ensured.
  • It is an advantage of this circuit that 4 more throttling devices for each energy storage 9 are saved by the common use of a throttle device.
  • Another advantage is that a faulty controller does not lead to a total failure of the energy storage system 30, because it can be accessed with the remaining controllers 5.11 to the remaining energy storage 9.
  • a throttle device 41 to 43 is provided for each energy storage arrangement 44 to 46.
  • the energy stores 9 can be individually loaded differently and also different types of energy stores in the three energy storage arrangements 44 to 46 can be used in each case.
  • one of the energy stores 9 may be an electrochemical battery, while the other energy stores 9 are double-layer capacitors.

Landscapes

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Abstract

The subject matter of the present invention is an energy storage arrangement (20) having an energy store (9) which can be connected to an electrical energy supply (2) via a buck converter (5) and a throttle device (4), and having a boost converter (11), characterized in that the boost converter (11) is arranged in parallel with the energy store (9) and the buck converter (5), and the energy store (9) is suitable for being charged to a higher voltage level than the voltage level of the electrical energy supply (2). Furthermore, an energy storage system (30, 40) having multiple energy storage arrangements (31 – 33), 44 – 46) and a method for operating an energy storage arrangement (20) are subject matter of the invention.

Description

Beschreibung description
Energiespeicheranordnung, Energiespeichersystem und Verfahren für das Betreiben einer Energiespeicheranordnung Energy storage device, energy storage system and method for operating an energy storage device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung mit einem Energiespeicher, der über einen Tiefsetzsteller und eine Drosseleinrichtung an eine elektrische Energieversorgung anschließbar ist, und mit einem Hochsetzsteller. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem mit mehreren der eingangs genannten Energiespeicheranordnungen sowie ein Verfahren für das Betreiben einer Energiespeicheranordnung . Elektrisch betriebene Fahrzeuge, wie z.B. Schienenfahrzeuge wie etwa Straßenbahnen, werden häufig mit Energiespeichern ausgerüstet. Die Energiespeicher dienen dazu, Bremsenergie beim Bremsen elektrisch zu speichern und später wieder für den Fahrbetrieb einzusetzen. Darüber hinaus ermöglichen die Energiespeicher ein oberleitungsloses Fahren der Schienenfahrzeuge und dadurch den autarken Einsatz der Schienenfahrzeuge ohne eine externe elektrische Energieversorgung. The present invention relates to an energy storage device having an energy store, which can be connected via a buck converter and a throttle device to an electrical power supply, and with a boost converter. Furthermore, the invention relates to an energy storage system with a plurality of energy storage arrangements mentioned above and a method for operating an energy storage device. Electrically operated vehicles, such as Rail vehicles such as trams are often equipped with energy storage. The energy storage are used to electrically store braking energy during braking and later use again for driving. In addition, the energy storage allows a catenary driving the rail vehicles and thus the self-sufficient use of rail vehicles without an external electrical power supply.
Aus dem Artikel „Einsatz neuer Energiespeicher auf Straßen- bahnen" von Dr. Michael Meinert, erschienen in ZEVrail, Ausgabe 132 aus dem Jahr 2008, Tagungsband SFT Graz 2008, ist eine Straßenbahn mit einem mobilen Energiespeicher bekannt (vgl. beiliegende Figur 1, die zur Vereinfachung einphasig dargestellt ist) . Als Energiespeicher wird ein 2 kWh- Doppelschichtkondensatorenergiespeicher vorgeschlagen. Dabei werden ein Stützkondensator und ein Pulswechselrichter einer Netzfilterdrossel, die mit einer externen elektrischen Energieversorgung verbunden ist, nachgeschaltet (vgl. Seite 75 Bild 5 des Artikels) . An einen Hoch- und einen Tiefsetzstel - 1er des Pulswechselrichters ist eine Stellerdrossel angeschlossen, dem der Doppelschichtkondensator nachgeschaltet ist. Bei der vorgeschlagenen Verschaltung des Doppelschichtkondensators ist es vorgesehen, dass der Doppelschichtkonden- sator auf ein niedrigeres Spannungsniveau als das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung geladen wird. From the article "Use of New Energy Storage on Tramways" by Dr. Michael Meinert, published in ZEVrail, issue 132 from 2008, Proceeding SFT Graz 2008, a tram with a mobile energy storage system is known (see enclosed figure 1, the For energy storage, a 2 kWh double-layer capacitor energy storage is proposed, whereby a backup capacitor and a pulse inverter of a line filter choke, which is connected to an external electrical power supply, are connected downstream (see page 75, figure 5 of the article) In the proposed interconnection of the double-layer capacitor, it is provided that the double-layer capacitor is connected to a high-speed converter and a step-down converter of the pulse-controlled inverter. is charged to a lower voltage level than the voltage level of the electrical power supply.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Energiespeicheranord- nung mit einem Energiespeicher zur Verfügung zu stellen, die eine vergleichsweise höhere elektrische Leistung zur Verfügung stellt sowie mit vergleichsweise geringem schaltungstechnischen Aufwand umgesetzt werden kann. Als Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Energiespeicheranordnung mit einem Energiespeicher, der über einen Tiefsetzsteller und eine Drosseleinrichtung an eine elektrische Energieversorgung anschließbar ist, und mit einem Hochsetzsteller vor, wobei der Hochsetzsteller parallel zu dem Energiespeicher und dem Tiefsetzsteller angeordnet ist und der Energiespeicher dafür geeignet ist, auf ein höheres Spannungsniveau als das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung geladen zu werden. Der Hochsetzsteller dient zum Laden des Energiespeichers mit der von der elektrischen Energieversorgung zur Verfügung gestellten niedrigeren Spannung, während der Tiefsetzsteller zum Entladen des Energiespeichers dient. Der Hochsetzsteller erzeugt gemäß seiner Taktung beim Einschalten einen Kurzschluss mit der elektrischen Energieversorgung, wobei der resultierende Strom durch die Drosseleinrichtung begrenzt wird. Beim Ausschalten des Hochsetzstellers gemäß seiner Taktung erhält die Drosseleinrichtung den Strom- fluss aufrecht und lenkt den Strom über die Freilaufdiode des Tiefsetzstellers in den Energiespeicher um. Hierdurch ermöglicht es die Energiespeicheranordnung, den Energiespeicher auf ein höheres Spannungsniveau als das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung zu laden. It is the object of the invention to provide an energy storage arrangement with an energy store which makes available a comparatively higher electrical power and can be implemented with comparatively little circuit complexity. As a solution to this problem, the invention proposes according to claim 1, an energy storage device having an energy storage, which is connectable via a buck converter and a throttle device to an electrical power supply, and with a boost converter, wherein the boost converter is arranged parallel to the energy storage and the buck converter and the Energy storage is suitable to be charged to a higher voltage level than the voltage level of the electrical power supply. The boost converter serves to charge the energy store with the lower voltage provided by the electrical power supply, while the step-down converter serves to discharge the energy store. The boost converter generates according to its timing when switching a short circuit to the electrical power supply, the resulting current is limited by the throttle device. When the boost converter is turned off in accordance with its timing, the throttle device maintains the current flow and diverts the current via the free-wheeling diode of the buck-converter into the energy store. As a result, the energy storage arrangement makes it possible to charge the energy store to a higher voltage level than the voltage level of the electrical energy supply.
Die Drosseleinrichtung entkoppelt durch Glättung der Ströme das Netz von dem Energiespeicher, was vorteilhaft ist. Bei gleichem Nennstrom kann die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung folglich eine größere elektrische Leistung liefern, da die elektrische Leistung als das Produkt aus Strom und Spannung definiert ist. Dies ist ein Vorteil, da so eine höhere elektrische Leistung für z.B. den elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs zur Verfügung steht . The throttle device decouples the network from the energy store by smoothing the currents, which is advantageous. Consequently, with the same rated current, the energy storage device according to the invention can provide greater electrical power since the electric power is defined as the product of current and voltage. This is an advantage since a higher electrical power is available for, for example, the electric drive of a vehicle.
Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung, dass weder ein Stützkondensator benötigt wird, da der Energiespeicher selbst eine stabile Spannung zum Schalten der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung bereitstellt, noch eine Stellerdrossel benötigt wird. Dadurch werden der benötige Einbauraum, das Gewicht und die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung verringert. Insbesondere bei Verwendung der Energiespeicheranordnung in einen Fahrzeug wird durch das geringere Gewicht auch der Energieverbrauch im Fahrbetrieb verringert . It is a further advantage of the energy storage arrangement according to the invention that neither a backup capacitor is required, since the energy store itself provides a stable voltage for switching the energy storage arrangement according to the invention, nor is an actuator throttle required. As a result, the required installation space, the weight and the manufacturing cost of the energy storage device according to the invention are reduced. In particular, when using the energy storage device in a vehicle is reduced by the lower weight and the energy consumption during driving.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist der Tiefsetzsteller an seinem Anschluss für die tiefzusetzende Spannung mit dem Energiespeicher verbunden. Ein Tiefsetzsteller weist jeweils mindestens einen Anschluss für die tiefzusetzende Spannung und die tiefgesetzte Spannung auf. Dabei ist unter dem Anschluss für die tiefzusetzende Spannung derjenige Anschluss des Tiefsetzstellers zu verstehen, an dem eine vergleichsweise höhere Spannung anliegt; die Spannung, die durch die Wirkung des Tiefsetzstellers herabgesetzt wurde, liegt an dem Anschluss für die tiefgesetzte Spannung an. Dies ist vorteilhaft, weil der Tiefsetzsteller zum Entladen des auf ein im Vergleich zur Spannung der elektrischen Energieversorgung höheres Spannungsniveau geladenen Energiespeichers nutzbar ist. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Freilaufdiode des Tiefsetzstellers beim Laden des Energiespeichers auf das Spannungsni- veau der elektrischen Energieversorgung nicht sperrt. In a preferred embodiment of the energy storage device according to the invention, the buck converter is connected at its connection for the voltage to be deep-set with the energy store. A buck converter has in each case at least one connection for the voltage to be low-voltage and the low-voltage. In this case, the connection for the voltage to be lowered is to be understood as the connection of the step-down converter to which a comparatively higher voltage is applied; the voltage lowered by the action of the buck converter is applied to the low voltage terminal. This is advantageous because the step-down converter can be used for discharging the energy store charged to a higher voltage level than the voltage of the electrical energy supply. A further advantage is that the freewheeling diode of the step-down converter does not block the voltage level of the electrical energy supply when the energy store is being charged.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Energiespeicheranordnung ist die Drosseleinrichtung derart ausgebildet, dass sie als Stellerdrossel und als Netzfilterdrossel wirkt. Dies ist vorteilhaft, weil eine einzige Drosseleinrichtung genügt und nicht eine Netzdrossel und zusätzlich eine Stellerdrossel benötigt werden. In another preferred embodiment of the inventive energy storage arrangement, the throttle device designed such that it acts as a throttle and as a line filter choke. This is advantageous because a single throttle device is sufficient and not a mains choke and additionally an actuator throttle are needed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist eine Vorladeeinrichtung dem Energiespeicher vorgeschaltet. Die Verwendung einer Vorladeeinrichtung ist vorteilhaft, weil durch sie ein entlade- ner Energiespeicher auf das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung kontrolliert vorgeladen werden kann. Dadurch wird ausgehend von einem vorgeladenen Energiespeicher ein korrektes Funktionieren der verwendeten Tiefsetzsteller und Hochsetzsteller gewährleistet. In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, a precharging device is connected upstream of the energy store. The use of a pre-charging device is advantageous because it allows pre-charging a discharged energy store to the voltage level of the electrical power supply. As a result, starting from a preloaded energy store, a correct functioning of the buck converter and boost converter used is ensured.
In einer Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist die Vorladeeinrichtung zwischen Tiefsetzsteller und Energiespeicher angeordnet . In a development of the abovementioned embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the precharging device is arranged between buck converter and energy store.
In einer anderen Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist die Vorladeeinrichtung der Drosseleinrichtung vorgeordnet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Energiespeicheranordnung weist die Vorladeeinrichtung einen Vorladewiderstand und eine Vorladeschalteinrichtung auf. Dies ist von Vorteil, weil der Vorladewiderstand ein kontrolliertes Laden des Energiespeichers ermöglicht und die Vorladeschalteinrichtung ein Ein- beziehungsweise Ausschalten der Vorladeeinrichtung ermöglicht. In another development of the abovementioned embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the precharging device is arranged upstream of the throttle device. In another preferred embodiment of the energy storage device according to the invention, the precharging device has a precharge resistor and a precharge switching device. This is advantageous because the pre-charge allows a controlled charging of the energy storage and allows the Vorladeschalteinrichtung switching on and off of the pre-charging.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Energiespeicheranordnung ist dem Energiespeicher eine Sicherungseinrichtung nachgeordnet. Dies ist vorteilhaft, weil die Sicherungseinrichtung im Fehlerfall das Auftreten zu hoher Ströme oder zu hoher Spannungen und damit verbundene Gefährdungen verhindert . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist parallel zu der Vorladeeinrichtung eine Energiespeicherschalteinrichtung angeordnet. Durch die Energiespeicherschalteinrichtung kann der Energiespeicher schnell und zuverlässig ein- oder ausgeschaltet werden, was beispielsweise im Rahmen von Wartungsarbeiten uner- lässlich ist. Weiterhin kann die Vorladeeinrichtung kurz geschlossen werden. In another preferred embodiment of the energy storage device according to the invention, a safety device is arranged downstream of the energy store. This is advantageous because the safety device prevents the occurrence of high currents or excessive voltages and associated hazards in the event of a fault. In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, an energy storage switching device is arranged parallel to the precharging device. By the energy storage switching device, the energy storage can be quickly and reliably turned on or off, which is essential, for example, in the context of maintenance. Furthermore, the precharging device can be closed for a short time.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung umfasst die elektrische Energieversorgung ein Bahnstromversorgungsnetz. Dies ist vorteilhaft, weil insbesondere bei von einem Bahnstromnetz ver- sorgten mobilen und/oder stationären (z.B. in Ladestationen/Haltestellen) Energiespeicheranordnungen eine besonders hohe elektrische Leistung für den Antrieb von Schienenfahrzeugen benötigt wird; dies wird durch das über dem Spannungs- niveau des Bahnstromnetzes liegende Spannungsniveau der Ener- giespeicheranordnung erreicht. In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the electrical energy supply comprises a traction power supply network. This is advantageous because particularly in the case of mobile and / or stationary (for example in charging stations / stops) energy storage arrangements supplied by a traction current network, a particularly high electrical power is required for driving rail vehicles; This is achieved by the voltage level of the energy storage arrangement lying above the voltage level of the traction current network.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Energiespeicheranordnung umfasst der Energiespeicher einen mobilen Energiespeicher eines Fahrzeugs. Dies ist von Vorteil, weil ein Fahrzeug, wie etwa ein Schienenfahrzeug, eine hohe elektrische Leistung benötigt, um ohne externe elektrische Energieversorgung fahren zu können. Durch die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung wird eine hohe Leistung bei vergleichsweise geringerem Gewicht und vergleichs- weise geringerem Einbauplatz als bei bekannten Energiespeicheranordnungen. Ein weiterer Vorteil ist es, dass durch den geringeren Einbauplatz und die vergleichsweise einfache In another preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the energy store comprises a mobile energy store of a vehicle. This is advantageous because a vehicle, such as a rail vehicle, requires a high electrical power to drive without external electrical power. By means of the energy storage arrangement according to the invention, high power is achieved with comparatively lower weight and comparatively smaller installation space than in the case of known energy storage arrangements. Another advantage is that due to the smaller installation space and the comparatively simple
Schaltung geringere Kosten in der Herstellung entstehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung umfasst der Energiespeicher einen stationären Energiespeicher. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Doppelschichtkondensator an einer Lade- Station für ein Elektroauto oder ein elektrisches Schienenfahrzeug handeln, der über eine herkömmliche Versorgungsleitung eines elektrischen Niederspannungsnetzes versorgt wird und durch die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung auf ein höheres Spannungsniveau als das Spannungsniveau der Versorgungsleitung geladen werden kann. Dies ist ein Vorteil, weil dadurch in kurzer Zeit eine hohe elektrische Leistung für das Laden von Elektroautos oder elektrischen Schienenfahrzeugen bereitgestellt werden kann. Circuit lower costs incurred in the production. In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the energy store comprises a stationary energy store. This may be, for example, a double-layer capacitor at a charging station. Station for an electric car or an electric rail vehicle, which is supplied via a conventional supply line of a low-voltage electrical network and can be charged by the energy storage device according to the invention to a higher voltage level than the voltage level of the supply line. This is an advantage because it can provide high electric power for charging electric cars or electric rail vehicles in a short time.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung umfasst der Energiespeicher einen elektrochemischen Energiespeicher und/oder einen elektrischen Energiespeicher und/oder einen Pseudocapacitor . Ein elektrochemischer Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie sein. Die Verwendung eines elektrochemischen Energiespeichers ist vorteilhaft, weil elektrochemische Energiespeicher eine große Menge elektrischer Energie speichern können. Ein weiterer Vorteil elektrochemischer Energiespeicher ist es, dass diese so dimensioniert werden können, dass auch bei maximaler Entladung der elektrochemischen Energiespeicher die Restspannung der elektrochemischer Energiespeicher noch oberhalb der VersorgungsSpannung liegt; somit kann der gesamte Energieinhalt über den Tiefsetzsteller entnommen werden. Bei einem elektrischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Doppelschichtkondensator handeln. Die Verwendung eines elektrischen Energiespeichers ist vorteilhaft, weil dieser in besonders kurzer Zeit ladbar und In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the energy store comprises an electrochemical energy store and / or an electrical energy store and / or a pseudocapacitor. An electrochemical energy store may be, for example, a battery. The use of an electrochemical energy store is advantageous because electrochemical energy stores can store a large amount of electrical energy. Another advantage of electrochemical energy storage is that they can be dimensioned so that even with maximum discharge of the electrochemical energy storage, the residual voltage of the electrochemical energy storage is still above the supply voltage; Thus, the entire energy content can be removed via the buck converter. An electrical energy store may, for example, be a double-layer capacitor. The use of an electrical energy storage device is advantageous because it can be charged in a particularly short time and
entladbar ist und daher z.B. in einem elektrischen Schienen- fahrzeug in kurzer Zeit große Energiemengen für Beschleunigungsvorgänge zur Verfügung stellen kann. Neben einem Doppel - Schichtkondensator ist auch die Verwendung eines is dischargeable and therefore e.g. can provide large amounts of energy for acceleration in an electric rail vehicle in a short time. In addition to a double - layer capacitor is also the use of a
Pseudocapacitors oder eines Hybridcapacitors möglich. Grundsätzlich können alle Energiespeichertypen intern aus mehreren Modulen aufgebaut sein, die parallel und/oder in Reihe geschaltet sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist der Drosseleinrichtung eine Netzschalteinrichtung vorgeordnet. Die Netzschalteinrichtung trennt bei Bedarf die Energiespeicheranordnung von der elektrischen Energieversorgung oder schaltet diese ein. Dies ist vorteilhaft, weil durch die Netzschalteinrichtung somit im Fehlerfall oder bei Wartungsarbeiten ein schnelles Ein- und Ausschalten der Energieversorgung gewährleistet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Energiespeichersystem vorgeschlagen, bei dem eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnungen parallel geschaltet ist. Dies ist von Vorteil, weil durch die Verwendung mehrerer Energiespeicheranordnungen bei Ausfall eines Stellers nach wie vor elektrische Leistung durch die übrigen Steller und den entsprechenden verbleibenden Energiespeicher bereitgestellt werden kann. In einer bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems sind die parallel geschalteten Ener- giespeicheranordnungen mittels einer gemeinsamen Netzdrosseleinrichtung an das elektrische Energieversorgungsnetz 2 anschließbar. Dies ist von Vorteil, weil nur eine Drosseleinrichtung benötigt wird und somit mehrere Drosseleinrichtungen eingespart werden können. Dies senkt die Herstellungskosten und verringert den Einbauplatz des Energiespeichersystems, was Kosten sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb einspart . Pseudocapacitors or a hybrid capacitor possible. In principle, all energy storage types can be internally constructed from several modules that are connected in parallel and / or in series. In a further preferred embodiment of the energy storage arrangement according to the invention, the throttle device is preceded by a network switching device. If necessary, the power switching device separates the energy storage device from the electrical power supply or switches it on. This is advantageous because a fast switching on and off of the power supply is thus ensured by the power switching device in case of failure or maintenance. According to a further aspect of the present invention, an energy storage system is proposed, in which a plurality of energy storage arrangements according to the invention is connected in parallel. This is advantageous because electric power can still be provided by the remaining actuators and the corresponding remaining energy store by the use of multiple energy storage arrangements in case of failure of a controller. In a preferred development of the abovementioned embodiment of an energy storage system according to the invention, the energy storage arrangements connected in parallel can be connected to the electrical energy supply network 2 by means of a common mains choke. This is advantageous because only one throttle device is needed and thus several throttle devices can be saved. This lowers the manufacturing cost and reduces the footprint of the energy storage system, which saves on both manufacturing and operation costs.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung des vorgenannten erfindungsgemäßen Energiespeichersystems sind die parallel geschalteten Energiespeicheranordnungen mittels jeweils einer Netzdrosseleinrichtung an das elektrische Energieversorgungsnetz anschließbar. Dies ist von Vorteil, weil durch die Verwendung von jeweils einer Netzdrosseleinrichtung für jeden Energiespeicher die Energiespeicher individuell unterschiedlich elektrisch belastet werden können. Dadurch können auch unterschiedliche Energiespeicherarten verwendet werden, die beispielsweise jeweils eine unterschiedliche MaximalSpannung aufweisen . In another preferred development of the aforementioned energy storage system according to the invention, the energy storage arrangements connected in parallel can be connected to the electrical energy supply network by means of a respective mains choke. This is advantageous because the energy stores can be individually charged differently electrically by the use of a respective mains choke device for each energy store. As a result, different types of energy storage can be used, the for example, each have a different maximum voltage.
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfah- ren für das Betreiben einer Energiespeicheranordnung mit einem Energiespeicher, der über einen Tiefsetzsteller, wobei der Energiespeicher an den Anschluss für die tiefzusetzende Spannung des Tiefsetzstellers angeschlossen ist, und eine Drosseleinrichtung an eine elektrische Energieversorgung an- schließbar ist, und mit einem parallel zu dem Energiespeicher und dem Tiefsetzsteller angeordneten Hochsetzsteller, bei demFurthermore, the subject matter of the present invention is a method for operating an energy storage arrangement having an energy store which can be connected to an electrical energy supply via a step-down converter, the energy store being connected to the connection for the voltage to be lowered of the step-down converter, and a throttle device , And with a parallel to the energy storage and the step-down converter arranged boost converter, in which
- der Energiespeicher geladen wird, indem der Hochsetzsteller zum Kurzschließen der elektrischen Energieversorgung gemäß seiner Taktung eingeschaltet wird, wobei der resultierende Strom mittels der Drosseleinrichtung begrenzt wird, und der Hochsetzsteller gemäß seiner Taktung ausgeschaltet wird, wobei der Stromfluss mittels der Drosseleinrichtung in den Energiespeicher gelenkt wird; - The energy storage is charged by the boost converter for short-circuiting the electrical power supply is switched according to its timing, the resulting current is limited by the throttle device, and the boost converter is turned off according to its timing, wherein the current flow is directed by the throttle device in the energy storage ;
- der Energiespeicher entladen wird, indem mittels des Tief- setzstellers die AusgangsSpannung des Energiespeichers auf das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung abgesenkt wird. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung beschrieben.  - The energy storage is discharged by means of the setter lowers the output voltage of the energy storage is lowered to the voltage level of the electrical energy supply. The same advantages arise mutatis mutandis as described above for the energy storage device according to the invention.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Energiespeicher mittels einer Vorladeeinrichtung auf das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung vorgeladen. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung beschrieben. In a preferred development of the method according to the invention, the energy store is precharged by means of a precharging device to the voltage level of the electrical energy supply. The same advantages arise mutatis mutandis as described above for the energy storage device according to the invention.
In den Figuren sind in schematischer Darstellung in In the figures are shown in schematic representation in FIG
Figur 1 eine Energiespeicheranordnung des Standes der Figure 1 is an energy storage arrangement of the prior
Technik und in Figur 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung und in Technology and in Figure 2 shows an embodiment of an energy storage device according to the invention and in
Figur 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Figure 3 shows an embodiment of an inventive
Energiespeichersystems und in  Energy storage system and in
Figur 4 eine andere Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen Energiespeichersystems gezeigt. In der Figur 1 ist eine aus dem Artikel „Einsatz neuer Energiespeicher auf Straßenbahnen" (Seite 75, Bild 5) von Dr. Michael Meinert bekannte Energiespeicheranordnung, die mittels eines Pulswechselrichters dreiphasig ausgebildet ist, in vereinfachter, einphasiger Darstellung abgebildet. Dabei ist ei- ne elektrische Energieversorgung 2, wie etwa ein Bahnstromversorgungsnetz, über eine Netzschalteinrichtung 3 und eine Netzdrosseleinrichtung 4 mit einem Stützkondensator 6 verbunden . Parallel zu dem Stützkondensator 6 ist eine Reihenschaltung aus einem Tiefsetzsteller 5 und einem Hochsetzsteller 11 vorgesehen. Bei dem Hoch- und dem Tiefsetzsteller 5,11 handelt es sich beispielsweise um steuerbare Halbleiterelemente wie IGBTs . Der Tiefsetzsteller 5 ist an seinem Anschluss für die tiefzusetzende Spannung mit der Drosseleinrichtung 4 bzw. der elektrischen Energieversorgung 2 verbunden. FIG. 4 shows another embodiment of an energy storage system according to the invention. 1, an energy storage arrangement known from the article "Use of New Energy Storage on Trams" (page 75, FIG. 5) by Dr. Michael Meinert, which is designed in a three-phase manner by means of a pulse inverter, is shown in a simplified, single-phase representation. 2, such as a traction power supply network, are connected to a backup capacitor 6 via a network switching device 3 and a line choke device 4. Parallel to the backup capacitor 6, a series connection of a step-down converter 5 and a step-up converter 11 is provided , 11 are, for example, controllable semiconductor elements such as IGBTs. The buck converter 5 is connected at its connection for the voltage to be deep-set to the throttle device 4 or the electrical power supply 2.
Zwischen dem Tiefsetzsteller 5 und dem Hochsetzsteller 11 ist eine Stellerdrossel 7 angeschlossen, der eine Energiespei- cherschalteinrichtung 8 nachgeordnet ist. Bei der Energie- speicherschalteinrichtung 8 handelt es sich um einen steuerbaren Schalter. Der Energiespeicherschalteinrichtung 8 nachgeordnet ist ein Energiespeicher 9. Bei dem Energiespeicher 9 handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Energie- Speicher, wie beispielsweise einen Doppelschichtkondensator und/oder einen elektrochemischen Energiespeicher, wie etwa eine Batterie und/oder einen Pseudocapacitor . Dem Energiespeicher 9 nachgeordnet ist eine Sicherungseinrichtung 10. Die Stellerdrossel 7, die Energiespeicherschalteinrichtung 8, der Energiespeicher 9 und die Sicherungseinrichtung 10 sind in Reihe und dem Hochsetzsteller 11 parallel geschaltet. Der Stützkondensator 6, der Hochsetzsteller 11 und die Siche- rungseinrichtung 10 sind parallel geschaltet und mit einer Sammelschiene 12 verbunden. Between the step-down converter 5 and the step-up converter 11, there is connected an actuator throttle 7, which is followed by an energy storage switching device 8. The energy storage switching device 8 is a controllable switch. The energy storage device 9 is, for example, an electrical energy storage, such as a double-layer capacitor and / or an electrochemical energy storage, such as a battery and / or a pseudocapacitor. Downstream of the energy storage device 9 is a safety device 10. The actuator throttle 7, the energy storage switching device 8, the energy storage 9 and the safety device 10 are connected in series and the boost converter 11 in parallel. The backup capacitor 6, the boost converter 11 and the fuse 10 are connected in parallel and connected to a busbar 12.
Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Energie- speicheranordnung 1 erläutert werden. Die Netzschalteinrichtung 3 trennt bei Bedarf den Energiespeicher und den Rest der Anordnung von der elektrischen Energieversorgung 2 ab. Die Netzdrosseleinrichtung 4 entkoppelt durch Glättung der Ströme die elektrische Energieversorgung 2 von dem Energiespeicher 9. Der Stützkondensator 6 ist als Zwischenkreiskondensator ausgelegt und sorgt für eine stabile Spannung, damit der Hochsetzsteller und der Tiefsetzsteller geeignet getaktet werden können. Der Tiefsetzsteller 5 dient zum Laden des Energiespeichers 9. Dabei weist die elektrische Energiever- sorgung 2 eine höhere Spannung als die maximale Ladespannung des Energiespeichers 9 auf. Der Tiefsetzsteller 5 dient daher dazu, im Stromkreis des Energiespeichers 9 den gewünschten Ladestrom einzustellen. Der Hochsetzsteller 11 dient zum Entladen des Energiespeichers 9; so dass der Energiespeicher 9 trotz seiner im Verhältnis zur elektrischen Energieversorgung 2 kleineren Spannung die elektrische Energieversorgung 2 speisen kann. Die Energiespeicherschalteinrichtung 8 dient zum Abtrennen des Energiespeichers 9, z.B. zu Wartungszwecken. Die Sicherungseinrichtung 10 begrenzt den Strom im Feh- lerfall. The mode of operation of the energy storage arrangement 1 will now be briefly explained below. The power switching device 3 separates when needed the energy storage and the rest of the arrangement of the electrical power supply 2. The line choke device 4 decouples the electrical energy supply 2 from the energy store 9 by smoothing the currents. The support capacitor 6 is designed as an intermediate circuit capacitor and ensures a stable voltage, so that the boost converter and the buck converter can be suitably clocked. The buck converter 5 is used to charge the energy storage device 9. In this case, the electrical energy supply 2 has a higher voltage than the maximum charging voltage of the energy storage device 9. The buck converter 5 therefore serves to set the desired charging current in the circuit of the energy store 9. The boost converter 11 is used for discharging the energy storage 9; so that the energy storage 9, despite its smaller in relation to the electrical power supply 2 voltage, the electric power supply 2 can feed. The energy storage switching device 8 serves to disconnect the energy storage device 9, e.g. for maintenance purposes. The safety device 10 limits the current in the event of a fault.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung 20 ist der Hochsetzsteller 11 der Reihenschaltung aus Tiefsetzsteller 5 und Energiespeicher 9 parallel geschaltet. Die beiden Stellern 5,11 vorgeordnete Drosseleinrichtung 4 dient bei der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung 20 sowohl als Netzdrossel als auch als Stellerdrossel. Dem Tiefsetzsteller 5 sind der Energiespei- eher 9 und die Sicherungseinrichtung 10 nachgeschaltet, wobei der Tiefsetzsteller (5) an seinem Anschluss für die tiefzusetzende Spannung mit dem Energiespeicher (9) verbunden ist. Zwischen dem Tiefsetzsteller 5 und dem Energiespeicher 9 ist die Energiespeicherschalteinrichtung 8 vorgesehen, der eine Vorladeeinrichtung 21 parallel geschaltet ist. Die Vorladeeinrichtung 21 besteht aus einem Vorladewiderstand 22 und einer Vorladeschalteinrichtung 23. Im Folgenden soll nun kurz auf die Funktionsweise der Energiespeicheranordnung 20 einge- gangen werden. In the embodiment of the energy storage device 20 according to the invention shown in Figure 2, the boost converter 11 of the series circuit of buck converter 5 and energy storage 9 is connected in parallel. The two actuators 5,11 upstream throttle device 4 is used in the energy storage device 20 according to the invention both as a mains choke and as a control throttle. The buck converter 5 is the energy storage rather 9 and the safety device 10 downstream, wherein the buck converter (5) is connected at its connection for the voltage to be lowered with the energy store (9). Between the buck converter 5 and the energy storage 9, the energy storage switching device 8 is provided, which is connected in parallel to a pre-charging device 21. The precharging device 21 consists of a precharge resistor 22 and a precharge switching device 23. In the following, the operation of the energy storage device 20 will now be described briefly.
Der Tiefsetzsteller 5 ist im Gegensatz zu der Ausführungsform des Standes der Technik gemäß Figur 1 mit seiner Eingangsseite nicht mehr mit der Drosseleinrichtung 4 und der daran an- geschlossenen elektrischen Energieversorgung 2 verbunden, sondern an den Energiespeicher 9 angeschlossen. Der Tiefsetzsteller dient nicht mehr zum Laden des Energiespeichers 9, sondern zum Entladen. Er wird so getaktet, dass die höhere Speicherspannung so an die niedrigere Spannung der elektri- sehen Energieversorgung 2 angepasst wird, dass sich der gewünschte Entladestrom einstellt. Hierfür können verschiedene im Stand der Technik bekannten Taktungsverfahren verwendet werden . Der Hochsetzsteller 11 ist gemäß Figur 2 mit seiner Ausgangsseite über die Drosseleinrichtung 4 an die elektrische Energieversorgung 2 angeschlossen und dient zum Laden des Energiespeichers 9. Beim Einschalten erzeugt der Hochsetzsteller 11 einen Kurzschluss mit der elektrischen Energieversorgung 2; der resultierende Strom wird durch die Drosseleinrichtung 4 begrenzt. Beim Ausschalten hält die Drosseleinrichtung 4 den Stromfluss aufrecht und lenkt ihn über die Freilaufdiode des Tiefsetzstellers 11 in den Speicher um, so dass dieser geladen wird, obwohl die Spannung der elektrischen Energie- Versorgung 2 kleiner ist als das Spannungsniveau des Energiespeichers 9. Hierfür können ebenfalls verschiedene bekannte Verfahren des Standes der Technik zur Taktung eingesetzt werden. Die Vorladeeinrichtung 21 wird für den Fall benötigt, dass das Spannungsniveau des Energiespeichers 9 unterhalb der Spannung der elektrischen Energieversorgung 2 liegt. Dieser Fall kann beispielsweise aufgrund einer Entladung zu Wartungszwecken vorkommen. Der Energiespeicher 9 muss zunächst aufgeladen werden, damit die Steller wie vorgesehen arbeiten können. Durch die Vorladeeinrichtung kann der Energiespeicher 9 kontrolliert auf die Spannung der elektrischen Energieversorgung 2 aufgeladen werden. In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorladeeinrichtung zwischen dem Tiefsetzsteller 5 und dem Energiespeicher 9 angebracht. Alternativ kann die Vorladeeinrichtung jedoch auch der Drossel - einrichtung 4 oder der Netzschalteinrichtung 3 vorgeschaltet sein. Zur Glättung von netzseitigen Strömen kann eine in Fig. 2 nicht gezeigte Filtervorrichtung vorgesehen werden, die z.B. aus einem Filterkondensator gebildet wird und zusammen mit der Drosseleinrichtung 4 die gewünschte Filterwirkung erzielt, wobei die Drosseleinrichtung 4 sowohl als Stellerdrossel als auch als Netzfilterdrossel dient. Im Gegensatz zur bekannten Energiespeicheranordnung 1 gemäßThe buck converter 5 is in contrast to the embodiment of the prior art according to Figure 1 with its input side no longer connected to the throttle device 4 and the electrical power supply 2 connected thereto, but connected to the energy storage device 9. The buck converter is no longer used to charge the energy storage 9, but for unloading. It is clocked so that the higher storage voltage is adjusted to the lower voltage of the electrical energy supply see 2, that sets the desired discharge current. For this purpose, various timing methods known in the art may be used. The boost converter 11 is connected according to Figure 2 with its output side via the throttle device 4 to the electrical power supply 2 and is used to charge the energy storage 9. When powering the boost converter 11 generates a short circuit to the electrical power supply 2; the resulting current is limited by the throttle device 4. When switched off, the throttle device 4 maintains the flow of current and deflects it via the freewheeling diode of the buck converter 11 in the memory so that it is charged, although the voltage of the electric power supply 2 is smaller than the voltage level of the energy storage 9. This can also Various known methods of the prior art are used for timing. The precharger 21 is needed in case the voltage level of the energy store 9 is below the voltage of the electrical energy supply 2. This case may occur for example due to a discharge for maintenance purposes. The energy storage 9 must first be charged so that the controller can work as intended. By means of the precharging device, the energy store 9 can be charged in a controlled manner to the voltage of the electrical energy supply 2. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the precharging device is mounted between the buck converter 5 and the energy store 9. Alternatively, however, the precharging device can also be connected upstream of the throttle device 4 or the network switching device 3. For smoothing network-side currents, a filter device not shown in Fig. 2 may be provided, which is formed for example of a filter capacitor and achieved together with the throttle device 4, the desired filtering effect, wherein the throttle device 4 serves both as an actuator throttle and as a line filter choke. In contrast to the known energy storage device 1 according to
Figur 1 wird ein Stützkondensator nicht benötigt, da der Energiespeicher 9 selbst eine stabile Spannung zum Schalten der Steller 5,11 bereitstellt. Ein weiterer Vorteil ist es, dass keine Stellerdrossel 7, wie in der Figur 1 vorgesehen, benötigt wird, weil diese Funktion von der Drosseleinrichtung 4 wahrgenommen wird. Figure 1, a support capacitor is not needed, since the energy storage 9 itself provides a stable voltage for switching the actuator 5,11. A further advantage is that no actuator throttle 7, as provided in FIG. 1, is required because this function is perceived by the throttle device 4.
Durch die modifizierte Anordnung des Hochsetzstellers 11 und des Tiefsetzsteller 5 gemäß Figur 2 wird im Vergleich zur Fi- gur 1 eine Erhöhung des Spannungsniveaus des EnergiespeichersDue to the modified arrangement of the boost converter 11 and the buck converter 5 according to FIG. 2, in comparison to FIG. 1, an increase in the voltage level of the energy store is achieved
9 über das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung 2 ermöglicht. Darüber hinaus werden der Stützkondensator und die Stellerdrossel eingespart, was Herstellungs- und Wartungskosten verringert sowie Gewicht und Baugruppengröße ver- kleinert . 9 on the voltage level of the electrical power supply 2 allows. In addition, the backup capacitor and the controller choke are saved, which reduces manufacturing and maintenance costs and reduces weight and assembly size.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 30 sind drei Energiespei- cheranordnungen 31 bis 33 gemeinsam über eine Drosseleinrichtung 4 an die elektrische Energieversorgung 2 angeschlossen. Dabei ist bei der Figur 3 ebenso wie bei der Figur 4 eine andere Darstellungsweise gewählt als bei den Figuren 1 und 2, um die Anordnung mit mehreren Energiespeicheranordnungen 31- 33 leichter einfacher abbilden zu können. Hierdurch wird ein gleiches Spannungsniveau und ein gleicher Stromfluss für alle Energiespeicher 9 im Energiespeichersystem 30 gewährleistet. Es ist ein Vorteil dieser Schaltung, dass durch die gemeinsa- me Verwendung einer Drosseleinrichtung 4 weitere Drosseleinrichtungen für jeden einzelnen Energiespeicher 9 eingespart werden. Ein weiterer Vorteil ist es, dass ein defekter Steller nicht zu einem Totalausfall des Energiespeichersystems 30 führt, denn es kann mit den verbleibenden Stellern 5,11 auf die verbleibenden Energiespeicher 9 zugegriffen werden. In the embodiment of the energy storage system 30 according to the invention shown in FIG. 3, three energy storage devices are provided. cheranordnungen 31 to 33 connected together via a throttle device 4 to the electrical power supply 2. In the case of FIG. 3, as in the case of FIG. 4, a different representation is selected than in FIGS. 1 and 2 in order to make the arrangement with multiple energy storage arrangements 31 - 33 easier to image more easily. As a result, an equal voltage level and an equal current flow for all energy storage 9 in the energy storage system 30 is ensured. It is an advantage of this circuit that 4 more throttling devices for each energy storage 9 are saved by the common use of a throttle device. Another advantage is that a faulty controller does not lead to a total failure of the energy storage system 30, because it can be accessed with the remaining controllers 5.11 to the remaining energy storage 9.
In der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems 40 gemäß Figur 4 wird für jede Energiespeicheranordnung 44 bis 46 je eine Drosseleinrichtung 41 bis 43 vorgese- hen. Dies hat den Vorteil, dass die Energiespeicher 9 auf unterschiedliche Spannungsniveaus geladen werden können. Dies ist insbesondere dadurch ein Vorteil, dass die Energiespeicher 9 individuell unterschiedlich belastet werden können und auch jeweils unterschiedliche Arten von Energiespeichern in den drei Energiespeicheranordnungen 44 bis 46 eingesetzt werden können. Beispielsweise kann es sich bei einem der Energiespeicher 9 um eine elektrochemische Batterie handeln, während es sich bei den weiteren Energiespeichern 9 um Doppel - Schichtkondensatoren handelt. In the embodiment of the energy storage system 40 according to the invention according to FIG. 4, a throttle device 41 to 43 is provided for each energy storage arrangement 44 to 46. This has the advantage that the energy storage 9 can be charged to different voltage levels. This is an advantage, in particular, in that the energy stores 9 can be individually loaded differently and also different types of energy stores in the three energy storage arrangements 44 to 46 can be used in each case. For example, one of the energy stores 9 may be an electrochemical battery, while the other energy stores 9 are double-layer capacitors.

Claims

Patentansprüche claims
1. Energiespeicheranordnung (20) mit einem Energiespeicher (9) , der über einen Tiefsetzsteller (5) und eine Drosselein- richtung (4) an eine elektrische Energieversorgung (2) anschließbar ist, und mit einem Hochsetzsteller (11), 1. Energy storage arrangement (20) with an energy store (9) which can be connected via a step-down converter (5) and a throttle device (4) to an electrical energy supply (2), and with a step-up converter (11),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Hochsetzsteller (11) parallel zu dem Energiespeicher (9) und dem Tiefsetzsteller (5) angeordnet ist und the boost converter (11) is arranged parallel to the energy store (9) and the buck converter (5) and
der Energiespeicher (9) dafür geeignet ist, auf ein höheres Spannungsniveau als das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung (2) geladen zu werden. the energy store (9) is adapted to be charged to a higher voltage level than the voltage level of the electrical power supply (2).
2. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1, bei der der Tiefsetzsteller (5) an seinem Anschluss für die tiefzusetzende Spannung mit dem Energiespeicher (9) verbunden ist. 2. Energy storage device according to claim 1, wherein the buck converter (5) is connected at its connection for the voltage to be lowered with the energy store (9).
3. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Drosseleinrichtung (4) derart ausgebildet ist, dass sie als Stellerdrossel und als Netzfilterdrossel wirkt. 3. Energy storage arrangement according to claim 1 or 2, wherein the throttle device (4) is designed such that it acts as a throttle actuator and as a line filter choke.
4. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Vorladeeinrichtung (21) dem Energiespeicher (9) vorgeschaltet ist. 4. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, wherein a pre-charging device (21) is connected upstream of the energy store (9).
5. Energiespeicheranordnung nach Anspruch 4, bei der die Vorladeeinrichtung zwischen Tiefsetzsteller (5) und Energiespeicher (9) angeordnet ist. 5. Energy storage arrangement according to claim 4, wherein the precharging device between buck converter (5) and energy storage (9) is arranged.
6. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Vorladeeinrichtung der Drosseleinrichtung 4 vorgeordnet ist. 6. Energy storage device according to one of claims 3 to 5, wherein the precharging device of the throttle device 4 is arranged upstream.
7. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Vorladeeinrichtung (21) einen Vorladewiderstand (22) und eine Vorladeschalteinrichtung (23) aufweist. 7. Energy storage arrangement according to one of claims 4 to 6, wherein the pre-charging device (21) has a pre-charge resistor (22) and a precharge switching device (23).
8. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der dem Energiespeicher (9) eine Sicherungseinrichtung (10) nachgeordnet ist. 8. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, wherein the energy storage device (9) is followed by a safety device (10).
9. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei parallel zu der Vorladeeinrichtung (21) eine Energiespeicherschalteinrichtung (8) angeordnet ist. 9. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, in parallel to the pre-charging device (21) an energy storage switching device (8) is arranged.
10. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die elektrische Energieversorgung (2) ein10. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, wherein the electrical energy supply (2) a
Bahnstromversorgungsnetz umfasst . Railway power supply network includes.
11. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Energiespeicher (9) einen mobilen Energiespeicher eines Fahrzeugs umfasst. 11. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, wherein the energy store (9) comprises a mobile energy storage of a vehicle.
12. Energiespeicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Energiespeicher (9) einen stationären Energiespeicher umfasst. 12. Energy storage arrangement according to one of claims 1 to 10, wherein the energy store (9) comprises a stationary energy store.
13. Energiespeicheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Energiespeicher (9) einen elektrochemischen Energiespeicher und/oder einen elektrischen Energiespeicher und/oder einen Pseudocapacitor umfasst. 13. Energy storage arrangement according to one of the preceding claims, wherein the energy store (9) comprises an electrochemical energy storage and / or an electrical energy storage and / or a Pseudocapacitor.
14. Energiespeichersystem (30,40), bei dem eine Mehrzahl von Energiespeicheranordnungen (31-33,44-46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche parallel geschaltet ist. 14. Energy storage system (30,40), wherein a plurality of energy storage devices (31-33,44-46) is connected in parallel according to one of the preceding claims.
15. Energiespeichersystem nach Anspruch 14, bei dem die parallel geschalteten Energiespeicheranordnungen (31-33) mittels einer gemeinsamen Drosseleinrichtung (4) an das elektrische Energieversorgungsnetz (2) anschließbar sind. 15. Energy storage system according to claim 14, in which the energy storage arrangements (31-33) connected in parallel can be connected to the electrical energy supply network (2) by means of a common throttle device (4).
16. Energiespeichersystem nach Anspruch 14, bei dem die parallel geschalteten Energiespeicheranordnungen (44-46) mittels jeweils einer Drosseleinrichtung (41-43) an das elektrische Energieversorgungsnetz (2) anschließbar sind. 16. Energy storage system according to claim 14, in which the energy storage arrangements (44-46) connected in parallel can be connected to the electrical power supply network (2) by means of a respective throttle device (41-43).
17. Verfahren für das Betreiben einer Energiespeicheranordnung (20) mit einem Energiespeicher (9), der über einen Tiefsetzsteller (5) , wobei der Energiespeicher (9) an den An- schluss für die tiefzusetzende Spannung des Tiefsetzstellers (5) angeschlossen ist, und eine Drosseleinrichtung (4) an eine elektrische Energieversorgung (2) anschließbar ist, und mit einem parallel zu dem Energiespeicher (9) und dem Tiefsetzsteller (5) angeordneten Hochsetzsteller (11) , bei dem17. A method for operating an energy storage arrangement (20) having an energy store (9), which is connected via a step-down converter (5), wherein the energy store (9) is connected to the connection for the voltage to be lowered of the step-down converter (5), and a throttle device (4) to an electrical power supply (2) can be connected, and with a parallel to the energy storage (9) and the step-down converter (5) arranged boost converter (11), in which
- der Energiespeicher (9) geladen wird, indem der Hochsetz - steller (11) zum Kurzschließen der elektrischen Energieversorgung (2) gemäß seiner Taktung eingeschaltet wird, wobei der resultierende Strom mittels der Drosseleinrichtung (4) begrenzt wird, und der Hochsetzsteller (11) gemäß seiner Taktung ausgeschaltet wird, wobei der Stromfluss mittels der Drosseleinrichtung (4) in den Energiespeicher (9) gelenkt wird; - the energy store (9) is charged by the boost converter (11) for short-circuiting the electrical power supply (2) is switched according to its timing, the resulting current is limited by the throttle device (4), and the boost converter (11) is switched off according to its timing, wherein the current flow is directed by means of the throttle device (4) in the energy store (9);
- der Energiespeicher (9) entladen wird, indem mittels des Tiefsetzstellers (11) die AusgangsSpannung des Energiespeichers (9) auf das Spannungsniveau der elektrischen Energie- Versorgung (2) abgesenkt wird.  - The energy storage device (9) is discharged by means of the Tiefsetzstellers (11), the output voltage of the energy storage device (9) is lowered to the voltage level of the electrical energy supply (2).
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Energiespeicher (9) mittels einer Vorladeeinrichtung auf das Spannungsniveau der elektrischen Energieversorgung (2) vorgeladen wird. 18. The method according to claim 17, wherein the energy storage device (9) is precharged by means of a precharging device to the voltage level of the electrical energy supply (2).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018156757A1 (en) * 2017-02-25 2018-08-30 Pride Mobility Products Corporation Vehicle integrated storage power management system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222856A1 (en) 2016-11-21 2018-05-24 Bombardier Transportation Gmbh Electrical network for a rail vehicle, rail vehicle and method for operating an electrical network
GB201705518D0 (en) * 2017-04-05 2017-05-17 Siemens Ag Energy storage module
CN109733199B (en) * 2019-01-17 2020-02-18 中铁第四勘察设计院集团有限公司 High-voltage isolation system applied to energy storage device of tramcar

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120153878A1 (en) * 2008-10-22 2012-06-21 Robert Dean King Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0515170A (en) * 1991-07-05 1993-01-22 Fuji Electric Co Ltd Power converter
RU2110419C1 (en) 1997-04-24 1998-05-10 Владимир Анатольевич Гасюта Self-propelled vehicle
DE19921146A1 (en) * 1999-03-11 2000-10-05 Daimler Chrysler Ag Power supply arrangement with DC source with energy store feeding consumer electric circuit has discharging regulator that activates when voltage of consumer electric circuit falls below threshold level
US6591758B2 (en) 2001-03-27 2003-07-15 General Electric Company Hybrid energy locomotive electrical power storage system
RU41281U1 (en) 2004-07-08 2004-10-20 Дидманидзе Отари Назирович COMBINED POWER PLANT
US8378656B2 (en) * 2008-09-19 2013-02-19 General Electric Company Quasi-AC, photovoltaic module for unfolder photovoltaic inverter
WO2011016199A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-10 三菱電機株式会社 Dc/dc power converter
DE102009041660A1 (en) 2009-09-16 2011-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for the electrical connection of an energy storage device
DE102010029450A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Electrical circuit for an energy storage device of a vehicle, charging station and method for charging an energy storage device
DE102011076787A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Siemens Ag power supply
US9073438B2 (en) * 2011-10-28 2015-07-07 General Electric Company System for selectively coupling an energy source to a load and method of making same
US9120390B2 (en) * 2012-03-08 2015-09-01 General Electric Company Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same
US8970158B1 (en) * 2012-03-28 2015-03-03 Flir Systems, Inc. High-efficiency-direct-drive cryocooler driver
KR101409152B1 (en) * 2012-07-18 2014-06-17 엘에스산전 주식회사 Charging apparatus and method of operation the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120153878A1 (en) * 2008-10-22 2012-06-21 Robert Dean King Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018156757A1 (en) * 2017-02-25 2018-08-30 Pride Mobility Products Corporation Vehicle integrated storage power management system
US10919443B2 (en) 2017-02-25 2021-02-16 Pride Mobility Products Corporation Vehicle integrated storage power management system

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