EP4754852A1

EP4754852A1 - Batterieschonende energieversorgung

Info

Publication number: EP4754852A1
Application number: EP24776201.6A
Authority: EP
Inventors: Michael Wycisk; Carsten Nagel; Thomas Scholz
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2023-10-17
Filing date: 2024-09-19
Publication date: 2026-06-10
Also published as: CN122095532A; KR20260080484A; DE102023210130A1; WO2025082698A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Bereitstellung elektrischer Energie umfassend einen Stromerzeuger (2), eine erste Batterie (3), eine zweite Batterie (4) und eine Steuerung (5), wobei die Steuerung (5) so konfiguriert ist, dass ein erster Stromrichter (6) der ersten Batterie (3) so gesteuert wird, dass die erste Batterie (3) immer wieder nur entladen wird und erst dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter (7) der zweiten Batterie (4) so gesteuert wird, dass die zweite Batterie (4) immer wieder nur geladen wird und erst dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie (3) einen unteren Grenzwert (8) für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie (4) einen oberen Grenzwert (9) für ihren Ladezustand erreicht hat. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1) zur Bereitstellung elektrischer Energie.

Description

Beschreibung

JUEL

Batterieschonende Energieversorgung

TECH NISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie umfassend einen Stromerzeuger, eine erste Batterie und eine zweite Batterie. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie.

HINTERGRUN D

[0002] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass bei einer Energieversorgung von Anlagen mit Hilfe von Brennstoffzellen oder Generatoren, die mit Gasmotoren angetrieben werden, der Einsatz von Batterien fast unumgänglich ist. Da sowohl Brennstoffzellen wie auch Gasmotoren Laständerungen nur sehr schlecht ausgleichen können, müssen die Batterien diese Laständerungen abfangen. Dazu liefern sie bei Lastspitzen die entsprechende Energie und nehmen bei Lastreduzierungen die überschüssige Energie des Generators oder der Brennstoffzelle wieder auf, bis die Erzeuger die Laständerungen ausgeglichen haben. Diese Laständerungen führen zu einem ständigen Laden und Entladen der Batterie, was die Lebensdauer der Batterie/Batterien reduziert. Dies beinhaltet auch Parallelbetrieb von mehreren Batterien/Energiespeichern.

[0003] Da Dieselgeneratoren Laständerungen sehr gut ausgleichen können, waren zusätzliche Maßnahmen bisher nicht nötig. Erst mit der Einführung von Gasmotoren als Antriebsmaschinen für Generatoren oder Brennstoffzellen, mussten zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um Laständerungen ausgleichen zu können. Dazu wurden meist Batterien eingesetzt, die immer alle im gleichen Modus betrieben wurden. Dadurch mussten diese Batterien sehr schnell von Entladen, bei Lastspitzen, zu Laden, bei Lastreduktionen umschalten, wodurch sich ein ständiger Zyklus von Laden und Entladen ergab, was sich negativ auf die Lebensdauer der Batterien ausgewirkt hat.

ZUSAMM ENFASSU NG DER ERFINDUNG

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf die Lebensdauer der eingesetzten Batterien verbesserte Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechend verbesserter Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie anzugeben.

[0005] Die Erfindung löst die auf eine Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einer derartigen Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie umfassend einen Stromerzeuger, eine erste Batterie, eine zweite Batterie und eine Steuerung, die Steuerung so konfiguriert ist, dass ein erster Stromrichter der ersten Batterie so gesteuert wird, dass die erste Batterie immer wieder nur entladen wird und erst dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter der zweiten Batterie so gesteuert wird, dass die zweite Batterie immer wieder nur geladen wird und erst dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie einen unteren Grenzwert für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie einen oberen Grenzwert für ihren Ladezustand erreicht hat.

[0006] Gemäß der Erfindung wird ein Batterie-Stromrichter so gesteuert, dass die zugehörige Batterie nur die Lastspitzen abfängt, die Batterie also nur entladen wird. Der Stromrichter einer zweiten Batterie wird so geschaltet, dass sie nur den Energieüberschuss aufnimmt, der bei Lastreduktionen im Netz entsteht, so dass die zweite Batterie also nur geladen wird.

[0007] Erreichen die Batterien einen bestimmten, vorher festgelegten oberen oder unteren Grenzwert, so werden die Batterien umgeschaltet und die Batterie, die vorher z.B. entladen wurde, wird auf Laden umgeschaltet und die Batterie, die vorher z.B. geladen wurde, wird auf Entladen umgeschaltet. [0008] Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der Lade- und Entladezyklen der Batterien stark reduziert und die Lebensdauer der Batterien entsprechend verlängert.

[0009] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der erste Stromrichter und der zweite Stromrichter bidirektionale Stromrichter sind. Die an diese Stromrichter angeschlossenen Batterien ermöglichen es, überschüssige Energie zu speichern, wenn sie nicht benötigt wird, und bei Bedarf wieder ins Netz einzuspeisen. Dies ist insbesondere in Anlagen mit Speichersystemen von Vorteil, bei denen die Energieerzeugung und der Verbrauch variabel sind.

[0010] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Stromerzeuger, erste Batterie und zweite Batterie über einen Bus miteinander verbunden, wobei der erste Stromrichter zwischen Bus und erster Batterie angeordnet ist und wobei der zweite Stromrichter zwischen Bus und zweiter Batterie angeordnet ist. Ein gemeinsamer Bus ermöglicht eine einfachere und effizientere Systemarchitektur, bei der alle Komponenten zentral über den Bus miteinander verbunden sind. Dies erleichtert die Installation und Wartung des Systems und reduziert die Anzahl der erforderlichen Verbindungen. Weiter ermöglicht die Verwendung eines gemeinsamen Busses eine effiziente Verteilung und Steuerung der Energie zwischen den verschiedenen Komponenten. Durch die Anordnung der Stromrichter zwischen dem Bus und den Batterien können die Energieströme effektiv geregelt und überwacht werden. Dies führt zu einer verbesserten Energieverwaltung und einer höheren Effizienz des Gesamtsystems. Außerdem können, wenn alle Komponenten über den Bus miteinander verbunden sind, diese leicht hinzugefügt, entfernt oder ausgetauscht werden, ohne das gesamte System neu konfigurieren zu müssen. Dies erhöht die Flexibilität und Skalierbarkeit des Systems und ermöglicht es, auf die sich ändernden Anforderungen und Bedürfnisse der Anwendung zu reagieren. Schließlich kann die Verwendung mehrerer Batterien, die über einen gemeinsamen Bus verbunden sind, Redundanz und Sicherheit erhöhen. Wenn eine Batterie ausfällt oder gewartet werden muss, kann das System weiterhin funktionieren, indem es die Energie von einer anderen Batterie oder dem Stromerzeuger bezieht. Die Stromrichter können dabei den Energiefluss entsprechend steuern, um die Stabilität des Systems aufrechtzuerhalten.

[0311] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der obere Grenzwert unterhalb eines technischen Maximalwertes und der untere Grenzwert oberhalb eines technischen Minimalwertes. Die volle Kapazität der Batterien wird also nicht voll ausgenutzt, was ebenfalls zur Verlängerung der Lebensdauer der Batterien beiträgt. Die Grenzen sind nicht fest und können auch dynamisch verschoben werden.

[0012] Es ist vorteilhaft, wenn die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie die Leistung des Stromerzeugers verringert, wenn der Ladezustand der ersten Batterie den oberen Grenzwert erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie noch vom unteren Grenzwert entfernt ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie die Leistung des Stromerzeugers erhöht, wenn der Ladezustand der ersten Batterie den unteren Grenzwert erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie noch vom oberen Grenzwert entfernt ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung so konfiguriert ist, dass der Abstand des Ladezustandes der zweiten Batterie vom nicht erreichten oberen Grenzwert oder vom nicht erreichten unteren Grenzwert verwendet wird, um die Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers zu bestimmen.

[0013] Diese Vorgehensweise lässt sich für zwei im System verbaute Batterien anwenden, wie auch für mehrere im System verbaute Batterien. Erreicht eine der Batterien den oberen Grenzwert, während die andere Batterie noch weit vom unteren Grenzwert entfernt ist, bedeutet das, dass mehr Energie durch Lastreduzierungen vom Netz in die Batterien gespeist wurde. Um dieses auszugleichen, wird die Leistung des Stromerzeugers um einen geringen Betrag reduziert.

[0014] Erreicht eine der Batterien den unteren Grenzwert, während die andere Batterie noch weit vom oberen Grenzwert entfernt ist, so bedeutet dies, dass mehr Lastspitzen aus der Batterie gedeckt werden mussten, als Lastreduktionen aufgenommen werden mussten. Um dieses auszugleichen, wird die Leistung des Stromerzeugers um einen geringen Betrag angehoben.

[0315] Dabei kann die Veränderung der Leistung des Stromerzeugers mit festen Werten erfolgen, was unter Umständen aber zum Schwingen des Stromerzeugers führen kann.

[0016] Besser ist es, einen Betrag zu ermitteln, um den die Leistung des Stromerzeugers angehoben oder verringert werden muss, was durch einen entsprechenden Regelprozess erfolgen kann. Dies kann beim Erreichen eines Grenzwertes erfolgen oder aber auch dynamisch. Dabei wird der Größte der beiden Abstände des Istzustandes vom jeweiligen Grenzwert ermittelt und damit, in Abhängigkeit von der Charakteristik des Stromerzeugers und den jeweiligen Ladezuständen, die Leistung des Stromerzeugers variiert. Die Last des Stromerzeugers kann auf einen festen Sollwert geregelt werden oder auf einen Wert, welcher die Laständerungen im Netz glättet und den Sollwert dynamisch auf den Verbrauch anpasst. Außerdem kann ein Zusatzsollwert berechnet werden, welcher die Entlade-, bzw. Ladeleistung der Batterien mit einbezieht.

[0017] Wenn eine Batterie den oberen Grenzwert erreicht hat, bevor die andere Batterie ihren unteren Grenzwert erreicht hat, wird der Abstand des Istwertes des Ladezustandes der Batterie, die entladen wird, vom unteren Grenzwert ermittelt. Multipliziert mit einem Faktor, der von der Charakteristik des Stromerzeugers abhängt, ergibt sich der Betrag, um den die Leistung des Stromerzeugers verringert werden muss.

[0018] Erreicht eine der Batterien ihren unteren Grenzwert, bevor die andere Batterie ihren oberen Grenzwert erreicht hat, wird der Abstand des Istwertes des Ladezustandes der Batterie, die geladen wird, vom oberen Grenzwert ermittelt. Multipliziert mit einem Faktor, der von der Charakteristik des Stromerzeugers abhängt, ergibt sich der Betrag, um den die Leistung des Stromerzeugers angehoben werden. [0019] Durch diesen Regelprozess wird die Leistung des Stromerzeugers bei großen Abständen schneller verändert und wird mit kleiner werdenden Abständen von den Grenzwerten immer geringer und feiner. Ein Schwingen des Stromerzeugers wird damit ausgeschlossen.

[C0201 Durch diesen Angleichungsprozess erreichen die Batterien im Idealfall ihre jeweiligen Grenzwerte fast gleichzeitig.

[0021] Dadurch wird sich im Laufe des Betriebes ein eingeschwungener Zustand für den Stromerzeuger einstellen, in dem sich die Energien der Lastspitzen und die Energien der Lastreduktionen im Netz ungefähr die Waage halten und die Energien der Batterien kaum noch ausgeglichen werden müssen. Das bedeutet für den Stromerzeuger, dass er mit fast konstanter Energieerzeugung betrieben werden kann und nur noch sehr geringe Änderungen in der Energieerzeugung vorgenommen werden müssen, was wiederum zu einer längeren Lebensdauer des Stromerzeugers führt.

[0022] Eine weitere Möglichkeit wäre, diesen Ausgleichsprozess mit Hilfe einer Kl variabler zu gestalten und damit besser auf die jeweilige Situation anzupassen und zu optimieren. Dadurch könnte die Lebensdauer der einzelnen Komponenten noch weiter erhöht werden.

[0023] Schließlich ist es zweckmäßig, wenn der Stromerzeuger ein Gasgenerator oder eine Brennstoffzelle ist. Brennstoffzellen und Gasgeneratoren haben in der Regel geringere Emissionen als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Insbesondere Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugen als Hauptemission Wasser, was sie zu einer sauberen Energiequelle macht. Gasgeneratoren, die Erdgas verwenden, haben ebenfalls niedrigere CO2- und Schadstoffemissionen als Generatoren, die auf Benzin oder Diesel basieren.

[0024] Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie, die Vorrichtung umfassend einen Stromerzeuger, eine erste Batterie, eine zweite Batterie und eine Steuerung, wobei ein erster Stromrichter der ersten Batterie so gesteuert wird, dass die erste Batterie immer wieder nur entladen wird und dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter der zweiten Batterie so gesteuert wird, dass die zweite Batterie immer wieder nur geladen wird und dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie einen unteren Grenzwert für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie einen oberen Grenzwert für ihren Ladezustand erreicht hat.

[0025] Es ist vorteilhaft, wenn die Leistung des Stromerzeugers verringert wird, wenn der Ladezustand der ersten Batterie den oberen Grenzwert erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie noch vom unteren Grenzwert entfernt ist.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Leistung des Stromerzeugers erhöht wird, wenn der Ladezustand der ersten Batterie den unteren Grenzwert erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie noch vom oberen Grenzwert entfernt ist.

[0027] Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Abstand des Ladezustandes der zweiten Batterie vom nicht erreichten oberen Grenzwert oder vom nicht erreichten unteren Grenzwert verwendet wird, um die Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers zu bestimmen.

[0028] Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers in Abhängigkeit der Abstände der Ladezustände der ersten und der zweiten Batterie von ihren jeweiligen unteren und oberen Grenzwerten periodisch oder kontinuierlich ermittelt wird. Die Last des Erzeugers kann auf einen festen Sollwert geregelt werden oder auf einen Wert, welcher die Laständerungen im Netz glättet und den Sollwert dynamisch auf den Verbrauch anpasst. Außerdem kann ein Zusatzsollwert berechnet werden, welcher die Entlade-, bzw. Ladeleistung der Batterien mit einbezieht.

Die hier vorgestellte Erfindung verringert durch eine geschickte Steuerung die Anzahl der Lade- und Entladezyklen der Batterien und verlängert dadurch deren Lebensdauer ohne dass es dadurch zu Beeinträchtigungen der Anlagendynamik kommt. [0030] Zusätzlich wird durch eine entsprechende Steuerung der Energieerzeugung eine Verlängerung der Betriebsdauer des Stromerzeugers erzielt.

[0031] Bei den bisherigen Verfahren musste der Batteriestromrichter immer sehr schnell zwischen Laden und Entladen umschalten oder wenn die Batterie direkt am Netz angekoppelt war, wurde die Batterie ständig entladen und geladen, was sich negativ auf deren Lebensdauer ausgewirkt hat.

[0032] Da mit dem Stromerzeuger auch der Ladezustand der Batterie kontrolliert werden musste, war die Steuerung des Stromerzeugers vergleichsweise anspruchsvoll. War die Batterie zu weit entladen, musste der Stromerzeuger schnell die Batterie nachladen, damit weiter Lastspitzen abgefangen werden konnten. War die Batterie zu vollgeladen, musste der Stromerzeuger schnell seine Leistung reduzieren, damit bei Lastreduzierungen im Netz nicht die Batterie überladen wird.

[0033] Dadurch, dass hier zwei Batterien im Netz verbaut sind, mit unterschiedlichen Ladezuständen, müssen beim Erreichen eines der Grenzwerte der Batterien, Batterie zu voll oder zu leer, nur die Batterien umgeschaltet werden und der Stromerzeuger muss seine Energieerzeugung nur langsam, wenn überhaupt ändern.

[0034] Durch dieses Verfahren werden die Lebensdauern der Batterien und des Stromerzeugers erheblich verlängert.

KU RZBESCH REI BU NG DER ZEICH N U NGEN

[0035] FIG 1 Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß der Erfindung mit einem AC-Bus in einem ersten Zustand,

[0036] FIG 2 Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß der Erfindung mit einem AC-Bus in einem zweiten Zustand,

[0037] FIG 3 Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß der Erfindung mit einem DC-Bus in einem ersten Zustand und [0038] FIG 4 Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß der Erfindung mit einem DC-Bus in einem zweiten Zustand.

BESCH REIBUNG DER AUSFÜH RUNGSFORM EN

[0039] Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Bereitstellung elektrischer Energie nach der Erfindung, die Vorrichtung 1 umfassend einen Stromerzeuger 2, beispielsweise ein Gasgenerator 11 , eine erste Batterie 3, eine zweite Batterie 4 und eine Steuerung 5, die zur Signalübertragung mit dem Stromerzeuger 2, der ersten Batterie 3 und der zweiten Batterie 4 verbunden ist. Die Steuerung 5 ist so konfiguriert, dass ein erster Stromrichter 6 der ersten Batterie 3 so gesteuert wird, dass die erste Batterie 3 immer wieder nur entladen wird und erst dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter 7 der zweiten Batterie 4 so gesteuert wird, dass die zweite Batterie 4 immer wieder nur geladen wird und erst dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie 3 einen unteren Grenzwert 8 für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie 4 einen oberen Grenzwert 9 für ihren Ladezustand erreicht hat. Zu diesem Zweck ist die Steuerung 5 ebenfalls mit dem ersten Stromrichter 6 und dem zweiten Stromrichter 7 zur Signalübertragung verbunden. Der erste Stromrichter 6 und der zweite Stromrichter 7 sind bidirektionale Stromrichter und sie sind so geschaltet, dass in einem ersten Zustand der Vorrichtung 1 der erste Stromrichter 6 als AC/DC-Gleichrichter funktioniert und der zweite Stromrichter 7 als DC/AC- Wechselrichter oder Inverter und in einem zweiten Zustand der erste Stromrichter 6 als DC/AC-Wechselrichter und der zweite Stromrichter 7 als AC/DC-Gleichrichter.

[0040] Figur 1 zeigt, dass Stromerzeuger 2, erste Batterie 3 und zweite Batterie 4 über einen Bus 10 miteinander verbunden sind, wobei der erste Stromrichter 6 zwischen Bus 10 und erster Batterie 3 angeordnet ist und wobei der zweite Stromrichter 7 zwischen Bus 10 und zweiter Batterie 4 angeordnet ist.

[0041] Der Ladezustände der ersten Batterie 3 und der zweiten Batterie 4 sind jeweils links neben den Batterien 3, 4 durch einen Pfeil dargestellt. Die Pfeillänge repräsentiert die Höhe des Ladezustands und die Pfeilrichtung zeigt an, ob die jeweilige Batterie 3, 4 aktuell geladen oder entladen werden soll, wenn Abweichungen von einer mittleren Last auftreten, die nicht vom Stromerzeuger 2 abgefangen werden können. Der obere Grenzwert 9 für den Ladezustand der Batterien 3 und 4 liegt unterhalb eines technischen Maximalwertes und der untere Grenzwert 8 liegt oberhalb eines technischen Minimalwertes.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt lediglich zwei Batterien 3, 4. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Werden mehr Batterien 3, 4 eingesetzt, werden diese in zwei oder auch mehr als zwei Zweige aufgeteilt.

[0043] Weiter zeigt Figur 1 an den Bus 10 angeschlossene Lasten, wie beispielsweise einen über einen Umrichter 13 mit dem Bus 10 verbundenen Motor 14, der einen Propeller 15 antreibt, oder einen T ransformator 16 für weitere Lasten.

[0044] Die Energieflussrichtung 17 zeigt im Ausführungsbeispiel der Figur 1 in fast allen Zweigen von oben nach unten, bis auf den Zweig mit dem ersten Stromrichter 6 bzw. der ersten Batterie 3, die einen maximalen Ladezustand aufweist und bei Bedarf entladen wird.

Figur 2 zeigt dieselbe Vorrichtung 1 wie die Figur 1 , allerdings in einem Zustand, in dem die erste Batterie 3 und die zweite Batterie 4 die Rollen getauscht haben. Jetzt wird der erste Stromrichter 6 so gesteuert, dass er nur den Energieüberschuss aufnimmt und die erste Batterie 3 dabei geladen wird. Der zweite Stromrichter 7 hingegen wird so gesteuert, dass er nur die Lastspitzen abfängt und die zweite Batterie 4 dabei entladen wird. l‘0C48j Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist der Bus 10 ein AC-Bus. Gemäß der Erfindung kann der Bus 10 aber auch ein DC-Bus sein. Beispielsweise könnte der Stromerzeuger 2 ein Gasgenerator 11 sein, dem ein AC/DC-Wandler direkt nachgeschaltet ist, so dass die Verbindung zum Bus 10 eine DC-Verbindung ist.

[0047] Alternativ hierzu kann aber auch direkt ein DC-Stromerzeuger wie beispielsweise eine Brennstoffzelle 12 eingesetzt werden, wie die Figuren 3 und 4 zeigen. Die ersten und zweiten Stromrichter 6, 7 sind dann DC/DC- Gleichspannungswandler. Zwischen Motor 14 und Bus 10 ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ein erster Wechselrichter 18 bzw. Inverter angeordnet. Entsprechend ist ein zweiter Wechselrichter 19 zwischen Transformator 16 und Bus 10 angeordnet.

BEZUGSZEICH ENLISTE

1 Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie

2 Stromerzeuger

3 erste Batterie

4 zweite Batterie

5 Steuerung

6 erster Stromrichter

7 zweiter Stromrichter

8 unterer Grenzwert

9 oberer Grenzwert

10 Bus

11 Gasgenerator

12 Brennstoffzelle

13 Umrichter

14 Motor

15 Propeller

16 Transformator

17 Energieflussrichtung

18 erster Wechselrichter

19 zweiter Wechselrichter

Claims

Ansprüche Was beansprucht wird:

1 . Vorrichtung (1 ) zur Bereitstellung elektrischer Energie umfassend einen Stromerzeuger (2), eine erste Batterie (3), eine zweite Batterie (4) und eine Steuerung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (5) so konfiguriert ist, dass ein erster Stromrichter (6) der ersten Batterie (3) so gesteuert wird, dass die erste Batterie (3) immer wieder nur entladen wird und erst dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter (7) der zweiten Batterie (4) so gesteuert wird, dass die zweite Batterie (4) immer wieder nur geladen wird und erst dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie (3) einen unteren Grenzwert (8) für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie (4) einen oberen Grenzwert (9) für ihren Ladezustand erreicht hat.

2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der erste Stromrichter (6) und der zweite Stromrichter (7) bidirektionale Stromrichter sind.

3. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei Stromerzeuger (2), erste Batterie (3) und zweite Batterie (4) über einen Bus (10) miteinander verbunden sind, wobei der erste Stromrichter (6) zwischen Bus (10) und erster Batterie (3) angeordnet ist und wobei der zweite Stromrichter (7) zwischen Bus (10) und zweiter Batterie (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der obere Grenzwert (9) unterhalb eines technischen Maximalwertes und der untere Grenzwert (8) oberhalb eines technischen Minimalwertes liegt.

5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) so konfiguriert ist, dass sie die Leistung des Stromerzeugers (2) verringert, wenn der Ladezustand der ersten Batterie (3) den oberen Grenzwert (9) erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie (4) noch vom unteren Grenzwert (8) entfernt ist.

6. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (5) so konfiguriert ist, dass sie die Leistung des Stromerzeugers (2) erhöht, wenn der Ladezustand der ersten Batterie (3) den unteren Grenzwert (8) erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie (4) noch vom oberen Grenzwert (9) entfernt ist.

7. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Steuerung (5) so konfiguriert ist, dass der Abstand des Ladezustandes der zweiten Batterie (4) vom nicht erreichten oberen Grenzwert (9) oder vom nicht erreichten unteren Grenzwert (8) verwendet wird, um die Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers (2) zu bestimmen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromerzeuger (2) ein Gasgenerator (11 ) oder eine Brennstoffzelle (12) ist.

9. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (1 ) zur Bereitstellung elektrischer Energie, die Vorrichtung (1 ) umfassend einen Stromerzeuger (2), eine erste Batterie (3), eine zweite Batterie (4) und eine Steuerung (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stromrichter (6) der ersten Batterie (3) so gesteuert wird, dass die erste Batterie (3) immer wieder nur entladen wird und dann auf Laden umschaltet und ein zweiter Stromrichter (7) der zweiten Batterie (4) so gesteuert wird, dass die zweite Batterie (4) immer wieder nur geladen wird und dann auf Entladen umschaltet, wenn entweder die erste Batterie (3) einen unteren Grenzwert (8) für ihren Ladezustand oder die zweite Batterie (4) einen oberen Grenzwert (9) für ihren Ladezustand erreicht hat.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Leistung des Stromerzeugers (2) verringert wird, wenn der Ladezustand der ersten Batterie (3) den oberen Grenzwert (9) erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie (4) noch vom unteren Grenzwert (8) entfernt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Leistung des Stromerzeugers (2) erhöht wird, wenn der Ladezustand der ersten Batterie (3) den unteren Grenzwert (8) erreicht, während der Ladezustand der zweiten Batterie (4) noch vom oberen Grenzwert (9) entfernt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei der Abstand des Ladezustandes der zweiten Batterie (4) vom nicht erreichten oberen Grenzwert (9) oder vom nicht erreichten unteren Grenzwert (8) verwendet wird, um die

Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers (2) zu bestimmen.

13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Größe einer Leistungsänderung des Stromerzeugers (2) in Abhängigkeit der Abstände der Ladezustände der ersten und der zweiten Batterie (3, 4) von ihren jeweiligen unteren und oberen Grenzwerten (8, 9) periodisch oder kontinuierlich ermittelt wird.