NL2010894C2

NL2010894C2 - ENERGY STORAGE DEVICE, SYSTEM WITH AN ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD OF PROVIDING A POWER SUPPLY.

Info

Publication number: NL2010894C2
Application number: NL2010894A
Authority: NL
Inventors: Peter Feuerstack; Erik Weissenborn; Martin Kessler
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2015-08-17
Also published as: NL2010894A; DE102012209179A1

Abstract

The device (1) has two power supply lines (10a, 10b) coupled with an output terminal of the device over respective storage inductors (2a, 2b). Each power supply line comprises energy storage modules (3), which consist of respective energy storage device cell modules with energy storage cells and a switch i.e. full bridge circuit, multiple coupling elements, where the switch selectively switches or bridges the energy storage cell modules in the power supply lines such that the power supply lines provide a power supply voltage to the output terminal of the device. The energy storage cells are formed as series switched battery cells such as lithium-ion battery cells. An independent claim is also included for a method for providing a power supply voltage into an energy storage device.

Description

Korte aanduiding: Energieopslaginrichting, systeem met een energieopslaginrichting en werkwijze voor het ter beschikking stellen van een voedingsspanningBrief indication: Energy storage device, system with an energy storage device and method for making a supply voltage available

De uitvinding heeft betrekking op een energieopslaginrichting, een systeem met een energieopslaginrichting en werkwijze voor het ter beschikking stellen van een voedingsspanning, in het bijzonder in directe batterij-omzetschakehngen en batterijconverterschakelingen voor spanningsvoeding van elektrische machines, bijvoorbeeld elektrische aandrijfsystemen van elektrisch aangedreven voertuigen.The invention relates to an energy storage device, a system with an energy storage device and method for providing a supply voltage, in particular in direct battery conversion circuits and battery converter circuits for voltage supply of electrical machines, for example electric drive systems of electrically driven vehicles.

Stand van de techniekState of the art

Het tekent zich af dat in de toekomst zowel bij stationaire toepassingen, zoals bijvoorbeeld windenergie-installaties of zonnekrachtinstallaties, als ook in voertuigen, zoals hybride- of elektrovoertuigen, telkens meer elektronische systemen hun toepassing vinden die nieuwe energieopslagtechnologieën met elektrische aandrijftechniek combineren.It is clear that in the future, more and more electronic systems will find their application in stationary applications such as, for example, wind energy installations or solar energy installations, as well as in vehicles such as hybrid or electric vehicles, which combine new energy storage technologies with electric drive technology.

Voor het toevoeren van draaistroom in een elektrische machine wordt op gebruikelijke wijze via een omvormer in de vorm van een pulswisselrichter een door een gelijkspanningstussencircuit ter beschikking gestelde gelijkspanning in een driefasige wisselspanning omgevormd. Het gelijkspanningstussencircuit wordt door een leiding uit in serie geschakelde batterijmodules gevoed. Om aan de voor een betreffende toepassing gegeven eisen aan vermogen en energie te kunnen voldoen, worden vaak meerdere batterijmodules in een tractiebatterij in serie geschakeld. Een zodanig energieopslagsysteem vindt bijvoorbeeld vaak toepassing in elektrisch aangedreven voertuigen.For supplying three-phase current to an electrical machine, a DC voltage made available by a DC intermediate circuit is converted into a three-phase alternating voltage via a converter in the form of a pulse inverter. The direct voltage intermediate circuit is supplied by a line from series-connected battery modules. In order to be able to meet the power and energy requirements for a specific application, several battery modules are often connected in series in a traction battery. Such an energy storage system often finds application in electrically powered vehicles, for example.

De serieschakeling van meerdere batterijmodules brengt het probleem met zich mee dat de totale leiding uitvalt wanneer een enkele batterijmodule uitvalt. Een dergelijke uitval van de energievoedingsleiding kan tot een uitval van het totale system leiden. Verder kunnen tijdelijk of permanent optredende vermogensverminderingen van een enkele batterijmodule tot vermogensverminderingen in de totale energievoedingsleiding leiden.The series connection of several battery modules entails the problem that the total line fails if a single battery module fails. Such a failure of the energy supply line can lead to a failure of the total system. Furthermore, temporarily or permanently occurring power reductions of a single battery module can lead to power reductions in the total energy supply line.

De publicatie US 5.422.558 A openbaart een modulair managementsysteem voor batterijcellen, waarbij meerdere batterijcellen selectief voor de energievoorziening van een belasting parallel geschakeld kunnen worden.The publication US 5,422,558 A discloses a modular management system for battery cells, in which a plurality of battery cells can be selectively connected in parallel for the energy supply of a load.

De publicatie US 2010/0213897 Al openbaart een managementsysteem voor modulair geschakelde batterijcellen, dat afzonderlijke batterijcellen via synchrone omvormers selectief parallel met een gelijkspanningstussencircuit koppelt.The publication US 2010/0213897 A1 discloses a management system for modularly switched battery cells, which selectively couples individual battery cells via synchronous inverters in parallel with a direct-current intermediate circuit.

In de publicatie US 5.642.275 Al is een batterij systeem met geïntegreerde omvormrichtfunctie beschreven. Systemen van deze soort zijn onder de naam Multilevel Cascaded Inverter of ook wel Battery Direct Inverter (directe batterij omvormers, BDI) bekend. Dergelijke systemen omvatten gelijkstroombronnen in meerdere energieopslagmoduleleidingen, die direct op een elektrische machine of een elektrisch net aansluitbaar zijn. Daarbij kunnen eenfasige of meerfasige voedingsspanningen opgewekt worden. De energieopslagmoduleleidingen vertonen daarbij een veelvoud aan van in serie geschakelde energieopslagmodules, waarbij elke energieopslagmodule ten minste één batterijcel en een toegewezen stuurbare koppeleenheid bevat, die het toestaat in afhankelijkheid van de besturingssignalen de betreffende energieopslagmoduleleiding te onderbreken of de telkens toegewezen ten minste ene batterijcel te overbruggen of de betreffende toegewezen ten minste ene batterijcel in de betreffende energieopslagmoduleleiding te schakelen. Door geschikte aansturing van de koppeleenheden, bijvoorbeeld met behulp van pulsbreedtemodulatie, kunnen ook geschikte fasesignalen voor de aansturing van de fase-uitgangsspanning ter beschikking gesteld worden, zodat een afzonderlijke pulswisselrichter achterwege gelaten kan worden.In the publication US 5,642,275 A1 a battery system with integrated converting function is described. Systems of this kind are known as Multilevel Cascaded Inverter or also Battery Direct Inverter (direct battery inverters, BDI). Such systems comprise direct current sources in a plurality of energy storage module lines that can be connected directly to an electrical machine or an electrical network. Single-phase or multi-phase supply voltages can thereby be generated. The energy storage module conductors herein exhibit a plurality of energy storage modules connected in series, each energy storage module comprising at least one battery cell and an assigned controllable coupling unit, which allows it to be interrupted depending on the control signals or to bridge the respective at least one battery cell allocated or to switch the relevant assigned at least one battery cell into the relevant energy storage module line. By suitable control of the coupling units, for example by means of pulse width modulation, suitable phase signals can also be provided for controlling the phase output voltage, so that a separate pulse inverter can be dispensed with.

De voor de sturing van de fase-uitgangsspanning noodzakelijke pulswisselrichter is daardoor in de batterij geïntegreerd.The pulse inverter required for controlling the phase output voltage is therefore integrated in the battery.

Als alternatieven openbaren de publicaties DE 10 2010 027 857 Al en DE 10 2010 027 861 Al modulair geschakelde batterij cellen in energieopslaginrichtingen, die via een geschikte aansturing van koppeleenheden selectief in de leiding van serieel geschakelde batterij cellen aan- of afgekoppeld kunnen worden. Systemen van deze soort zijn onder de namen Battery Direct Converter (direct batterijomvormers, BDC) bekend. Dergelijke systemen omvatten gelijkstroombronnen in een energieopslagmoduleleiding, die op een gelijkspanningstussencircuit voor de elektrische energievoorziening van een elektrische machine of een elektrisch net via een pulswisselrichter aansluitbaar zijn. BDCs en BDIs vertonen op gebruikelijke wijze een hogere werkingsgraad en een hogere uitvalzekerheid ten opzichte van gebruikelijke systemen. De uitvalzekerheid wordt onder andere daardoor gegarandeerd dat defecte, uitgevallen of batterijcellen zonder volledig vermogen door geschikte overbruggingsaansturing van de koppeleenheden uit de energievoedingsleidingen geschakeld kunnen worden.As alternatives, the publications DE 10 2010 027 857 A1 and DE 10 2010 027 861 A1 disclose modularly switched battery cells in energy storage devices, which can be selectively connected or disconnected in the line of serially switched battery cells via a suitable control of coupling units. Systems of this type are known as Battery Direct Converter (direct battery converters, BDC). Such systems comprise direct current sources in an energy storage module line which can be connected to a direct voltage intermediate circuit for the electrical energy supply of an electrical machine or an electrical network via a pulse inverter. BDCs and BDIs show a higher efficiency and a higher failure reliability in the usual way compared to conventional systems. Failure safety is, among other things, guaranteed that defective, failed or battery cells can be switched out of the power supply lines without adequate power through suitable bridging control of the coupling units.

De energieopslagmoduleleidingen vertonen daarbij een veelvoud aan van in serie geschakelde energieopslagmodules, waarbij elke energieopslagmodule ten minste één batterijcel en een toegewezen stuurbare koppeleenheid bevat, die het in afhankelijkheid van de stuursignalen toestaat de telkens toegewezen ten minste ene batterijcel te overbruggen of de telkens toegewezen ten minste ene batterijcel in de betreffende energieopslagmoduleleiding te schakelen. Optioneel kan de koppeleenheid zodanig geschakeld zijn, dat deze het aanvullend toelaat de telkens toegewezen ten minste ene batterijcel ook met inverse polariteit in de betreffende energieopslagmoduleleiding te schakelen of ook de betreffende energieopslagmoduleleiding te onderbreken.The energy storage module conductors herein exhibit a plurality of energy storage modules connected in series, each energy storage module comprising at least one battery cell and an assigned controllable coupling unit, which, depending on the control signals, allows the in each case assigned at least one battery cell to be bridged or the in each case assigned at least one battery cell one battery cell in the relevant energy storage module line. Optionally, the coupling unit can be connected in such a way that it additionally allows the at least one battery cell, each assigned, to also be switched with inverse polarity in the relevant energy storage module line or also to interrupt the relevant energy storage module line.

De totale uitgangsspanning van BDCs en BDIs wordt door de aansturingstoestand van de koppeleenheden bepaald en kan trapvormig ingesteld worden, waarbij de trapvormige indeling van de totale uitgangsspanning door de afzonderlijke spanningen van de energieopslagmodules afhankelijk is. Daarentegen zijn de uitgangsstromen door het aantal en het type van de batterijcellen in de energieopslagmoduleleidingen beperkt. Voor toepassingen met verhoogde vermogensbehoefte is het wenselijk het vermogen van BDCs en BDIs te verbeteren. Er bestaat dientengevolge een behoefte aan energieopslaginrichtingen die een verbeterd maximaal mogelijk uitgangsvermogen vertonen, geringe eisen aan de configuratie van de overige systeemcomponenten stellen en een verbeterde beschikbaarheid van systemen bieden.The total output voltage of BDCs and BDIs is determined by the driving state of the coupling units and can be adjusted stepwise, the stepwise classification of the total output voltage being dependent on the individual voltages of the energy storage modules. In contrast, the output currents are limited by the number and type of the battery cells in the energy storage module lines. For applications with increased power requirements, it is desirable to improve the power of BDCs and BDIs. There is consequently a need for energy storage devices that exhibit improved maximum possible output power, impose low requirements on the configuration of the other system components and offer improved system availability.

Openbaring van de uitvindingRevelation of the invention

De onderhavige uitvinding verschaft volgens een uitvoeringsvorm een energieopslaginrichting voor het opwekken van een voedingsspanning voor een elektrische machine, met een eerste energievoedingsleiding, die via een eerste opslaginductiviteit met een eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting gekoppeld is; en een tweede energievoedingsleiding, die via een tweede opslaginductiviteit met de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting gekoppeld is, en die parallel aan de eerste energievoedingsleiding geschakeld is. Daarbij omvat elk van de energievoedingsleidingen één of meerdere energieopslagmodules, die telkens voorzien zijn van een energieopslagcellenmodule met ten minste één energieopslagcel en een koppelinrichting met een veelvoud aan koppelelementen, die ingericht is om de energieopslagcellenmodule selectief in de betreffende energievoedingsleiding te schakelen of te overbruggen. De eerste en tweede energievoedingsleidingen zijn ingericht om een voedingsspanning op de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting beschikbaar te stellen.The present invention provides, according to an embodiment, an energy storage device for generating a supply voltage for an electric machine, with a first energy supply line which is coupled via a first storage inductance to a first output terminal of the energy storage device; and a second energy supply line which is coupled to the first output connection of the energy storage device via a second storage inductance and which is connected in parallel to the first energy supply line. Each of the energy supply lines herein comprises one or more energy storage modules, which are each provided with an energy storage cell module with at least one energy storage cell and a coupling device with a plurality of coupling elements, which is adapted to selectively switch or bridge the energy storage cell module in the relevant energy supply line. The first and second energy supply lines are arranged to provide a supply voltage on the first output connection of the energy storage device.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm verschaft de onderhavige uitvinding een systeem met een energieopslaginrichting volgens de uitvinding en een besturingsinrichting, die met de energieopslaginrichting gekoppeld is, en die ingericht is om de koppelinrichtingen van de energieopslagmodules voor het instellen van een voedingsspanning op de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting aan te sturen.According to a further embodiment, the present invention provides a system with an energy storage device according to the invention and a control device, which is coupled to the energy storage device, and which is adapted to connect the coupling devices of the energy storage modules for adjusting a supply voltage to the first output terminal of the energy storage device. to guide.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het ter beschikking stellen van een voedingsspanning in een energieopslaginrichting volgens de uitvinding met de stappen van het aansturen van de koppelinrichtingen van een eerste aantal van energieopslagmodules van de eerste energievoedingsleiding voor het schakelen van de betreffende energieopslagcellenmodule in de eerste energievoedingsleiding; van het aansturen van de koppelinrichtingen van een tweede aantal van energieopslagmodules van de tweede energievoedingsleiding voor het schakelen van de betreffende energieopslagcellenmodule in de tweede energievoedingsleiding; en van het ter beschikking stellen van een uitgangsspanning aan de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting door de aangestuurde energieopslagcellenmodules in de eerste en tweede energievoedingsleidingen.According to a further embodiment, the present invention provides a method for providing a supply voltage in an energy storage device according to the invention with the steps of controlling the coupling devices of a first number of energy storage modules of the first energy supply line for switching the relevant energy storage cell module in the first energy supply line; controlling the coupling devices of a second number of energy storage modules of the second energy supply line for switching the relevant energy storage cell module into the second energy supply line; and providing an output voltage to the first output terminal of the energy storage device by the controlled energy storage cell modules in the first and second energy supply lines.

Voordelen van de uitvindingAdvantages of the invention

Een idee van de onderhavige uitvinding is het een energieopslaginrichting met modulair opgebouwde energievoedingsleidingen uit een serieschakeling van energieopslagmodules uit te voeren, waarbij telkens meerdere van de energievoedingsleidingen parallel aan een energievoedingsleidingsamenstel geschakeld worden. De energievoedingsleidingen van een energievoedingsleidingsamenstel kunnen daarbij ter controle van de tussen de energievoedingsleidingen stromende compensatiestromen via koppelinductiviteiten verbonden worden. De energieopslaginrichting kan daarbij één of meerdere van deze energievoedingsleidingsamenstellen voor het ter beschikking stellen van een één- of meerfasige totale uitgangsspanning omvatten.An idea of the present invention is to design an energy storage device with modularly constructed energy supply lines from a series connection of energy storage modules, wherein in each case several of the energy supply lines are connected in parallel to an energy supply line assembly. The energy supply lines of an energy supply line assembly can thereby be connected via coupling inductors to check the compensation currents flowing between the energy supply lines. The energy storage device can herein comprise one or more of these energy supply line assemblies for making available a single or multi-phase total output voltage.

Door de parallelschakeling van de energievoedingsleidingen tot een energievoedingsleidingsamenstel kan de energie-inhoud van het energievoedingsleidingsamenstel op voordelige wijze verhoogd worden zonder dat de over de betreffende energievoedingsleiding afnemende totaalspanningen verhoogd moeten worden.By parallel connection of the energy supply lines to an energy supply line assembly, the energy content of the energy supply line assembly can advantageously be increased without the total voltages decreasing over the respective energy supply line having to be increased.

Op voordelige wijze kunnen verliezen in de energieopslagcellen van de energieopslagmodule daardoor gereduceerd worden dat de inwendige weerstanden via de energievoedingsleidingen in het energievoedingsleidingsamenstel parallel geschakeld worden. Dit maakt het ter beschikking stellen van hogere uitgangsstromen mogelijk zonder daarmee verbonden verliezen in de energieopslagcellen. Daardoor is de energieopslaginrichting in het bijzonder bij een toepassing in systemen waarin hoge stroomsterkten nodig zijn gunstig, bijvoorbeeld in elektrische aandrijfsystemen voor elektrisch aangedreven voertuigen, waarbij voor optrek- of versnellingssituaties een hogere ingangsstroom voor de elektrische machine nodig is of bij machines met hoge belasting zoals bijvoorbeeld aandrijfeenheden voor schepen. Het kan daarbij ook mogelijk zijn de energieopslaginrichting in stationaire systemen toe te passen, bijvoorbeeld in energiecentrales, in elektrische energiewinninginstallaties, zoals bijvoorbeeld windkrachtinstallaties, fotovoltaïsche installaties of krachtwarmtekoppelingsinstallaties, in energieopslaginstallaties zoals bijvoorbeeld perslucht-opslagkrachtcentrales, batterij-opslagkrachtcentrales, vliegwielopslagen, pompopslagen of vergelijkbare systemen.Advantageously, losses in the energy storage cells of the energy storage module can be reduced by the internal resistors being connected in parallel via the energy supply lines in the energy supply line assembly. This makes the provision of higher output currents possible without associated losses in the energy storage cells. As a result, the energy storage device is advantageous in particular in an application in systems where high currents are required, for example in electric drive systems for electrically driven vehicles, where a higher input current for the electric machine is required for acceleration or acceleration situations or in high-load machines such as for example, propulsion units for ships. It may also be possible to use the energy storage device in stationary systems, for example in power stations, in electrical energy extraction installations, such as, for example, wind power installations, photovoltaic installations or power heat coupling installations, in energy storage installations such as, for example, compressed air storage power stations, battery storage power stations, flywheel storage, pump storage or similar systems. .

Bovendien kan door de parallelle schakeling van de energieopslagleidingen worden bereikt dat deelleidingen, die de gevraagde spanning bijvoorbeeld vanwege hun veroudering of door defecten niet meer ter beschikking kunnen stellen, tijdelijk of permanent uitgeschakeld kunnen worden, zonder het wezenlijke functioneringsvermogen van het totale systeem nadelig te beïnvloeden. Verder kan door gerichte be- en ontlasting van afzonderlijke leidingen een geoptimaliseerde verouderingsstrategie over de energievoedingsleidingen heen omgezet worden. Het parallel maken vergemakkelijkt bovendien de uitwisseling van te vervangen cellen, modules of deelleidingen, wat door de mogelijkheid van het wegschakelen van de betroffen deelleiding ook in actief bedrijf van de totale energievoedingseenheid mogelijk is. Deze onafhankelijkheid van de deelleidingen maakt ook een gemengd bedrijf mogehjk, waarbij tegelijkertijd bepaalde leidingen energie aan de verbruiker leveren en andere opnieuw via een laadeenheid opnieuw opgeladen worden.In addition, the parallel connection of the energy storage lines can ensure that sub-lines which, for example due to their aging or defects, can no longer make the required voltage available, can be switched off temporarily or permanently, without adversely affecting the essential operating capacity of the total system. . Furthermore, by optimizing the loading and unloading of individual lines, an optimized aging strategy can be implemented over the energy supply lines. Making parallel also facilitates the exchange of cells, modules or sub-lines to be replaced, which is also possible in active operation of the total energy supply unit due to the possibility of switching off the affected sub-line. This independence of the partial lines also allows a mixed operation, whereby certain lines simultaneously supply energy to the consumer and others are recharged via a loading unit.

Door de parallelle schakeling van de energievoedingsleidingen kunnen compensatiestromen, die tussen de parallel geschakelde energievoedingsleidingen stromen, geregeld en voor ladingscompensatie gebruikt worden. De afzonderlijke energievoedingsleidingen kunnen ook via regeling van de afzonderlijke bijdragen aan het totale uitgangsvermogen aangestuurd worden. Het recuperatievermogen kan over de afzonderlijke energievoedingsleidingen in het generatorische bedrijf van de machine verdeeld worden.Due to the parallel connection of the energy supply lines, compensation currents flowing between the parallel connected energy supply lines can be controlled and used for charge compensation. The individual energy supply lines can also be controlled via control of the individual contributions to the total output power. The recovery capacity can be distributed over the individual energy supply lines in the generator operation of the machine.

In een systeem met een gelijkspanningstussencircuit kan vanwege de aan de parallel geschakelde energievoedingsleidingen telkens toegewezen opslaginductiviteiten van een aanvullende, de somstroom van de parallel geschakelde energievoedingsleidingen leidende opslagsmoorspoel voor het gelijkspanningstussencircuit afgezien worden. Dit leidt ook daartoe dat een potentiële variatieneiging bij het samenspel van een dergelijke smoorspoel met een condensator van het gelijkspanningstussencircuit wegvalt.In a system with a direct-current intermediate circuit, due to the storage inductances assigned to the parallel-connected power supply lines, an additional storage choke for the direct-current intermediate circuit leading to the sum current of the parallel-connected power supply lines can be dispensed with. This also means that a potential variation tendency in the interplay of such a choke coil with a capacitor of the direct-voltage intermediate circuit is lost.

Daardoor dat de veranderingen van de stroom in de energieopslagcellen vanwege de tussenopslag van de energie in de tot de leiding behorende opslaginductiviteiten op een geringe waarde begrensd zijn, zijn de wisselstroomverliezen in de afzonderlijke energieopslagmodules van de parallel geschakelde energievoedingsleidingen eveneens begrensd. Daardoor volgen enerzijds een verhoogde levensduur van de energieopslagcellen en anderzijds een verbeterde elektromagnetische ver draagbaarheid.As a result of the fact that the changes in the current in the energy storage cells due to the intermediate storage of the energy in the storage inductances belonging to the line are limited, the alternating current losses in the individual energy storage modules of the parallel-connected energy supply lines are also limited. As a result, on the one hand, an increased lifespan of the energy storage cells and on the other hand an improved electromagnetic portability.

Tot slot maakt de modulaire opbouw van de energieopslagmodules een fijne trapvormige indeling van de totale uitgangsstroom mogelijk, bijvoorbeeld door de in fase verschoven aansturing van de betreffende koppeleenheden voor de afzonderlijke energieopslagcellen. Daardoor neemt op voordelige wijze de belasting door stroomvariaties op de condensator van het tussencircuit af, wat op zijn beurt resulteert in verminderde spanningsvariaties. Dit maakt de toepassing van condensatoren van tussencircuits mogelijk met een geringe spanningsvastheid.Finally, the modular structure of the energy storage modules allows a fine stepped layout of the total output current, for example by the phase-shifted control of the relevant coupling units for the individual energy storage cells. As a result, the load due to current variations on the capacitor of the intermediate circuit advantageously decreases, which in turn results in reduced voltage variations. This allows the use of capacitors of intermediate circuits with a low voltage resistance.

Met een modulair opgebouwde energieopslaginrichting volgens de uitvinding kan de spanning van het gelijksspanningstussencircuit gestabiliseerd of variabel aan het werkpunt van het systeem aangepast worden. Door de stabilisering is een effectievere en gunstigere configuratie van alle componenten van het totale systeem mogelijk. De elektrische machine, de inverter en mogelijke aanvullende componenten zoals bijvoorbeeld een gelijkspanningsomvormer van het boordnet kunnen met hogere werkingsgraad geconfigureerd worden. De elektrische machine heeft daardoor minder bouwruimte nodig en de inverter vertoont een kleiner verliesvermogen. De batterij cellen kunnen flexibeler gekozen worden, daar de capaciteit en de nominale spanning van de cellen beter op elkaar afgestemd kunnen worden.With a modular energy storage device according to the invention, the voltage of the direct voltage intermediate circuit can be stabilized or variably adjusted to the operating point of the system. The stabilization allows for a more effective and favorable configuration of all components of the total system. The electrical machine, the inverter and possible additional components such as, for example, a DC voltage inverter from the vehicle electrical system can be configured with a higher efficiency. The electrical machine therefore requires less construction space and the inverter has a smaller loss capacity. The battery cells can be selected more flexibly, since the capacity and the nominal voltage of the cells can be better matched.

Een variabel op het werkpunt van een systeem dat de energieopslaginrichting volgens de uitvinding gebruikt aangepaste tussencircuitspanning maakt het mogelijk de verliezen in de inverter te reduceren, wanneer in het werkpunt slechts een geringe spanning noodzakelijk is. Daardoor kunnen gunstige componenten met geringe vermogens- en/of koelvereisten toegepast worden.An intermediate circuit voltage adjusted variably at the operating point of a system using the energy storage device according to the invention makes it possible to reduce losses in the inverter when only a small voltage is required at the operating point. As a result, favorable components with low power and / or cooling requirements can be used.

Volgens een uitvoeringsvorm van de energieopslaginrichting volgens de uitvinding kan de energieopslaginrichting verder een schakelinrichting omvatten, die de eerste en tweede opslaginductiviteiten schakelbaar met de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting koppelt. Daardoor kan een in fase verschoven aansturing van de energievoedingsleidingen gerealiseerd worden, wat op voordelige wijze de stroomvariaties op een aangesloten gelijkspanningstussencircuit en aldus die resulterende spanningsvariaties kan minimaliseren·According to an embodiment of the energy storage device according to the invention, the energy storage device can further comprise a switching device, which connects the first and second storage inductors switchably to the first output connection of the energy storage device. As a result, phase-controlled control of the power supply lines can be realized, which can advantageously minimize the current variations on a connected direct-voltage intermediate circuit and thus those resulting voltage variations.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inventieve energieopslaginrichting kan de schakelinrichting voorzien zijn van een eerste verbindingsschakelaar, die tussen de eerste opslaginductiviteit en de eerste uitgangsaansluiting gekoppeld is; een eerste terugstroomschakelaar, die een knooppunt tussen de eerste verbindingsschakelaar en de eerste opslaginductiviteit met een tweede uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting koppelt; een tweede verbindingsschakelaar, die tussen de tweede opslaginductiviteit en de eerste uitgangsaansluiting gekoppeld is; en een tweede terugstroomschakelaar, die een knooppunt tussen de tweede verbindingsschakelaar en de tweede opslaginductiviteit met een tweede uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting koppelt. Daarbij kunnen de opslaginductiviteiten gemeenschappelijk met de betreffende terugstroomschakelaars en verbindingsschakelaars telkens een hoge instelling van de stelaandrijvingsfunctie voor de uitgangsspanning van de betreffende energievoedingsleiding reahseren. Dit biedt het voordeel dat de energievoedingsleidingen als variabele stroombronnen bedreven kunnen worden, die een hogere spanning ter beschikking kunnen stellen dan de nominale som van de afzonderlijke spanningen van hun energieopslagmodules.According to a further embodiment of the inventive energy storage device, the switching device may be provided with a first connection switch which is coupled between the first storage inductance and the first output connection; a first backflow switch, which couples a node between the first connection switch and the first storage inductance with a second output terminal of the energy storage device; a second connection switch which is coupled between the second storage inductance and the first output connection; and a second backflow switch, which couples a node between the second connection switch and the second storage inductance with a second output terminal of the energy storage device. The storage inductors, in conjunction with the respective return flow switches and connection switches, can in each case respond to a high setting of the actuator function for the output voltage of the respective energy supply line. This offers the advantage that the energy supply lines can be operated as variable current sources, which can provide a higher voltage than the nominal sum of the individual voltages of their energy storage modules.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inventieve energieopslaginrichting kan de energieopslaginrichting verder een veelvoud aan parallel geschakelde eerste en tweede energievoedingsleidingen omvatten, die telkens via eerste en tweede opslaginductiviteiten met een veelvoud aan eerste uitgangsaansluitingen gekoppeld zijn, waarbij de eerste en tweede energievoedingsleidingen telkens ingericht zijn om een fasespanning op de betreffende van het veelvoud van de eerste uitgangsaansluitingen van de energieopslaginrichting beschikbaar te stellen. Hierdoor laat zich op voordelige wijze een functionaliteit voor directe batterij omvorming voor de directe spanningsvoorziening van meerfasige elektrische machines implementeren.According to a further embodiment of the inventive energy storage device, the energy storage device may further comprise a plurality of first and second energy supply lines connected in parallel, which are each coupled via first and second storage inductances to a plurality of first output connections, the first and second energy supply lines being arranged in each case for a phase voltage at the relevant one of the plurality of the first output terminals of the energy storage device. As a result, a functionality for direct battery conversion can be implemented advantageously for the direct power supply of multi-phase electrical machines.

Volgens een uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding kan het systeem verder een inverter, die met het gelijkspanningstussencircuit gekoppeld is en een elektrische machine, die met de inverter gekoppeld is, omvatten. Daarbij kan de inverter ingericht zijn om de spanning van het gehjksspanningstussencircuit in een ingangssparming voor de elektrische machine om te vormen.According to an embodiment of a system according to the invention, the system may further comprise an inverter which is coupled to the direct-voltage intermediate circuit and an electric machine which is coupled to the inverter. The inverter may be arranged to convert the voltage of the intermediate voltage intermediate circuit into an input heating for the electrical machine.

Verdere kenmerken en voordelen van uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna gegeven beschrijving onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen.Further features and advantages of embodiments of the invention will appear from the description given below with reference to the accompanying drawings.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

Getoond wordt in:Shown is:

Fig. 1 een schematische weergave van een systeem met een energieopslaginrichting volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;FIG. 1 is a schematic representation of a system with an energy storage device according to an embodiment of the present invention;

Fig. 2 een schematische weergave van een uitvoeringsvoorbeeld van een energieopslagmodule van een energieopslaginrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;FIG. 2 is a schematic representation of an exemplary embodiment of an energy storage module of an energy storage device according to a further embodiment of the present invention;

Fig. 3 een schematische weergave van een verder uitvoeringsvoorbeeld van een energieopslagmodule van een energieopslaginrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;FIG. 3 is a schematic representation of a further exemplary embodiment of an energy storage module of an energy storage device according to a further embodiment of the present invention;

Fig. 4 een schematische weergave van een systeem met een energieopslaginrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;FIG. 4 is a schematic representation of a system with an energy storage device according to a further embodiment of the present invention;

Fig. 5 een schematische weergave van een systeem met een energieopslaginrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; enFIG. 5 is a schematic representation of a system with an energy storage device according to a further embodiment of the present invention; and

Fig. 6 een schematische weergave van een werkwijze voor het ter beschikking stellen van een voedingsspanning met een energieopslaginrichting volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.FIG. 6 is a schematic representation of a method for making a supply voltage available with an energy storage device according to a further embodiment of the present invention.

Fig. 1 toont een systeem 100 dat een energieopslaginrichting 1 voor het ter beschikking stellen van een voedingsspanning door parallel schakelbare energievoedingsleidingen 10a, 10b tussen twee uitgangsaansluitingen van de energieopslaginrichting 1 omvat. De energievoedingsleidingen 10a, 10b hebben telkens leidingaansluitingen la, lb. De energieopslaginrichting 1 omvat ten minste twee parallel geschakelde energievoedingsleidingen 10a, 10b. Bijvoorbeeld bedraagt het aantal energievoedingsleidingen 10a, 10b in Fig. 1 twee, waarbij echter elk andere groter aantal van energievoedingsleidingen 10a, 10b eveneens mogelijk is. Daar de energievoedingsleidingen 10a, 10b via de leidingaansluitingen la, lb van de energievoedingsleidingen 10a, 10b parallel geschakeld kunnen worden, werken de energievoedingsleidingen 10a, 10b als stroombronnen met variabele uitgangsstroom. De uitgangsstromen van de energievoedingsleidingen 10a, 10b sommeren zich daarbij bij de uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 tot een totale uitgangsstroom.FIG. 1 shows a system 100 comprising an energy storage device 1 for providing a supply voltage through parallel switchable energy supply lines 10a, 10b between two output terminals of the energy storage device 1. The energy supply lines 10a, 10b each have line connections 1a, 1b. The energy storage device 1 comprises at least two parallel-connected energy supply lines 10a, 10b. For example, the number of energy supply lines is 10a, 10b in FIG. 1 two, but any other larger number of energy supply lines 10a, 10b is also possible. Since the energy supply lines 10a, 10b can be connected in parallel via the line connections 1a, 1b of the energy supply lines 10a, 10b, the energy supply lines 10a, 10b function as current sources with variable output current. The output currents of the energy supply lines 10a, 10b thereby sum up at the output connection of the energy storage device 1 into a total output current.

De energievoedingsleidingen 10a, 10b zijn daarbij telkens via opslaginductiviteiten 2a, 2b met de uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 gekoppeld. De opslaginductiviteiten 2a, 2b kunnen bijvoorbeeld geconcentreerde of verdeelde componenten zijn. Alternatief kunnen ook parasitaire inductiviteiten van de energievoedingsleidingen 10a, 10b als opslaginductiviteiten 2a, 2b toegepast worden. Door overeenkomstige aansturing van de energievoedingsleidingen 10a, 10b kan de stroom in het gelijkspanningstussencircuit 9 gestuurd worden. Is de gemiddelde spanning van de opslaginductiviteiten 2a, 2b hoger dan de momentane spanning van het tussencircuit dan volgt een stroom in het gelijkspanningstussencircuit 9, is de gemiddelde spanning voor de opslaginductiviteiten 2a, 2b daarentegen lager dan de momentane spanning van het tussencircuit, dan volgt een stroom in de energievoedingsleidingen 10a resp. 10b. De maximale stroom wordt daarbij door de opslaginductiviteiten 2a, 2b in samenspel met het gelijkspanningstussencircuit 9 begrensd.The energy supply lines 10a, 10b are in each case coupled to the output connection of the energy storage device 1 via storage inductances 2a, 2b. The storage inductors 2a, 2b can, for example, be concentrated or distributed components. Alternatively, parasitic inductances of the energy supply lines 10a, 10b can also be used as storage inductances 2a, 2b. By corresponding control of the energy supply lines 10a, 10b, the current in the direct-current intermediate circuit 9 can be controlled. If the average voltage of the storage inductors 2a, 2b is higher than the instantaneous voltage of the intermediate circuit, then a current follows in the direct voltage intermediate circuit 9, the average voltage for the storage inductors 2a, 2b is lower than the instantaneous voltage of the intermediate circuit, then a current in the energy supply lines 10a resp. 10b. The maximum current is thereby limited by the storage inductors 2a, 2b in conjunction with the direct-voltage intermediate circuit 9.

Op deze manier werkt elke energievoedingsleiding 10a respectievelijk 10b via de opslaginductiviteiten 2a, 2b als variabele stroombron, die zowel voor een parallelle schakeling als ook voor het realiseren van stroomtussencircuits geschikt is.In this way, each energy supply line 10a and 10b, respectively, operate via the storage inductors 2a, 2b as a variable current source, which is suitable for parallel connection as well as for the realization of current intermediate circuits.

Elk van de energievoedingsleidingen 10a, 10b heeft ten minste twee in serie geschakelde energieopslagmodules 3. Bijvoorbeeld bedraagt het aantal energieopslagmodules 3 per energievoedingsleiding in Fig. 1 twee, waarbij echter elk ander aantal van energieopslagmodules 3 eveneens mogelijk is. Bij voorkeur omvat daarbij elk van de energievoedingsleidingen 10a, 10b hetzelfde aantal energieopslagmodules 3, waarbij het echter ook mogelijk is voor elk van de energievoedingsleidingen 10a, 10b een ander aantal energieopslagmodules 3 te voorzien. De energieopslagmodules 3 omvatten telkens twee uitgangsaansluitingen 3a en 3b, via welke een uitgangsspanning van de energieopslagmodule 3 ter beschikking gesteld kan worden.Each of the energy supply lines 10a, 10b has at least two series-connected energy storage modules 3. For example, the number of energy storage modules 3 per energy supply line in FIG. 1 two, but any other number of energy storage modules 3 is also possible. Preferably, each of the energy supply lines 10a, 10b comprises the same number of energy storage modules 3, but it is also possible to provide a different number of energy storage modules 3 for each of the energy supply lines 10a, 10b. The energy storage modules 3 each comprise two output terminals 3a and 3b, via which an output voltage of the energy storage module 3 can be made available.

Voorbeelden van opbouwvormen van de energieopslagmodules 3 zijn in de Fig. 2 en 3 in groter detail weergegeven. De energieopslagmodules 3 omvatten telkens een koppelinrichting 7 met meerdere koppelelementen 7a en 7c alsmede eventueel 7b en 7d. De energieopslagmodules 3 omvatten verder telkens een energieopslagcellenmodule 5 met één of meerdere in rij geschakelde energieopslagcellen 5a, 5k.Examples of construction forms of the energy storage modules 3 are shown in FIG. 2 and 3 in greater detail. The energy storage modules 3 each comprise a coupling device 7 with a plurality of coupling elements 7a and 7c as well as optionally 7b and 7d. The energy storage modules 3 furthermore each comprise an energy storage cell module 5 with one or more rowed energy storage cells 5a, 5k.

De energieopslagmodule 3 kan daarbij bijvoorbeeld in rij geschakelde batterijen 5a tot 5k, bijvoorbeeld Lithium-Ion batterijen of-accumulatoren bevatten. Daarbij bedraagt het aantal van energieopslagcellen 5a tot 5k in de in Fig. 2 getoonde energieopslagmodule 3 bijvoorbeeld twee, waarbij echter elk ander aantal van energieopslagcellen 5a tot 5k eveneens mogelijk is.The energy storage module 3 may in this case contain, for example, batteries 5a to 5k connected in a row, for example Lithium-Ion batteries or accumulators. The number of energy storage cells is 5a to 5k in the embodiment shown in FIG. 2, for example two, in which however any other number of energy storage cells 5a to 5k is also possible.

De energieopslagcellenmodules 5 zijn via verbindingsleidingen met ingangsaansluitingen van de bijbehorende koppelinrichting 7 verbonden. De koppelinrichting 7 is in Fig. 2 als voorbeeld als volledige brugschakeling met telkens twee koppelelementen 7a, 7c en twee koppelelementen 7b, 7d weergegeven. De koppelelementen 7a, 7b, 7c, 7d kunnen daarbij telkens een actief schakelelement, bijvoorbeeld een halfgeleiderschakelaar, en een parallel daaraan geschakelde vrijloopdiode omvatten. De halfgeleiderschakelaars kunnen bijvoorbeeld veldeffecttransistoren (FETs) omvatten. In dit geval kunnen de vrijloopdioden ook telkens in de halfgeleiderschakelaar geïntegreerd zijn.The energy storage cell modules 5 are connected via connecting lines to input terminals of the associated coupling device 7. The coupling device 7 is shown in FIG. 2 is shown as an example as a complete bridge circuit with two coupling elements 7a, 7c and two coupling elements 7b, 7d. The coupling elements 7a, 7b, 7c, 7d can in each case comprise an active switching element, for example a semiconductor switch, and a freewheel diode connected in parallel thereto. The semiconductor switches may include, for example, field effect transistors (FETs). In this case, the freewheel diodes can also be integrated in the semiconductor switch.

De koppelelementen 7a, 7b, 7c, 7d in Fig. 2 kunnen zodanig aangestuurd worden, bijvoorbeeld met behulp van de besturingsinrichting 11 in Fig. 1 dat de energieopslagcellenmodule 5 selectief tussen de uitgangsaansluitingen 3a en 3b geschakeld wordt of dat de energieopslagcellenmodule 5 overbrugd wordt. Door geschikt aansturen van de koppelinrichtingen 7 kunnen dan ook afzonderlijke energieopslagcellenmodules 5 van de energieopslagmodule 3 gericht in de rijschakeling van een energievoedingsleiding 10a, 10b geïntegreerd worden.The coupling elements 7a, 7b, 7c, 7d in FIG. 2 can be controlled in such a way, for example with the aid of the control device 11 in FIG. 1 that the energy storage cell module 5 is selectively switched between the output terminals 3a and 3b or that the energy storage cell module 5 is bridged. Therefore, by appropriately controlling the coupling devices 7, individual energy storage cell modules 5 of the energy storage module 3 can be integrated in the row circuit of an energy supply line 10a, 10b.

Onder verwijzing naar Fig. 2 kan de energieopslagcellenmodule 5 bijvoorbeeld in voorwaartse richting tussen de uitgangsaansluitingen 3a en 3b geschakeld worden, doordat het actieve schakelelement van het koppelelement 7d en het actieve schakelelement van het koppelelement 7a in een gesloten toestand geplaatst worden, terwijl de beide overige actieve schakelelementen van de koppelelementen 7b en 7c in een open toestand geplaatst worden. In dit geval is tussen de uitgangsklemmen 3a en 3b van de koppelinrichting 7 de spanning Um aanwezig. Een overbruggingstoestand kan bijvoorbeeld daardoor ingesteld worden dat de beide actieve schakelelementen van de koppelelementen 7a en 7b in gesloten toestand geplaatst worden, terwijl de beide actieve schakelelementen van de koppelelementen 7c en 7d in open toestand gehouden worden. Een tweede overbruggingstoestand kan bijvoorbeeld daardoor ingesteld worden, dat de beide actieve schakelaars van de koppelelementen 7c en 7d in gesloten toestand geplaatst worden, terwijl de actieve schakelelementen van de koppelelementen 7a en 7b in open toestand gehouden worden. In beide overbruggingstoestanden is tussen de beide uitgangsklemmen 3a en 3b van de koppelinrichting 7 de spanning 0 aanwezig. Eveneens kan de energieopslagcellenmodule 5 in achterwaartse richting tussen de uitgangsaansluitingen 3a en 3b van de koppelinrichting 7 geschakeld worden, doordat de actieve schakelelementen va de koppelelementen 7b en 7c in gesloten toestand geplaatst worden, terwijl de actieve schakelelementen van de koppelelementen 7a en 7d in open toestand geplaatst worden. In dit geval is tussen de beide uitgangsklemmen 3a en 3b van de koppelinrichting 7 de spanning -Um aanwezig.With reference to FIG. 2, the energy storage cell module 5 can be switched, for example, in the forward direction between the output terminals 3a and 3b by placing the active switching element of the coupling element 7d and the active switching element of the coupling element 7a in a closed state, while the other two active switching elements of the coupling elements 7b and 7c can be placed in an open state. In this case the voltage Um is present between the output terminals 3a and 3b of the coupling device 7. A bridging state can, for example, be set so that the two active switching elements of the coupling elements 7a and 7b are placed in the closed state, while the two active switching elements of the coupling elements 7c and 7d are kept in the open state. A second bridging state can be set, for example, by placing the two active switches of the coupling elements 7c and 7d in the closed position, while keeping the active switching elements of the coupling elements 7a and 7b in the open state. In both bridging states, the voltage 0 is present between the two output terminals 3a and 3b of the coupling device 7. The energy storage cell module 5 can also be switched backwards between the output terminals 3a and 3b of the coupling device 7, because the active switching elements of the coupling elements 7b and 7c are placed in the closed state, while the active switching elements of the coupling elements 7a and 7d are open. being placed. In this case the voltage-µm is present between the two output terminals 3a and 3b of the coupling device 7.

De totale uitgangsspanning van een energievoedingsleiding 10a, 10b kan daarbij telkens in trappen ingesteld worden, waarbij het aantal van de trappen in schaal is met het aantal energieopslagmodules 3. Bij een aantal van n eerste en tweede energieopslagmodules 3 kan de totale uitgangsspanning van de energievoedingsleiding 10a, 10b in 2n+l trappen tussen -n Um, ..., 0, ..., + n Um, ingesteld worden.The total output voltage of an energy supply line 10a, 10b can in each case be set in stages, the number of the stages being in scale with the number of energy storage modules 3. With a number of n first and second energy storage modules 3, the total output voltage of the energy supply line 10a , 10b in 2n + 1 increments between -n Um, ..., 0, ..., + n Um.

Fig. 3 toont een verdere, als voorbeeld gegeven uitvoeringsvorm van een energieopslagmodule 3. De in Fig. 3 getoonde energieopslagmodule 3 verschilt, van de in Fig. 2 getoonde energieopslagmodule 3 alleen daardoor dat de koppelinrichting 9 twee in plaats van vier koppelelementen heeft, die in halve brugschakeling in plaats van volledige brugschakeling geschakeld zijn.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an energy storage module 3. The embodiment shown in FIG. The energy storage module 3 shown in Fig. 3 differs from that in Figs. The energy storage module 3 shown in Figure 2 is only provided in that the coupling device 9 has two coupling elements instead of four, which are connected in half bridge circuit instead of full bridge circuit.

In de weergegeven uitvoeringsvarianten kunnen de actieve schakelelementen als vermogenshalfgeleiderschakelaar, bijvoorbeeld in de vorm van IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Field-Effect transistors) of als MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) uitgevoerd zijn.In the embodiments shown, the active switching elements can be in the form of a power semiconductor switch, for example in the form of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Field-Effect Transistors) or as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors).

Met de koppelelementen 7 a, 7b, 7c, 7d kan de uitgangsspanning van elk van de energievoedingsleidingen 10a, 10b via een geschikte aansturing in trappen van een negatieve maximumwaarde tot en met een positieve maximumwaarde gevarieerd worden. De trapsgewijze afname van het spanningsniveau volgt hierbij in afhankelijkheid van de trapvormige indeling van de afzonderlijke energieopslagcellenmodule 5. Om bijvoorbeeld een gemiddelde spanningswaarde tussen twee door de trapvormige indeling van de energieopslagcellenmodule 5 voorgegeven spanningstrappen te verkrijgen, kunnen de koppelelementen 7a, 7b, 7c, 7d van een energieopslagmodule 3 in fase aangestuurd worden, bijvoorbeeld in een pulsbreedtemodulatie (PWM), zodat de betreffende energieopslagmodule 3 in tijdsgemiddelde een modulespanning levert, die een waarde tussen nul en de door de energieopslagcellen 5a tot 5k bepaalde, maximaal mogelijke modulespanning kan hebben. De aansturing van de koppelelementen 7a, 7b, 7c, 7d kan daarbij bijvoorbeeld een besturingsinrichting, zoals de besturingsinrichting 11 in Fig. 1, uitvoeren die ingericht is om bijvoorbeeld een stroomregeling met een daaronder gelaagde spanningssturing uit te voeren, zodat een trap vormig bij- of uitschakelen van afzonderlijke energieopslagmodules 3 kan plaatsvinden.With the coupling elements 7a, 7b, 7c, 7d, the output voltage of each of the energy supply lines 10a, 10b can be varied via suitable control in stages from a negative maximum value to a positive maximum value. The stepwise decrease in the voltage level follows in dependence on the stepped layout of the individual energy storage cell module 5. In order to obtain, for example, an average voltage value between two voltage stages provided by the stepped layout of the energy storage cell module 5, the coupling elements 7a, 7b, 7c, 7d of an energy storage module 3 can be controlled in phase, for example in a pulse width modulation (PWM), so that the relevant energy storage module 3 supplies a module voltage in time average, which can have a value between zero and the maximum possible module voltage determined by the energy storage cells 5a to 5k. The control of the coupling elements 7a, 7b, 7c, 7d can herein, for example, be a control device, such as the control device 11 in FIG. 1, which is adapted to carry out, for example, a current control with a voltage control layered beneath it, so that a step-wise switching on or off of individual energy storage modules 3 can take place.

Het systeem 100 omvat naast de energieopslaginrichting 1 met de energievoedingsleidingen 10a, 10b verder een gelijkspanningstussencircuit 9, een inverter 4 alsmede een elektrische machine 4. Bijvoorbeeld dient het systeem 100 in Fig. 1 als voeding van een driefasige elektrische machine 6. Er kan echter ook in voorzien zijn dat de energieopslaginrichting 1 voor het opwekken van elektrische stroom voor een energievoorzieningsnet gebruikt wordt. Alternatief kan de elektrische machine 6 ook een synchrone of asynchrone machine, een reluctantiemachine of een borstelloze gelijkstroommotor (BLDC, “brushless DC motor”) zijn. Het kan daarbij ook mogelijk zijn de energieopslaginrichting 1 in stationaire systemen toe te passen, bijvoorbeeld in krachtcentrales, in elektrische energiewinningsinstallaties, zoals bijvoorbeeld windkrachtinstallaties, fotovoltaïsche installaties of krachtwarmtekoppelingsinstallaties, in energie-opslaginstallaties zoals bijvoorbeeld perslucht -opslagkrachtcentrales, batterij-opslagkrachtcentrales, vbegwielopslagen, pompopslagen of vergelijkbare systemen.In addition to the energy storage device 1 with the energy supply lines 10a, 10b, the system 100 further comprises a direct voltage intermediate circuit 9, an inverter 4 and an electrical machine 4. For example, the system 100 in FIG. 1 as a power supply for a three-phase electric machine 6. However, it may also be provided that the energy storage device 1 is used for generating electric current for an energy supply network. Alternatively, the electrical machine 6 can also be a synchronous or asynchronous machine, a reluctance machine or a brushless DC motor (BLDC, "brushless DC motor"). It may also be possible to use the energy storage device 1 in stationary systems, for example in power stations, in electrical energy extraction installations, such as, for example, wind power installations, photovoltaic installations or power-heat coupling installations, in energy storage installations such as, for example, compressed air storage power stations, battery storage power stations, V-wheel storage, pump storage. or comparable systems.

Het gelijkspanningstussencircuit 9 voedt in de als voorbeeld gegeven uitvoeringsvorm in Fig. 1 een pulswisselrichter 4, die uit de gelijkspanning van het gelijkspanningstussencircuit 9 een driefasige wisselspanning voor de elektrische machine ter beschikking stelt. Er kan echter ook elk ander omvormertype voor de inverter 4 gebruikt worden, afhankelijk van de noodzakelijke spanningsvoorziening voor de elektrische machine 6, bijvoorbeeld een gelijkspanningsomvormer. De inverter 4 kan bijvoorbeeld in ruimtevector gemoduleerde pulsbreedtemodulatie (SVPWM, “Space Vector Pulse Width Modulation”) bedreven worden.The direct voltage intermediate circuit 9 in the exemplary embodiment in FIG. 1 shows a pulse inverter 4 which provides a three-phase alternating voltage for the electrical machine from the direct voltage of the direct-voltage intermediate circuit 9. However, any other inverter type can also be used for the inverter 4, depending on the necessary power supply for the electrical machine 6, for example a direct current inverter. For example, the inverter 4 can be operated in space vector modulated pulse width modulation (SVPWM, "Space Vector Pulse Width Modulation").

Het systeem 100 kan verder een besturingsinrichting 11 omvatten, die met de energieopslaginrichting 1 verbonden is en met behulp waarvan de energieopslaginrichting 1 gestuurd kan worden om de gewenste totale uitgangsspanning van de energieopslaginrichting 1 aan de betreffende uitgangsaansluitingen voor de tussen het uitgangsaansluitingen gekoppelde gelijkspanningstussencircuit 9 ter beschikking te stellen. Bovendien kan de besturingsinrichting 11 ingericht zijn om bij een opladen van de energieopslagcellen 5 van de energieopslaginrichting 1 de betreffende koppelelementen respectievelijk actieve schakelelementen van de energieopslagmodule 3 van de energievoedingsleidingen 10a, 10b aan te sturen.The system 100 may further comprise a control device 11 which is connected to the energy storage device 1 and with the aid of which the energy storage device 1 can be controlled to make the desired total output voltage of the energy storage device 1 available to the relevant output terminals for the DC intermediate circuit 9 coupled between the output terminals to state. Moreover, the control device 11 can be adapted to control the respective coupling elements or active switching elements of the energy storage module 3 of the energy supply lines 10a, 10b when the energy storage cells 5 of the energy storage device are being charged.

De energieopslaginrichting 1 kan bijvoorbeeld ook een schakelinrichting 8 omvatten, die tussen de opslaginductiviteiten 2a en 2b alsmede de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 gekoppeld is. De schakelinrichting 8 kan ingericht zijn om de eerste en tweede opslaginductiviteiten 2a, 2b schakelbaar met de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 te koppelen.The energy storage device 1 can for instance also comprise a switching device 8, which is coupled between the storage inductors 2a and 2b and the first output connection of the energy storage device 1. The switching device 8 can be adapted to switchably connect the first and second storage inductors 2a, 2b to the first output connection of the energy storage device 1.

Daardoor kan de energieopslaginrichting 1 bijvoorbeeld in een aansturingsmodus zonder leemtes (CCM, “continuous current mode”) bedreven worden, zodat de uitgangsstroom van een energievoedingsleiding 10a, 10b telkens een gelijkstroom met gesuperponeerd aandeel met hoge frequentie is. De amplitude van het aandeel met hoge frequentie bepaalt daarbij de stroomvariaties van elke afzonderlijke energievoedingsleiding 10a, 10b. De op het gelijkspanningstussencircuit 9 aanliggende spanning kan door een in fase verschoven aansturingsmodus van elk van de energievoedingsleidingen 10a, 10b ingesteld worden. Door een geschikte keuze van de faseverschuiving in de aansturing van de afzonderlijke energievoedingsleidingen 10a, 10b kunnen de hoogfrequente stroomvariaties van de totale uitgangsstroom gedeeltehjk tot destructieve interferentie gebracht en daardoor geminimaliseerd worden. Dit verlaagt de eisen aan de configuratie van de condensator voor het gelijksspanningstussencircuit 9.As a result, the energy storage device 1 can, for example, be operated in a control mode without gaps (CCM, "continuous current mode"), so that the output current of an energy supply line 10a, 10b is in each case a direct current with a high-frequency superimposed proportion. The amplitude of the high-frequency portion thereby determines the current variations of each individual energy supply line 10a, 10b. The voltage applied to the direct-voltage intermediate circuit 9 can be adjusted by a phase-shifted control mode of each of the energy supply lines 10a, 10b. By a suitable choice of the phase shift in the control of the individual energy supply lines 10a, 10b, the high-frequency current variations of the total output current can be partially destructive to interference and thereby minimized. This lowers the requirements for the configuration of the capacitor for the direct voltage intermediate circuit 9.

De maximale energie die op te slaan is kan bij de energieopslaginrichting 1 door de parallelschakeling van de energievoedingsleidingen 10a, 10b bereikt worden zonder dat daaruit resulteert dat de totale uitgangsspanning van de energieopslaginrichting 1 met overeenkomstige gevolgen voor de configuratie van de opvolgende componenten zoals bijvoorbeeld de condensator van het gehjksspanningstussencircuit 9, de inverter 4 of de elektrische machine 6 toeneemt.The maximum energy that can be stored can be achieved in the energy storage device 1 by the parallel connection of the energy supply lines 10a, 10b without resulting in the total output voltage of the energy storage device 1 having corresponding consequences for the configuration of the subsequent components such as, for example, the capacitor of the intermediate voltage intermediate circuit 9, the inverter 4 or the electrical machine 6 increases.

Fig. 4 toont een schematische weergave van een systeem 100 met een energieopslaginrichting 1 in groter detail. De schakehnrichting 8 omvat daarbij een voedingsschakelaar 18a die tussen de opslaginductiviteiten 2a respectievelijk 2b en de eerste uitgangsaansluiting gekoppeld is en een terugstroomschakelaar 18b, die parallel aan de energievoedingsleiding 10a respectievelijk 10b een knooppunt tussen de voedingsschakelaar 18a en de tweede uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 gekoppeld is.FIG. 4 shows a schematic representation of a system 100 with an energy storage device 1 in greater detail. The switch device 8 herein comprises a supply switch 18a which is coupled between the storage inductors 2a and 2b and the first output connection and a backflow switch 18b which is coupled in parallel to the energy supply line 10a and 10b a node between the supply switch 18a and the second output connection of the energy storage device 1 .

De voedingsschakelaar 18a en de terugstroomschakelaar 18b kunnen telkens een vermogenstransistorschakelaar 16a respectievelijk 16b alsmede een parallel aan de vermogenstransistorschakelaar geschakelde vrijloopdiode 17a respectievelijk 16b omvatten. De voedingsschakelaar 18a en de terugstroomschakelaar 18b kunnen bijvoorbeeld veldeffecttransistoren (FETs), bipolaire transistors met geïsoleerde gate (IGBTs) of andere geschikte transistortypen omvatten.The power supply switch 18a and the return flow switch 18b may in each case comprise a power transistor switch 16a and 16b, respectively, and a freewheel diode 17a and 16b connected in parallel to the power transistor switch. The power switch 18a and the backflow switch 18b may include, for example, field effect transistors (FETs), insulated gate bipolar transistors (IGBTs), or other suitable transistor types.

Door de koppeling met de voedingsschakelaar 18a en de terugstroomschakelaar 18b kunnen de opslaginductiviteiten 2a, 2b daarbij als opslagelementen voor een synchrone omvormer gebruikt worden, dat betekent, de voedingsschakelaar 18a en de terugstroomschakelaar 18b werken met de opslaginductiviteiten 2a, 2b telkens als synchrone omvormer 3 samen.Through the coupling with the power supply switch 18a and the backflow switch 18b, the storage inductors 2a, 2b can thereby be used as storage elements for a synchronous inverter, that is, the power supply switch 18a and the return flow switch 18b cooperate with the storage inductors 2a, 2b in each case as synchronous inverter 3 .

Fig. 5 toont een systeem 200 voor de spanningsomvorming van door de energieopslagmodule 3 ter beschikking gestelde gelijkspanning in een n-fasige wisselspanning. Het systeem 200 omvat een energieopslaginrichting 1 met energieopslagmodules 3, die in energievoedingstakken 11a, 11b, 11c met parallel geschakelde energievoedingsleidingen 10a, 10b in serie geschakeld zijn. Bijvoorbeeld zijn in Fig. 5 drie energievoedingstakken 11a, 11b, 11c getoond, die voor de opwekking van een driefasige wisselspanning, bijvoorbeeld voor een draaistroommachine, geschikt zijn. Het is echter duidelijk dat elk ander aantal energievoedingstakken eveneens mogelijk kan zijn. De energieopslaginrichting 1 beschikt bij elke energievoedingstak over een uitgangsaansluiting 12a, 12b, 12c die telkens aan faseleidingen 6a, 6b respectievelijk 6c aangesloten zijn die de energieopslaginrichting 1 met een elektrische machine 6 koppelen. Bijvoorbeeld dient het systeem 200 in Fig. 5 voor de voeding van een elektrische machine 6. Er kan echter ook daarin voorzien zijn dat de energieopslaginrichting 1 voor de opwekking van elektrische stroom voor een energievoorzieningsnetwerk gebruikt wordt.FIG. 5 shows a system 200 for the voltage conversion of DC voltage provided by the energy storage module 3 into an n-phase alternating voltage. The system 200 comprises an energy storage device 1 with energy storage modules 3, which are connected in series in energy supply branches 11a, 11b, 11c with energy supply lines 10a, 10b connected in parallel. For example, in FIG. 5 shows three energy supply branches 11a, 11b, 11c, which are suitable for generating a three-phase alternating voltage, for example for a three-phase machine. However, it is clear that any other number of energy food branches may also be possible. The energy storage device 1 has at each energy supply branch an output connection 12a, 12b, 12c which are each connected to phase conductors 6a, 6b and 6c, respectively, which connect the energy storage device 1 to an electric machine 6. For example, the system 200 in FIG. 5 for supplying an electric machine 6. However, it can also be provided that the energy storage device 1 is used for generating electric current for an energy supply network.

De energievoedingstakken 11a, 11b, 11c kunnen aan hun einde met een referentiepotentiaal verbonden worden. Deze kan met betrekking tot de faseleidingen 6a, 6b, 6c van de elektrische machine 6 een gemiddelde potentiaal voeren en bijvoorbeeld met een massapotentiaal verbonden worden. Elk van de energievoedingstakken 11a, 11b, 11c omvat ten minste twee parallel geschakelde energievoedingsleidingen 10a, 10b. Bijvoorbeeld bedraagt het aantal van de energievoedingsleidingen 10a, 10b per energievoedingstak in Fig. 5 twee, waarbij echter elk ander aantal van energievoedingsleidingen 10a, 10b eveneens mogelijk is. Bij voorkeur bevat daarbij elk van de energievoedingstakken 11a, 11b, 11c een gebjk aantal energievoedingsleidingen 10a, 10b, waarbij het echter ook mogelijk is voor elke energievoedingstak 11a, 11b, 11c een verschillend aantal aan energievoedingsleidingen 10a, 10b te voorzien.The energy supply branches 11a, 11b, 11c can be connected at their end to a reference potential. With respect to the phase conductors 6a, 6b, 6c of the electrical machine 6, this can carry an average potential and be connected, for example, to a ground potential. Each of the energy supply branches 11a, 11b, 11c comprises at least two parallel connected energy supply lines 10a, 10b. For example, the number of the energy supply lines is 10a, 10b per energy supply branch in FIG. 5 two, but any other number of energy supply lines 10a, 10b is also possible. Each of the energy supply branches 11a, 11b, 11c preferably comprises a usual number of energy supply lines 10a, 10b, but it is also possible to provide a different number of energy supply lines 10a, 10b for each energy supply branch 11a, 11b, 11c.

Fig. 6 toont een schematische weergave van een als voorbeeld gegeven werkwijze 30 voor het bedrijven van een energieopslaginrichting, in het bijzonder een energieopslaginrichting 1, zoals in samenhang met de Fig. 1 tot en met 5 verduidelijkt is. Met de werkwijze 30 kan in een variant een gehjkspanningstussencircuit 9 met een voedingsspanning gevoed worden, die voor de voeding van een wisselrichter 4 voor een elektrische machine 6 kan dienen. Alternatief kan de werkwijze 30 daartoe dienen een meerfasige voedingsspanning ter beschikking te stellen, die telkens direct in faseaansluitingen van een meerfasige elektrische machine 6 gevoed kan worden.FIG. 6 shows a schematic representation of an exemplary method 30 for operating an energy storage device, in particular an energy storage device 1, such as in connection with FIG. 1 to 5 has been clarified. With the method 30, in a variant, a high voltage intermediate circuit 9 can be supplied with a supply voltage which can serve for the supply of an inverter 4 for an electric machine 6. Alternatively, the method 30 may serve for this purpose to provide a multi-phase supply voltage, which can in each case be fed directly into phase connections of a multi-phase electric machine 6.

In een eerste stap 31 vindt een aansturen van de koppelinrichtingen 7 van een eerste aantal van energieopslagmodules 3 van de eerste energievoedingsleiding 10a voor het schakelen van de betreffende energieopslagcellenmodule 5 in de eerste energievoedingsleiding 10a plaats. Parallel daaraan kan in een tweede stap een aansturen van een tweede aantal van energieopslagmodules 3 van de tweede energievoedingsleiding 10b voor het schakelen van de betreffende energieopslagcellenmodule 5 in de eerste energievoedingsleiding 10b plaatsvinden. De keuze van het eerste en tweede aantal van energieopslagmodules 3 kan daarbij bijvoorbeeld in afhankelijkheid van de vermogensbehoefte van de elektrische machine 6 of van de actuele tussencircuitspanning van het gehjkspanningstussencircuit 9 plaatsvinden. Verder kan via de toetsmaat van de koppelinrichtingen 7 van de energieopslagmodule 3 de belasting van de afzonderlijke energievoedingsleidingen 10a, 10b aangepast worden.In a first step 31, the coupling devices 7 of a first number of energy storage modules 3 of the first energy supply line 10a for switching the relevant energy storage cell module 5 into the first energy supply line 10a take place. Parallel to this, in a second step, a second number of energy storage modules 3 of the second energy supply line 10b can be switched for switching the relevant energy storage cell module 5 into the first energy supply line 10b. The choice of the first and second number of energy storage modules 3 can be made, for example, in dependence on the power requirement of the electrical machine 6 or on the current intermediate circuit voltage of the intermediate voltage circuit 9. Furthermore, the load of the individual energy supply lines 10a, 10b can be adjusted via the test dimension of the coupling devices 7 of the energy storage module 3.

Daardoor kan in een derde stap 33 een ter beschikking stellen van een uitgangsspanning aan de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 door de aangestuurde energieopslagcellenmodule 5 in de eerste en tweede energievoedingsleidingen 10a, 10b plaatsvinden. De uitgangsstroom, die bij de eerste uitgangsaansluiting van de energieopslaginrichting 1 afgegeven wordt, wordt daarbij door de som van de uitgangsstromen van de afzonderlijke energievoedingsleidingen 10a, 10b vooraf bepaald. Door de eerste en tweede opslaginductiviteiten 2a, 2b respectievelijk hun elektrische eigenschappen kunnen deze uitgangstromen begrensd worden.Therefore, in a third step 33, an output voltage can be provided at the first output terminal of the energy storage device 1 by the controlled energy storage cell module 5 in the first and second energy supply lines 10a, 10b. The output current which is supplied at the first output connection of the energy storage device 1 is thereby predetermined by the sum of the output currents of the individual energy supply lines 10a, 10b. These output currents can be limited by the first and second storage inductors 2a, 2b and their electrical properties respectively.

Door deze werkwijze 30 kan een configuratie van een met de energieopslaginrichting 1 gevoede elektrische machine 6 op de door de aansturing van de energievoedingsleidingen 10a, 10b geregelde tussencircuitspanning van een gelijkspanningstussencircuit plaatsvinden. Verdere optionele componenten, zoals bijvoorbeeld een gelijkspanningsomvormer voor de voeding van een laagspanningsnet, bijvoorbeeld een 14-volt-boordnet, kunnen eveneens gunstig geconfigureerd worden, daar de grote spanningsspreiding bij de geregelde tussencircuitspanning wegvalt.By this method 30, a configuration of an electric machine 6 fed with the energy storage device 1 can take place on the intermediate circuit voltage of a direct-voltage intermediate circuit controlled by the control of the energy supply lines 10a, 10b. Further optional components, such as, for example, a direct-voltage inverter for supplying a low-voltage network, for example a 14-volt on-board network, can also be conveniently configured, since the large voltage distribution with the regulated intermediate circuit voltage is lost.

Een verder voordeel van de werkwijze 30 is de mogelijkheid voor de aanpassing van de voedingsspanning van de energieopslaginrichting 1 aan het toerental van de elektrische machine 6. Bij permanent geactiveerde machines is de poolradspanning van de machine evenredig aan het toerental. Dientengevolge is bij geringe toerentallen slechts een geringe fasespanning nodig. De fasestroom wordt in hoofdzaak door het weer te geven moment bepaald. Door de doorstembare voedingsspanning van de energieopslaginrichting 1 kan de voedingsspanning van de inverter aan de pooradspanning van de elektrische machine 6 aangepast worden. In het bijzonder bij geringe toerentallen en hoog moment kunnen de verhezen in de energieopslaginrichting 1 aanzienlijk gereduceerd worden, daar een parallelschakeling van de energievoedingsleidingen een geringe uitgangsspanning bij een gelijktijdig hoge uitgangstroom mogelijk maakt.A further advantage of the method 30 is the possibility of adapting the supply voltage of the energy storage device 1 to the speed of the electric machine 6. With permanently activated machines, the pole-wheel voltage of the machine is proportional to the speed. Consequently, only a low phase voltage is required at low speeds. The phase current is mainly determined by the moment to be displayed. Due to the permeable supply voltage of the energy storage device 1, the supply voltage of the inverter can be adjusted to the gate voltage of the electrical machine 6. In particular at low speeds and high torque, the raised in the energy storage device 1 can be considerably reduced, since a parallel connection of the energy supply lines allows a low output voltage with a simultaneously high output current.

De boven weergegeven systemen 100 respectievelijk 200 zijn ook geschikt voor een terugvoedingsmodus, bijvoorbeeld voor het opladen respectievelijk omladen van de energieopslagcellen 5. Daarbij wordt de telkens voor de energievoedingsleiding 10a respectievelijk 10b gekoppelde opslaginductiviteit 2a respectievelijk 2b als stroom vereffenende smoorspoel gebruikt, die een gelijk blijvende laadstroom in de energieopslagmodule mogelijk maakt. In een terugvoedingsmodus van het systeem 100 in Fig. 3 kunnen bijvoorbeeld de door de opslaginductiviteit 2a respectievelijk 2b, de verbindingsschakelaars 18a en de terugstroomschakelaar 18b gevormde synchrone omvormer van de betreffende energievoedingsleidingen 10a, 10b als stelaandrijving met lage instelling in achterwaartse richting bedreven worden. Daarbij wordt de stroom via de toetsmaat van de verbindingsschakelaar 18a bepaald en dient de opslaginductiviteit 2a respectievelijk 2b voor de vereffening van de stroom.The systems 100 and 200 shown above are also suitable for a feed-back mode, for example for charging or recharging the energy storage cells 5. The storage inductance 2a or 2b, respectively, which is coupled to the energy supply line 10a and 10b, respectively, is used as a current equalizing choke coil which maintains a constant choke. charging current in the energy storage module. In a feed-back mode of the system 100 in FIG. 3, for example, the synchronous inverter formed by the storage inductors 2a and 2b, the connection switches 18a and the backflow switch 18b of the respective energy supply lines 10a, 10b can be operated in the rearward direction as a low-setting actuator. The current is determined via the key size of the connection switch 18a and the storage inductance 2a and 2b respectively serves to equalize the current.

Claims

An energy storage device (1) for generating a supply voltage for an electric machine (6), comprising: a first energy supply line (10a) which is coupled via a first storage inductance (2a) to a first output connection of the energy storage device (1); and a second energy supply line (10b) which is coupled via a second storage inductance (2b) to the first output connection of the energy storage device (1); and which is connected in parallel with the first energy supply line (10a), wherein each of the energy supply lines (10a; 10b) comprises: one or more energy storage modules (3), each of which is provided with an energy storage cell module (5) with at least one energy storage cell (5a, 5k) and a coupling device (7) with a plurality of coupling elements (7a, 7b, 7c, 7d), which is adapted to selectively switch or bridge the energy storage cell module (5) in the relevant energy supply line (10a; 10b); and wherein the first and second energy supply lines (10a; 10b) are arranged to provide a supply voltage at the first output terminal of the energy storage device (1).

The energy storage device (1) according to claim 1, further comprising: a switching device (8) which connects the first and second storage inductors (2a, 2b) switchably to the first output terminal of the energy storage device (1).

The energy storage device (1) according to claim 2, wherein the switching device comprises: a first connection switch (18a) which is coupled between the first storage inductance (2a) and the first output terminal; a first backflow switch (18b) which couples a node between the first connection switch (18a) and the first storage inductance (2a) with a second output terminal of the energy storage device (1); a second connection switch (18b) coupled between the second storage inductance (2b) and the first output terminal; and a second backflow switch (18b) coupling a node between the second connection switch (18a) and the second storage inductance (2b) with a second output terminal of the energy storage device (1); wherein the storage inductors (2a, 2b) together with the respective return flow switches (18b) and connection switches (18a) each realize a high adjustment of the actuator function for the output voltage of the respective energy supply line (10a; 10b).

The energy storage device (1) according to claim 1, further comprising: a plurality of first and second energy supply lines (10a; 10b) connected in parallel, each via first and second storage inductors (2a, 2b) with a plurality of first output connections (12a, 12b) , 12c) are coupled, wherein the first and second energy supply lines (10a; 10b) are each arranged to provide a phase voltage on the relevant one of the plurality of the first output connections (12a, 12b, 12c) of the energy storage device (1).

A system (100; 200), comprising: an energy storage device (1) of any of claims 1 to 4; and a control device (11) coupled to the energy storage device (1) and adapted to connect the coupling devices (7) of the energy storage modules (3) for adjusting a supply voltage to the first output terminal of the energy storage device (1) send.

The system (100) according to claim 5, further comprising: a direct voltage intermediate circuit (9) coupled to the first output terminal of the energy storage device (1).

The system (100) of claim 6, further comprising: an inverter (4) coupled to the DC intermediate circuit (9); and an electrical machine (6) coupled to the inverter (4), the inverter (4) being adapted to convert the voltage of the DC intermediate circuit (9) into an input voltage for the electrical machine (6).

A system (200) according to claim 5, wherein the energy storage device (1) according to claim 4 is designed, further comprising: an electric machine (6) with n-phases, wherein n > 1, whose phase connections (6a, 6b, 6c) ) are each coupled to one of the plurality of first output terminals (12a, 12b, 12c), the energy storage device (1) being adapted to provide an n-phase supply voltage for the electrical machine (6).

Method (3) for providing a supply voltage in an energy storage device (1) according to one of claims 1 to 4, with the steps of: controlling (31) the coupling devices (7) of a first number of energy storage modules (3) of the first energy supply line (10a) for switching the relevant energy storage cell module (5) into the first energy supply line (10a); controlling (32) the coupling devices (7) of a second number of energy storage modules (3) of the second energy supply line (10b) for switching the relevant energy storage cell module (5) into the second energy supply line (10b); and providing (33) an output voltage on the first output terminal of the energy storage device by the controlled energy storage cell modules (5) in the first and second energy supply lines (10a, 10b).