WO2014206838A1 - Method for connecting a plurality of battery units to a two-pole input of a bidirectional battery converter, and also bidirectional battery converter and photovoltaic inverter - Google Patents

Method for connecting a plurality of battery units to a two-pole input of a bidirectional battery converter, and also bidirectional battery converter and photovoltaic inverter Download PDF

Info

Publication number
WO2014206838A1
WO2014206838A1 PCT/EP2014/062856 EP2014062856W WO2014206838A1 WO 2014206838 A1 WO2014206838 A1 WO 2014206838A1 EP 2014062856 W EP2014062856 W EP 2014062856W WO 2014206838 A1 WO2014206838 A1 WO 2014206838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
converter
battery units
input
units
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/062856
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Aleksandra-Sasa BUKVIC-SCHÄFER
Florian Ellerkamp
Klaus Rigbers
Original Assignee
Sma Solar Technology Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sma Solar Technology Ag filed Critical Sma Solar Technology Ag
Publication of WO2014206838A1 publication Critical patent/WO2014206838A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a method for parallel or serial connection of multiple battery units to a two-pole input of a measuring devices having bidirectional battery converter comprising the steps of the preamble of independent claim 1. Furthermore, the present invention relates to a bidirectional battery converter for parallel or serial connection of multiple battery units with a two-pole input, with measuring means for at least one relevant parameter of the battery units connected to the input and with a controller having an operating mode for performing the method. In addition, the inventive method still refers to a photovoltaic inverter with such a battery converter.
  • a battery charging device and method for charging batteries by means of a power supply module are known.
  • a battery comprises a plurality of series-connected battery blocks.
  • the individual battery blocks of the battery are charged once per charge cycle in succession for a certain period of time, and the charging cycle is repeated until the individual battery blocks have reached a defined state of charge or the power supply is interrupted.
  • the known battery charging device is provided in particular for charging batteries for electric vehicles.
  • switching over from one battery block to the next during a charging cycle takes place automatically by means of a changeover switch.
  • the Switching can be done electronically and / or electronically controlled.
  • the charging of a single battery block per charging cycle takes place during a period of 30 to 300 seconds. This has the advantage, inter alia, that in the event of premature termination of the charging, the battery blocks do not have too large charge differences.
  • a charging method for extending the life of batteries and a device for carrying it out are known.
  • auxiliary charging is performed in addition to a main charging of a battery having at least two battery cells connected in series. This includes the steps of selectively charging at least one selected battery cell beyond the normal state of charge of the battery and balancing the state of charge of the selected battery to the normal state of charge of the battery. It is therefore provided to extend the life of batteries to select a battery cell within a series connection of battery cells and then fully charged and then adjust the state of charge of these Selected lte battery cells again after charging the charge states of the other battery cells. Selective charging is done using an auxiliary load controller. The compensation of the state of charge is dissipative.
  • At least one battery parameter is constantly monitored.
  • a battery charging compensation circuit with an electrical charging source is known. At least two batteries are connected in parallel with the electrical charging source.
  • a PTC thermistor is provided as a defined current limiter, over which the connection of two positive poles of successive batteries is made. By means of the PTC thermistor an automatic battery charging with self-adjusting current limit is achieved in a simple manner. At the same time an overload of the electrical charging source is prevented.
  • DE 1 0 201 0 01 1 279 A1 discloses a method for compensating charge in a battery system and a battery system with a charge balancing circuit.
  • the charge equalization takes place between two cells of a cell network of the battery system, which have a rest voltage.
  • the charge balancing circuit charges a power latch in a first state.
  • the energy buffer stores one of the two cells with a charging voltage. This charging voltage is higher than either of the two resting voltages of the cells.
  • the charge balance can be carried out between two cells of a cell network. That is, a first cell provides the energy that is transferred to the second cell.
  • the charge balance can occur in connection with a voltage compensation.
  • the battery charging device has a drive device with a connection device for receiving a charging voltage supplied by a solar module.
  • the driver selectively switches the charging voltage provided by the solar module to one or more of a high-voltage memory cell blocks divided into a plurality of cell blocks having a lower rated voltage than the entire high-voltage storage.
  • a measuring device measures one or more parameters of the plurality of high-voltage memory cell blocks.
  • a controller selectively switches the charging voltage supplied by the solar module to the one or more of the cell blocks based on the one or more measured parameters in accordance with a control logic implemented by the controller, to thereby connect the one or more cell blocks to the one or more cell blocks Charging voltage is switched through, selectively charging.
  • the voltage of the solar module is at least the order of magnitude adapted to the charging voltage of the high-voltage storage to be charged.
  • a bidirectional up-divider is part of a battery circuit.
  • One main contactor is turned off to disconnect one battery pack from another, switching contactors for connecting a first battery pack to a pair of bi-directional up-converter terminal pair and connecting a second battery pack to another pair of bi-directional up-converter terminal pairs.
  • a recharge discharge of the first battery pack or an equalization charge of the second battery pack is performed by raising the output of the first battery pack and using that power to charge the second battery pack.
  • the boost direction of the bidirectional step-up converter is changed to perform equalization charging of the first battery pack or refreshing discharge of the second battery pack.
  • the lift direction is changed again to equalize the battery block charge states. This will be the Eliminates need for charging charger or recharging discharge charger.
  • the energy storage device comprises a plurality of parallel-connected power supply branches, each having a plurality of series-connected energy storage modules.
  • each energy storage module comprises a coupling device which is designed to selectively switch or bypass the energy storage cell in the respective energy supply branch.
  • a control device controls the coupling device in such a way that only so many energy storage modules in the respective power supply two-time battery charge current for the energy storage device are not exceeded in order to charge the energy storage cells.
  • different states of charge of energy storage cells which can occur, for example due to operation or aging, can already be compensated during the charging process, without the need for a cell-balancing process.
  • US 201 1/0140649 A1 discloses an energy storage system for charging and discharging a plurality of battery units.
  • the battery units are connected via an equal Za h l bidirectional battery converter to a DC voltage link to which a variable-power source, such as a photovoltaic generator, via a DC / DC converter is connected.
  • the DC link feeds an inverter connected to an AC grid.
  • the battery units are connected via a switching device with the bidirectional battery converters.
  • the switching device makes it possible to switch the battery units in whole or in part in parallel and to connect this parallel circuit with all or only part of the battery inverter.
  • a battery unit for example in the event of a defect, can be switched off and replaced without impairing the function of the system using the other battery units.
  • the invention has for its object to provide a method for parallel or serial connection of multiple battery units to a two-pole input of a measuring device.
  • conditions exhibiting bidirectional battery converter, with the battery units, which initially have unknown states, can be connected in parallel or serially together to the input of the battery converter without great expenditure on equipment to operate them in a meaningful way as a closed battery bank.
  • a corresponding battery converter and a photovoltaic inverter equipped with it are to be shown.
  • the object of the invention is achieved by the method having the features of the independent patent claim 1 and by a battery converter with the features of the independent claim 13.
  • the further independent claim 15 is directed to a photovoltaic inverter with such a battery converter.
  • the dependent claims relate to preferred embodiments of the present invention.
  • the battery units are first connected individually to the input of the battery converter. This serves to detect at least one relevant variable parameter of each individual battery unit with the measuring devices of the battery converter and to match this relevant parameter of the individual battery units with the battery converter. Only after the relevant parameter of the individual battery units has been aligned with the battery converter in this way, the battery units are connected together to the input in order to operate it with the battery wall ler al as a closed battery bank.
  • the battery converter does not need separate inputs for the individual battery units, but instead manages with a two-pole input. Accordingly, measuring devices for detecting the relevant parameter of the battery units must also be provided only at this two-pole input. As long as the battery units are individually connected to the two-pole input of the battery converter in the inventive method, measure the Measuring equipment in each case the relevant P ara m eter d he straight eand the connected battery unit. These measurements are used to determine the extent to which a change in the relevant parameter is required to match it to all battery units. This matching is done while only one battery unit is connected to the two-pole input of the battery converter. Only when the adjustment is completed, the battery units are connected in parallel or in series to connect them together with the two-pole input of the battery converter. Subsequently, they are operated via the battery converter as a single closed battery bank.
  • the method according to the invention is suitable for eliminating differences in the relevant parameters of the individual battery units with little expenditure on equipment, before the battery units are interconnected and connected to the battery converter for operation as a closed battery bank.
  • the battery units are to be connected in parallel, to avoid equalizing currents between the batteries, it is necessary to equalize their output voltages before interconnecting.
  • the battery units are to be serially connected to form a battery bank, it is important to keep equal charge levels so that the total energy stored in the battery bank is actually available.
  • the matching of the values of the relevant parameter with the individual battery units according to the invention does not require that these values be exactly identical after matching. Rather, it is sufficient if they match a predefined tolerance of, for example, a few percent.
  • the battery converter can refuse to operate the battery units, which are nevertheless connected together, as a closed battery bank until battery units which match one another are first connected individually to their input and successfully tested for compatibility.
  • the parameters of the individual battery units can be adjusted by means of power supply or removal from or into an AC network which is connected directly or indirectly to the battery wall on the output side.
  • a power supply can take place from or into a photovoltaic generator with which the battery converter is connected in common to a DC / AC converter, since it can be connected to the AC mains as soon as possible.
  • the method according to the invention makes use in particular of the alternating current network as a combined power source and sink of virtually infinite capacity.
  • a local energy storage - in addition to the battery unit currently connected to the battery unit - does not require the inventive method. But this includes z. B.
  • the battery converter is designed as a DC / DC converter
  • the output side is connected directly to an input side DC voltage intermediate circuit of a DC / AC converter, which is then connected on the output side connected to the AC mains.
  • the matching of the relevant parameters of the battery units is not restricted by the storage capacity of the DC voltage intermediate circuit.
  • the battery units are connected to the battery converter only once, in order to both capture their relevant parameters and to adjust the detected relevant parameters such that the relevant parameters of all battery units for the subsequent battery already exist
  • Combining the battery units is suitable for the battery bank.
  • the value to which the relevant parameter is adjusted for all battery units is fixed from the outset.
  • the subsequent matching of the relevant parameter to the predetermined value can be done much faster if this predetermined value is at least at most most battery units already close to the detected value of the parameter.
  • Another criterion may be a minimization of the supply of energy from the AC network to which the battery wall is connected on the output side and / or of electrical energy provided by a generator which together with the battery converter An AC mains is connected. Then, the values of the relevant parameter at least substantially by discharging individual battery units adapted to each other.
  • Yet another criterion may be to maximize self-consumption of electrical energy provided by a generator, such as a photovoltaic generator, which may be connected to an AC grid together with the battery converter.
  • the self-consumption of such decentrally generated electrical energy is to be understood as meaning that it is consumed locally at the place of its generation and thus, in particular, without loading of a superordinate alternating current network. This is done by local consumers connected to the generator and the battery converter before a grid connection point.
  • the output voltages can be detected as a relevant parameter for parallel connection of the battery units to a battery bank.
  • the aging status of the battery units can additionally be detected. Then the output voltage has to be adjusted to each other.
  • the aging state of the individual battery units can also be changed by means of special charging and / or discharging processes known per se, and thus matched to one another.
  • the state of charge and additionally the aging state of the battery units can be detected. Then then at least the state of charge and possibly also the aging state of the individual battery units to be matched to each other.
  • the individual connection of the battery units to the two-pole input of the battery converter can be carried out manually. This can be connected individually by a control of the battery converter z. B. be instructed via a display.
  • the individual connection of the battery units to the input can also take place via a separate multiplexer device, ie via a multiplexer device, which is provided especially for carrying out the method according to the invention, but no part of the Battery converter, which is still present when the battery units are connected together as a battery bank and connected to the input of the inverter.
  • one of the battery units which have been connected to the battery converter according to the method according to the invention fails and has to be replaced by a new battery unit, it may be sufficient to connect the new battery unit individually to the input of the battery converter, the at least one relevant parameter of the new one To detect battery unit and to adjust the value of the at least one relevant parameter of the other old battery units. Thereafter, the new battery unit can then be connected directly to the housing with the old battery units in order to operate it with the battery converter as a closed battery bank. This procedure assumes that the value of the at least one relevant parameter of the other old battery units is known from their previous operation. Otherwise it must at least be detected using one of the other old battery units.
  • a bidirectional battery converter according to the invention to which a plurality of battery units can be connected in parallel or serially, comprises a two-pole input, measuring means for at least one relevant parameter of the battery units connected to the input and a controller which has a selectable operating mode for carrying out the invention Has method. From a known bidirectional battery converter, the battery converter according to the invention thus differs essentially by the selectable operating mode of its control.
  • the battery converter can be a DC / DC converter, which is connected to a photovoltaic generator in a DC / AC converter, wherein the DC / AC converter can be connected on the output side to an AC network.
  • the photovoltaic generator can be connected directly or, for example, via a further DC / DC converter together with the battery converter to a DC voltage intermediate circuit of the DC / AC converter.
  • the battery converter can itself also be a DC / AC converter, which can be connected directly to an AC network on the output side.
  • a photovoltaic inverter according to the invention has, in addition to a battery converter according to the invention, which is designed as a DC / DC converter, a further input for connecting a photovoltaic generator and a DC / AC Wa urn a, wherein the battery converter together with the further input to a DC voltage intermediate circuit of the DC / AC converter is connected.
  • the battery bank formed from the battery units which can be connected to the battery converter on the input side serves as a buffer for electrical energy which is generated with the photovoltaic generator only during the day and even then not exactly when it is needed locally ,
  • the battery wall and the battery bank can thus be used, in particular, to maximize the self-consumption of the energy generated decentrally with the photovoltaic generator.
  • Fig. 1 shows a photovoltaic inverter, the input side to a on a
  • Photovoltaic generator and on the other hand connected to a battery bank of three series-connected battery units and the output side to an AC power supply.
  • Fig. 2 shows a photovoltaic generator, which corresponds to Fig. 1, except that the battery bank is composed of three battery units connected in parallel.
  • Fig. 3 illustrates, as in a method according to the invention, the battery units of
  • Battery bank are first individually connected to a two-pole input of the photovoltaic inverter of FIG. 1 or 2.
  • FIG. 5 illustrates a routine that may occur in two steps of the method of FIG. 4.
  • the illustrated in Fig. 1 photovoltaic inverter 1 has a DC / AC converter 2, which is connected on the output side to an AC network 3.
  • the DC / AC converter 2 feeds electrical energy into the AC network 3.
  • This electrical energy can come from a photovoltaic generator 4, which is connected to an input 1 9. Alternatively, it comes from a battery bank 5, these two energy sources both individually and can also be active together.
  • the photovoltaic generator 4 is connected via the input 19 to a DC / DC converter 6, for example a step-up converter, which feeds the electrical energy of the photovoltaic generator 4 into a DC voltage intermediate circuit 7 and to this an output voltage L of the photovoltaic generator 4 to an intermediate circuit voltage UZWK of the DC intermediate circuit 7 high sets.
  • the DC / DC converter is basically optional and can be omitted if the photovoltaic generator directly provides an output voltage L suitable as intermediate circuit voltage UZWK.
  • the DC intermediate circuit 7 is the input intermediate circuit of the DC / AC converter 2; and the intermediate circuit voltage UZWK is tuned to a mains voltage UNetz of the AC mains 3.
  • the battery bank 5 is connected to a two-pole input 8 of a battery converter 9.
  • the battery converter 9 is a bidirectional DC / DC converter, which is also connected to the DC voltage intermediate circuit 7 on the output side and feeds it from the battery bank 5 or draws this electrical energy in order to store it in the battery bank 5.
  • the battery converter 9 and the connected battery bank 5 are used to compensate swan ku ngen in the electrical hou ng of the photovoltaic generator 4 and in the consumption profile locally locally connected consumers. That is, the battery bank 5 is used with the battery converter 9 as a buffer for electric power from the photovoltaic generator 4, for example, to maximize self-consumption of that energy near the place of its generation. Dam it is z. B. even at times oh ne sufficient solar radiation and thus without sufficient power of the photovoltaic generator 4 possible to supply via the DC / AC converter 2 electrical energy in the AC network 3. Conversely, with an oversupply of electrical power of the photovoltaic generator 4, which exceeds the current consumption of the household, an intermediate storage in the battery bank 5 is possible.
  • the stored electrical energy is then available for a later time, in which the power of the photovoltaic generator 4 is no longer sufficient.
  • the battery bank 5 may also latch electrical energy from the AC grid 3, if the DC / AC inverter 2 is preferred, which is a bidirectional converter.
  • the battery bank 5 comprises a plurality of battery units 1 1 to 13, which are connected in series in the embodiment according to FIG. 1, so that the voltage applied to the input 8 is the sum of the output voltages U ⁇ att of the individual battery units 1 1 to 13. Except for the interconnection of the battery units 1 1 to 13 to the battery bank 5, the photovoltaic inverter 1 according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1. According to FIG.
  • the battery units 1 1 to 13 are connected in parallel, so that the voltage at the two-pole input 8 is equal to the output voltage Ußatt of each individual battery unit. So that there is no equalization currents between the batteries within the parallel connection of the battery units 11 to 13, which would be undamped, the output voltages Ußatt of the individual battery units 11 to 13 must be as equal as possible when they are connected together.
  • the battery bank 5 according to FIG. 1 on the other hand, it is absolutely sensible that the states of charge, in particular in the form of the so-called state of charge (SOC), are as equal as possible in order to utilize as completely as possible the electrical energy stored in the battery bank 5 or its storage capacity to be able to.
  • the battery voltage Ußatt is indeed an indication, but often not sufficient.
  • a state of H a lth (SO H) called net all Battery units 1 1 to 13 also useful to use all battery units 1 1 to 13 evenly and completely.
  • all relevant parameters of each individual battery unit are first detected by connecting each battery unit individually to the two-pole input 8 of the battery converter 9.
  • the battery units 1 1 to 13 are not interconnected here to a battery bank.
  • the relevant parameters of the battery units 1 1 to 13 are adapted to one another.
  • electrical energy can be taken from the battery units 11 to 13 with the battery converter 9 or supplied to the battery units 11 to 13.
  • the individual connection of the battery units 1 1 to 13 is typically carried out by the service technician who ultimately also combines the battery units 1 1 to 13 to the battery bank 5 and connects as such to the photovoltaic inverter 1.
  • the measurement of the relevant parameters is carried out with measuring devices which the battery converter 9 anyway has to monitor the battery bank 5 normally connected to its input 8.
  • suitable values for the relevant parameters of all battery units 1 1 to 13 are predefined on the basis of the values previously recorded for the relevant parameters.
  • a control i. H. a microprocessor happen, which is associated with the battery converter 9.
  • the control can take into account certain predetermined criteria, such as a particularly fast process sequence or a minimization of electrical energy that has to be taken from the AC network 3.
  • step 16 the battery units 1 1 to 13 are again individually connected to the input 8, this time to adjust their relative parameters to the predetermined values in step 15. Only then are all battery units 1 1 to 1 3 in the following step 17 joined together at the input 8 and then operated with the battery converter 9 as a closed battery bank 5.
  • the flowchart of FIG. 5 illustrates a routine with which one of the steps 14 and 16 according to FIG. 4 can be executed.
  • a run variable i is first set to 0 and then increased by 1 at the beginning of a loop 18.
  • the display that the battery unit corresponding to the state of the running variable i is connected individually (to the input 8) and this is to be confirmed (then).
  • the relevant parameters of the respective battery unit are detected in step 14 or adjusted in step 15, the relevant parameters of the respective battery unit to the predetermined values.
  • controller implementing the routine of FIG. 5 may also execute supplemental control subroutines, such as checking whether the each correct battery unit was connected. This is possible, at least in the context of step 16, after the relevant parameters of the individual battery units have first been detected in step 14. But even in step 14 can be checked that not accidentally, for example, the same battery unit instead of all the different battery units is connected individually to the input 8 of the battery converter 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

In order to connect a plurality of battery units (11 to 13) in parallel or in series to a two-pole input (8) of a bidirectional battery converter (9) which has measuring devices, the battery units are initially individually connected to the input. A relevant variable parameter of the individually connected battery units is detected by the measuring devices, and the relevant parameter of the individually connected battery units (11 to 13) is adjusted by the battery converter (9). Only the battery units (11 to 13) of which the relevant parameters have been adjusted are then jointly connected to the input (8) in order to operate said battery units with the battery converter (9) as a closed battery bank.

Description

VERFAHREN ZUM ANSCHLIEßEN MEHRERER BATTERIEEINHEITEN AN EINEN ZWEIPOLIGEN EINGANG EINES BIDIREKTIONALEN BATTERIEWANDLERS SOWIE BIDIREKTIONALER BATTERIEWANDLER UND PHOTOVOLT AIKWECHSELRICHTER  METHOD FOR CONNECTING MULTIPLE BATTERY UNITS TO A BIPOLAR INPUT OF A BIDIRECTIONAL BATTERY TRANSFORMER AND BIDIRECTIONAL BATTERY TRANSFORMER AND PHOTOVOLT AIKWECHSELRICHTER
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum parallelen oder seriellen Anschließen mehrerer Batterieeinheiten an einen zweipoligen Eingang eines Messeinrichtungen aufweisenden bidirektionalen Batteriewandlers, das die Schritte des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen bidirektionalen Batteriewandler zum parallelen oder seriellen Anschließen mehrerer Batterieeinheiten mit einem zweipoligen Eingang, mit Messeinrichtungen für mindestens einen relevanten Parameter der an den Eingang angeschlossenen Batterieeinheiten und mit einer Steuerung, die einen Betriebsmodus zur Durchführung des Verfahrens aufweist. Außerdem bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren noch auf einen Photovoltaikwechselrichter mit einem solchen Batteriewandler. The present invention relates to a method for parallel or serial connection of multiple battery units to a two-pole input of a measuring devices having bidirectional battery converter comprising the steps of the preamble of independent claim 1. Furthermore, the present invention relates to a bidirectional battery converter for parallel or serial connection of multiple battery units with a two-pole input, with measuring means for at least one relevant parameter of the battery units connected to the input and with a controller having an operating mode for performing the method. In addition, the inventive method still refers to a photovoltaic inverter with such a battery converter.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Aus der WO 02/39563 A1 sind eine Batterieladevorrichtung sowie Verfahren zum Laden von Batterien mittels eines Stromversorgungsmoduls bekannt. Dabei umfasst eine Batterie mehrere in Serie geschaltete Batterieblöcke. Die einzelnen Batterieblöcke der Batterie werden einmal pro Ladezyklus nacheinander für eine bestimmte Zeitdauer geladen, und der Ladezyklus wird so viele Male wiederholt, bis die einzelnen Batterieblöcke einen definierten Ladezustand erreicht haben oder die Stromversorgung unterbrochen wird. Die bekannte Batterieladevorrichtung ist insbesondere zum Laden von Batterien für Elektromobile vorgesehen. In einer Ausführungsvariante des bekannten Verfahrens erfolgt das Umschalten von einem Batterieblock auf den nächsten während eines Ladezyklus automatisch mittels eines Umschalters. Das Umschalten kann dabei elektronisch und/oder elektronisch gesteuert erfolgen. In einer weiteren Ausführungsvariante erfolgt das Laden eines einzelnen Batterieblocks pro Ladezyklus während einer Zeitdauer von 30 bis 300 Sekunden. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass bei einem vorzeitigen Abbruch des Ladens die Batterieblöcke keine zu großen Ladungsunterschiede aufweisen. From WO 02/39563 A1 a battery charging device and method for charging batteries by means of a power supply module are known. In this case, a battery comprises a plurality of series-connected battery blocks. The individual battery blocks of the battery are charged once per charge cycle in succession for a certain period of time, and the charging cycle is repeated until the individual battery blocks have reached a defined state of charge or the power supply is interrupted. The known battery charging device is provided in particular for charging batteries for electric vehicles. In one embodiment variant of the known method, switching over from one battery block to the next during a charging cycle takes place automatically by means of a changeover switch. The Switching can be done electronically and / or electronically controlled. In a further embodiment, the charging of a single battery block per charging cycle takes place during a period of 30 to 300 seconds. This has the advantage, inter alia, that in the event of premature termination of the charging, the battery blocks do not have too large charge differences.
Aus der DE 10 2005 045 107 A1 sind ein Ladeverfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Batterien und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben bekannt. Bei dem Ladeverfahren wird neben einem Hauptladevorgang einer Batterie mit mindestens zwei in Serie geschalteten Batteriezellen ein H ilfsladevorgang durchgeführt. Dieser weist die Schritte selektives Laden zumindest einer ausgewählten Batteriezelle über den normalen Ladezustand der Batterie hinaus und Ausgleichen des Ladezustands der ausgewählten Batterie auf den normalen Ladezustand der Batterie auf. Es ist also zur Verlängerung der Lebensdauer von Batterien vorgesehen, eine Batteriezelle innerhalb einer Serienschaltung von Batteriezellen auszuwählen und danach voll zu laden und dann nach dem Vollladen den Ladezustand dieser ausgewäh lten Batteriezellen wieder den Ladezuständen der anderen Batteriezellen anzugleichen. Das selektive Laden erfolgt unter Verwendung eines Hilfsladereglers. Das Ausgleichen des Ladezustands erfolgt dissipativ. Um jederzeit einen Ü berblick über die Zustände der Batteriezellen u nd der Gesamtbatterie zu erhalten , wird zumindest ein Batterieparameter ständig überwacht. Aus der DE 20 2006 003 587 U1 ist eine Batterieladeausgleichsschaltung mit einer elektrischen Ladequelle bekannt. Wenigstens zwei Batterien sind in einer Parallelschaltung mit der elektrischen Ladequelle verbunden. Ein Kaltleiter ist als definierter Strombegrenzer vorgesehen, über den die Verbindung zweier Pluspole aufeinanderfolgender Batterien hergestellt ist. Mittels des Kaltleiters wird auf einfache Weise ein automatischer Batterieladeausgleich mit sich selbst anpassender Strombegrenzung erreicht. Zugleich wird eine Überlastung der elektrischen Ladequelle verhindert. From DE 10 2005 045 107 A1 a charging method for extending the life of batteries and a device for carrying it out are known. In the charging method, in addition to a main charging of a battery having at least two battery cells connected in series, auxiliary charging is performed. This includes the steps of selectively charging at least one selected battery cell beyond the normal state of charge of the battery and balancing the state of charge of the selected battery to the normal state of charge of the battery. It is therefore provided to extend the life of batteries to select a battery cell within a series connection of battery cells and then fully charged and then adjust the state of charge of these Selected lte battery cells again after charging the charge states of the other battery cells. Selective charging is done using an auxiliary load controller. The compensation of the state of charge is dissipative. In order to obtain an overview of the states of the battery cells and the total battery at all times, at least one battery parameter is constantly monitored. From DE 20 2006 003 587 U1 a battery charging compensation circuit with an electrical charging source is known. At least two batteries are connected in parallel with the electrical charging source. A PTC thermistor is provided as a defined current limiter, over which the connection of two positive poles of successive batteries is made. By means of the PTC thermistor an automatic battery charging with self-adjusting current limit is achieved in a simple manner. At the same time an overload of the electrical charging source is prevented.
Aus der DE 1 0 201 0 01 1 279 A1 sind ein Verfah ren zum Lad ungsausgleich in einem Batteriesystem und ein Batteriesystem mit einer Ladungsausgleichsschaltung bekannt. Der Ladungsausgleich erfolgt zwischen zwei Zellen eines Zellverbunds des Batteriesystems, die eine Ruhespannung haben. Die Ladungsausgleichsschaltung lädt in einem ersten Zustand einen Energiezwischenspeicher auf. I n einem zweiten Zustand der Ladungsausgleichs- Schaltung lädt der Energiezwischenspeicher eine der beiden Zellen mit einer Aufladespannung auf. Diese Aufladespannung ist höher als jede der beiden Ruhespannungen der Zellen. I nsbesondere kann der Ladu ngsausgleich zwischen zwei Zellen eines Zellverbundes durchgeführt werden. Das heißt eine erste Zelle liefert die Energie, welche auf die zweite Zelle übertragen wird. Insbesondere kann der Ladungsausgleich im Zusammenhang mit einem Spannungsausgleich auftreten. DE 1 0 201 0 01 1 279 A1 discloses a method for compensating charge in a battery system and a battery system with a charge balancing circuit. The charge equalization takes place between two cells of a cell network of the battery system, which have a rest voltage. The charge balancing circuit charges a power latch in a first state. In a second state of the charge balance Circuit, the energy buffer stores one of the two cells with a charging voltage. This charging voltage is higher than either of the two resting voltages of the cells. In particular, the charge balance can be carried out between two cells of a cell network. That is, a first cell provides the energy that is transferred to the second cell. In particular, the charge balance can occur in connection with a voltage compensation.
Aus der DE 10 2009 027 685 A1 ist eine solargestützte Batterieladevorrichtung, insbesondere für ein Hybrid- und/oder Elektrofahrzeug, bekannt. Die Batterieladevorrichtung weist eine Ansteuervorrichtung mit einer Anschlusseinrichtung zur Aufnahme einer von einem Solarmodul gelieferten Ladespannung auf. Die Ansteuerungseinrichtung schaltet die von dem Solarmodul gelieferte Ladespannung selektiv an einen oder mehrere der Zellenblöcke eines Hochvoltspeichers durch, der in mehrere Zellenblöcke aufgeteilt ist, die über eine geringere Nennspannung als der gesamte Hochvoltspeicher verfügen. Eine Messeinrichtung misst einen oder mehrere Parameter der mehreren Zellenblöcke des Hochvoltspeichers. Eine Steuereinrichtung schaltet basierend auf dem einen oder mehreren gemessenen Parameter(n) entsprechend einer d u rch die Steuereinrichtung implementierte Steuerungslogik die vom Solarmodul gelieferte Ladespannung selektiv an den einen oder die mehreren der Zellenblöcke durch, um dadurch den einen oder die mehreren Zellenblöcke, an die die Ladespannung durchgeschaltet wird, selektiv aufzuladen. So wird die Spannung des Solarmoduls zumindest größenordnungsmäßig an die Ladespannung des zu ladenden Hochvoltspeichers angepasst. From DE 10 2009 027 685 A1 a solar-supported battery charging device, in particular for a hybrid and / or electric vehicle, is known. The battery charging device has a drive device with a connection device for receiving a charging voltage supplied by a solar module. The driver selectively switches the charging voltage provided by the solar module to one or more of a high-voltage memory cell blocks divided into a plurality of cell blocks having a lower rated voltage than the entire high-voltage storage. A measuring device measures one or more parameters of the plurality of high-voltage memory cell blocks. A controller selectively switches the charging voltage supplied by the solar module to the one or more of the cell blocks based on the one or more measured parameters in accordance with a control logic implemented by the controller, to thereby connect the one or more cell blocks to the one or more cell blocks Charging voltage is switched through, selectively charging. Thus, the voltage of the solar module is at least the order of magnitude adapted to the charging voltage of the high-voltage storage to be charged.
Aus der DE 197 36 414 A1 ist ein Elektromotorfahrzeug bekannt, bei dem ein bidirektionaler Aufwärtssteiler Teil einer Batterieschaltung ist. Ein Haupt-Schaltschütz wird zum Trennen eines Batterieblocks von einem anderen ausgeschaltet, wobei Schaltschütze zur Verbindung eines ersten Batterieblocks mit einem Anschlusspaar des bidirektionalen Aufwärtsstellers und zur Verbindung eines zweiten Batterieblocks mit einem anderen Anschlusspaar des bidirektionalen Aufwärtsstellers eingeschaltet werden. Eine Wiederauffrischungsentladung des ersten Batterieblocks oder eine Angleichsaufladung des zweiten Batterieblocks wird durch Anhebung der Ausgangsleistung des ersten Batterieblocks und Verwendung dieser Ausgangsleistung zur Aufladung des zweiten Batterieblocks ausgeführt. Die Anhebungsrichtung des bidirektionalen Aufwärtsstellers wird zur Ausführung einer Angleichsaufladung des ersten Batterieblocks oder einer Wiederauffrischungsentladung des zweiten Batterieblocks verändert. Die Anhebungsrichtung wird erneut zum Ausgleich der Batterieblockladezustände verändert. Dadurch wird der Bedarf einer Aufladeeinrichtung zur Angleichsaufladung oder einer Entladeeinrichtung zur Wiederauffrischungsentladung beseitigt. From DE 197 36 414 A1 an electric motor vehicle is known in which a bidirectional up-divider is part of a battery circuit. One main contactor is turned off to disconnect one battery pack from another, switching contactors for connecting a first battery pack to a pair of bi-directional up-converter terminal pair and connecting a second battery pack to another pair of bi-directional up-converter terminal pairs. A recharge discharge of the first battery pack or an equalization charge of the second battery pack is performed by raising the output of the first battery pack and using that power to charge the second battery pack. The boost direction of the bidirectional step-up converter is changed to perform equalization charging of the first battery pack or refreshing discharge of the second battery pack. The lift direction is changed again to equalize the battery block charge states. This will be the Eliminates need for charging charger or recharging discharge charger.
Aus der DE 10 201 1 089 312 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung bekannt. Die Energiespeichereinrichtung umfasst mehrere parallel geschaltete Energieversorgungszweige, die jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Energiespeichermodulen aufweisen. Neben mindestens einer Energiespeicherzelle umfasst jedes Energiespeichermodul eine Koppeleinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die Energiespeicherzelle selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu überbrücken. Eine Steuereinrichtung, steuert die Koppeleinrichtung so an, dass zum Laden der Energiespeicherzellen immer nur so viele Energiespeichermodule in dem jeweiligen Energieversorgungszwei g g e ko p pe l t s i n d , d a s s e i n e m ax i m a l m ög l i ch e Ladespannung für die Energiespeichereinrichtung nicht überschritten wird. Dabei können unterschiedliche Ladezustände von Energiespeicherzellen, welche beispielsweise betriebsbedingt oder alterungsbedingt auftreten kön nen , bereits wäh rend des Ladevorgangs ausgeglichen werden, ohne dass dafür ein Cell-Balancing-Verfahren notwendig ist. From DE 10 201 1 089 312 A1 a system and a method for charging the energy storage cells of an energy storage device are known. The energy storage device comprises a plurality of parallel-connected power supply branches, each having a plurality of series-connected energy storage modules. In addition to at least one energy storage cell, each energy storage module comprises a coupling device which is designed to selectively switch or bypass the energy storage cell in the respective energy supply branch. A control device controls the coupling device in such a way that only so many energy storage modules in the respective power supply two-time battery charge current for the energy storage device are not exceeded in order to charge the energy storage cells. In this case, different states of charge of energy storage cells, which can occur, for example due to operation or aging, can already be compensated during the charging process, without the need for a cell-balancing process.
Die US 201 1 /0140649 A1 offenbart ein Energiespeichersystem zum Laden und Entladen mehrerer Batterieeinheiten. Die Batterieeinheiten sind über eine gleich große Za h l bidirektionaler Batteriewandler an einen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, an den auch eine Energiequelle variabler Leistung, wie beispielsweise ein Photovoltaikgenerator, über einen DC/DC-Wandler angeschlossen ist. Aus dem Gleichspannungszwischenkreis speist sich ein Wechselrichter, der an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Die Batterieeinheiten sind über eine Schalteinrichtung mit den bidirektionalen Batteriewandlern verbunden. Die Schalteinrichtung erlaubt es, die Batterieeinheiten insgesamt oder teilweise parallel zu schalten und diese Parallelschaltung mit allen oder nur mit einem Teil der Batterieinverter zu verbinden. Ebenso kann eine Batterieeinheit, beispielsweise im Falle eines Defekts, abgeschaltet und ausgetauscht werden , oh ne die Funktion des Systems unter Verwendung der anderen Batterieeinheiten zu beeinträchtigten. US 201 1/0140649 A1 discloses an energy storage system for charging and discharging a plurality of battery units. The battery units are connected via an equal Za h l bidirectional battery converter to a DC voltage link to which a variable-power source, such as a photovoltaic generator, via a DC / DC converter is connected. The DC link feeds an inverter connected to an AC grid. The battery units are connected via a switching device with the bidirectional battery converters. The switching device makes it possible to switch the battery units in whole or in part in parallel and to connect this parallel circuit with all or only part of the battery inverter. Likewise, a battery unit, for example in the event of a defect, can be switched off and replaced without impairing the function of the system using the other battery units.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum parallelen oder seriellen Anschließen mehrerer Batterieeinheiten an einen zweipoligen Eingang eines Messeinrichtun- gen aufweisenden bidirektionalen Batteriewandlers aufzuzeigen, mit dem Batterieeinheiten, die zunächst unbekannte Zustände aufweisen, ohne großen apparativen Aufwand parallel oder seriell gemeinsam an den Eingang des Batteriewandlers angeschlossen werden können, um sie in sinnvoller Weise als geschlossene Batteriebank zu betreiben. Darüber hinaus sollen ein entsprechender Batteriewandler und ein damit ausgestatteter Photovoltaikwechselrichter aufgezeigt werden. The invention has for its object to provide a method for parallel or serial connection of multiple battery units to a two-pole input of a measuring device. conditions exhibiting bidirectional battery converter, with the battery units, which initially have unknown states, can be connected in parallel or serially together to the input of the battery converter without great expenditure on equipment to operate them in a meaningful way as a closed battery bank. In addition, a corresponding battery converter and a photovoltaic inverter equipped with it are to be shown.
LÖSUNG SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch einen Batteriewandler mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst. Der weitere nebengeordnete Patentanspruch 15 ist auf einen Photovoltaikwechselrichter mit einem solchen Batteriewandler gerichtet. Die abhängigen Patentansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. The object of the invention is achieved by the method having the features of the independent patent claim 1 and by a battery converter with the features of the independent claim 13. The further independent claim 15 is directed to a photovoltaic inverter with such a battery converter. The dependent claims relate to preferred embodiments of the present invention.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum parallelen oder seriellen Anschließen mehrerer Batterieeinheiten an einen zweipoligen Anschluss eines Messeinrichtungen aufweisenden bidirektionalen Batteriewandlers werden die Batterieeinheiten zunächst einzeln an den Eingang des Batteriewandlers angeschlossen. Dies dient dazu, mindestens einen relevanten variablen Parameter jeder einzelnen Batterieeinheit mit den Messeinrichtungen des Batteriewandlers zu erfassen und diesen relevanten Parameter der einzelnen Batterieeinheiten mit dem Batterie- wandler anzugleichen. Erst nachdem auf diese Weise der relevante Parameter der einzelnen Batterieeinheiten mit dem Batteriewandler angeglichen wurde, werden die Batterieeinheiten gemeinsam an den Eingang angeschlossen , um sie mit dem Batteriewand ler al s ei ne geschlossene Batteriebank zu betreiben. In a method according to the invention for parallel or serial connection of a plurality of battery units to a bidirectional battery converter having a two-pole connection of a measuring device, the battery units are first connected individually to the input of the battery converter. This serves to detect at least one relevant variable parameter of each individual battery unit with the measuring devices of the battery converter and to match this relevant parameter of the individual battery units with the battery converter. Only after the relevant parameter of the individual battery units has been aligned with the battery converter in this way, the battery units are connected together to the input in order to operate it with the battery wall ler al as a closed battery bank.
Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt der Batteriewandler keine getrennten Eingänge für die einzelnen Batterieeinheiten , sondern er kommt mit einem zweipoligen Eingang aus. Entsprechend müssen auch nur an diesem einen zweipoligen Eingang Messeinrichtungen zum Erfassen des relevanten Parameters der Batterieeinheiten vorgesehen sein. Solange bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Batterieeinheiten einzeln an den zweipoligen Eingang des Batteriewandlers angeschlossen werden, messen die Messeinrichtungen jeweils den releva nten P ara m eter d er gerad e a n d em Eingang angeschlossenen Batterieeinheit. Aus diesen Messungen wird darauf geschlossen, inwieweit eine Veränderung des relevanten Parameters erforderlich ist, um ihn bei allen Batterieeinheiten anzugleichen. Auch dieses Angleichen erfolgt, während jeweils nur eine Batterieeinheit an dem zweipoligen Eingang des Batteriewandlers angeschlossen ist. Erst dann, wenn das Angleichen abgeschlossen ist, werden die Batterieeinheiten parallel oder seriell zusammengeschaltet, um sie gemeinsam mit dem zweipoligen Eingang des Batteriewandlers zu verbinden. Anschließend werden sie über den Batteriewandler als eine einzige geschlossene Batteriebank betrieben. In order to implement the method according to the invention, the battery converter does not need separate inputs for the individual battery units, but instead manages with a two-pole input. Accordingly, measuring devices for detecting the relevant parameter of the battery units must also be provided only at this two-pole input. As long as the battery units are individually connected to the two-pole input of the battery converter in the inventive method, measure the Measuring equipment in each case the relevant P ara m eter d he straight eand the connected battery unit. These measurements are used to determine the extent to which a change in the relevant parameter is required to match it to all battery units. This matching is done while only one battery unit is connected to the two-pole input of the battery converter. Only when the adjustment is completed, the battery units are connected in parallel or in series to connect them together with the two-pole input of the battery converter. Subsequently, they are operated via the battery converter as a single closed battery bank.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, Unterschiede bei dem relevanten Parameter der einzelnen Batterieeinheiten mit geringem apparativem Aufwand zu beseitigen , bevor die Batterieeinheiten zusammengeschaltet und zum Betrieb als geschlossene Batteriebank mit dem Batteriewandler verbunden werden. Wenn die Batterieeinheiten parallel zusammengeschaltet werden sol len , ist es zur Vermeid ung von Ausgleichströmen zwischen den Batterien erforderlich, ihre Ausgangsspannungen vor dem Zusammenschalten aneinander anzugleichen. Wenn die Batterieeinheiten hingegen seriell verschaltet werden sollen, um eine Batteriebank auszubilden, ist es wichtig, auf gleiche Ladezustände zu achten, damit die insgesamt in der Batteriebank gespeicherte Energie auch tatsächlich verfügbar ist. Das erfindungsgemäße Angleichen der Werte des relevanten Parameters bei den einzelnen Batterieeinheiten erfordert nicht, dass diese Werte nach dem Angleichen exakt identisch sind. Vielmehr reicht es aus, wenn sie mit einer vordefinierten Toleranz von beispielsweise wenigen Prozent übereinstimmen. The method according to the invention is suitable for eliminating differences in the relevant parameters of the individual battery units with little expenditure on equipment, before the battery units are interconnected and connected to the battery converter for operation as a closed battery bank. When the battery units are to be connected in parallel, to avoid equalizing currents between the batteries, it is necessary to equalize their output voltages before interconnecting. On the other hand, if the battery units are to be serially connected to form a battery bank, it is important to keep equal charge levels so that the total energy stored in the battery bank is actually available. The matching of the values of the relevant parameter with the individual battery units according to the invention does not require that these values be exactly identical after matching. Rather, it is sufficient if they match a predefined tolerance of, for example, a few percent.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, anhand des erfassten relevanten Parameters der einzelnen Batterieeinheiten festzustellen, ob diese überhaupt zum parallelen oder seriellen Zusammenschalten zu einer geschlossenen Batteriebank geeignet, d. h. kompatibel sind. Wenn dies nicht der Fall ist, ist ein entsprechendes Signal auszugeben, um das Zusammenschalten der Batterien zu verhindern. Weiterhin ist es möglich, dass der Batteriewandler den Betrieb der dennoch zusammengeschlossenen Batterieeinheiten als geschlossene Batteriebank verweigert, bis Batterieeinheiten, die zueinander passen, zunächst einzeln an seinen Eingang angeschlossen und erfolgreich auf Kompatibilität geprüft wurden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Parameter der einzelnen Batterieeinheiten mittels Leistungszufuhr oder -abfuhr aus einem bzw. in ein Wechselstromnetz angeglichen werden, das ausgangsseitig d irekt oder auch n u r i nd i rekt an den Batteriewand ler angeschlossen ist. Zumindest wi rd es dabei so sein , dass bei mi ndestens ei ner der Batterieeinheiten, deren mindestens ein relevanter Parameter verändert wird, elektrische Leistung über den Batteriewandler aus dem Wechselstromnetz zugeführt und/oder in das Wechselstromnetz abgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Leistungszufuhr aus einem bzw. in einen Photovoltaikgenerator erfolgen , mit dem gemeinsam der Batteriewandler an einen DC/AC- Wandler angeschlossen ist, we l ch e r d a n n a u sg a n g s se i ti g a n d as Wechselstromnetz angeschlossen sein kann . Das erfindungsgemäße Verfahren macht aber insbesondere von dem Wechselstromnetz als kombinierte Leistungsquelle und -senke quasi unendlicher Kapazität Gebrauch. Eines lokalen Energiespeichers - neben der aktuell an den Batteriewandler angeschlossenen Batterieeinheit - bedarf das erfindungsgemäße Verfahren nicht. Dies schließt aber z. B. nicht aus, dass der Batteriewandler als DC/DC-Wandler ausgebildet ist, der ausgangsseitig direkt an einen eingangsseitigen Gleichspannungszwischenkreis eines DC/AC- Wandlers angeschlossen ist, welcher dann erst ausgangsseitig an das Wechselstromnetz angesch lossen ist. Auch in d iesem Fall ist das Angleichen der relevanten Parameter der Batterieeinheiten nicht durch die Speicherkapazität des Gleichspan nu ngszwischenkreises eingeschränkt. In the context of the method according to the invention, it is also possible to determine on the basis of the detected relevant parameter of the individual battery units whether they are at all suitable for parallel or serial connection to a closed battery bank, ie are compatible. If this is not the case, a corresponding signal must be output to prevent the batteries from being connected together. Furthermore, it is possible for the battery converter to refuse to operate the battery units, which are nevertheless connected together, as a closed battery bank until battery units which match one another are first connected individually to their input and successfully tested for compatibility. In the method according to the invention, the parameters of the individual battery units can be adjusted by means of power supply or removal from or into an AC network which is connected directly or indirectly to the battery wall on the output side. At least it would be the case here that at least one of the battery units, whose at least one relevant parameter is changed, is supplied with electric power via the battery converter from the AC mains and / or is discharged into the AC mains. Alternatively or additionally, a power supply can take place from or into a photovoltaic generator with which the battery converter is connected in common to a DC / AC converter, since it can be connected to the AC mains as soon as possible. However, the method according to the invention makes use in particular of the alternating current network as a combined power source and sink of virtually infinite capacity. A local energy storage - in addition to the battery unit currently connected to the battery unit - does not require the inventive method. But this includes z. B. not that the battery converter is designed as a DC / DC converter, the output side is connected directly to an input side DC voltage intermediate circuit of a DC / AC converter, which is then connected on the output side connected to the AC mains. In this case too, the matching of the relevant parameters of the battery units is not restricted by the storage capacity of the DC voltage intermediate circuit.
I n ein igen Ausfü hrungsformen des erfindu ngsgemäßen Verfahrens werden die Batterieeinheiten jeweils nur einmal einzeln an den Batteriewandler angeschlossen, um dabei sowohl ihren relevanten Parameter zu erfassen als auch den erfassten relevanten Parameter so anzugleichen, dass bereits anschließend der relevante Parameter aller Batterieeinheiten für das nachfolgende Zusammenschließen der Batterieeinheiten zu der Batteriebank geeignet ist. Dies setzt jedoch voraus, dass der Wert, auf den der relevante Parameter bei allen Batterieeinheiten angeglichen wird, von vornherein feststeht. Häufig erweist es sich jedoch als vorteilhaft, den Wert, an den der relevante Parameter aller Batterieeinheiten angeglichen wird, erst festzulegen, nachdem dieser Parameter bei allen Batterieeinheiten erfasst wurde. Insbesondere kann das anschließende Angleichen des relevanten Parameters an den vorgegebenen Wert sehr viel schneller erfolgen , wenn dieser vorgegebenen Wert bei zu mindest den meisten Batterieeinheiten bereits nahe dem erfassten Wert des Parameters liegt. Dies wird erreicht, indem zunächst alle Batterieeinheiten einmal einzeln an den zweipoligen Eingang des Batteriewandlers angeschlossen werden, um ihren relevanten Parameter zu erfassen. Dann wird unter Berücksichtigung der erfassten Werte des relevanten Parameters der Batterieeinheiten ein Wert vorgegeben , an den der relevante Parameter aller Batterieeinheiten anzugleichen ist. Anschließend werden zumindest alle Batterieeinheiten, deren relevanter Parameter wegen noch vorhandener Differenzen tatsächlich verändert werden muss, noch ein weiteres Mal an den zweipoligen Eingang des Wechselrichters angeschlossen. Es versteht sich, dass bei dieser Vorgehensweise die jeweils fü r das E rfassen des relevanten Parameters zu letzt an den Eingang angeschlossene Batterieeinheit nicht zwischenzeitlich abgehängt werden muss, bevor ihr relevanter Parameter gegebenenfalls angepasst wird. In one embodiment of the method according to the invention, the battery units are connected to the battery converter only once, in order to both capture their relevant parameters and to adjust the detected relevant parameters such that the relevant parameters of all battery units for the subsequent battery already exist Combining the battery units is suitable for the battery bank. However, this assumes that the value to which the relevant parameter is adjusted for all battery units is fixed from the outset. However, it often turns out to be advantageous to set the value to which the relevant parameter of all battery units is adjusted only after this parameter has been recorded for all battery units. In particular, the subsequent matching of the relevant parameter to the predetermined value can be done much faster if this predetermined value is at least at most most battery units already close to the detected value of the parameter. This is achieved by first connecting all battery units once to the two-pole input of the battery converter to detect their relevant parameters. Then, taking into account the detected values of the relevant parameter of the battery units, a value is set to which the relevant parameter of all battery units is to be adjusted. Subsequently, at least all the battery units whose relevant parameters must actually be changed due to differences still present, are connected once more to the two-pole input of the inverter. It goes without saying that in this procedure, the battery unit connected last to the input for capturing the relevant parameter does not have to be temporarily suspended before its relevant parameter is adjusted if necessary.
Beim Festlegen des Werts des relevanten Parameters, an den der relevante Parameter aller Batterieeinheiten angeglichen wird, können verschiedene Kriterien Berücksichtigung finden . Eines dieser Kriterien ist die Minimierung der Dauer des Verfahrens. Das heißt, der Wert des relevanten Parameters wird so festgelegt, dass das Angleichen des Parameters der einzelnen Batterieeinheiten an diesen Wert insgesamt möglichst schnell vonstatten geht. Dieses Kriterium ist jed och n icht u n bed i ngt das ei nzig relevante. Da neben od er stattd essen kan n ei ne Minimierung der einzelnen Anschlussvorgänge an dem Eingang des Batteriewandlers während des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden. Wenn beispielsweise zwei oder mehr Batterieeinheiten nahe beieinander liegende oder innerhalb einer einzuhaltenden Toleranz bereits übereinstimmende Werte des relevanten Parameters aufweisen, kann es sinnvoll sein, alle anderen Batterieeinheiten mit ihrem relevanten Parameter an diese Werte anzupassen, um die Anzahl der Anschlussvorgänge an dem zweipoligen Eingang des Batteriewandlers zu minimieren. Ein weiteres Kriteri u m , das bei der Festlegu ng der Werte fü r den relevanten Parameter berücksichtigt werden kann , ist die Minimierung von Energieverlusten durch das Verfahren. Dabei kann es zum einen um absolute Energieverluste gehen, die sich durch Verlustleistungen beschreiben lassen . Zum anderen kan n es auch darum gehen , das Anfallen von Energiemengen zu vermeiden , die in ein ausgangsseitig an den Batteriewandler angeschlossenes Wechselstromnetz eingespeist werden und die nicht oder nur schlecht vergütet werden und insoweit einen Verlust darstellen. When setting the value of the relevant parameter to which the relevant parameter of all battery units is adjusted, various criteria can be taken into account. One of these criteria is to minimize the duration of the procedure. That is, the value of the relevant parameter is set so that adjusting the parameter of the individual battery units to this value as a whole is as fast as possible. This criterion is certainly not relevant. Since, in addition to or instead of the food, it is possible to operate a minimization of the individual connection processes at the input of the battery converter during the method according to the invention. If, for example, two or more battery units have values of the relevant parameter that are close to each other or within a tolerance to be complied with, it may be useful to adapt all other battery units with their relevant parameter to these values by the number of connection processes at the two-pole input of the battery converter to minimize. Another criterion that can be taken into account when determining the values for the relevant parameter is minimizing energy losses through the process. On the one hand, this can be about absolute energy losses, which can be described by power losses. On the other hand, it can also be a matter of avoiding the accumulation of amounts of energy which are fed into an AC network connected on the output side to the battery converter and which are not or only badly tempered and in so far represent a loss.
Noch ein Kriteriu m kan n eine Min i mieru ng des Bezugs von Energie aus dem Wechselstromnetz, an das der Batteriewand ler ausgangsseitig angesch lossen ist, und/oder von elektrischer Energie sein, die von einem Generator bereitgestellt wird, welcher zusammen mit dem Batteriewandler an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Dann werden die Werte de relevanten Parameters zumindest im Wesentlichen durch Entladung einzelner Batterieeinheiten anei nander angepasst. Noch ein weiteres Kriterium kann eine Maximierung eines Eigenverbrauchs von elektrischer Energie sein , die von einem Generator, wie beispielsweise einem Photovoltaikgenerator, bereitgestellt wird, welcher zusammen mit dem Batteriewandler an ein Wechselstromnetz angeschlossen sein kann. Dabei ist unter dem Eigenverbrauch solcher dezentral erzeugter elektrischer Energie zu verstehen , dass sie lokal am Ort ihrer Erzeugung und damit insbesondere ohne Belastung eines übergeordneten Wechselstromnetzes verbraucht wird. Dies geschieht durch lokale, vor einem Netzanschlusspunkt an den Generator und den Batteriewandler angeschlossene Verbraucher. Another criterion may be a minimization of the supply of energy from the AC network to which the battery wall is connected on the output side and / or of electrical energy provided by a generator which together with the battery converter An AC mains is connected. Then, the values of the relevant parameter at least substantially by discharging individual battery units adapted to each other. Yet another criterion may be to maximize self-consumption of electrical energy provided by a generator, such as a photovoltaic generator, which may be connected to an AC grid together with the battery converter. In this case, the self-consumption of such decentrally generated electrical energy is to be understood as meaning that it is consumed locally at the place of its generation and thus, in particular, without loading of a superordinate alternating current network. This is done by local consumers connected to the generator and the battery converter before a grid connection point.
E s kön n e n a u ch m eh rere d er vora n steh en d gen a n nten Kriteri e n m it g l ei ch er od er unterschiedlicher Wichtung berücksichtigt werden , wenn die Werte des relevanten Parameters festgelegt werden, an die die relevanten Parameter aller Batterieeinheiten angeglichen werden. It is also possible to take into account the different criteria with different or different weightings when determining the values of the relevant parameter to which the relevant parameters of all battery units are adjusted ,
Wie bereits angedeutet wurde, können zum parallelen Zusammenschließen der Batterieeinheiten zu einer Batteriebank die Ausgangsspannungen als relevanter Parameter erfasst werden. Optional kann zusätzlich der Alterungszustand der Batterieeinheiten erfasst werden. Anschließend ist dann die Ausgangsspannung aneinander anzugleichen. Bei einigen Batterietypen, w ie bspw. bestimmten Bleiakkumulatoren, kann auch der Alterungszustand der einzelnen Batterieeinheiten durch an sich bekannte spezielle Auflade- und/oder Entladevorgänge verändert und damit aneinander angeglichen werden. As already indicated, the output voltages can be detected as a relevant parameter for parallel connection of the battery units to a battery bank. Optionally, the aging status of the battery units can additionally be detected. Then the output voltage has to be adjusted to each other. In some types of batteries, such as, for example, certain lead-acid batteries, the aging state of the individual battery units can also be changed by means of special charging and / or discharging processes known per se, and thus matched to one another.
Zum seriellen Zusammenschließen der Batterieeinheiten zu einer Batteriebank kann der Ladezustand und zusätzlich der Alterungszustand der Batterieeinheiten erfasst werden . Anschließend ist dann zumindest der Ladezustand und evtl. auch der Alterungszustand der einzelnen Batterieeinheiten aneinander anzugleichen. For serial connection of the battery units to a battery bank, the state of charge and additionally the aging state of the battery units can be detected. Then then at least the state of charge and possibly also the aging state of the individual battery units to be matched to each other.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das einzeln Anschließen der Batterieeinheiten an den zweipoligen Eingang des Batteriewandlers manuell erfolgen. Dabei kann dieses einzeln Anschließen durch eine Steuerung des Batteriewandlers z. B. über ein Display angeleitet werden. In the method according to the invention, the individual connection of the battery units to the two-pole input of the battery converter can be carried out manually. This can be connected individually by a control of the battery converter z. B. be instructed via a display.
Grundsätzlich kann das einzeln Anschließen der Batterieeinheiten an den Eingang auch über eine separate Multiplexereinrichtung erfolgen, d. h. über eine Multiplexereinrichtung, die speziell für das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist, aber kein Teil des Batteriewandlers ist, das noch vorhanden ist, wenn die Batterieeinheiten als Batteriebank zusammengeschlossen und an den Eingang des Wechselrichters angeschlossen sind. In principle, the individual connection of the battery units to the input can also take place via a separate multiplexer device, ie via a multiplexer device, which is provided especially for carrying out the method according to the invention, but no part of the Battery converter, which is still present when the battery units are connected together as a battery bank and connected to the input of the inverter.
Wenn von den Batterieeinheiten, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an den Batteriewandler angeschlossen wurden, eine ausfällt und durch eine neue Batterieeinheit ersetzt werden muss, kann es ausreichend sein, die neue Batterieeinheit einzeln an den Eingang des Batteriewandlers anzuschließen, den mindestens einen relevanten Parameter der neuen Batterieeinheit zu erfassen u nd an den Wert des mindestens einen relevanten Parameters der anderen alten Batterieeinheiten anzupassen. Danach kann dann unmittelbar die neue Batterieeinheit zusam men m it den alten Batterieei n heiten an den Ei ngang angeschlossen werden, um sie mit dem Batteriewandler als geschlossene Batteriebank zu betreiben. Dieses Vorgehen setzt voraus, dass der Wert des mindestens einen relevanten Parameters der anderen alten Batterieeinheiten aus deren bisherigem Betrieb bekannt ist. Sonst muss er zumindest anhand einer der anderen alten Batterieeinheiten erfasst werden. If one of the battery units which have been connected to the battery converter according to the method according to the invention fails and has to be replaced by a new battery unit, it may be sufficient to connect the new battery unit individually to the input of the battery converter, the at least one relevant parameter of the new one To detect battery unit and to adjust the value of the at least one relevant parameter of the other old battery units. Thereafter, the new battery unit can then be connected directly to the housing with the old battery units in order to operate it with the battery converter as a closed battery bank. This procedure assumes that the value of the at least one relevant parameter of the other old battery units is known from their previous operation. Otherwise it must at least be detected using one of the other old battery units.
Ein erfindungsgemäßer bidirektionaler Batteriewandler, an den eingangsseitig mehrere Batterieeinheiten parallel oder seriell anschließbar sind, umfasst einen zweipoligen Eingang, Messein richtu ngen fü r mi ndestens ei nen relevanten Parameter der an den Eingang angeschlossenen Batterieeinheiten und eine Steuerung, die einen anwählbaren Betriebsmodus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Von einem bekannten bidirektionalen Batteriewandler unterscheidet sich der erfindungsgemäße Batteriewandler damit im Wesentlichen durch den anwählbaren Betriebsmodus seiner Steuerung. A bidirectional battery converter according to the invention, to which a plurality of battery units can be connected in parallel or serially, comprises a two-pole input, measuring means for at least one relevant parameter of the battery units connected to the input and a controller which has a selectable operating mode for carrying out the invention Has method. From a known bidirectional battery converter, the battery converter according to the invention thus differs essentially by the selectable operating mode of its control.
Der Batteriewandler kann ein DC/DC-Wandler sein, der zusammen mit einem Photovoltaikgen erator a n ei n en DC/AC-Wandler angeschlossen ist, wobei der DC/AC-Wandler ausgangsseitig an ein Wechselstromnetz anschließbar sein kann. Der Photovoltaikgenerator kann dabei direkt oder bspw. über einen weiteren DC/DC-Wandler zusammen mit dem Batteriewandler an einen Gleichspannungszwischenkreis des DC/AC-Wandlers angeschlossen sein. The battery converter can be a DC / DC converter, which is connected to a photovoltaic generator in a DC / AC converter, wherein the DC / AC converter can be connected on the output side to an AC network. The photovoltaic generator can be connected directly or, for example, via a further DC / DC converter together with the battery converter to a DC voltage intermediate circuit of the DC / AC converter.
Grundsätzlich kann der Batteriewandler aber auch selbst ein DC/AC-Wandler sein , der ausgangsseitig direkt an ein Wechselstromnetz anschließbar ist. Ein erfindungsgemäßer Photovoltaikwechseinchter weist neben einem erfindungsgemäßen Batteriewandler, der als DC/DC-Wandler ausgebildet ist, einen weiteren Eingang zum Anschließen eines Photovoltaikgenerators und einen DC/AC-Wa n d l er a uf, wobei d er Batteriewandler zusammen mit dem weiteren Eingang an einen Gleichspannungszwischenkreis des DC/AC-Wandlers angeschlossen ist. Bei einem solchen Photovoltaikwechseinchter dient die aus den Batterieeinheiten, die an den Batteriewandler eingangsseitig anschließbar sind, gebildete Batteriebank als Pufferspeicher für elektrische Energie, die mit dem Photovoltaik- generator nur tagsüber und auch dann nicht immer genau dann erzeugt wird, wenn sie vor Ort benötigt wird. Der Batteriewand ler u nd die Batteriebank können so insbesondere zum Maximieren des Eigenverbrauchs der mit dem Photovoltaikgenerator dezentral erzeugten Energie genutzt werden. In principle, however, the battery converter can itself also be a DC / AC converter, which can be connected directly to an AC network on the output side. A photovoltaic inverter according to the invention has, in addition to a battery converter according to the invention, which is designed as a DC / DC converter, a further input for connecting a photovoltaic generator and a DC / AC Wa urn a, wherein the battery converter together with the further input to a DC voltage intermediate circuit of the DC / AC converter is connected. In such a photovoltaic changer, the battery bank formed from the battery units which can be connected to the battery converter on the input side serves as a buffer for electrical energy which is generated with the photovoltaic generator only during the day and even then not exactly when it is needed locally , The battery wall and the battery bank can thus be used, in particular, to maximize the self-consumption of the energy generated decentrally with the photovoltaic generator.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, the following applies: Further features can be found in the drawings. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These features may be supplemented by other features or be the only characteristics that make up the product in question. The reference signs contained in the patent claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert und beschrieben. In the following the invention will be further explained and described by means of embodiments with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt einen Photovoltaikwechselrichter, der eingangsseitig zum einen an einen Fig. 1 shows a photovoltaic inverter, the input side to a on a
Photovoltaikgenerator und zum anderen an eine Batteriebank aus drei in Reihe geschalteten Batterieeinheiten und ausgangsseitig an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist.  Photovoltaic generator and on the other hand connected to a battery bank of three series-connected battery units and the output side to an AC power supply.
Fig. 2 zeigt einen Photovoltaikgenerator, der Fig. 1 entspricht, außer dass die Batteriebank aus drei parallel geschalteten Batterieeinheiten zusammengesetzt ist. Fig. 2 shows a photovoltaic generator, which corresponds to Fig. 1, except that the battery bank is composed of three battery units connected in parallel.
Fig. 3 illustriert, wie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Batterieeinheiten der Fig. 3 illustrates, as in a method according to the invention, the battery units of
Batteriebank zunächst einzeln an einen zweipoligen Eingang des Photovoltaik- wechselrichters gemäß Fig. 1 oder 2 angeschlossen werden.  Battery bank are first individually connected to a two-pole input of the photovoltaic inverter of FIG. 1 or 2.
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zu ei n er Ausführungsform des erfindungsgemäßen 4 is a flowchart of an embodiment of the present invention
Verfahrens; und  process; and
Fig. 5 illustriert eine Routine, die in zwei Schritten des Verfahrens gemäß Fig. 4 ablaufen kann. FIG. 5 illustrates a routine that may occur in two steps of the method of FIG. 4.
FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
Der in Fig. 1 dargestellte Photovoltaikwechselrichter 1 weist einen DC/AC-Wandler 2 auf, der ausgangsseitig an ein Wechselstromnetz 3 angeschlossen ist. Der DC/AC-Wandler 2 speist elektrische Energie in das Wechselstromnetz 3 ein. Diese elektrischen Energie kann von einem Photovoltaikgenerator 4 kommen, der an einen Eingang 1 9 angeschlossen ist. Ersatzweise kommt sie von einer Batteriebank 5, wobei diese beiden Energiequellen sowohl einzeln als auch gemeinsam aktiv sein können. Der Photovoltaikgenerator 4 ist über den Eingang 19 an einen DC/DC-Wandler 6, beispielsweise einen Hochsetzsteller, angeschlossen , der die elektrische Energie des Photovoltaikgenerators 4 in einen Gleichspannungszwischenkreis 7 einspeist und dazu eine Ausgangsspannung L des Photovoltaikgenerators 4 auf eine Zwischenkreisspannung UZWK des Gleichspannungszwischenkreises 7 hochsetzt. Der DC/DC- Wandler ist grundsätzlich optional und kann entfallen, wenn der Photovoltaikgenerator direkt eine als Zwischenkreisspannung UZWK geeignete Ausgangsspannung L bereitstellt. Der Gleichspannungszwischenkreis 7 ist der Eingangszwischenkreis des DC/AC-Wandlers 2; und die Zwischenkreisspannung UZWK ist auf eine Netzspannung UNetz des Wechselstromnetz 3 abgestimmt. Die Batteriebank 5 ist an einen zweipoligen Eingang 8 eines Batteriewandlers 9 angeschlossen. Der Batteriewandler 9 ist ein bidirektionaler DC/DC-Wandler, der ausgangs- seitig ebenfalls an den Gleichspannungszwischenkreis 7 angeschlossen ist und diesen aus der Batteriebank 5 speist oder diesem elektrische Energie entnimmt, um sie in der Batteriebank 5 zu speichern. Der Batteriewandler 9 und die angeschlossene Batteriebank 5 werden dazu eingesetzt, Schwan ku ngen bei der elektrischen Leistu ng des Photovoltaikgenerators 4 u n d i m Verbrauchsprofil lokal angeschlossener Verbraucher auszugleichen. Das heißt, die Batteriebank 5 wird mit dem Batteriewandler 9 als Pufferspeicher für elektrische Energie von dem Photovoltaikgenerator 4 verwendet, um beispielsweise einen Eigenverbrauch dieser Energie nahe dem Ort ihrer Erzeugung zu maximieren. Dam it ist es z. B . auch i n Zeiten oh ne ausreichende Sonneneinstrahlung und somit ohne ausreichende Leistung des Photovoltaikgenerators 4 möglich, über den DC/AC-Wandler 2 elektrische Energie in das Wechselstromnetz 3 zu liefern. Umgekehrt ist bei einem Überangebot an elektrischer Leistung des Photovoltaikgenerators 4, die den aktuellen Verbrauch des Haushalts übersteigt, eine Zwischen- speicherung in der Batteriebank 5 möglich. Die so gespeicherte elektrische Energie steht dann für einen späteren Zeitpunkt zur Verfügung, in dem die Leistung des Photovoltaikgenerators 4 nicht mehr ausreicht. Die Batteriebank 5 kann auch elektrische Energie aus dem Wechselstromnetz 3 Zwischenspeichern , wen n der DC/AC-Wa n d ler 2 , was bevorzu gt ist, ein bidirektionaler Wandler ist. Die Batteriebank 5 umfasst mehrere Batterieeinheiten 1 1 bis 13, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Reihe geschaltet sind, so dass die an dem Eingang 8 anliegende Spannung die Summe der Ausgangsspannungen Ußatt der einzelnen Batterieeinheiten 1 1 bis 13 ist. Bis auf die Zusammenschaltung der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 zu der Batteriebank 5 entspricht der Photovoltaikwechselrichter 1 gemäß Fig. 2 demjenigen gemäß Fig. 1 . Gemäß Fig. 2 sind die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 parallel geschaltet, so dass die Spannung an dem zweipoligen Eingang 8 gleich der Ausgangsspannung Ußatt jeder einzelnen Batterieeinheit ist. Damit es innerhalb der Parallelschaltung der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 zu keinen Ausgleichsströmen zwischen den Batterien kommt, die ungedämpft wären, müssen die Ausgangsspannungen Ußatt der einzelnen Batterieeinheiten 1 1 bis 13 bei ihrem Zusammenschließen möglichst gleich sein. Bei der Batteriebank 5 gemäß Fig. 1 ist es hingegen unbedingt sinnvoll, dass die Ladezustände, insbesondere in Form des sogenannten State of Charge (SOC), möglichst gleich sind, um die in der Batteriebank 5 gespeicherte elektrische Energie bzw. deren Speicherkapazität möglichst vollständig nutzen zu können. Für den SOC ist die Batteriespannung Ußatt zwar ein Indiz, aber vielfach kein ausreichendes. Sowohl bei der Reihenschaltung der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 gemäß Fig. 1 als auch bei der Parallelschaltung der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 gemäß Fig. 2 ist ein gleicher Alterungszustand, vielfach a ls State of H ea lth (SO H ) bezeich net, aller Batterieeinheiten 1 1 bis 13 ebenfalls sinnvoll, um alle Batterieeinheiten 1 1 bis 13 gleichmäßig und vollständig nutzen zu können. The illustrated in Fig. 1 photovoltaic inverter 1 has a DC / AC converter 2, which is connected on the output side to an AC network 3. The DC / AC converter 2 feeds electrical energy into the AC network 3. This electrical energy can come from a photovoltaic generator 4, which is connected to an input 1 9. Alternatively, it comes from a battery bank 5, these two energy sources both individually and can also be active together. The photovoltaic generator 4 is connected via the input 19 to a DC / DC converter 6, for example a step-up converter, which feeds the electrical energy of the photovoltaic generator 4 into a DC voltage intermediate circuit 7 and to this an output voltage L of the photovoltaic generator 4 to an intermediate circuit voltage UZWK of the DC intermediate circuit 7 high sets. The DC / DC converter is basically optional and can be omitted if the photovoltaic generator directly provides an output voltage L suitable as intermediate circuit voltage UZWK. The DC intermediate circuit 7 is the input intermediate circuit of the DC / AC converter 2; and the intermediate circuit voltage UZWK is tuned to a mains voltage UNetz of the AC mains 3. The battery bank 5 is connected to a two-pole input 8 of a battery converter 9. The battery converter 9 is a bidirectional DC / DC converter, which is also connected to the DC voltage intermediate circuit 7 on the output side and feeds it from the battery bank 5 or draws this electrical energy in order to store it in the battery bank 5. The battery converter 9 and the connected battery bank 5 are used to compensate swan ku ngen in the electrical Leistungsu ng of the photovoltaic generator 4 and in the consumption profile locally locally connected consumers. That is, the battery bank 5 is used with the battery converter 9 as a buffer for electric power from the photovoltaic generator 4, for example, to maximize self-consumption of that energy near the place of its generation. Dam it is z. B. even at times oh ne sufficient solar radiation and thus without sufficient power of the photovoltaic generator 4 possible to supply via the DC / AC converter 2 electrical energy in the AC network 3. Conversely, with an oversupply of electrical power of the photovoltaic generator 4, which exceeds the current consumption of the household, an intermediate storage in the battery bank 5 is possible. The stored electrical energy is then available for a later time, in which the power of the photovoltaic generator 4 is no longer sufficient. The battery bank 5 may also latch electrical energy from the AC grid 3, if the DC / AC inverter 2 is preferred, which is a bidirectional converter. The battery bank 5 comprises a plurality of battery units 1 1 to 13, which are connected in series in the embodiment according to FIG. 1, so that the voltage applied to the input 8 is the sum of the output voltages Uβatt of the individual battery units 1 1 to 13. Except for the interconnection of the battery units 1 1 to 13 to the battery bank 5, the photovoltaic inverter 1 according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1. According to FIG. 2, the battery units 1 1 to 13 are connected in parallel, so that the voltage at the two-pole input 8 is equal to the output voltage Ußatt of each individual battery unit. So that there is no equalization currents between the batteries within the parallel connection of the battery units 11 to 13, which would be undamped, the output voltages Ußatt of the individual battery units 11 to 13 must be as equal as possible when they are connected together. In the case of the battery bank 5 according to FIG. 1, on the other hand, it is absolutely sensible that the states of charge, in particular in the form of the so-called state of charge (SOC), are as equal as possible in order to utilize as completely as possible the electrical energy stored in the battery bank 5 or its storage capacity to be able to. For the SOC, the battery voltage Ußatt is indeed an indication, but often not sufficient. Both in the series connection of the battery units 1 1 to 13 shown in FIG. 1 and in the parallel connection of the battery units 1 1 to 13 shown in FIG. 2 is a same aging state, often a State of H a lth (SO H) called net, all Battery units 1 1 to 13 also useful to use all battery units 1 1 to 13 evenly and completely.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden alle relevanten Parameter jeder einzelnen Batterieeinheit zunächst erfasst, indem jede Batterieeinheit einzelnen an den zweipoligen Eingang 8 des Batteriewandlers 9 angeschlossen wird. Für die Batterieeinheit 13 ist dies in Fig. 3 angedeutet. Entsprechend sind die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 hier noch nicht zu einer Batteriebank zusammengeschaltet. Direkt dann, wenn die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 erstmalig oder in einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum zweiten Mal einzeln an den Eingang 8 angeschlossen werden, werden die relevanten Parameter der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 aneinander angepasst. Dazu kann elektrische Energie mit dem Batteriewandler 9 aus den Batterieeinheiten 1 1 bis 13 entnommen oder den Batterieeinheiten 1 1 bis 13 zugeführt werden . Dabei ist kei nerlei Beschränkung durch die Kapazität des Gleichspannungszwischenkreis 7 gegeben, wen n der DC/AC-Wandler 2 die Zwischenkreisspannung UZWK konstant hält und dazu nötigenfalls auch elektrische Energie aus dem Wechselstromnetz 3 entnimmt. Beim Angleichen der relevanten Parameter der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 kann der jeweiligen Batterieeinheit 1 1 , 12 oder 13 auch elektrische Energie aus dem Photovoltaik- generator 4 zugeführt oder aus der jeweiligen Batterieeinheit 1 1 , 12 oder 13 in das Wechselstromnetz 3 abgeführt werden. Wenn ein Angleichen der relevanten Parameter nicht möglich ist, kann ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden. Fig. 4 illustriert den gesamten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 14 werden die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 einzeln an den Batteriewandler 9 angeschlossen, und dabei werden ihre relevanten Parameter gemessen. Das einzelne Anschließen der Batterieeinheiten 1 1 bis 13 erfolgt typischerweise durch den Servicetechniker, der letztlich auch die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 zu der Batteriebank 5 zusammenschließt und als solche an den Photovoltaikwechselrichter 1 anschließt. Das Messen der relevanten Parameter erfolgt mit Messeinrichtungen, die der Batteriewandler 9 sowieso zur Überwachung der an seinen Eingang 8 normalerweise angeschlossenen Batteriebank 5 aufweist. In a method according to the invention, all relevant parameters of each individual battery unit are first detected by connecting each battery unit individually to the two-pole input 8 of the battery converter 9. For the battery unit 13, this is indicated in Fig. 3. Accordingly, the battery units 1 1 to 13 are not interconnected here to a battery bank. Directly when the battery units 1 1 to 13 are first connected to the input 8 for the first time or in another embodiment of the method for the second time, the relevant parameters of the battery units 1 1 to 13 are adapted to one another. For this purpose, electrical energy can be taken from the battery units 11 to 13 with the battery converter 9 or supplied to the battery units 11 to 13. In this case, there is no limitation due to the capacitance of the DC intermediate circuit 7, if the DC / AC converter 2 keeps the intermediate circuit voltage UZWK constant and, if necessary, also draws electrical energy from the AC network 3. When matching the relevant parameters of the battery units 1 1 to 13, the respective battery unit 1 1, 12 or 13, electrical energy from the photovoltaic generator 4 supplied or discharged from the respective battery unit 1 1, 12 or 13 in the AC mains 3. If it is not possible to match the relevant parameters, a corresponding warning signal can be output. 4 illustrates the entire sequence of the method according to the invention. In a first step 14, the battery units 1 1 to 13 are individually connected to the battery converter 9, and their relevant parameters are measured. The individual connection of the battery units 1 1 to 13 is typically carried out by the service technician who ultimately also combines the battery units 1 1 to 13 to the battery bank 5 and connects as such to the photovoltaic inverter 1. The measurement of the relevant parameters is carried out with measuring devices which the battery converter 9 anyway has to monitor the battery bank 5 normally connected to its input 8.
I m nächsten Sch ritt 15 werden geeignete Werte für die relevanten Parameter aller Batterieeinheiten 1 1 bis 13 auf Basis der für die relevanten Parameter zuvor erfassten Werte vorgegeben . Dies kann insbesondere durch eine Steuerung, d . h. einen Mikroprozessor, geschehen, der dem Batteriewandler 9 zugeordnet ist. Dabei kann die Steuerung bestimmte vorgegebene Kriterien, wie beispielsweise einen besonders schnellen Verfahrensablauf oder eine Minimierung von elektrischer Energie, die dem Wechselstromnetz 3 entnommen werden muss, berücksichtigen. In the next step 15, suitable values for the relevant parameters of all battery units 1 1 to 13 are predefined on the basis of the values previously recorded for the relevant parameters. This can be done in particular by a control, i. H. a microprocessor happen, which is associated with the battery converter 9. In this case, the control can take into account certain predetermined criteria, such as a particularly fast process sequence or a minimization of electrical energy that has to be taken from the AC network 3.
Im folgenden Schritt 16 werden die Batterieeinheiten 1 1 bis 13 erneut einzeln an den Eingang 8 angeschlossen, diesmal um ihre relativen Parameter an die im Schritt 15 vorgegebenen Werte anzugleichen. Erst danach werden alle Batterieeinheiten 1 1 bis 1 3 in dem nachfolgenden Schritt 17 an dem Eingang 8 zusammengeschlossen und dann mit dem Batteriewandler 9 als geschlossene Batteriebank 5 betrieben. In the following step 16, the battery units 1 1 to 13 are again individually connected to the input 8, this time to adjust their relative parameters to the predetermined values in step 15. Only then are all battery units 1 1 to 1 3 in the following step 17 joined together at the input 8 and then operated with the battery converter 9 as a closed battery bank 5.
Das Flussdiagramm gemäß Fig. 5 illustriert eine Routine, mit der einer der Schritte 14 und 16 gemäß Fig. 4 ausgeführt werden kann. Nach dem Start wird eine Laufvariable i zunächst auf 0 gesetzt und dann zu Beginn einer Schleife 18 um 1 erhöht. Anschließend erfolgt die Anzeige, dass die dem Stand der Laufvariable i entsprechende Batterieeinheit einzeln (an den Eingang 8) anzuschließen und dies (dann) zu bestätigen ist. Sobald die Bestätigung vorliegt, werden im Schritt 14 die relevanten Parameter der jeweiligen Batterieeinheit erfasst bzw. im Schritt 15 die relevanten Parameter der jeweiligen Batterieeinheit an die vorgegebenen Werte angepasst. Anschließend wird überprüft, ob die Laufvariable i bereits die Gesamtzahl n der Batterieeinheiten erreicht hat; wenn ja, endet die Routine, wenn nein , wird die Schleife 18 erneut begonnen. Es versteht sich, dass die Steuerung, die die Routine gemäß Fig. 5 umsetzt, auch ergänzende Kontrollunterroutinen ausführen kann, wie beispielsweise eine Überprüfung, ob die jeweils richtige Batterieeinheit angeschlossen wurde. Dies ist zumindest im Rahmen des Schrittes 16 möglich, nachdem zunächst im Schritt 14 die relevanten Parameter der einzelnen Batterieeinheiten erfasst wurden. Aber auch im Schritt 14 kann überprüft werden, dass nicht beispielsweise versehentlich mehrfach die gleiche Batterieeinheit anstelle aller verschiedener Batterieeinheiten einzeln an den Eingang 8 des Batteriewandlers 9 angeschlossen wird. The flowchart of FIG. 5 illustrates a routine with which one of the steps 14 and 16 according to FIG. 4 can be executed. After the start, a run variable i is first set to 0 and then increased by 1 at the beginning of a loop 18. Subsequently, the display that the battery unit corresponding to the state of the running variable i is connected individually (to the input 8) and this is to be confirmed (then). Once the confirmation is present, the relevant parameters of the respective battery unit are detected in step 14 or adjusted in step 15, the relevant parameters of the respective battery unit to the predetermined values. Subsequently, it is checked whether the running variable i has already reached the total number n of the battery units; if so, the routine ends, if not, the loop 18 is started again. It should be understood that the controller implementing the routine of FIG. 5 may also execute supplemental control subroutines, such as checking whether the each correct battery unit was connected. This is possible, at least in the context of step 16, after the relevant parameters of the individual battery units have first been detected in step 14. But even in step 14 can be checked that not accidentally, for example, the same battery unit instead of all the different battery units is connected individually to the input 8 of the battery converter 9.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Photovoltaikwechselrichter 1 photovoltaic inverter
2 DC/AC-Wandler  2 DC / AC converters
3 Wechselstromnetz  3 AC mains
4 Photovoltaikgenerator  4 photovoltaic generator
5 Batteriebank  5 battery bank
6 DC/DC-Wandler  6 DC / DC converters
7 Gleichspannungszwischenkreis  7 DC voltage intermediate circuit
8 Eingang  8 entrance
9 Batteriewandler  9 battery converters
1 1 Batterieeinheit  1 1 battery unit
12 Batterieeinheit  12 battery unit
13 Batterieeinheit  13 battery unit
14 Schritt  14 step
15 Schritt  15 step
16 Schritt  16 step
17 Schritt  17 step
18 Schleife  18 loop
19 Eingang  19 entrance
UPV Ausgangsspannung des Photovoltaikgenerators 4  UPV output voltage of the photovoltaic generator 4
UZWK Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises 7 UZWK DC link voltage of the DC intermediate circuit 7
UNetz Netzspannung des Wechselstromnetzes 3 Un mains AC voltage of the AC mains 3
Ußatt Ausgangsspannung einer Batterieeinheit 1 1 , 12 oder 13  Ußatt output voltage of a battery unit 1 1, 12 or 13
i Laufvariable  i run variable
n Gesamtzahl der Batterieeinheiten  n Total number of battery units

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum parallelen oder seriellen Anschließen mehrerer Batterieeinheiten (1 1 bis 13) an einen zweipoligen Eingang (8) eines Messeinrichtungen aufweisenden bidirektionalen Batteriewandlers (9), mit: 1 . Method for parallel or serial connection of a plurality of battery units (1 1 to 13) to a two-pole input (8) of a bidirectional battery converter (9) having measuring devices, comprising:
- Erfassen eines relevanten variablen Parameters der einzelnen Batterieeinheiten (1 1 bis 13) mit den Messeinrichtungen; und - Detecting a relevant variable parameter of the individual battery units (1 1 to 13) with the measuring devices; and
- Angleichen des relevanten Parameters der einzelnen Batterieeinheiten (1 1 bis 13) mit dem Batteriewandler (9); - Matching of the relevant parameter of the individual battery units (1 1 to 13) with the battery converter (9);
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Batterieeinheiten (1 1 bis 13) zum Erfassen und Angleichen einzeln an den Eingang (8) angeschlossen werden; und - That the battery units (1 1 to 13) for detecting and matching individually to the input (8) are connected; and
- dass die Batterieeinheiten (1 1 bis 1 3), erst nachdem deren relevanter Parameter angeglichen wurde, gemeinsam an den Eingang (8) angeschlossen werden, um sie mit dem Batteriewandler (9) als eine geschlossene Batteriebank (5) zu betreiben. - That the battery units (1 1 to 1 3), only after the relevant parameter has been adjusted, are connected in common to the input (8) to operate with the battery converter (9) as a closed battery bank (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer der Batterieeinheiten (1 1 bis 13), deren relevanter Parameter verändert wird, elektrische Leistung über den Batteriewandler (9) aus einem Wechselstromnetz (3), an das der Batteriewandler (9) ausgangsseitig angeschlossen ist, oder aus einem Photovoltaikgenerator (4), mit dem gemeinsam der Batteriewandler (9) an einen DC/AC-Wandler (2) angeschlossen ist, zugeführt und/oder elektrische Leistung über den Batteriewandler (9) in das Wechselstromnetz (3) abgeführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in at least one of the battery units (1 1 to 13), the relevant parameter is changed, electrical power via the battery converter (9) from an AC network (3), to which the battery converter (9 ) is connected on the output side, or from a photovoltaic generator (4), with which the battery converter (9) is connected in common to a DC / AC converter (2), supplied and / or electrical power via the battery converter (9) in the AC network ( 3) is discharged.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- einheiten (1 1 bis 13) ein erstes Mal einzeln an den Eingang (8) angeschlossen werden, um ihren relevanten Parameter zu erfassen, und dass dann zumindest die Batterieeinheiten (1 1 bis 13) ein zweites Mal einzeln an den Eingang (8) angeschlossen werden, deren relevanter Parameter zum Angleichen mit dem Batteriewandler (9) verändert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the battery units (1 1 to 13) are first connected individually to the input (8) to detect their relevant parameters, and then at least the battery units ( 1 1 to 13) are connected a second time individually to the input (8) whose relevant parameter is changed to match with the battery converter (9).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi s 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine relevante Parameter der Batterieeinheiten (1 1 bis 1 3) an einen Wert angeglichen wird, der in Abhängigkeit von den zuvor erfassten Werten des mindestens einen relevanten Parameters vorgegeben wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 2 bi 3, characterized in that the at least one relevant parameter of the battery units (1 1 to 1 3) to a value is adjusted in dependence on the previously detected values of the at least one relevant parameter.
5. Verfa h ren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert u nter Berücksichtigung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums in Abhängigkeit von den zuvor erfassten Werten des mindestens einen relevanten Parameters vorgegeben wird. 5. Verfa h ren according to claim 4, characterized in that the value u nter consideration of at least one predetermined criterion in dependence on the previously detected values of the at least one relevant parameter is predetermined.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kriterium ausgewählt ist aus: 6. The method according to claim 5, characterized in that the at least one criterion is selected from:
- einer Minimierung der Dauer des Verfahrens; - a minimization of the duration of the procedure;
- einer Minimierung der einzelnen Anschlussvorgänge an den Eingang (8) während des Verfahrens; - Minimizing the individual connection operations to the input (8) during the process;
- einer Minimierung von Energieverlusten durch das Verfahren; - minimizing energy losses through the process;
- einer Minimierung des Bezugs von Energie aus einem Wechselstromnetz (3), an das der Batteriewandler (9) ausgangsseitig angeschlossen ist, und/oder von elektrischer Energie, die von einem Generator bereitgestellt wird, welcher zusammen mit dem Batteriewandler (9) an ein Wechselstromnetz (3) angeschlossen ist; und - Minimizing the supply of energy from an AC network (3) to which the battery converter (9) is connected on the output side, and / or electrical energy, which is provided by a generator, which together with the battery converter (9) to an AC network (3) is connected; and
- einer Maximierung des Eigenverbrauchs von elektrischer Energie, die von einem Generator bereitgestellt wird , welcher zusammen mit dem Batteriewandler (9) an ein Wechselstromnetz (3) angeschlossen ist. - Maximizing the self-consumption of electrical energy, which is provided by a generator which is connected together with the battery converter (9) to an AC network (3).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn mindestens ein erfasster Parameter mindestens einer Batterieeinheit (1 1 bis 13) mit mindestens einem erfassten Parameter mindestens einer anderen Batterieeinheit (1 1 bis 13) inkompatibel ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an error message is issued when at least one detected parameter of at least one battery unit (1 1 to 13) with at least one detected parameter of at least one other battery unit (1 1 to 13) is incompatible.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum parallelen Anschließen der Batterieeinheiten (1 1 bis 13) die Ausgangsspannung (Ußatt) und optional der Ladezustand und/oder der Alterungszustand der Batterieeinheiten (1 1 bis 13) erfasst werden und zumindest die Ausgangsspannung (Ußatt) angeglichen wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that for parallel connection of the battery units (1 1 to 13), the output voltage (Ußatt) and optionally the state of charge and / or the aging state of the battery units (1 1 to 13) are detected and at least the output voltage (Ußatt) is adjusted.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum seriellen Anschließen der Batterieeinheiten (1 1 bis 13) der Ladezustand und optional die Ausgangsspannung (Ußatt) und/oder der Alterungszustand der Batterieeinheiten (1 1 bis 13) erfasst werden und zumindest der Ladezustand angeglichen wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that for the serial connection of the battery units (1 1 to 13) of the state of charge and optionally the Output voltage (Ußatt) and / or the aging state of the battery units (1 1 to 13) are detected and at least the state of charge is adjusted.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das einzeln Anschließen der Batterieeinheiten (1 1 bis 1 3) an den Eingang (8) manuell unter Anleitung durch eine Steuerung des Batteriewandlers (9) erfolgt. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the individual connection of the battery units (1 1 to 1 3) to the input (8) manually under the guidance of a control of the battery converter (9).
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das einzeln Anschließen der Batterieeinheiten (1 1 bis 13) an den Eingang (8) über eine separate Multiplexereinrichtung erfolgt, die von einer Steuerung des Batteriewandlers (9) gesteuert wird. 1 1. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the individual connection of the battery units (1 1 to 13) to the input (8) via a separate multiplexer device, which is controlled by a controller of the battery converter (9).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Austauschen einer alten Batterieeinheit (1 1 bis 13) durch eine neue Batterieeinheit (1 1 bis 13) die neue Batterieeinheit (1 1 bis 13) einzeln an den Eingang (8) angeschlossen wird, dass der mindestens eine relevante Parameter der neueren Batterieeinheit (1 1 bis 13) erfasst und an den Wert des mindestens einen relevanten Parameters der anderen alten Batterieeinheiten (1 1 bis 13) angepasst wird, und dass dann die neue Batterieeinheit (1 1 bis 13) zusammen mit den anderen alten Batterieeinheiten (1 1 bis 13) an den Eingang (8) angeschlossen wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that when replacing an old battery unit (1 1 to 13) by a new battery unit (1 1 to 13), the new battery unit (1 1 to 13) individually to the input (8) that the at least one relevant parameter of the newer battery unit (1 1 to 13) is detected and adapted to the value of the at least one relevant parameter of the other old battery units (1 1 to 13), and then that the new battery unit (1 1 to 13) together with the other old battery units (1 1 to 13) to the input (8) is connected.
13. Bidirektionaler Batteriewandler (9), an den eingangsseitig mehrere Batterieeinheiten (1 1 bis 13) parallel oder seriell anschließbar sind, mit 13. Bidirektionaler battery converter (9), to the input side a plurality of battery units (1 1 to 13) are connected in parallel or serially, with
- einem zweipoligen Eingang (8); - a bipolar input (8);
- Messeinrichtungen für mindestens einen relevanten Parameter der an den Eingang (8) angeschlossenen Batterieeinheiten (1 1 bis 13); und - Measuring devices for at least one relevant parameter of the connected to the input (8) battery units (1 1 to 13); and
- ei ner Steueru ng , d ie einen anwähl baren Betriebsmodus zu r Durchfü hrung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist. a control that has a selectable operating mode for performing the method of any one of the preceding claims.
14. Batteriewandler ( 9 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriewandler (9) ein DC/DC-Wandler ist, der zusammen mit einem Photovoltaikgenerator (4) an einen Gleichspannungszwischenkreis eines DC/AC-Wandlers (2) angeschlossen ist, der an ein Wechselstromnetz (3) anschließbar ist. 14, battery converter (9) according to claim 13, characterized in that the battery converter (9) is a DC / DC converter, which is connected together with a photovoltaic generator (4) to a DC voltage intermediate circuit of a DC / AC converter (2), which is connectable to an AC mains (3).
15. Photovoltaikwechselrichter (1 ) mit einem Batteriewandler (9) nach Anspruch 14, mit einem weiteren zweipoligen Eingang (19) für einen Photovoltaikgenerator (4) und mit einem DC/AC-Wandler (2) zum ausgangsseitigen Anschließen an ein Wechselstromnetz (3), wobei der Batteriewandler (9) ein DC/DC-Wandler ist, der zusammen mit dem Photovoltaikgenerator (4) an einen Gleichspannungszwischenkreis (7) des DC/AC-Wandlers (2) angeschlossen ist. 15. Photovoltaic inverter (1) with a battery converter (9) according to claim 14, with a further bipolar input (19) for a photovoltaic generator (4) and with a DC / AC converter (2) for output-side connection to an AC network (3), wherein the battery converter (9) is a DC / DC converter, which together with the photovoltaic generator (4) to a DC voltage intermediate circuit (7) of the DC / AC Converter (2) is connected.
PCT/EP2014/062856 2013-06-28 2014-06-18 Method for connecting a plurality of battery units to a two-pole input of a bidirectional battery converter, and also bidirectional battery converter and photovoltaic inverter WO2014206838A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013106811 2013-06-28
DE102013106811.1 2013-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014206838A1 true WO2014206838A1 (en) 2014-12-31

Family

ID=50981513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/062856 WO2014206838A1 (en) 2013-06-28 2014-06-18 Method for connecting a plurality of battery units to a two-pole input of a bidirectional battery converter, and also bidirectional battery converter and photovoltaic inverter

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014108601A1 (en)
WO (1) WO2014206838A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2019694B1 (en) * 2017-10-10 2019-04-19 Innolex Eng Bv Method and apparatus to individually control batteries, connected in series, inside a solar power station

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123184A1 (en) * 2017-10-05 2019-04-11 Lisa Dräxlmaier GmbH Apparatus and method for charging an electrical energy storage system
DE102020113871A1 (en) 2020-05-23 2021-11-25 Sma Solar Technology Ag PROCESS FOR STABILIZING DC VOLTAGE IN A DC GRID AND DC VOLTAGE CONVERTER FOR CONNECTING A PV GENERATOR TO A DC GRID
CN111668917A (en) * 2020-05-28 2020-09-15 浙江靓典环境科技有限公司 Shimmer intelligent charging and discharging control method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050006958A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Dubovsky Stephen M. Grid-connected power systems having back-up power sources and methods of providing back-up power in grid-connected power systems
US20080180061A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Roy Donald Koski Cell balancing battery pack and method of balancing the cells of a battery
US20100244781A1 (en) * 2009-01-14 2010-09-30 Quentin Wayne Kramer Cell management system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3304777B2 (en) 1996-08-22 2002-07-22 トヨタ自動車株式会社 Electric vehicle
ATE264015T1 (en) 2000-11-09 2004-04-15 Berner Fachhochschule Hochssch BATTERY CHARGER AND METHOD FOR CHARGING BATTERIES WITH MULTIPLE BATTERY BLOCKS
DE102005045107A1 (en) 2005-09-21 2007-03-29 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Charging method for extending the life of batteries and apparatus for carrying it out
DE202006003587U1 (en) 2006-03-07 2006-05-24 Terex-Demag Gmbh & Co. Kg Battery charge balancing circuit has positive temperature coefficient resistor as a defined current limiter, via which connection is made between two positive poles of successive batteries
DE102009027685A1 (en) 2009-07-14 2011-01-20 Esg Elektroniksystem- Und Logistik-Gmbh Solar-powered battery charger
KR101094055B1 (en) 2009-12-15 2011-12-19 삼성에스디아이 주식회사 Energy Storage System
DE102010011279A1 (en) 2010-03-13 2011-09-15 Continental Automotive Gmbh Method for charge compensation in a battery system and battery system with a charge equalization circuit
DE102011089312A1 (en) 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh System and method for charging the energy storage cells of an energy storage device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050006958A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Dubovsky Stephen M. Grid-connected power systems having back-up power sources and methods of providing back-up power in grid-connected power systems
US20080180061A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Roy Donald Koski Cell balancing battery pack and method of balancing the cells of a battery
US20100244781A1 (en) * 2009-01-14 2010-09-30 Quentin Wayne Kramer Cell management system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2019694B1 (en) * 2017-10-10 2019-04-19 Innolex Eng Bv Method and apparatus to individually control batteries, connected in series, inside a solar power station

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014108601A1 (en) 2014-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3701584B1 (en) Method for charging or discharging an energy store
EP3209518B1 (en) Method for operating an energy storage device in a motor vehicle, and motor vehicle
DE102017210616B4 (en) Method for operating a plurality of utility units for a wear adjustment in an energy delivery device and energy delivery device
EP1941594B1 (en) Charging method for extending a battery service life and device for carrying out said method
DE102010060305B4 (en) Battery system and method for monitoring a state of charge of at least one rechargeable battery
DE102009018601A1 (en) Ground fault detection system for vehicles with a high-voltage power grid
DE102009001670A1 (en) Charging method and charging system
DE102017210611B4 (en) Electrical energy supply device with a busbar matrix and method for operating the energy supply device
DE69418570T2 (en) Method for voltage equalization of series-connected traction batteries for electric vehicles during recharging and device for carrying out this method
WO2018233956A1 (en) Electric energy supply device comprising a plurality of usage units which are connected in order to form strands, and method for operating such an energy supply device
WO2018233954A1 (en) Electric energy supply device comprising a busbar matrix, and method for operating the energy supply device
EP4052321A1 (en) Method for charging and/or discharging a rechargeable energy store
EP2949021A1 (en) Actuation device for an electrical energy storage system
WO2014206838A1 (en) Method for connecting a plurality of battery units to a two-pole input of a bidirectional battery converter, and also bidirectional battery converter and photovoltaic inverter
WO2011131655A2 (en) Electricity generating system and method for operation of a system such as this
WO2019101443A1 (en) Method for operating an electrical energy storage device for a motor vehicle, and corresponding energy storage device
EP2790290B1 (en) Battery storage installation and method for operating a battery storage installation
DE102013005104A1 (en) Device and method for charging and discharging an energy storage device
WO2016155962A1 (en) Method for operating a battery unit
WO2015043696A1 (en) Energy accumulator arrangement
DE102010012089A1 (en) Method and device for charging a rechargeable battery in a fuel cell and accumulator hybrid system
WO2018166901A1 (en) Method for carrying out a charging process in a battery system
WO2018233957A1 (en) Electric energy supply device with a nominal capacity, and method for providing a nominal capacity in an electric energy supply device
WO2014139878A1 (en) Method for determining the state of charge of a battery
DE102012020544A1 (en) Device for charging two serially connected battery cells of energy storage i.e. battery, has charging devices connected with battery cells of energy storage and connected with power supply independent of state of charge of cells

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14732162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14732162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1