用于在供电网络中缓存电能的固定蓄能器以及用于固定蓄能器的运行方法和加装模块技术

本发明专利技术涉及一种用于在供电网络(10)中缓存电能的电气的固定蓄能器(23)，所述固定蓄能器具有：至少一个电气的蓄能器单元(19)，其中，每个蓄能器单元(19)借助于相应的DC‑DC变换器(18')连接到共同的DC总线(22)上；以及能双向运行的AC‑DC变换器(17')，以用于将DC总线(22)耦联到供电网络(10)。本发明专利技术规定，所述固定蓄能器(23)为了与能电动运行的机动车(13)能量交换而具有充电设备(25)，所述充电设备包括用于连接机动车(13)以用于能量交换的连接装置(14)和用于控制所述能量交换的充电控制器(15)，其中，提供耦联装置(K)，所述耦联装置设置为用于至少为了能量交换将连接装置(14)经由一个或多于一个DC‑DC变换器(18、18')与DC总线(22)电气连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在供电网络中缓存电能的固定蓄能器以及用于固定蓄能器的运行方法和加装模块
本专利技术涉及一种用于在供电网络中缓存电能的固定蓄能器。本专利技术也包括一种用于运行这样的固定蓄能器的运行方法以及一种能够安装在常规的固定蓄能器中的加装模块。
技术介绍
固定蓄能器例如可以安装在供电网络中或者连接在用电器或发电器附近，以便由此例如能够避免在功率峰值的情况下电能必须通过供电网络经过很长的路径来输送。替代地，电能在固定蓄能器中能够就地缓冲。供电网络的另一个名称也是三相电网或传输网络。一种示例性的应用场合是用于能电动运行的机动车(电动车辆或混合动力车辆)的充电站或者充电桩的运行，所述能电动运行的机动车具有外部的充电接口(所谓的插电式变型方案)。对于电动移动出行所必需的是以高电功率充电。因为所使用的电动车辆的数量及其技术上可能的充电功率持续增加，所以针对供电网络的稳定性和经济性，越来越难以在充电桩上提供所述高功率。这特别是在以越来越高的功率越来越多地同时进行充电过程时情况如此，亦即例如应该在一个停车场上对多个电动车辆充电时。为了能够在时间上提前在供电网络中进行按地区地分配电功率并且因此避免网络拥塞，普遍地可以将电气的固定蓄能器在电功率可能作为功率峰值或顶峰出现的区域中连接到供电网络，以便由此能提供所谓的调峰。这能够避免由于网络拥塞的充电功率的劣化。因此，在存在多个充电站的情况下，在上述地理学的区域内不仅将至少一个电气的固定蓄能器、而且将至少一个充电站连接到供电网络，以便使电动车能以预定的电功率充电。这示例性地在图1中示出。所示出的是三相供电网络10，充电站11和电气固定蓄能器12可以连接到所述三相供电网络上。通过充电站11可以对电动车辆13以电能充电。为此，电动车辆13连接到充电站11的连接装置14上。为了将电能从供电网络10向连接装置15传输，可以配设有变压器16、AC-DC变换器17(AC——交流电，DC——直流电)、DC-DC变换器18(直流电压变换器)。示例性地在图1中给出了关于传输功率(100kW)和电平(600V、400V)的说明。充电控制器15可以通过与机动车的通信以已知的方式从机动车请求或者查明例如必需的充电电压和/或可传输的充电功率。但是用于传输充电能量的功率路径仅经过以下组件延伸：变压器、AC-DC变换器，DC-DC变换器和连接装置。固定蓄能器12可以包括蓄能器单元19，所述蓄能器单元分别例如可以是电化学蓄电池(电池)。为了将蓄能器单元19与供电网络10相连接，可以配设有变压器20和AC-DC变换器21。AC-DC变换器21可以在DC总线22上在预定的电压水平(在图1中例如为800V)上提供所产生的直流电压，蓄能器单元19可以连接到所述DC总线上。DC总线22例如可以以汇流条或电缆为基础来形成。在图1中未示出的是，各蓄能器单元19可以通过相应的DC-DC变换器与DC总线22相连接，以便可以在DC总线22与相应的蓄能器单元19之间调整功率流。因此，电能可以在本地从固定蓄能器12经由供电网络10提供在充电桩11中或者传输到该充电桩。但是由图1得知，为了对电动车辆13供应所希望的电功率并且在固定蓄能器12中在此必需地按地区地缓冲电能，大量的电气设备是必需的，这使得充电过程相应地不经济。由US2011/0204720A1已知一种充电站，固定的电池集成到所述充电站中，由所述固定的电池可以直接对车辆电池充电，从而对于充电过程不需要来自供电网络的电流。充电站的电池也可以放电到供电网络中，以便支持所述供电网络。然而，一方面对机动车充电和另一方面支持供电网络交替地进行。因此，这样的充电站目前仅能提供所述这些功能之一。由DE102010015758A1描述了一种用于对电动运行的机动车充电的充电站，其借助于双层电容器可以将大的电功率放出到机动车，其中，所放出的电功率比可由供电网络能提供的电功率更大。由DE102012210284A1已知一种用于电动车辆的充电站，其可以连接到家庭的交流电供电网络上。在电动车辆充电期间，充电站与供电网络断开。因此，充电过程也阻止了对供电网络的访问。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，即使在电动运行的机动车的充电过程或放电过程期间也保障网络服务(例如频率调节、如主要调节功率供应)以用于在供电网络中保障改善网络稳定性。所述目的通过各独立权利要求的技术方案实现。通过各从属权利要求、以下的说明以及各附图来描述本专利技术有利的进一步扩展方案。通过本专利技术提供了一种用于在供电网络中缓存电能的固定蓄能器。这样的固定蓄能器例如可以作为缓冲蓄能器提供在发电厂处或在用电器(例如工业设施或感应熔炼炉)处或者提供在具有车辆充电站的场地中。固定蓄能器可以设置为用于所描述的调峰或者用于在供电网络中提供所谓的调节功率(Regelleistung)或者同时用于这二者。为了缓存能量，固定蓄能器具有至少一个电气的蓄能器单元。每个蓄能器单元借助于相应的DC-DC变换器连接到共同的DC总线上。此外，所述固定蓄能器具有一个能双向运行的AC-DC变换器，所述AC-DC变换器设置为用于将DC总线耦联到供电网络上。特别是DC总线仅通过AC-DC变换器与供电网络相耦联。可选地，变压器可以以所描述的方式在电网侧连接在AC-DC变换器的上游。借助于所述能双向运行的AC-DC变换器可以按照对电功率预定的需求而控制地交替地从供电网络中吸收电能并且将其提供到供电网络中。为此，固定蓄能器可以设计为能远程控制，以便使其可以从中央调度中心控制。所描述的包括至少一个电气蓄能器、DC总线和AC-DC变换器的布置结构特别是确保总是或持久地使至少一个电气蓄能器单元与供电网络相耦联。由此，固定蓄能器的功能对于供电网络总是或持久地可供使用。因此，持续地保证固定蓄能器对于供电网络的可用性。现在，为了能以较小的构件花费借助于供电网络对能电动运行的机动车也以电能充电和/或从该机动车中取出电能(例如用于能量出售)，在固定蓄能器中规定，所述固定蓄能器为了对能电动运行的机动车充电和/或放电而具有充电设备。现在决定性的是，所述充电设备如何电路连接在固定蓄能器中。所述充电设备具有用于连接机动车以用于充电过程或者放电过程的连接装置。此外，所述充电设备具有用于控制充电过程或放电过程的充电控制器。此外，提供耦联装置，所述耦联装置设置为用于至少对于充电过程和/或放电过程的持续时间使连接装置经由一个或多于一个DC-DC变换器与DC总线电连接。以下将充电过程和放电过程统一地称为能量交换。因此，通过DC总线、耦联装置并且通过在其上连接机动车的连接装置来传输用于对机动车充电或放电的电能。如果现在应该在供电网络与机动车之间交换能量，则为此可以使用已经存在的AC-DC变换器。因此无须为连接装置设置自身的AC-DC变换器。此外，电能也可以由至少一个电气的蓄能器单元直接从其DC-DC变换器、经由DC总线和耦联装置传输到连接装置。这无需经过AC-DC变换器的变换步骤。在此，充电设备的充电控制器(通信控制器)自身可以以本身已知的方式来设计。所述充电控制器例如可以是标准DC快速充电桩的控制装置并且承担与机动车的数据通信，以便例如查明所必需的充电电压和/或可传输的充电功率。要注意的是，充电功能特别是DC充电。用于AC充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在供电网络(10)中缓存电能的固定蓄能器(23)，所述固定蓄能器具有：‑至少一个电气的蓄能器单元(19)，其中，每个蓄能器单元(19)借助于相应的DC‑DC变换器(18')连接到共同的DC总线(22)上，以及‑能双向运行的AC‑DC变换器(17')，以用于将DC总线(22)耦联到供电网络(10)，其特征在于，所述固定蓄能器(23)为了与能电动运行的机动车(13)能量交换而具有充电设备(25)，所述充电设备包括用于连接机动车(13)以用于能量交换的连接装置(14)和用于控制所述能量交换的充电控制器(15)，其中，提供耦联装置(K)，所述耦联装置设置为用于至少为了能量交换将连接装置(14)经由一个或多于一个DC‑DC变换器(18、18')与DC总线(22)电气连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.13 DE 102017204074.2;2017.04.27 DE 10201721.用于在供电网络(10)中缓存电能的固定蓄能器(23)，所述固定蓄能器具有：-至少一个电气的蓄能器单元(19)，其中，每个蓄能器单元(19)借助于相应的DC-DC变换器(18')连接到共同的DC总线(22)上，以及-能双向运行的AC-DC变换器(17')，以用于将DC总线(22)耦联到供电网络(10)，其特征在于，所述固定蓄能器(23)为了与能电动运行的机动车(13)能量交换而具有充电设备(25)，所述充电设备包括用于连接机动车(13)以用于能量交换的连接装置(14)和用于控制所述能量交换的充电控制器(15)，其中，提供耦联装置(K)，所述耦联装置设置为用于至少为了能量交换将连接装置(14)经由一个或多于一个DC-DC变换器(18、18')与DC总线(22)电气连接。2.按照权利要求1所述的固定蓄能器(23)，其中，所述固定蓄能器(23)具有至少两个蓄能器单元(19)，并且所述耦联装置配设有开关装置(27)，所述开关装置设置为用于根据开关信号(29)使所述蓄能器单元(19)中的一个蓄能器单元的DC-DC变换器(18')与连接装置(14)相连接以用于能量交换。3.按照权利要求2所述的固定蓄能器(23)，其中，所述开关装置(27)设置为用于，在能量交换期间从所述一个蓄能器单元(19)的DC-DC变换器(18')转接到所述各蓄能器单元(19)中的另一个蓄能器单元的DC-DC变换器(18')上。4.按照权利要求2或3之一所述的固定蓄能器(23)，其中，所述开关装置(27)包括至少一个可控制的开关元件(28)，并且每个开关元件(28)包括至少一个接触器和/或至少一个功率晶体管或IGBT。5.按照权利要求1所述的固定蓄能器(23)，其中，所述耦联装置(K)包括附加的DC-DC变换器(18)，连接装置(14)经由所述附加的DC-DC变换器与DC总线(22)电路连接。6.按照上述权利要求之一所述的固定蓄能器(23)，其中，所述连接装置(14)包括用于与机动车(13)电流连接的充电电缆。7.按照上述权利要求之一所述的固定蓄能器(23)，其中，每个蓄能器单元(19)分别包括一个电化学蓄电池或多个电化学蓄电池。8.用于运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·戈拉诺伊德克尔，J·黑塞尔曼，S·莫尔，A·法伊弗，S·尤拉斯切克，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE