本發(fā)明涉及能量存儲系統(tǒng)、用于運行能量存儲系統(tǒng)的方法以及能量存儲系統(tǒng)的用途。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明的領(lǐng)域涉及能量的存儲。這例如結(jié)合從如光伏、水力、風(fēng)力等之類的可再生能源中獲取電能起核心作用，以便與其獲取的時間點無關(guān)地使得能夠根據(jù)需求提供能量。此外，能量的存儲例如在汽車領(lǐng)域中起核心作用，用于對如例如電池組電動車輛(bev)或混合動力電動車輛(hev)之類的車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)進行能量供應(yīng)。

2、尤其是在前述應(yīng)用中，典型地使用電能量存儲器，其中能量被存儲在并聯(lián)和/或串聯(lián)接線的大量可再充電電池組電池中。在此情況下，電池組電池(或多個并聯(lián)接線的電池組電池)的串聯(lián)接線有利地使得能夠?qū)崿F(xiàn)能量存儲器(可再充電電池組)，所述能量存儲器具有能量存儲器的電端子處的電壓，所述電壓可以被選擇為是單獨的電池組電池的電壓的多倍。與此相比，電池組電池(或多個串聯(lián)接線的電池組電池)的并聯(lián)接線使得能夠不僅增加能量存儲器的存儲容量(涉及能量或電荷)而且增加涉及在對能量存儲器進行充電或放電時的最大電功率或最大電流的“負荷能力”。

3、在設(shè)計電池組電池以及由此構(gòu)成的存儲單元時的問題在于，較高的能量密度通常隨較低的功率密度而出現(xiàn)并且相反地較高的功率密度隨較低的能量密度而出現(xiàn)。基于這種目標沖突，根據(jù)兩個處于目標沖突中的參數(shù)、即一方面存儲容量或能量密度(在hec的情況下)和另一方面負荷能力或功率密度(在hpc的情況下)中的哪一個與其他類型的電池組電池相比可以被認為相對良好的，電池組電池通?？梢员环诸悶椤案吣芰侩姵亍?hec)或“高功率電池”(hpc)。

4、典型地使用高能量電池(hec)用于在電池組電動車輛(bev)中進行能量供應(yīng)，以便實現(xiàn)大的行程長度，而高功率電池(hpc)通常對于在混合動力電動車輛(hev)中應(yīng)用更有利，例如以便能夠在回收時以高功率存儲電能。

5、在此情況下通過電能量存儲器必須一起滿足來自該對“存儲容量”和“負荷能力”的相應(yīng)其他物理參數(shù)，這在實踐中可能不利地導(dǎo)致：必須安裝本身不必要地多的hpc來實現(xiàn)期望的負荷能力或者相反地必須安裝本身不必要地多的hec來實現(xiàn)期望的存儲容量。

6、通常也進行折衷，例如其方式是選擇電池組電池的設(shè)計，其中參數(shù)負荷能力和存儲容量兩者均位于“中等范圍中”。然而，這樣的電池對于大多數(shù)應(yīng)用也并不是最優(yōu)適用的電池組電池(因為這些電池既不能特別高地負荷，也不具有特別高的存儲容量)。

7、就此而論應(yīng)當(dāng)注意的是，例如在bev應(yīng)用的情況下，電能量存儲器的負荷能力(性能)不僅鑒于在對電驅(qū)動系統(tǒng)通電時、也即在對能量存儲器放電時所需要的或期望的電功率相關(guān)，而且鑒于為了(部分或完全地)對能量存儲器進行充電所需要的時間、即充電時間或快速充電能力相關(guān)。在高能量電池(hec)的情況下，快速充電能力是受限的。具有高功率電池(hpc)的設(shè)計將會消除該限制，但是為此將會在其預(yù)先給定的重量或體積的情況下顯著降低能量存儲器的最大能量含量，并且從而降低車輛的行程長度。

8、此外，就此而論應(yīng)該注意的是，在實踐中可以針對特定的應(yīng)用情況在根據(jù)運行最大允許的電功率的意義上必要時單獨地對于能量存儲器(電池組)的放電和充電定義負荷能力(性能)，其中可以考慮：使電池組電池以及從而能量存儲器的老化或退化通常與在放電和/或充電時的高電流或功率相關(guān)聯(lián)。就此而言，另一目標沖突在于，較高的準許的電功率通常隨較低的使用壽命和/或循環(huán)強度而出現(xiàn)并且相反地較高的使用壽命和/或循環(huán)強度隨較低的電負荷能力而出現(xiàn)。循環(huán)強度說明：電池組可以如何頻繁地被放電并且然后再次被充電，直到其存儲容量不超過特定的值為止。在這方面，在設(shè)計能量存儲器時也因此必須進行折衷。

9、從現(xiàn)有技術(shù)中從原理上已知的用于解決電能量存儲器的上述問題的一種方案在于，根據(jù)“混合存儲概念”在電能量存儲器中不僅使用高能量電池(hec)而且使用高功率電池(hpc)，以便通過組合這些不同類型的電池組電池來組合其相應(yīng)正能量或功率特性。

10、也構(gòu)成本發(fā)明的技術(shù)起點的這種類型的能量存儲系統(tǒng)(混合存儲概念)例如從出版物de?10?2012?110?030?a1中是已知的，并且具有電能量存儲器，所述電能量存儲器具有由高能量電池(hec)組成的第一存儲單元和由高電流電池(hpc)組成的第二存儲單元。在對能量存儲器充電或放電時，兩個存儲單元通常經(jīng)由可操控開關(guān)并聯(lián)連接?？梢詳嚅_該開關(guān)，例如以便能夠有針對性地僅對兩個存儲單元之一進行充電或放電。為此目的，該系統(tǒng)此外具有與兩個存儲單元的端子連接的連接裝置，所述連接裝置具有兩個其他可操控開關(guān)，通過所述其他可操控開關(guān)可以在對能量存儲器充電/放電時相應(yīng)地引導(dǎo)電流流動。存儲單元可以利用電流脈沖被充電和/或放電，其中在這種情況下在脈沖暫停中在兩個存儲單元之間發(fā)生電荷均衡。

11、在該已知的能量存儲系統(tǒng)的情況下例如能量或電荷到兩個存儲單元上的根據(jù)應(yīng)用情況和運行情形可能次優(yōu)的分配是不利的。通過為此設(shè)置的“電荷均衡”的方式，也即借助于兩個存儲單元的并聯(lián)連接，彼此平衡兩個存儲單元的電壓。由此得到電荷分布，所述電荷分布不恰好是已知的并且也不是可影響的。因此，例如當(dāng)涉及將高存儲容量盡可能好地與包括能量存儲系統(tǒng)的快速充電能力在內(nèi)的高性能相組合時，混合存儲概念的優(yōu)點不能最優(yōu)地被利用。

12、根據(jù)混合存儲概念的另一能量存儲系統(tǒng)例如從de?10?2015?007405a1中是已知的并且具有電能量存儲器，所述電能量存儲器具有第一存儲模塊和第二存儲模塊，其中第一存儲模塊分別由高能量電池(hec)和可操控雙向能量傳輸單元構(gòu)成，并且第二存儲模塊分別由高功率電池(hpc)和可操控雙向能量傳輸單元構(gòu)成。可操控能量傳輸單元(例如dc/ac轉(zhuǎn)換器)在輸出側(cè)并聯(lián)連接，并且與通過能量存儲系統(tǒng)要供應(yīng)的供電網(wǎng)絡(luò)連接。

13、在該已知的能量存儲系統(tǒng)的情況下能量到兩個存儲單元上的根據(jù)應(yīng)用情況和運行情形非最優(yōu)的分配同樣可能是不利的。就此而論，在該出版物中僅明確描述例如在以低功率要求放電時，僅第一存儲模塊(hec)被放電，并且在超過預(yù)先給定的功率閾值時，附加地第二存儲模塊(hpc)并聯(lián)連接地被放電。就此而言，該現(xiàn)有技術(shù)也并未致力于混合存儲概念的原則性優(yōu)點的在實踐中仍進一步改善或優(yōu)化的可用性。

14、例如在bev應(yīng)用中，對于混合存儲概念的這種已知實施的論據(jù)迄今不足以引起寬泛的市場滲透。相反地，如例如“機會充電(opportunity?charging)”(小電池組、短行程長度和在任何機會時快速再充電)或“夜間充電(overnight?charging)”(大電池組、長行程長度和夜間慢速再充電)之類的在該領(lǐng)域中由許多客戶認為不方便的概念占主導(dǎo)。

15、在能量存儲器中根據(jù)混合存儲概念組合不同的電池組電池類型(hec、hpc)在能量存儲器的電特性的設(shè)計上帶來更多的靈活性。然而在實踐中，在對應(yīng)的能量存儲系統(tǒng)的迄今提出的具體實施時，負面特性在一定程度上經(jīng)常相加，這導(dǎo)致了例如在這樣的系統(tǒng)的成本和/或重量方面的次優(yōu)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的任務(wù)是：在存儲能量時消除現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，并且在混合存儲概念的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)高能量電池(hec)和高功率電池(hpc)的相應(yīng)特定優(yōu)點的改善的可用性，并且從而在實踐中使得能夠改善能量存儲系統(tǒng)的使用特性。

2、如已經(jīng)解釋的，眾多物理參數(shù)根據(jù)應(yīng)用情況對于能量存儲系統(tǒng)的使用特性可能是重要的，尤其是例如

3、-存儲容量或能量密度，

4、-負荷能力或功率密度，無論是關(guān)于放電過程(例如對耗電器的高效通電)和/或充電過程(例如快速充電能力，無論是關(guān)于部分地還是完全地充電或再充電)，

5、-老化行為、使用壽命和循環(huán)強度，

6、-成本和重量。

7、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上面提到的任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量存儲系統(tǒng)來解決。根據(jù)本發(fā)明的能量存儲系統(tǒng)包括：

8、-電能量存儲器，所述電能量存儲器具有由高功率電池(hpc)和用于對所述高功率電池進行充電和放電的第一端子組成的第一存儲單元，以及具有由高能量電池(hec)和用于對所述高能量電池進行充電和放電的第二端子組成的第二存儲單元，

9、-可操控雙向能量傳輸單元，所述可操控雙向能量傳輸單元一方面與所述第一端子連接并且另一方面與所述第二端子連接，以便使得能夠在所述第一存儲單元和所述第二存儲單元之間傳輸能量，

10、-連接裝置，所述連接裝置與所述第一端子連接，被設(shè)置用于對所述電能量存儲器進行充電和放電，

11、-用于檢測所述電能量存儲器的運行參數(shù)的檢測裝置，所述運行參數(shù)至少包括所述高功率電池的狀態(tài)參數(shù)和所述高能量電池的狀態(tài)參數(shù)，

12、-用于根據(jù)傳輸算法操控所述能量傳輸單元的控制裝置，所述傳輸算法規(guī)定按照傳輸策略根據(jù)所檢測的運行參數(shù)操控所述能量傳輸單元，其中所述傳輸策略規(guī)定為所述高功率電池的充電狀態(tài)和所述高能量電池的充電狀態(tài)預(yù)先給定額定值或額定值范圍。

13、根據(jù)本發(fā)明的能量存儲系統(tǒng)有利地能夠?qū)崿F(xiàn)高能量電池(hec)和高功率電池(hpc)的相應(yīng)特定優(yōu)點的改善的可用性以及由此能量存儲系統(tǒng)的改善的使用特性。

14、用于對電能量存儲器進行充電/放電的連接裝置與第一端子、即在第一存儲單元(以下也稱為hpc存儲單元))處連接有利地使得能夠以比較高的功率對hpc存儲單元進行非常直接且從而無損耗的充電/放電。在附加的功率需求時，附加地可以通過相應(yīng)地操控能量傳輸單元來使用第二存儲單元(以下也稱為hec存儲單元)。能量傳輸單元(功率電子設(shè)備)根據(jù)功率可以有利地以適配于hec存儲單元的負荷能力(最大功率)的方式來確定尺寸。通過以下方式可以實現(xiàn)在能量存儲系統(tǒng)的運行中能量或電荷到兩個存儲單元上的有利的或針對具體應(yīng)用情況優(yōu)化的分配，即借助于控制裝置執(zhí)行傳輸算法，所述傳輸算法規(guī)定按照傳輸策略根據(jù)特定的在電能量存儲器中檢測的運行參數(shù)操控能量傳輸單元，其中所述傳輸策略規(guī)定為高功率電池的充電狀態(tài)和高能量電池的充電狀態(tài)預(yù)先給定額定值或額定值范圍(例如針對兩個所提到的充電狀態(tài)的比例的額定值或額定值范圍也應(yīng)該屬于此)。傳輸算法或者由此實現(xiàn)的傳輸策略例如可以以程序控制的方式、例如借助于在控制裝置中運行的控制軟件來實現(xiàn)。

15、電能量存儲器的要檢測的“運行參數(shù)”在最寬泛的意義上可以是任意物理參量，只要所述物理參量適用于表征能量存儲器的特定運行狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，作為運行參數(shù)至少檢測高功率電池(hpc)的“狀態(tài)參數(shù)”和高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)。這樣的狀態(tài)參數(shù)表征有關(guān)的電池組電池(hpc或hec)以及因此由此構(gòu)成的存儲單元的狀態(tài)的特定特性。

16、在本發(fā)明的一種實施方式中，作為高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)設(shè)置有關(guān)的電池的“充電狀態(tài)”，由此指的是參數(shù)，所述參數(shù)以定量的方式表征有關(guān)的電池組電池(以及因此由此構(gòu)成的存儲單元)在何種程度上被充電。因此，作為這樣的充電狀態(tài)可以尤其是例如設(shè)置所謂的“充電狀態(tài)(state?of?charge)”(soc)，也即說明與最大可存儲的電荷(電池組的容量)的標稱值相比瞬時存儲的電荷的參數(shù)。然而，與此不同地，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，作為充電狀態(tài)例如也可以設(shè)置表征在有關(guān)的電池中存儲的能量而不是電荷的參數(shù)。

17、在本發(fā)明的一種實施方式中，設(shè)置“功率參數(shù)”作為高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)，所述功率參數(shù)以定量的方式表征有關(guān)的電池組電池(以及因此由此構(gòu)成的存儲單元)在充電和/或放電方面在何種程度上“可加負荷”。為此，可以尤其是例如設(shè)置所謂的“功率狀態(tài)(state?of?power)”(sop)，即說明與標稱功率相比瞬時或在特定的短時間間隔內(nèi)(在不違反預(yù)先給定的規(guī)范的情況下)可維持的峰值電功率的參數(shù)。

18、(在由傳輸策略要考慮的運行參數(shù)之中)替代于或附加于至少一個這樣的“功率參數(shù)”之外，作為高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)尤其是例如也可以設(shè)置有關(guān)的電池的參數(shù)，所述參數(shù)量化表征其“性能狀態(tài)”的另一特性。例如，這樣的“性能狀態(tài)”(參數(shù))可以是在退化和老化過程方面表征有關(guān)的電池組電池(以及因此由此構(gòu)成的存儲單元)的“瞬時存儲容量”的參數(shù)。作為這樣的性能狀態(tài)可以例如設(shè)置所謂的“健康狀態(tài)(stateof?health)”(soh)，即說明與最大可存儲的電荷的標稱值相比瞬時最大可存儲的電荷的參數(shù)。

19、在一種實施方式中，作為高功率電池(hpc)的狀態(tài)參數(shù)設(shè)置充電狀態(tài)(例如soc)。然而可替代地或者特別有利地附加地，作為高功率電池的狀態(tài)參數(shù)還可以設(shè)置功率參數(shù)(例如sop)。

20、在一種實施方式中，作為高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)至少設(shè)置充電狀態(tài)(例如soc)。

21、在本發(fā)明的范圍中，“高功率電池”(hpc)和“高能量電池”(hec)是不同類型的電池組電池，其中這些術(shù)語可以被理解為彼此相互有關(guān)的，即尤其是通過這些術(shù)語不應(yīng)該暗示在電池組電池或通過對這樣的電池組電池進行接線構(gòu)成的存儲單元的負荷能力(最大功率或最大電流強度)或存儲容量(能量或電荷)的絕對值方面的限制。

22、為了對所使用的兩種不同類型的電池組電池進行分類，可以例如使用所謂的“c倍率(c-faktor)”，其被定義為由電池組電池或有關(guān)的存儲單元的最大放電電流與標稱容量的商(或最大放電功率與標稱能量容量的商)。因此，c倍率也可以被視為以下時間間隔的倒數(shù)，即在所述時間間隔內(nèi)以最大放電電流對充滿電的電池組電池或存儲單元完全放電。

23、在本發(fā)明的意義上，于是具有較大c倍率的電池是高功率電池(hpc)，而具有較小c倍率的電池是高能量電池(hec)，其中可以注意的是，在本發(fā)明的意義上，術(shù)語“hpc”和“hec”并不應(yīng)該意味著在與“功率密度”或“能量密度”或其比例(諸如可以通過上述c值量化)有關(guān)的絕對特征參量方面的限制，而是僅僅表達在所使用的兩種類型的電池的特性之間的對應(yīng)的相對(彼此相關(guān)的)差異。

24、對于c值如上面所定義的那樣兩個示例：在具有標稱容量為20ah和最大放電電流為200a的存儲單元的情況下，c倍率為：(200a)/(20ah)＝10×(1/h)。因此，存儲單元可以在0.1h(＝6分鐘)內(nèi)被放電。在具有標稱容量為50ah并且最大放電電流為25a的存儲單元的情況下，c倍率為(25a)/(50ah)＝0.5×(1/h)。因此，存儲單元可以在2h(＝120分鐘)內(nèi)被放電。

25、在本發(fā)明的一種實施方式中，高功率電池(hpc)擁有大于1×(1/h)、尤其是大于2×(1/h)的c值，和/或高能量電池(hec)擁有小于1×(1/h)、尤其是小于0.5×(1/h)的c值。

26、在一種實施方式中，高功率電池(hpc)擁有是高能量電池(hec)的c值的至少2倍、尤其是至少5倍的c值。

27、該電池尤其是可以是電化學(xué)電池組電池。示例性地為此應(yīng)該列舉基于鋰的過渡金屬混合氧化物的鋰離子電池，其中作為高能量電池可以例如設(shè)置基于鋰鎳鈷錳氧化物(ncm)的電池，并且作為高功率電池可以例如設(shè)置基于鈦酸鋰(lto)的電池。

28、在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，高功率電池(hpc)例如被設(shè)置為超級電容器或被設(shè)置為lto型電池?？商娲?，為此也可以例如設(shè)置lfp(磷酸鐵鋰)型電池。

29、在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，高能量電池(hec)例如被設(shè)置為lfp型或ncm型電池?？商娲?，為此也可以例如設(shè)置lnmo(鋰鎳錳氧化物)型電池。

30、hec存儲單元和hpc存儲單元優(yōu)選地分別由多個相同的、串聯(lián)和/或并聯(lián)接線的電池組電池構(gòu)成，尤其是電化學(xué)電池組電池。

31、在一種優(yōu)選的實施方式中，在hec存儲單元和/或hpc存儲單元的情況下分別規(guī)定電池接線成多個“模塊”(以下也被稱為子單元)，其中這些子單元具有相應(yīng)的負和正連接觸點，通過所述負和正連接觸點可以彼此無關(guān)地對這些子單元通電，即可以彼此無關(guān)地對這些子單元充電或放電。鑒于這種接線的具體實施，可以有利地動用電能量存儲器的現(xiàn)有技術(shù)，這種接線從現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。

32、在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對于分別接線成模塊的電池可以設(shè)置所謂的“平衡(balancing)”，以便從而均衡化這些電池的充電狀態(tài)，或者至少確保其充電狀態(tài)分別保持在特定的(在具體應(yīng)用中定義的)范圍內(nèi)。對于這樣的電池組電池平衡的具體設(shè)計方案，可以有利地動用現(xiàn)有技術(shù)(例如“主動”或“被動”平衡)。

33、如果在本發(fā)明的范圍內(nèi)在hec存儲單元和/或hpc存儲單元的情況下分別規(guī)定這樣接線成子單元，則上述負和正連接觸點優(yōu)選地與有關(guān)的存儲單元的“端子”的電連接觸點連接，所述端子又與可操控雙向能量傳輸單元連接。

34、就此而言，術(shù)語(hpc存儲單元的)“第一端子”和(hec存儲單元的)“第二端子”中的術(shù)語“端子”可以寬泛地來理解，并且不限于兩極端子(存儲單元的負極和正極)的最簡單情況。相反地，鑒于上面解釋地在hpc存儲單元和/或hec存儲單元內(nèi)接線成多個子單元，每個存儲單元的“端子”也可以擁有相應(yīng)多個電連接觸點。

35、在遵循模塊化方案的許多傳統(tǒng)電能量存儲器中，典型地例如分別將大約8-18個電池聯(lián)合成(單獨地可通電的)子單元(模塊)，并且然后再次將6-40個這種子單元接線成串聯(lián)支路。這種更特別的概念還可以有利地被設(shè)置用于在根據(jù)本發(fā)明的能量存儲系統(tǒng)的hpc和hec存儲單元中對電池進行接線。

36、對此示例是：假設(shè)存儲單元具有40個串聯(lián)接線的子單元(所述子單元分別由有關(guān)的電池的所屬部分(例如8件(stck))構(gòu)成)，則可以在該存儲單元處設(shè)置41個連接觸點，以便對此能夠彼此單獨地運行40個子單元(充電和放電)。在這種情況下，存儲單元的“端子”因此可以擁有相應(yīng)數(shù)量為41個電連接觸點，所述連接觸點與可操控雙向能量傳輸單元連接(一般而言：在“n”個串聯(lián)接線的子單元的情況下為“n+1”個連接觸點)。

37、這擁有以下優(yōu)點，即當(dāng)在hpc存儲單元和hec存儲單元之間傳輸能量時，為多個子單元分別能夠?qū)崿F(xiàn)單獨地(對于每個單獨的子單元)確定的能量排出或饋送。

38、在該實施方式的一種改進方案中規(guī)定，當(dāng)在hpc存儲單元和hec存儲單元之間傳輸能量時，在一定程度上對一個或多個有關(guān)的(擁有子單元的)存儲單元執(zhí)行“子單元平衡”。

39、有利地，從而能夠均衡化形成存儲單元(hpc或hec存儲單元)的子單元(模塊)的充電狀態(tài)和/或至少確保這些充電狀態(tài)分別保持在特定的在具體應(yīng)用中定義的范圍內(nèi)。

40、如果規(guī)定將高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)接線成子單元，則可以針對每個子單元單獨地檢測在本發(fā)明的范圍內(nèi)檢測的并且由傳輸策略要考慮的運行參數(shù)、尤其是高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)的“狀態(tài)參數(shù)”、諸如soc、sop、soh等，并且在操控能量傳輸時由傳輸策略考慮所述運行參數(shù)。

41、雙向能量傳輸單元用于在hpc存儲單元和hec存儲單元之間傳輸能量，并且為此目的由控制裝置相應(yīng)地(根據(jù)傳輸策略)被操控。能量傳輸單元例如可以具有一個或多個dc/dc轉(zhuǎn)換器。在將hpc存儲單元和/或hec存儲單元中的電池接線成可單獨運行的子單元的優(yōu)選情況下，能量傳輸單元可以具有dc/dc轉(zhuǎn)換器裝置(例如包括多個dc/dc轉(zhuǎn)換器)，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器裝置被構(gòu)造用于一方面通過子單元的相應(yīng)連接觸點排出或饋送相應(yīng)的“子能量”，并且另一方面通過另一存儲單元的端子對另一存儲單元饋送或排出“子能量的總和”(其中在這里也可以設(shè)置再次劃分成用于另一存儲單元的相應(yīng)子單元的子能量的饋送或排出)。尤其是可以通過這種方式實現(xiàn)上面提到的“子單元平衡”。

42、在本發(fā)明的一種實施方式中，hpc存儲單元的子單元的數(shù)量等于hec存儲單元的子單元的數(shù)量。與此不同地，子單元、即一方面hpc存儲單元和另一方面hec存儲單元的相應(yīng)數(shù)量也可以彼此不同。

43、就此而論，可以注意的是，hpc和hec存儲單元的相應(yīng)標稱電壓(“端電壓”)可以被設(shè)置為至少近似相同大小的，所述標稱電壓可以例如分別施加在由存儲單元的許多子單元構(gòu)成的串聯(lián)支路的端部之間。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，與此不同地也可以容易地設(shè)置用于hpc和hec存儲單元的非常不同地高的標稱電壓。在能量傳輸單元的具體設(shè)計方案的情況下(根據(jù)能量傳輸單元的電路概念)任何時候都可以相應(yīng)地考慮hpc和hec側(cè)之間的這樣的不同的標稱電壓。

44、hpc和hec存儲單元的不同的標稱電壓(例如彼此相差至少2倍、尤其是至少5倍)在很多情況下甚至是有利的。對此示例是：根據(jù)應(yīng)用情況可以帶來各種優(yōu)點：為能量存儲系統(tǒng)在以下意義上設(shè)置“模塊化”結(jié)構(gòu)，即hpc存儲單元、hec存儲單元和能量傳輸單元在結(jié)構(gòu)上并不是全部都聯(lián)合成一個單元(例如在共同的殼體中)。在這種情況下，能量存儲系統(tǒng)因此由多個在空間上彼此分離的模塊組成，所述模塊可以經(jīng)由電線路裝置相互連接。于是例如可以使用存儲單元的以及從而也在所屬線路連接的區(qū)域中的較低(或較高)電壓水平來有利地降低關(guān)于絕緣(或線路橫截面)的對應(yīng)的要求。

45、在本發(fā)明的一種特別有利的實施方式中，能量傳輸單元能夠借助于控制裝置被操控用于傳輸能量，其中為了對高能量電池進行充電和/或放電，時間調(diào)制電流流經(jīng)第二端子。

46、如已經(jīng)提及的，高能量電池(hec)的比較高的存儲容量或能量密度同時意味著hec存儲單元的按趨勢較低的負荷能力或功率密度。因此，在本發(fā)明的情況下設(shè)置的對hec存儲單元的使用是有問題的，因為從而例如總系統(tǒng)(能量存儲系統(tǒng))的負荷能力相應(yīng)地被限制，也即不僅在能量存儲器的放電時而且在充電時被限制。尤其是，這例如限制快速充電能力。

47、然而，利用其中時間調(diào)制電流流經(jīng)第二端子用于對高能量電池進行充電和/或放電的實施方式，可以有利地減輕能量存儲系統(tǒng)的負荷能力的限制，因為已經(jīng)表明，根據(jù)電池組電池的具體類型，通過使用時間調(diào)制(可變)電流用于對電池組電池進行充電或放電(與在使用恒定電流的情況下進行充電/放電相比)，可以實現(xiàn)負荷能力的值得一提的提高。

48、因此，在實踐中可以有利地使用該實施方式用于在充電和/或放電時增大能量存儲系統(tǒng)的負荷能力。然而可替代地或附加地，該實施方式的好處還可以在于延長有關(guān)的存儲單元的使用壽命。

49、在任何情況下，該實施方式非常有利地有助于改善能量存儲系統(tǒng)的使用特性，因為由此緩和開頭解釋的目標沖突(例如關(guān)于存儲容量、負荷能力、尤其是例如在快速充電能力和充電時間方面、以及老化行為等)。

50、在該實施方式的一種改進方案中規(guī)定，所述傳輸策略此外規(guī)定為所述時間調(diào)制電流預(yù)先給定一個或多個調(diào)制參數(shù)。

51、這樣的“調(diào)制參數(shù)”可以尤其是例如是時間調(diào)制電流的特定特性的定量度量，諸如在電流的周期性時間變化過程的情況下的頻率。

52、尤其是可以規(guī)定根據(jù)所檢測的運行參數(shù)(和/或下面還描述的“外部運行參數(shù)或控制命令”)預(yù)先給定一個或多個調(diào)制參數(shù)，例如以便例如適應(yīng)于當(dāng)前運行情形(無論是能量存儲單元還是表示其安裝環(huán)境的裝置、諸如車輛)優(yōu)化時間調(diào)制的好處。每個這樣的調(diào)制參數(shù)尤其是可以例如自適應(yīng)地根據(jù)由電池的電化學(xué)確定的合適的電池準則以內(nèi)聯(lián)(inline)方式被修改和適配。通過這種方式可以尤其是例如外延還有高能量電池(hec)的快速充電時間?？傮w而言，從而例如可以有利地仍更進一步縮短hec存儲單元(相對于高能量電池)的充電時間。

53、在一種改進方案中規(guī)定，時間調(diào)制電流具有脈沖電流分量和/或紋波電流分量。

54、術(shù)語“脈沖電流分量”在此情況下可以表示在電流的時間變化過程中存在的或多或少顯著的且明顯彼此可劃界的脈沖序列，其中該脈沖序列的波動幅度(振幅)至少近似地對應(yīng)于電流的時間變化過程的波動幅度。

55、例如，脈沖可以是矩形的或者例如正弦的脈沖。例如，還可以設(shè)置三角形脈沖。在時間等距的相同脈沖的情況下，脈沖電流分量是時間調(diào)制電流的周期性電流分量。然而，與此不同地，脈沖電流分量也可以由其時間間隔和/或其脈沖形狀(例如脈沖暫停比)在電流的時間變化過程中系統(tǒng)地變化的脈沖構(gòu)成。

56、利用將電流的引起能量的期望傳輸、即從hpc存儲單元到hec存儲單元或反之亦然的那個極性(電流方向)稱為“正的”的協(xié)定，時間調(diào)制電流的平均值必須為正的。然而，這并不排除在電流的時間變化過程中也可能采取負值。優(yōu)選地相對短時間和/或與電流強度的小絕對值相關(guān)聯(lián)的這樣的“負電流流動階段”甚至可以根據(jù)具體的電池組電池類型而是有利的(例如用于避免由于電極去極化而在鋰離子電池中形成樹枝狀結(jié)晶體)。

57、脈沖序列或從而脈沖電流分量的波動幅度(振幅)可以由(電流的電流強度的)預(yù)先給定的下限和上限定義，其中根據(jù)上述內(nèi)容，上限必須為正的，然而如果設(shè)置負電流流動階段，則下限也可以為負的。

58、關(guān)于表征脈沖電流分量，可以通過一個或多個調(diào)制參數(shù)例如量化以下特性中的至少一個：脈沖序列的頻率、脈沖的振幅、下限、上限、脈沖暫停比?？商娲鼗蚋郊拥兀梢岳缫?guī)定，通過一個或多個調(diào)制參數(shù)指定特定的脈沖幾何形狀(例如矩形、正弦或三角脈沖)。

59、術(shù)語“紋波電流分量”應(yīng)該表示在電流的時間變化過程中存在的波動序列(交流電流分量)，所述波動序列可以例如與直流電流疊加，其中波動序列的波動幅度(振幅)明顯小于直流電流的電流強度(例如是至少5倍、尤其是至少10倍)?？商娲?，波動序列可以與時變電流(例如“脈沖電流分量”)疊加，其中在這種情況下波動序列的波動幅度(振幅)明顯小于所述時變電流的波動幅度(例如是至少5倍、尤其是至少10倍)，并且波動的頻率或基頻明顯大于所述時變電流的對應(yīng)的頻率或基頻(例如是至少5倍、尤其是至少10倍)。

60、表示紋波電流分量的波動可以例如是矩形或例如正弦形或例如三角形波動。尤其是，紋波電流分量可以是時間調(diào)制電流的周期性電流分量。然而，與此不同地，紋波電流分量也可以由非周期性波動構(gòu)成。

61、關(guān)于表征紋波電流分量，可以通過一個或多個調(diào)制參數(shù)例如量化以下特性中的至少一個：波動(紋波)的頻率、波動的振幅。

62、如果如上已經(jīng)解釋的，高功率電池(hpc)和/或高能量電池(hec)有利地接線成有關(guān)的(一個或多個)存儲單元的相應(yīng)子單元(模塊)，并且所檢測的和由傳輸策略要考慮的運行參數(shù)包括單獨地針對有關(guān)的(一個或多個)存儲單元的每個子單元檢測的一個或多個“狀態(tài)參數(shù)”(諸如soc、sop、soh等)，則在“利用時間調(diào)制電流”操控能量傳輸?shù)那闆r下，傳輸策略同樣可以規(guī)定為這些子單元單獨地預(yù)先給定調(diào)制參數(shù)。這應(yīng)該意味著在對子單元進行放電或充電時在這種能量傳輸(從hpc到hec或反之亦然)期間分別流動的電流的各個“電流曲線(stromprofile)”分別單獨地(針對每個子單元)被預(yù)先給定。

63、在本發(fā)明的一種特別有利的實施方式中規(guī)定，能量存儲系統(tǒng)此外包括數(shù)據(jù)接口，經(jīng)由所述數(shù)據(jù)接口能夠從外部裝置給所述控制裝置饋送：

64、-控制命令，其中根據(jù)所饋送的控制命令修改所述傳輸策略，和/或

65、-外部運行參數(shù)，其中所述傳輸策略規(guī)定此外根據(jù)所饋送的外部運行參數(shù)操控所述能量傳輸單元。

66、“外部裝置”尤其是可以例如是在使用情形下以通信方式(例如有線地、例如經(jīng)由數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸總線)與能量存儲系統(tǒng)或其控制裝置連接的裝置，所述裝置是能量存儲系統(tǒng)的安裝環(huán)境的組成部分。如果能量存儲系統(tǒng)例如安裝在車輛上，例如用于對車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)進行電能量供應(yīng)，則外部裝置尤其是可以例如是中央控制裝置(例如程序控制計算機裝置)或其他車輛自身的控制裝置。

67、外部裝置有利地可以是以下裝置，即其中數(shù)據(jù)是可用的(例如存儲和/或從所存儲的數(shù)據(jù)中計算出)，所述數(shù)據(jù)包含關(guān)于能量存儲系統(tǒng)的瞬時和/或為未來要預(yù)期的使用的信息。有利地，這樣的數(shù)據(jù)本身或者從這樣的數(shù)據(jù)中通過車輛側(cè)進一步處理而計算的數(shù)據(jù)可以作為外部運行參數(shù)被饋送給能量存儲系統(tǒng)的控制裝置

68、在用于車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)的使用的使用示例中，數(shù)據(jù)或其元素可以例如代表以下“外部運行參數(shù)”中的一個或多個：瞬時加油踏板位置、瞬時驅(qū)動功率(包括在回收時的負驅(qū)動功率)、電流的瞬時電流強度，利用所述電流瞬時對電能量存儲器進行放電/充電。可替代地或附加地，數(shù)據(jù)或其元素可以例如代表與上面說明的相同的運行參數(shù)，但是不作為瞬時值而是作為為未來要預(yù)期的或所預(yù)測的值。

69、關(guān)于未來的數(shù)據(jù)可以在車輛上例如源自導(dǎo)航系統(tǒng)，例如代表由導(dǎo)航系統(tǒng)確定的瞬時車行道的特性(例如上坡路、下坡路、彎道、交通信號燈等)和/或由車輛的用戶在導(dǎo)航系統(tǒng)中定義的行駛路線的特性(例如沿著行駛路線和/或在起點和/或目的地處的海拔高度等)。

70、在另一實施方式中，“外部裝置”例如是服務(wù)器裝置，所述服務(wù)器裝置經(jīng)由移動無線電網(wǎng)絡(luò)與車輛通信連接，使得可以通過經(jīng)由移動無線電網(wǎng)絡(luò)饋送的控制命令來修改車輛的能量存儲系統(tǒng)中的傳輸策略(以便實現(xiàn)傳輸策略的優(yōu)化)。在這種情況下，這種控制命令的產(chǎn)生可以尤其是例如基于來自大量車輛的車隊管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，所述車輛同樣分別裝備有在這里描述的類型的能量存儲系統(tǒng)。

71、在一種實施方式中，外部運行參數(shù)包括瞬時功率要求和/或為未來預(yù)測的功率要求。

72、借助于控制裝置實施的傳輸策略可以有利地以以下方式在操控能量傳輸單元時考慮從外部裝置饋送的數(shù)據(jù)，即通過所述方式進一步改善或優(yōu)化能量存儲系統(tǒng)的運行。例如為此可以規(guī)定，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)來修改針對高功率電池的充電狀態(tài)和/或高能量電池的充電狀態(tài)的額定值或額定值范圍的預(yù)設(shè)。

73、在一種實施方式中規(guī)定，hpc存儲單元和/或hec存儲單元分別包括多個可彼此單獨運行的子單元，所述子單元分別由有關(guān)的存儲單元的高功率電池或高能量電池的所屬部分構(gòu)成，并且可操控雙向能量傳輸單元與第一端子(到hpc存儲單元)和第二端子(到hec存儲單元)相結(jié)合地被構(gòu)造用于在hpc存儲單元和hec存儲單元之間傳輸能量時，對于多個子單元能夠?qū)崿F(xiàn)由所述控制裝置分別單獨地確定的對相應(yīng)的子能量的排出或饋送。

74、在一種實施方式中，電能量存儲器擁有至少20kwh、尤其是至少40kwh的能量存儲容量。

75、在一種對于許多應(yīng)用有利的實施方式中，第二存儲單元(hec)擁有大于第一存儲單元(hpc)的能量存儲容量的能量存儲容量。這優(yōu)選是至少2倍、尤其是至少5倍。

76、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，開頭提到的任務(wù)通過一種用于運行在這里描述類型的能量存儲系統(tǒng)的方法來解決，所述方法包括以下步驟：

77、-檢測所述能量存儲系統(tǒng)的電能量存儲器的運行參數(shù)，所述運行參數(shù)至少包括電能量存儲器的第一存儲單元(hpc存儲單元)的高功率電池(hpc)的狀態(tài)參數(shù)和電能量存儲器的第二存儲單元(hec存儲單元)的高能量電池(hec)的狀態(tài)參數(shù)，以及

78、-執(zhí)行傳輸算法，所述傳輸算法規(guī)定按照傳輸策略根據(jù)所檢測的運行參數(shù)在hpc存儲單元和hec存儲單元之間傳輸能量，其中所述傳輸策略規(guī)定為所述高功率電池的充電狀態(tài)和所述高能量電池的充電狀態(tài)預(yù)先給定額定值或額定值范圍。

79、針對根據(jù)本發(fā)明的能量存儲系統(tǒng)在這里描述的實施方式和特殊設(shè)計方案還可以單獨地或者以任意組合的方式以類似的方式被設(shè)置為根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式或特殊設(shè)計方案并且反之亦然。

80、在該方法的一種實施方式中，要檢測的運行參數(shù)此外包括在對電能量存儲器進行充電或放電時流經(jīng)能量存儲系統(tǒng)的連接裝置的電流的電流強度?？商娲鼗蚋郊拥兀€可以例如接收關(guān)于該電流強度的信息作為上面提及的外部運行參數(shù)之一。

81、在一種實施方式中，可以根據(jù)傳輸算法操控能量的傳輸，其中時間調(diào)制電流流經(jīng)hec存儲單元的端子，用于對高能量電池(hec)進行充電和/或放電。根據(jù)能量傳輸(例如借助于dc/dc轉(zhuǎn)換器裝置)的具體實現(xiàn)，在此情況下相應(yīng)地時間調(diào)制的電流也可以從能量傳輸單元出發(fā)流向hec存儲單元的端子。然而，也可設(shè)想，后者電流“以平滑的方式”(直流電流)從能量傳輸單元流向hec存儲單元的端子。

82、在一種實施方式中，該方法此外包括接收用于根據(jù)所接收的控制命令修改所述傳輸策略的控制命令和/或用于此外根據(jù)所接收的外部運行參數(shù)操控能量的傳輸?shù)耐獠窟\行參數(shù)。

83、根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，在這里描述的類型的能量存儲系統(tǒng)和/或在這里描述的類型的方法的用途，用于對車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)進行電能量供應(yīng)。

84、有利地，還可以規(guī)定例如用于對用于可連接到其上的耗電器的供電電網(wǎng)進行電能量供應(yīng)的用途，例如與將來自可再生能源的電能饋入到這樣的供電電網(wǎng)相結(jié)合。