[发明专利]具有汇流排矩阵的电气供能设备及其运行方法

权利要求书

1.一种电气供能设备(10)，包括多个使用单元(12)，多个使用单元中的每个使用单元设置成产生或暂存或动态再分配电能，其中，控制装置(19)设置成，控制在供能设备(10)和多个与该供能设备联接的外部构件之间的能量交换(E)，其中，外部构件中的每个分别是设备或能量源，其特征在于，供能设备(10)通过汇流排装置(18)实施能量交换(E)，其中，借助于汇流排装置(18)的汇流排(18’)形成能切换的汇流排矩阵，在供能设备(10)中将使用单元(12)分配到支路(11)中，每个支路(11)具有两个支路端部，在每个支路(11)中其使用单元(12)连接成串联电路(13)，且串联电路(13)经由直流电压转换器(14)与支路(11)的第一支路端部连接，支路(11)的第二支路端部直接连接至串联电路，支路(11)的每个支路端部(11’)又经由相应的能电分离的开关单元(15)与汇流排装置(18)连接，控制装置(19)设置成，对于多个外部构件(KFZ)连接到汇流排装置(18)的汇流排(18’)中的不同汇流排上的情况，为了能量交换(E)通过切换相应的支路(11)的开关单元(15)将外部构件与支路(11)中的分别至少一个连接，并且在此保持所述外部构件相互之间电分离。

2.根据权利要求1所述的供能设备(10)，其中，每个使用单元(12)各自包括至少一个电池单体和/或至少一个燃料电池和/或至少一个太阳能电池板和/或至少一个电容器和/或发电机。

3.根据权利要求2所述的供能设备(10)，其中，所述至少一个电池单体包括一个电池单体模块或由多个电池单体模块构成的组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，控制装置设置成，通过交替地将不同支路与外部构件中之一连接来限制各个支路的热负荷和/或电气负荷。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，汇流排装置的汇流排由铝或铜形成且与使用单元热耦合，其中，控制装置设置成，通过汇流排装置转载支路(11)的电能来产生用于使用单元的热功率。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，控制装置设置成，在能量交换期间将与相同的外部构件连接的至少两个支路的电流强度相互成比例地以如下方式分配：

a)根据从支路通至外部构件的汇流排装置的线路长度；和/或

b)根据各自借助于支路应提供的预定的电流特性和/或功率特性。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，供能设备具有与汇流排装置连接的交流/直流转换器装置，该交流/直流转换器装置用于与作为相应的外部构件的公共供电电网或与电网独立的交流能量源交换电能，控制装置设置成，在能量交换期间，如果支路中至少之一放电，通过交流/直流转换器装置以来自供电电网或交流能量源的电能为支路中至少另一充电。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，设置有多个双向的交流-直流转换器，控制装置设置成，将交流-直流转换器中的每个与其余的交流-直流转换器无关地与另一汇流排连接，和/或至少两个交流-直流转换器并联连接到汇流排，以便满足电流强度规定/功率规定。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，在每个支路(11)内为每个使用单元(12)设有桥接电路(N11)，控制装置(19)设置成，为了控制能量交换(E)而控制每个支路(11)的相应的直流电压转换器(14)和每个支路(11)的至少一个开关单元(15)和每个使用单元(12)的桥接电路(N11)。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的供能设备(10)，其中，对于每两个支路(11)分别设有另一开关单元(15’)，该另一开关单元设置成，为了能量交换(E)将所述两个支路(11)串联连接，控制装置(19)设置成，将串联连接的支路(11)与汇流排对电连接。

11.一种用于运行根据权利要求1至10之一所述的供能设备(10)的方法，其中，提供多个使用单元(12)，多个使用单元中的每个使用单元(12)设置成产生或暂存电能，其中，控制装置(19)控制在供能设备(10)与多个和所述供能设备联接的外部构件之间的能量交换(E)，其中，外部构件中的每个分别是设备或能量源，其特征在于，供能设备(10)通过汇流排装置(18)实施能量交换(E)，其中，借助于汇流排装置(18)的汇流排(18’)形成能切换的汇流排矩阵，在供能设备(10)中将使用单元(12)分配到支路(11)中，每个支路(11)具有两个支路端部，且在每个支路(11)中其使用单元(12)连接成串联电路(13)，串联电路(13)经由直流电压转换器(14)与支路(11)的第一支路端部连接，支路(11)的第二支路端部直接连接至串联电路，支路(11)的每个支路端部(11’)又经由相应的能电分离的开关单元(15)与汇流排装置(18)连接，对于多个外部构件(KFZ)连接到汇流排装置(18)的汇流排(18’)中的不同汇流排上的情况，控制装置(19)为了能量交换(E)通过切换相应的支路(11)的开关单元(15)将外部构件与支路(11)中的分别至少一个连接，并且在此保持各外部构件相互之间电分离。