WO2014040787A2

WO2014040787A2 - Energieversorgungssystem und verfahren zum ansteuern von koppeleinrichtungen einer energiespeichereinrichtung

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Publication number: WO2014040787A2
Application number: PCT/EP2013/065951
Authority: WO
Inventors: Manfred Grabs; Thomas ZELTWANGER; Andreas Mittag; Klaus-Jürgen SCHULER
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2015-03-14
Also published as: CN104620492A; US20150236614A1; DE102012216469A1; CN104620492B; US9608544B2; WO2014040787A3

Abstract

Die Erfindung betrifftein Energieversorgungssystem, mit einer Energiespeichereinrichtung. Die Energiespeichereinrichtung weist eine Vielzahl von in mindestens einem Energieversorgungszweig in Serie geschalteten Energiespeichermodulen, welche jeweils ein Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit Koppelelementen umfassen, welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu umgehen, und eine Vielzahl von Treibereinrichtungen auf, welche jeweils einem der Energiespeichermodule zugeordnet und mit dem jeweils einen der Energiespeichermodule gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die Koppelelemente der Koppeleinrichtungen gemäß einem Treibersignal anzusteuern. Das Energieversorgungssystem umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, welche über eine Steuersignalleitung mit den Treibereinrichtungen gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, an die Treibereinrichtungen über die Steuersignalleitung ein Steuersignal auszugeben, welches einen physikalischen Steuersignalparameter aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen codiert ist. Dabei sind die Treibereinrichtungen dazu ausgelegt, das Steuersignal zu empfangen, und das jeweilige Treibersignal in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignalparameters und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung zu erzeugen.

Description

Beschreibung Titel

Energieversorgungssystem und Verfahren zum Ansteuern von Koppeleinrichtungen einer Energiespeichereinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem und ein Verfahren zum Ansteuern von Koppeleinrichtungen einer Energiespeichereinrichtung, insbesondere einer

Energiespeichereinrichtung mit modularem Batteriesystem.

Stand der Technik Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie z.B.

Windkraftanlagen oder Solaranlagen, wie auch in Fahrzeugen, wie Hybrid- oder

Elektrofahrzeugen und Schiffen, vermehrt elektronische Systeme zum Einsatz kommen, die neue Energiespeichertechnologien mit elektrischer Antriebstechnik oder mit elektrischen Versorgungsnetzen kombinieren.

Die Einspeisung von ein- oder mehrphasigem Strom in eine elektrische Maschine oder elektrisches Versorgungsnetz wird üblicherweise durch einen Umrichter in Form eines Pulswechselrichters bewerkstelligt. Dazu kann eine von einem

Gleichspannungszwischenkreis bereitgestellte Gleichspannung in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung umgerichtet werden. Der Gleichspannungszwischenkreis wird dabei von einem Strang aus seriell verschalteten Batteriemodulen gespeist. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden häufig mehrere Batteriemodule in einer Traktionsbatterie in Serie geschaltet.

In der Druckschrift US 5,642,275 A1 ist ein Batteriesystem mit integrierter

Wechselrichterfunktion beschrieben. Systeme dieser Art sind unter dem Namen Multilevel Cascaded Inverter oder auch Battery Direct Inverter (Batteriedirektumrichter, BDI) bekannt. Solche Systeme umfassen Gleichstromquellen in mehreren

Energiespeichermodulsträngen, welche direkt an eine elektrische Maschine oder ein elektrisches Netz anschließbar sind. Dabei können einphasige oder mehrphasige Versorgungsspannungen generiert werden. Die Energiespeichermodulstränge weisen dabei eine Mehrzahl von in Serie geschalteten Energiespeichermodulen auf, wobei jedes Energiespeichermodul mindestens eine Batteriezelle und eine zugeordnete steuerbare Koppeleinheit aufweist, welche es erlaubt, in Abhängigkeit von Steuersignalen den jeweiligen Energiespeichermodulstrang zu unterbrechen oder die jeweils zugeordnete mindestens eine Batteriezelle zu überbrücken oder die jeweils zugeordnete mindestens eine Batteriezelle in den jeweiligen Energiespeichermodulstrang zu schalten. Durch geeignete Ansteuerung der Koppeleinheiten, z.B. mit Hilfe von Pulsweitenmodulation, können auch geeignete Phasensignale zur Steuerung der Phasenausgangsspannung bereitgestellt werden, so dass auf einen separaten Pulswechselrichter verzichtet werden kann. Der zur Steuerung der Phasenausgangsspannung erforderliche Pulswechselrichter ist damit sozusagen in den BDI integriert.

Ähnliche Systeme sind in den Druckschriften DE 10 2010 027 857 A1 und DE 10 2010 027 861 A1 offenbart, die beispielsweise Batteriedirektinverter mit mehreren

Batteriemodulsträngen zeigen, welche direkt an eine elektrische Maschine anschließbar sind.

BDIs weisen üblicherweise einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere

Ausfallsicherheit gegenüber herkömmlichen Systemen auf. Die Ausfallsicherheit wird unter anderem dadurch gewährleistet, dass defekte, ausgefallene oder nicht voll leistungsfähige Batteriezellen durch geeignete Überbrückungsansteuerung der

Koppeleinheiten aus den Energieversorgungssträngen herausgeschaltet werden können. Die Phasenausgangsspannung eines Energiespeichermodulstrangs kann durch entsprechendes Ansteuern der Koppeleinheiten variiert und insbesondere stufig eingestellt werden. Die Stufung der Ausgangsspannung ergibt sich dabei aus der Spannung eines einzelnen Energiespeichermoduls, wobei die maximal mögliche

Phasenausgangsspannung durch die Summe der Spannungen aller

Energiespeichermodule eines Energiespeichermodulstrangs bestimmt wird.

Zur Einstellung einer Ausgangsspannung eines Energiespeichermoduls kann eine pulsbreitenmodulierte (PWM) Ansteuerung der Koppeleinheiten erfolgen. Dadurch ist es möglich, durch gezielte Variation der Ein- bzw. Ausschaltzeiten einen gewünschten Mittelwert als Energiespeichermodulspannung auszugeben. Eine Herausforderung bei BDIs bzw. modular aufgebauten Energiespeichereinrichtungen ist es, die Koppeleinheiten der einzelnen Energiespeichermodule schnell, flexibel, zuverlässig, energieeffizient und kostengünstig anzusteuern. Mit steigender Anzahl von Energiespeichermodulen wird diese Herausforderung zunehmend schwieriger.

Es besteht daher ein Bedarf nach einer Ansteuerung für Koppeleinrichtungen modular aufgebauter Energiespeichereinrichtungen, bei der die Leistungselektronik der einzelnen Energiespeichermodule mit hoher Genauigkeit, hoher Geschwindigkeit, möglichst großer Flexibilität und geringem Implementierungsaufwand angesteuert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ein Energieversorgungssystem, mit einer Energiespeichereinrichtung. Die Energiespeichereinrichtung weist eine Vielzahl von in mindestens einem Energieversorgungszweig in Serie geschalteten

Energiespeichermodulen, welche jeweils ein Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit

Koppelelementen umfassen, welche dazu ausgelegt sind, das

Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu umgehen, und eine Vielzahl von Treibereinrichtungen auf, welche jeweils einem der Energiespeichermodule zugeordnet und mit dem jeweils einen der

Energiespeichermodule gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die

Koppelelemente der Koppeleinrichtungen gemäß einem Treibersignal anzusteuern. Das Energieversorgungssystem umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, welche über eine Steuersignalleitung mit den Treibereinrichtungen gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, an die Treibereinrichtungen über die Steuersignalleitung ein Steuersignal auszugeben, welches einen physikalischen Steuersignalparameter aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen codiert ist. Dabei sind die

Treibereinrichtungen dazu ausgelegt, das Steuersignal zu empfangen, und das jeweilige Treibersignal in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignalparameters und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung zu erzeugen.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern von Koppeleinrichtungen einer Energiespeichereinrichtung, welche eine Vielzahl von in mindestens einem Energieversorgungszweig in Serie geschalteten Energiespeichermodulen aufweist. Die Energiespeichermodule umfassen jeweils ein Energiespeicherzellenmodul, welches mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist, und eine Koppeleinrichtung mit Koppelelementen, welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul selektiv in den jeweiligen Energieversorgungszweig zu schalten oder zu umgehen. Das Verfahren weist dabei die Schritte des Erzeugens eines Steuersignals, welches einen physikalischen Steuersignalparameter aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen codiert ist, des Sendens des

Steuersignals an Treibereinrichtungen, welche jeweils einem der Energiespeichermodule zugeordnet und mit dem jeweils einen der Energiespeichermodule gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die Koppelelemente der Koppeleinrichtungen gemäß einem Treibersignal anzusteuern, über eine Steuersignalleitung, und des Erzeugens eines jeweiligen Treibersignals für die Koppelelemente der Koppeleinrichtungen durch die Treibereinrichtungen in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignalparameters und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung. Vorteile der Erfindung

Es ist Idee der vorliegenden Erfindung, in einer modular aufgebauten

Energiespeichereinrichtung mit in einem oder mehreren Energieversorgungszweigen seriell verschalteten Batteriezellen die Ansteuerung der leistungselektronischen Bauteile möglichst effizient, schnell, genau und flexibel zu gewährleisten. Dazu wird eine

Steuereinrichtung vorgesehen, welche mit den den jeweiligen Energiespeichermodulen der Energiespeichereinrichtung zugeordneten Treibereinrichtungen über eine

Steuerleitung kommuniziert. Über diese Steuerleitung kann ein Steuersignal an alle Treibereinrichtungen gesandt werden, welches eine physikalische Eigenschaft aufweist, deren Wert bzw. deren Variation ein Ansteuerverhalten der Treibereinrichtungen codiert.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ansteuerung besteht darin, dass nur eine

Steuerleitung vorgesehen wird, über die in serieller Abfolge alle Treibereinrichtungen eines Energieversorgungszweigs mit dem Steuersignal versorgt werden. Dadurch sinkt der Hardwareaufwand, insbesondere da die Anzahl der Energiespeichermodule bzw. der zugehörigen Treibereinrichtungen flexibel angepasst werden kann, ohne dass die Steuerleitungstopologie grundlegend geändert werden muss. Ferner kann durch die eine Steuerleitung eine Synchronität der Ansteuerung der Treibereinrichtungen gewährleistet werden. Überdies besteht der Vorteil, dass standardisierte Steuersignaltypen verwendet werden können, so dass die Implementierung flexibel, kostengünstig und fehlerarm ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sind hohe Aktualisierungsfrequenzen der

Ansteuersignale für die Treibereinrichtungen möglich, ohne dass teure oder spezielle Hardwarekomponenten für die Kommunikation mit den Treibereinrichtungen notwendig werden. Insbesondere ist die Auswertung des Steuersignals in den Treibereinrichtungen schnell, problemlos und ohne umfangreiche Anpassungen an die Art des Steuersignals möglich. Die Ansteuerung ermöglicht sehr kurze Latenzzeiten. Außerdem ist vorteilhafterweise eine theoretisch unbegrenzte Anzahl von Energiespeichermodulen möglich, deren praktische Maximalanzahl lediglich von der erforderlichen Auflösung und der

Verarbeitungsgeschwindigkeit des Steuersignals durch die Treibereinrichtungen abhängig ist. Darüber hinaus gewährleistet die erfindungsgemäße Vorgehensweise sichere Zustände im Fehlerfall, beispielsweise bei Drahtbruch der Steuerleitung oder der Zuleitungen zu den Treibereinrichtungen.

Darüber hinaus ist eine Synchronisation der Energiespeichermodule über Flankensignale möglich. Die Übertragung der Steuersignale ist in vorteilhafter Weise robust und kann über geeignete Bauelemente, beispielsweise Optokoppler, galvanisch getrennt durchgeführt werden. Die gesamte Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den Treibereinrichtungen benötigt nur wenig Rechenkapazität, so dass die Software der Treibereinrichtungen und der Steuereinrichtung wenig Ressourcen in Anspruch nimmt. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems kann das Energieversorgungssystem weiterhin eine Konfigurationsleitung umfassen, welche die Steuereinrichtung mit den Treibereinrichtungen koppelt, wobei die

Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Konfigurationssignal über die

Konfigurationsleitung an die Treibereinrichtungen auszugeben, welches die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der Treibereinrichtungen konfiguriert. Dies bietet den Vorteil, dass über die separate Konfigurationsleitung Konfigurationsdaten mit geringen Anforderungen an die Schnelligkeit der Aktualisierung an die Treibereinrichtungen übermittelt werden können. Dadurch können herkömmliche Bussysteme, wie

beispielsweise ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus für die Konfiguration der

Treibereinrichtungen eingesetzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems kann das Energieversorgungssystem weiterhin eine Rücksetzleitung umfassen, welche die Steuereinrichtung mit den Treibereinrichtungen koppelt, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Rücksetzsignal über die Rücksetzleitung an die Treibereinrichtungen auszugeben, welches alle Koppelelemente der Koppeleinrichtungen in offenen Zustand versetzt. Vorteilhafterweise kann dadurch die Sicherheit im Fehlerfall gewährleistet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems kann das Energieversorgungssystem weiterhin eine Rückführleitung umfassen, welches zusammen mit der Steuersignalleitung eine

Feedbackschleife für die Steuereinrichtung bildet, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, das Steuersignal über die Rückführleitung zu empfangen, und in

Abhängigkeit von dem rückgeführten Steuersignal zu überprüfen, ob das Steuersignal fehlerfrei an alle Treibereinrichtungen ausgegeben wird und kein Defekt in der

Steuersignalleitung vorliegt. Dies ermöglicht es, Defekte und Ausfälle leichter zu ermitteln sowie gegebenenfalls das Steuersignal bei Laufzeitunterschieden nachzuregeln.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems und Verfahrens kann das Steuersignal ein

pulsbreitenmoduliert.es Digitalsignal und der physikalische Steuersignalparameter die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Digitalsignals sein. Durch pulsbreitenmodulierte Steuersignale sind hohe Aktualisierungsfrequenzen möglich, so dass Informationen zur Verifizierung auch mehrmals während einer Schaltperiode der Koppeleinrichtungen gesendet werden können. Das ermöglicht eine Mittelung der Erfassung des

Steuersignalparameters, wodurch die Fehlerwahrscheinlichkeit sinkt und die Ansteuerung robuster wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems und Verfahrens kann das Steuersignal ein

frequenzmoduliertes Digitalsignal und der physikalische Steuersignalparameter die Frequenz des frequenzmodulierten Digitalsignals sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems und Verfahrens kann das Steuersignal ein analoges Spannungssignal und der physikalische Steuersignalparameter der Spannungswert des analogen Spannungssignals sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems und Verfahrens kann das Steuersignal eine seriell übertragene digitale Bitfolge, beispielsweise über RS 232, und der physikalische

Steuersignalparameter in der Bitfolge kodiert sein.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren weiterhin den Schritt des Erzeugens eines Konfigurationssignals, welches über eine

Konfigurationsleitung an die Treibereinrichtungen ausgegeben wird, umfassen, wobei das Konfigurationssignal die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der

Treibereinrichtungen konfiguriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Energieversorgungssystems können die Koppeleinrichtungen Koppelelemente in

Vollbrückenschaltung umfassen. Alternativ können die Koppeleinrichtungen

Koppelelemente in Halbbrückenschaltung umfassen. Gemäß einer weiteren

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems können die Energiespeicherzellen Lithium-Ionen-Akkumulatoren umfassen. Damit eignet sich die erfindungsgemäße Ansteuerung besonders für schnell schaltende Batteriedirektumrichter (BDIs) oder Batteriedirektkonverter (BDCs). Selbstverständlich sind dabei auch alle anderen Arten von Batterien, Akkumulatoren, Kondensatoren und Spannungsquellen möglich, ebenso wie sich die erfindungsgemäße Ansteuerung auch für andere modular in Serie geschalteten Energieversorgungssystemen eignet.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Energieversorgungssystems mit einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Energiespeichermoduls einer Energiespeichereinrichtung nach Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines

Energiespeichermoduls einer Energiespeichereinrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines elektrischen Energieversorgungssystems mit einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Steuersignalzuordnung zu verschiedenen Parameterbereichen eines Steuersignals gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ansteuern von

Koppeleinrichtungen einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer weiteren

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt ein elektrisches Energieversorgungssystem 100 zur Spannungswandlung von durch Energiespeichermodule 3 bereitgestellter Gleichspannung in eine n-phasige Wechselspannung. Das Energieversorgungssystem 100 umfasst eine

Energiespeichereinrichtung 1 mit Energiespeichermodulen 3, welche in ein oder mehreren Energieversorgungssträngen bzw. Energieversorgungszweigen Z in Serie geschaltet sind. Die Energieversorgungszweige Z sind jeweils zwischen zwei Ausgangsanschlüsse 1 a und 1 b der Energiespeichereinrichtung 1 gekoppelt, die jeweils an einen

Gleichspannungszwischenkreis 2b gekoppelt sind. Beispielhaft dient das

Energieversorgungssystem 100 in Fig. 1 zur Speisung einer dreiphasigen elektrischen Maschine 6. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Energiespeichereinrichtung 1 zur Erzeugung von elektrischem Strom für ein Energieversorgungsnetz 6 verwendet wird. Alternativ kann die elektrische Maschine 6 auch eine Synchron- oder

Asynchronmaschine, eine Reluktanzmaschine oder ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC,„brushless DC motor") sein. Es kann dabei auch möglich sein, die

Energiespeichereinrichtung 1 in stationären Systemen einzusetzen, beispielsweise in Kraftwerken, in elektrischen Energiegewinnungsanlagen wie zum Beispiel

Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen oder Kraftwärmekopplungsanlagen, in Energiespeicheranlagen wie zum Beispiel Druckluftspeicherkraftwerken, Batteriespeicherkraftwerken, Schwungradspeichern, Pumpspeichern oder ähnlichen Systemen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Systems in Fig. 1 sind Personen- oder Gütertransportfahrzeuge, welche zur Fortbewegung auf oder unter dem Wasser ausgelegt sind, beispielsweise Schiffe, Motorboote oder dergleichen.

Dazu ist jeder der Energieversorgungszweige Z der Energiespeichereinrichtung 1 gegebenenfalls über eine (nicht dargestellte) Koppelinduktivität mit dem

Gleichspannungszwischenkreis 2b gekoppelt. Die Koppelinduktivitäten können

beispielsweise gezielt zwischen den Gleichspannungszwischenkreis 2b und den

Ausgangsanschluss 1 a der Energiespeichereinrichtung 1 geschaltete induktive Drosseln sein. Alternativ kann es auch möglich sein, dass die Koppelinduktivitäten durch ohnehin vorhandene parasitäre Induktivitäten in der Verschaltung zwischen

Energiespeichereinrichtung 1 und Gleichspannungszwischenkreis 2b gebildet werden.

Der Gleichspannungszwischenkreis 2b speist einen Pulswechselrichter 4, welcher aus der Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises 2b eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung für die elektrische Maschine 6 bereitstellt. Die Anzahl der Energieversorgungszweige Z in Fig. 1 beträgt beispielhaft zwei, wobei jedoch jede andere Anzahl an Energieversorgungszweigen Z ebenso möglich ist. Die Energieversorgungszweige Z der Energiespeichereinrichtung 1 weisen mindestens zwei in Reihe geschaltete Energiespeichermodule 3 auf. Beispielhaft beträgt die Anzahl der Energiespeichermodule 3 in Fig. 1 vier, wobei jedoch jede andere Anzahl von

Energiespeichermodulen 3 pro Energieversorgungszweig ebenso möglich ist. Die

Energiespeichermodule 3 weisen jeweils zwei Ausgangsanschlüsse 3a und 3b auf, über welche eine Modulausgangsspannung der Energiespeichermodule 3 bereitgestellt werden kann. Da die Energiespeichermodule 3 primär in Reihe geschaltet sind, summieren sich die Modulausgangsspannungen der Energiespeichermodule 3 zu der

Gesamtausgangsspannung, welche an den Ausgangsanschlüssen 1 a, 1 b der

Energieversorgungszweige Z der Energiespeichereinrichtung 1 bereitgestellt wird.

Beispielhafte Aufbauformen der Energiespeichermodule 3 sind in den Fig. 2 und 3 in größerem Detail gezeigt. Die Energiespeichermodule 3 umfassen jeweils eine

Koppeleinrichtung 7 mit mehreren Koppelelementen 7a und 7c sowie gegebenenfalls 7b und 7d. Die Energiespeichermodule 3 umfassen weiterhin jeweils ein Energiespeicherzellenmodul 5 mit einem oder mehreren in Reihe geschalteten

Energiespeicherzellen 5a, 5k.

Das Energiespeicherzellenmodul 5 kann dabei beispielsweise in Reihe geschaltete Energiespeicherzellen 5a bis 5k, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder -

Akkumulatoren aufweisen. Dabei beträgt die Anzahl der Energiespeicherzellen 5a bis 5k in dem in Fig. 2 gezeigten Energiespeichermodul 3 beispielhaft zwei, wobei jedoch jede andere Zahl von Energiespeicherzellen 5a bis 5k ebenso möglich ist. Ebenso ist es möglich für die Energiespeicherzellen 5a bis 5k Sekundärzellen mit anderer Zellchemie zu verwenden, beispielsweise Blei-Säure-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Lithium-Polymer-Akkumulatoren oder dergleichen. Weiterhin können für die Energiespeicherzellen 5a bis 5k auch Doppelschicht- oder Superkondensatoren eingesetzt werden. Die Energiespeicherzellenmodule 5 sind über Verbindungsleitungen mit

Eingangsanschlüssen der zugehörigen Koppeleinrichtung 7 verbunden. Die

Koppeleinrichtung 7 ist in Fig. 2 beispielhaft als Vollbrückenschaltung mit je zwei

Koppelelementen 7a, 7c und zwei Koppelelementen 7b, 7d ausgebildet. Die

Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d können dabei jeweils ein aktives Schaltelement, beispielsweise einen Halbleiterschalter, und eine dazu parallel geschaltete Freilaufdiode aufweisen. Die Halbleiterschalter können beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs) aufweisen. In diesem Fall können die Freilaufdioden auch jeweils in die Halbleiterschalter integriert sein. Die Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d in Fig. 2 können derart angesteuert werden, beispielsweise mithilfe der Steuereinrichtung 8 in Fig. 1 , dass das

Energiespeicherzellenmodul 5 selektiv zwischen die Ausgangsanschlüsse 3a und 3b geschaltet wird oder dass das Energiespeicherzellenmodul 5 überbrückt bzw. umgangen wird. Beispielsweise kann das Energiespeicherzellenmodul 5 in Vorwärtsrichtung zwischen die Ausgangsanschlüsse 3a und 3b geschaltet werden, indem das

Koppelelement 7d rechts unten und das Koppelelement 7a links oben in einen

geschlossenen Zustand versetzt werden, während die beiden übrigen Koppelelemente in einen offenen Zustand versetzt werden. Ein Umgehungszustand kann beispielsweise dadurch eingestellt werden, indem die beiden Koppelelemente 7a und 7b in

geschlossenen Zustand versetzt werden, während die beiden Koppelelemente 7c und 7d in offenem Zustand gehalten werden. Durch geeignetes Ansteuern der Koppeleinrichtungen 7 können daher einzelne

Energiespeicherzellenmodule 5 der Energiespeichermodule 3 gezielt in die

Reihenschaltung eines Energieversorgungszweigs Z integriert werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Energiespeichermoduls 3. Das in Fig. 3 gezeigte Energiespeichermodul 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten Energiespeichermodul 3 nur dadurch, dass die Koppeleinrichtung 7 zwei statt vier Koppelelemente aufweist, die in Halbbrückenschaltung statt in Vollbrückenschaltung verschaltet sind.

In den dargestellten Ausführungsvarianten können die aktiven Schaltelemente als Leistungshalbleiterschalter, zum Beispiel in Form von IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), JFETs (Junction Field-Effect Transistors) oder als MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors), ausgeführt sein.

Mit den Koppelelementen 7a, 7b, 7c, 7d kann die Ausgangsspannung jedes der

Energieversorgungszweige Z über eine geeignete Ansteuerung in Stufen von einem negativen Maximalwert bis hin zu einem positiven Maximalwert variiert werden. Die Abstufung der Spannungslevel ergibt sich hierbei in Abhängigkeit von der Stufung der einzelnen Energiespeicherzellenmodule 5. Um beispielsweise einen mittleren

Spannungswert zwischen zwei durch die Stufung der Energiespeicherzellenmodule 5 vorgegebenen Spannungsstufen zu erhalten, können die Koppelelemente 7a, 7b, 7c, 7d eines Energiespeichermoduls 3 getaktet angesteuert werden, beispielsweise in einer Pulsbreitenmodulation (PWM), so dass das betreffende Energiespeichermodul 3 im zeitlichen Mittel eine Modulspannung liefert, welche einen Wert zwischen Null und der durch die Energiespeicherzellen 5a bis 5k bestimmten, maximal möglichen

Modulspannung aufweisen kann. Mit erneutem Bezug auf Fig. 1 , kann das Energieversorgungssystem 100 weiterhin eine Steuereinrichtung 8 umfassen, welche mit der Energiespeichereinrichtung 1 verbunden ist, und mithilfe derer die Energiespeichereinrichtung 1 gesteuert werden kann, um die gewünschte Gesamtausgangsspannung der Energiespeichereinrichtung 1 an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen 1 a, 1 b bereitzustellen. Zudem kann die

Steuereinrichtung 8 dazu ausgelegt sein, bei einem Laden der Energiespeicherzellen der Energiespeichereinrichtung 1 die jeweiligen Koppelelemente bzw. aktiven Schaltelemente der Energiespeichereinrichtung 1 anzusteuern.

Dazu weist die Energiespeichereinrichtung 1 eine Vielzahl von Treibereinrichtungen 9 auf, die jeweils einem der Energiespeichermodule 3 zugeordnet und mit diesen gekoppelt sind. Die Treibereinrichtungen 9 sind dazu ausgelegt, die Koppelelemente 7a, 7b; 7c, 7d der Koppeleinrichtungen 7 gemäß einem Treibersignal anzusteuern. Das Treibersignal kann dabei in Abhängigkeit von einem durch die Steuereinrichtung 8 erzeugten

Steuersignal erzeugt werden. Das Steuersignal wird dabei durch die Steuereinrichtung 8 über eine Steuersignalleitung 8a an die Treibereinrichtungen 9 abgegeben. Das

Steuersignal weist einen physikalischen Steuersignalparameter S auf, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen 9 codiert ist. Die Treibereinrichtungen 9 sind dazu ausgelegt, das Steuersignal zu empfangen, und das jeweilige Treibersignal in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignalparameters S und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung zu erzeugen.

Beispielhaft sind in Fig. 1 nur Treibereinrichtungen 9 für einen der

Energieversorgungszweige Z gezeigt. Es kann jedoch auch möglich sein, mehrere oder alle der Energieversorgungszweige Z des Energieversorgungssystems 100 mit

Treibereinrichtungen 9 auszugestalten.

Das Steuersignal kann beispielsweise ein pulsbreitenmoduliertes Digitalsignal sein, wobei der physikalische Steuersignalparameter S die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Digitalsignals ist. Alternativ dazu kann das Steuersignal ein frequenzmoduliertes

Digitalsignal sein, wobei der physikalische Steuersignalparameter S die Frequenz des frequenzmodulierten Digitalsignals ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Steuersignal ein analoges Spannungssignal ist, wobei der physikalische

Steuersignalparameter S der Spannungswert des analogen Spannungssignals ist.

Außerdem besteht die Möglichkeit, dass das Steuersignal eine seriell übertragene digitale Bitfolge, beispielsweise über RS 232, ist, wobei der physikalische Steuersignalparameter S in der Bitfolge kodiert ist.

Allgemein gesprochen kann für das Steuersignal ein Signaltyp gewählt werden, welcher Signaleigenschaften aufweist, welche zum einen gezielt variiert werden können und zum anderen durch eine entsprechende Erfassungslogik in einen übertragenen

Informationswert rückübersetzt werden können. Dadurch können mit dem Steuersignal Steuerinformation betreffend des erforderlichen bzw. gewünschten Ansteuermodus für die Treibereinrichtungen übertragen werden.

Das Energieversorgungssystem 100 kann weiterhin eine gegebenenfalls bidirektionale Konfigurationsleitung 8d aufweisen, welche die Steuereinrichtung 8 mit den

Treibereinrichtungen 9 koppelt. Über die Konfigurationsleitung 8d kann die

Steuereinrichtung 8 ein Konfigurationssignal an die Treibereinrichtungen 9 auszugeben, welches die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der Treibereinrichtungen 9 konfiguriert. Über die Konfigurationsleiterung 8d, welche beispielsweise ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus sein kann, können nicht oder weniger zeitkritische Informationen bezüglich Temperatur, Ladungszustand, Modulspannung oder dergleichen an die

Treibereinrichtungen 9 übertragen oder von dieser gesendet werden. Über diese

Konfigurationsleitung 8d kann die Steuereinrichtung 8 die Energiespeichermodule 3 in Zweigspannungsbereiche einteilen, für welche diese bei der stufigen Zu- und Abschaltung von Energiespeicherzellenmodulen 5 in dem Energieversorgungszweige Z vorgesehen sind.

Weiterhin kann das Energieversorgungssystem 100 eine Rücksetzleitung 8b aufweisen, welche die Steuereinrichtung 8 mit den Treibereinrichtungen 9 koppelt. Über die

Rücksetzleitung 8b kann die Steuereinrichtung 8 ein Rücksetzsignal an die

Treibereinrichtungen 9 ausgeben, welches alle Koppelelemente 7a; 7b; 7c; 7d der Koppeleinrichtungen 7 in offenen Zustand, das heißt einen Freilaufzustand versetzt.

Alternativ dazu kann der Freilaufzustand auch über einen bestimmten

Steuersignalparameterbereich des Steuersignals einstellbar sein, so dass auf eine separate Rücksetzleitung 8b verzichtet werden kann.

Weiterhin kann das Energieversorgungssystem 100 eine Rückführleitung 8c aufweisen, welche zusammen mit der Steuersignalleitung 8a eine Feedbackschleife für die

Steuereinrichtung 8 bildet. Das Steuersignal kann durch die Steuereinrichtung 8 über die Rückführleitung 8c nach Passieren der Steuersignalleitung 8a empfangen werden, so dass in Abhängigkeit von dem rückgeführten Steuersignal überprüft werden kann, ob das Steuersignal fehlerfrei an die Treibereinrichtungen 9 ausgegeben wird. Diese

Informationen können dazu genutzt werden, bei Abweichungen oder Fehlern, das

Steuersignal nachzuregeln. Fig. 4 zeigt ein weiteres elektrisches Energieversorgungssystem bzw. Antriebssystem 200 zur Spannungswandlung von durch Energiespeichermodule 3 bereitgestellter

Gleichspannung in eine n-phasige Wechselspannung. Das Energieversorgungssystem 200 umfasst eine Energiespeichereinrichtung 1 mit Energiespeichermodulen 3, welche in Energieversorgungszweigen Z in Serie geschaltet sind. Beispielhaft sind in Fig. 4 drei Energieversorgungszweige Z gezeigt, welche zur Erzeugung einer dreiphasigen

Wechselspannung, beispielsweise für eine Drehstrommaschine, geeignet sind. Es ist jedoch klar, dass jede andere Anzahl an Energieversorgungszweigen ebenso möglich sein kann. Die Energiespeichereinrichtung 1 verfügt an jedem Energieversorgungszweig über einen Ausgangsanschluss 1 a, 1 b, 1 c, welche jeweils an Phasenleitungen 6a, 6b bzw. 6c angeschlossen sind, die die Energiespeichereinrichtung 1 mit einer elektrischen Maschine 6 koppeln. Beispielhaft dient das Energieversorgungssystem 200 in Fig. 4 zur Speisung einer dreiphasigen elektrischen Maschine 6. Beispielhaft dient das

Energieversorgungssystem 200 in Fig. 4 zur Speisung einer dreiphasigen elektrischen Maschine 6. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Energiespeichereinrichtung 1 zur Erzeugung von elektrischem Strom für ein Energieversorgungsnetz 6 verwendet wird. Alternativ kann die elektrische Maschine 6 auch eine Synchron- oder

Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen oder Kraftwärmekopplungsanlagen, in

Energiespeicheranlagen wie zum Beispiel Druckluftspeicherkraftwerken,

Batteriespeicherkraftwerken, Schwungradspeichern, Pumpspeichern oder ähnlichen Systemen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Systems in Fig. 4 sind Personen- oder

Gütertransportfahrzeuge, welche zur Fortbewegung auf oder unter dem Wasser ausgelegt sind, beispielsweise Schiffe, Motorboote oder dergleichen.

Das Energieversorgungssystem 200 kann weiterhin eine Steuereinrichtung 8 umfassen, welche mit der Energiespeichereinrichtung 1 verbunden ist, und mithilfe derer die

Energiespeichereinrichtung 1 gesteuert werden kann, um die gewünschten

Ausgangsspannungen an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen 1 a, 1 b, 1 c bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 8 kann dabei in gleicher Weise wie die Steuereinrichtung 8 in Fig. 1 und wie oben erläutert arbeiten. Dazu können Treibereinrichtungen 9 für ein oder mehrere der Energieversorgungszweige Z des Energieversorgungssystems 200 in analoger Weise wie für das Energieversorgungssystem 100 vorgesehen werden. Die Energieversorgungszweige Z können an ihrem Ende mit einem Bezugspotential 4 (Bezugsschiene) verbunden werden. Diese kann in Bezug auf die Phasenleitungen 6a, 6b, 6c der elektrischen Maschine 6 ein mittleres Potential führen und beispielsweise mit einem Massepotential verbunden werden. Jeder der Energieversorgungszweige Z weist mindestens zwei in Reihe geschaltete Energiespeichermodule 3 auf. Beispielhaft beträgt die Anzahl der Energiespeichermodule 3 pro Energieversorgungszweig in Fig. 4 drei, wobei jedoch jede andere Anzahl von Energiespeichermodulen 3 ebenso möglich ist. Vorzugsweise umfasst dabei jeder der Energieversorgungszweige Z die gleiche Anzahl an Energiespeichermodulen 3, wobei es jedoch auch möglich ist, für jeden

Energieversorgungszweig Z eine unterschiedliche Anzahl an Energiespeichermodulen 3 vorzusehen. Die Energiespeichermodule 3 können dabei den im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 gezeigten Energiespeichermodulen entsprechen. Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Steuersignalzuordnung 20 zu

verschiedenen Parameterbereichen eines Steuersignals. Das Steuersignal weist einen physikalischen Steuersignalparameter S auf, dessen Wert beispielsweise zwischen zwei Randwerten SO und S1 flexibel und gezielt eingestellt werden kann. Fig. 5 wird am

Beispiel eines pulsbreitenmodulierten Digitalsignals erläutert, dessen physikalischer Steuersignalparameter S die Pulsbreite ist, die zwischen SO = 0% und S1 = 100% einstellbar ist. 0% entspricht dabei einem dauerhaft logisch niedrigen Signal, während 100% einem dauerhaft logisch hohen Signal entspricht. Die Werte zwischen 0% und 100% können dabei in verschiedene Parameterbereiche 21 , 22, 23, 24 und 25 aufgeteilt werden.

Die Treibereinrichtungen 9 können den Wert des Steuersignalparameters S

beispielsweise über eine Zeiterfassung ermitteln. Es kann auch möglich sein, dass iterativ Werte des Steuersignalparameters S ermittelt werden, um daraus einen

Steuersignalparameterwert im zeitlichen Mittel zu ermitteln. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Aktualisierungsfrequenz des Steuersignals größer ist als die erforderliche

Aktualisierungsfrequenz der Ansteuerung der Energiespeichermodule 3. Beispielsweise kann das pulsbreitenmodulierte Digitalsignal mit einer Frequenz von 100 kHz moduliert werden, während die Schaltfrequenz der leistungselektronischen Komponenten der Energiespeichermodule 3 bei 10 kHz liegt. In diesem Fall kann eine Mittelung über 10 Pulsbreitenperiode vorgenommen werden, um einen robusteren Mittelwert des Wertes des Steuersignalparameters S erfassen zu können. Beispielhaft dient das Steuersignal zur Ansteuerung von 10 Energiespeichermodulen 3 in einem Energieversorgungszweig Z einer Energiespeichereinrichtung 1 . Die

Energiespeichermodule 3 können beispielsweise eine Modulspannung von +/- 50 V in Vollbrückenschaltung der Koppeleinrichtungen 7 erzeugen. Damit kann der

Energieversorgungszweig Z einen Spannungsbereich von +/- 500 V abdecken. Jedes der Energiespeichermodule kann für einen bestimmten Zweigspannungsbereich konfiguriert werden. Diese Konfiguration kann über eine Steuermoduszuordnung gemäß einem Konfigurationssignal über eine Konfigurationsleitung 8d eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein erstes der Energiespeichermodule 3 für einen Zweigspannungsbereich zwischen 200 V und 250 V vorgesehen sein, das heißt bei einer gewünschten Gesamtspannung im Energieversorgungszweig Z von unter 200 V wird das erste der Energiespeichermodule 3 dauerhaft in einem Umgehungszustand bzw. Überbrückungszustand gehalten, bei einer gewünschten Gesamtspannung im Energieversorgungszweig Z von über 250 V wird das erste der Energiespeichermodule 3 dauerhaft in den Energieversorgungszweig Z geschaltet, und bei einer gewünschten Gesamtspannung im Energieversorgungszweig Z zwischen 200V und 250 V wird das erste der Energiespeichermodule 3 durch

entsprechende Taktung der Koppeleinrichtung 7 angesteuert, um einen Zwischenwert zwischen 0 V und 50 V zur gewünschten Gesamtspannung beizutragen.

Die Zuordnung der Werte des Steuersignalparameters S kann beispielsweise folgende Bereiche umfassen: Im Bereich 21 zwischen Pulsbreite 0% und 2,5% können alle Energiespeichermodule 3 im unteren aktiven Kurzschlusszustand (AKS) umgangen bzw. überbrückt werden. Im Bereich 25 zwischen Pulsbreite 97,5% und 100% können alle Energiespeichermodule 3 im oberen aktiven Kurzschlusszustand (AKS) umgangen bzw. überbrückt werden. Diese Bereiche können einen Mindestbereich umfassen, so dass die statischen Kurzschlusszustände auch dann stabil eingenommen werden können, wenn sich systembedingt geringfügige Mess- bzw. Erfassungsfehler ereignen. Im Bereich 22 zwischen Pulsbreite 2,5% und 5% können alle Energiespeichermodule 3 im eine negative Modulspannung ausgeben. Im Bereich 24 zwischen Pulsbreite 95% und 97,5% können alle Energiespeichermodule 3 eine positive Modulspannung ausgeben. Diese zwei Bereiche 22 und 24 können für die Erzeugung der Maximalspannung des Energieversorgungszweigs Z dienen. lm Bereich 25 zwischen Pulsbreite 5% und 95% können je nach Anzahl der

Energiespeichermodule 3 alle Zwischenwerte der Gesamtspannung zwischen -500 V und +500 V codiert werden. Selbstverständlich sind alle vorstehend genannten absoluten Werte nur beispielhafter Natur, und andere Steuermoduszuordnungen zu

Steuersignalparameterbereichen sind ebenso denkbar.

Darüber hinaus können über das Steuersignal auch weitere Ansteuerbefehle an die Treibereinrichtungen 9 übermittelt werden, zum Beispiel durch zyklisches deutliches Ändern der Pulsbreite innerhalb einer Aktualisierungsperiode oder durch Verändern der Modulationsfrequenz oder andere digitale Modulationsarten.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 10 zum Ansteuern von Koppeleinrichtungen einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise von

Koppeleinrichtungen 7 der Energiespeichereinrichtungen 1 wie in den Fig. 1 und 4 beschrieben. Das Verfahren 10 kann beispielsweise unter Zuhilfenahme der

Steuereinrichtung 8 in den Fig. 1 und 4 implementiert werden.

Das Verfahren 10 kann als ersten Schritt 1 1 ein Erzeugen eines Steuersignals, welches einen physikalischen Steuersignalparameter S aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen 9 codiert ist aufweisen. In einem zweiten Schritt 12 kann dann ein Senden des Steuersignals an Treibereinrichtungen 9 über eine Steuersignalleitung 8a erfolgen, welche jeweils einem der Energiespeichermodule 3 zugeordnet und mit dem jeweils einen der Energiespeichermodule 3 gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die Koppelelemente 7a, 7b; 7c, 7d der Koppeleinrichtungen 7 gemäß einem

Treibersignal anzusteuern. In einem dritten Schritt 13 erfolgt ein Erzeugen eines jeweiligen Treibersignals für die Koppelelemente 7a, 7b; 7c, 7d der Koppeleinrichtungen 7 durch die Treibereinrichtungen 9 in Abhängigkeit von dem Wert des

Steuersignalparameters S und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung. Optional kann in einem Schritt 14 ein Erzeugen eines Konfigurationssignals erfolgen, welches über eine Konfigurationsleitung 8d an die Treibereinrichtungen 9 ausgegeben wird, wobei das Konfigurationssignal die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der Treibereinrichtungen 9 konfiguriert.

Claims

Ρ Ί.ΑΑ Λ Λ Λ WO 2014/040787 PCT/EP2013/065951 - 18 -Ansprüche

1 . Energieversorgungssystem (100; 200), mit:

einer Energiespeichereinrichtung (1 ), welche aufweist:

eine Vielzahl von in mindestens einem Energieversorgungszweig (Z) in Serie

geschalteten Energiespeichermodulen (3), welche jeweils umfassen:

ein Energiespeicherzellenmodul (5), welches mindestens eine Energiespeicherzelle (5a, 5k) aufweist, und

eine Koppeleinrichtung (7) mit Koppelelementen (7a, 7b; 7c, 7d), welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul (5) selektiv in den jeweiligen

Energieversorgungszweig (Z) zu schalten oder zu umgehen; und

eine Vielzahl von Treibereinrichtungen (9), welche jeweils einem der

Energiespeichermodule (3) zugeordnet und mit dem jeweils einen der

Energiespeichermodule (3) gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die

Koppelelemente (7a, 7b; 7c, 7d) der Koppeleinrichtungen (7) gemäß einem Treibersignal anzusteuern; und

einer Steuereinrichtung (8), welche über eine Steuersignalleitung (8a) mit den

Treibereinrichtungen (9) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, an die

Treibereinrichtungen (9) über die Steuersignalleitung (8a) ein Steuersignal auszugeben, welches einen physikalischen Steuersignalparameter (S) aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen (9) codiert ist,

wobei die Treibereinrichtungen (9) dazu ausgelegt sind, das Steuersignal zu empfangen, und das jeweilige Treibersignal in Abhängigkeit von dem Wert des

Steuersignalparameters (S) und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung zu erzeugen.

2. Energieversorgungssystem (100; 200) nach Anspruch 1 , weiterhin mit:

einer Konfigurationsleitung (8d), welche die Steuereinrichtung (8) mit den

Treibereinrichtungen (9) koppelt,

wobei die Steuereinrichtung (8) dazu ausgelegt ist, ein Konfigurationssignal über die Konfigurationsleitung (8d) an die Treibereinrichtungen (9) auszugeben, welches die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der Treibereinrichtungen (9) konfiguriert.

3. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 und 2, weiterhin mit:

einer Rücksetzleitung (8b), welche die Steuereinrichtung (8) mit den Treibereinrichtungen (9) koppelt, Ρ Ί.ΑΑ Λ Λ Λ

WO 2014/040787 PCT/EP2013/065951

- 19 - wobei die Steuereinrichtung (8) dazu ausgelegt ist, ein Rücksetzsignal über die

Rücksetzleitung (8b) an die Treibereinrichtungen (9) auszugeben, welches alle

Koppelelemente (7a; 7b; 7c; 7d) der Koppeleinrichtungen (7) in offenen Zustand versetzt.

4. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit:

einer Rückführleitung (8c), welche zusammen mit der Steuersignalleitung (8a) eine Feedbackschleife für die Steuereinrichtung (8) bildet,

wobei die Steuereinrichtung (8) dazu ausgelegt ist, das Steuersignal über die

Rückführleitung (8c) zu empfangen, und in Abhängigkeit von dem rückgeführten

Steuersignal zu überprüfen, ob das Steuersignal fehlerfrei an alle Treibereinrichtungen (9) ausgegeben wird und kein Defekt in der Steuersignalleitung (8a) vorliegt.

5. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuersignal ein pulsbreitenmoduliertes Digitalsignal ist, und wobei der physikalische

Steuersignalparameter (S) die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Digitalsignals ist.

6. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuersignal ein frequenzmoduliertes Digitalsignal ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) die Frequenz des frequenzmodulierten Digitalsignals ist.

7. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuersignal ein analoges Spannungssignal ist, und wobei der physikalische

Steuersignalparameter (S) der Spannungswert des analogen Spannungssignals ist.

8. Energieversorgungssystem (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuersignal eine seriell übertragene digitale Bitfolge ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) in der Bitfolge kodiert ist.

9. Verfahren (10) zum Ansteuern von Koppeleinrichtungen (7) einer

Energiespeichereinrichtung (1 ), welche eine Vielzahl von in mindestens einem

Energieversorgungszweig (Z) in Serie geschalteten Energiespeichermodulen (3) aufweist, welche jeweils umfassen:

ein Energiespeicherzellenmodul (5), welches mindestens eine Energiespeicherzelle (5a, 5k) aufweist, und Ρ Ί.ΑΑ Λ Λ Λ

WO 2014/040787 PCT/EP2013/065951

- 20 - eine Koppeleinrichtung (7) mit Koppelelementen (7a, 7b; 7c, 7d), welche dazu ausgelegt sind, das Energiespeicherzellenmodul (5) selektiv in den jeweiligen

Energieversorgungszweig (Z) zu schalten oder zu umgehen;

wobei das Verfahren (10) die Schritte aufweist:

Erzeugen (1 1 ) eines Steuersignals, welches einen physikalischen Steuersignalparameter (S) aufweist, in dessen Wert ein Steuermodus für die Treibereinrichtungen (9) codiert ist; Senden (12) des Steuersignals an Treibereinrichtungen (9), welche jeweils einem der Energiespeichermodule (3) zugeordnet und mit dem jeweils einen der

Energiespeichermodule (3) gekoppelt sind, und welche dazu ausgelegt sind, die

Koppelelemente (7a, 7b; 7c, 7d) der Koppeleinrichtungen (7) gemäß einem Treibersignal anzusteuern, über eine Steuersignalleitung (8a);

Erzeugen (13) eines jeweiligen Treibersignals für die Koppelelemente (7a, 7b; 7c, 7d) der Koppeleinrichtungen (7) durch die Treibereinrichtungen (9) in Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignalparameters (S) und einer vorgebbaren Steuermoduszuordnung.

10. Verfahren (10) nach Anspruch 9, wobei das Steuersignal ein pulsbreitenmoduliertes Digitalsignal ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Digitalsignals ist.

1 1 . Verfahren (10) nach Anspruch 9, wobei das Steuersignal ein frequenzmoduliertes

Digitalsignal ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) die Frequenz des frequenzmodulierten Digitalsignals ist.

12. Verfahren (10) nach Anspruch 9, wobei das Steuersignal ein analoges

Spannungssignal ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) der Spannungswert des analogen Spannungssignals ist.

13. Verfahren (10) nach Anspruch 9, wobei das Steuersignal eine seriell übertragene digitale Bitfolge ist, und wobei der physikalische Steuersignalparameter (S) in der Bitfolge kodiert ist.

14. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, weiterhin mit dem Schritt:

Erzeugen (14) eines Konfigurationssignals, welches über eine Konfigurationsleitung (8d) an die Treibereinrichtungen (9) ausgegeben wird, wobei das Konfigurationssignal die jeweilige vorgebbare Steuermoduszuordnung der Treibereinrichtungen (9) konfiguriert.