本發(fā)明涉及一種用于重復(fù)吸收/吸取、儲存和釋放電能的能量儲存系統(tǒng)。能量儲存系統(tǒng)包括控制單元和能量儲存器，所述能量儲存器具有被組織成儲存模塊的多個電儲存單元?？刂茊卧渲贸蓡为?dú)確定至少一部分儲存單元的荷電狀態(tài)。

背景技術(shù)：

這種能量儲存系統(tǒng)通常是已知的，并且例如用于由光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能的中間存儲，并且以后根據(jù)需要進(jìn)行釋放。在這一點(diǎn)上，特別是在不存在與常規(guī)電網(wǎng)的連接(島系統(tǒng))的情況下，可使用該能量儲存系統(tǒng)。

在存在常規(guī)電網(wǎng)的情況下，能量儲存系統(tǒng)還可用于吸收電網(wǎng)的過剩電能，并在需要大功率時(shí)再次釋放。

在屬于用于存儲電能的類別的能量儲存系統(tǒng)中設(shè)置有例如可以是鋰離子電池的電儲存單元。儲存單元可以分別被組織成儲存模塊，例如，所述儲存模塊包括并聯(lián)或串聯(lián)連接并機(jī)械耦合的10或15個儲存單元。然而，儲存單元也可以通過線圈(例如通過電導(dǎo)體)被電感耦合。

由于用舊，會發(fā)生須將能量儲存器的各個儲存單元替換的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的基本目的是提供一種能量儲存系統(tǒng)，其允許在能量儲存系統(tǒng)的持續(xù)操作中簡單地替換儲存單元。

根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1的能量儲存系統(tǒng)滿足該目的，并且特別是控制單元配置成：

-識別是否需要移除至少一個儲存單元；

-在識別出需要移除至少一個儲存單元之后，使要移除的儲存單元與剩余儲存單元電氣斷開；

-識別所斷開的儲存單元是否已被新儲存單元替換；以及

-將所述新儲存單元電連接到所述剩余儲存單元。

特別地，通過識別出需要移除至少一個儲存單元，并且隨后通過關(guān)閉儲存單元，可以在正在進(jìn)行的操作中移除儲存單元，因?yàn)閮?yōu)選地僅關(guān)閉要移除的儲存單元(或例如其儲存模塊)。

由于當(dāng)已經(jīng)識別出所斷開的儲存單元(或所斷開的多個儲存單元)已經(jīng)被新儲存單元替換時(shí)，新插入的儲存單元剛好連接到剩余儲存單元，所以新儲存單元可以無縫地集成到能量儲存系統(tǒng)的運(yùn)行中。所斷開的儲存單元可以是在電氣上斷開之后要移除的儲存單元。

可以識別所斷開的儲存單元是否已經(jīng)被新儲存單元替代，例如，因?yàn)樾聝Υ鎲卧暮呻姞顟B(tài)、溫度和/或內(nèi)部電阻與移除的儲存單元不同。新儲存單元可以是先前未被電氣上集成在能量儲存器中的儲存單元。因此，新儲存單元也可以是已用過(在別處)的儲存單元或新生產(chǎn)的儲存單元。在這一點(diǎn)上，控制單元具體可以配置成確定能量儲存器的每個獨(dú)立儲存單元自身的荷電狀態(tài)(即單獨(dú)確定)?；蛘咭部梢詥为?dú)確定每個儲存模塊的荷電狀態(tài)。荷電狀態(tài)(soc)可以例如以百分比或安培小時(shí)(ah)值計(jì)算。附加地或替代地，還可以確定至少一部分獨(dú)立的儲存單元或儲存模塊的健康狀態(tài)(soh)。soh描述儲存單元或儲存模塊達(dá)到所需性能參數(shù)的能力。因此，soh表示儲存單元或儲存模塊的年齡狀態(tài)。

例如可通過能量儲存系統(tǒng)處的用戶輸入來識別為需要移除儲存單元，或者可以通過識別儲存單元(例如相對于soc或soh)是否提供不佳表現(xiàn)甚至缺陷來自動識別為需要移除儲存單元。在這一點(diǎn)上，用戶可以指出想要移除或替換哪一個儲存單元或哪幾個儲存單元。替代或附加地，還可以通過容納能量儲存器的殼體開口處的開關(guān)或借助于互鎖，來識別儲存單元或儲存模塊是否要移除。

例如當(dāng)儲存單元有故障或其儲存容量大大降低時(shí)，儲存單元的更換可以是必要的。在這種情況下，控制單元可以將用戶的注意力吸引到有缺陷或低儲存單元上，由此用戶可以指示需要移除該儲存單元。能量儲存系統(tǒng)和用戶之間的通信可以例如通過觸敏顯示器進(jìn)行?；蛘?，控制單元還可以自動斷開有缺陷或低儲存單元。

隨后，使儲存單元(或例如整個儲存模塊)與剩余儲存單元(即不要移除的儲存單元)電氣斷開。由于斷開，要移除的儲存單元不再是能量儲存器的組件，因此要移除的儲存單元可以基本上不再釋放或吸收任何電力。可以在要移除的儲存單元被斷開之后，可以減少能量儲存器的電力和/或電壓。

在要移除的儲存單元被斷開之后不久以及在斷開期間，能量儲存系統(tǒng)的操作優(yōu)選地還繼續(xù)。因此，能量儲存系統(tǒng)還能夠在斷開連接之后以及在斷開期間吸收、存儲和釋放能量。

可以在斷開連接之后移除和/或更換儲存單元。控制單元或能量儲存系統(tǒng)可以特別地配置成允許移除當(dāng)前被電氣斷開的儲存單元。這可以例如通過機(jī)械措施和通過借助信號燈的釋放等來進(jìn)行。

通常將儲存單元的移除理解為從能量儲存系統(tǒng)中取出所述儲存單元。然而，例如，在本公開的意義上，僅儲存單元的斷開(但是儲存單元在機(jī)械上被保持在能量儲存系統(tǒng)中)也可以被認(rèn)為是移除。

然后可以從能量儲存器機(jī)械地移除要更換的儲存單元，并且可以由新儲存單元替換。新儲存單元可以特別地連接到允許控制單元確定新儲存單元的荷電狀態(tài)的線路上?？梢酝ㄟ^線路，例如通過電力線傳輸(plt)或電力線通信(plc)，與儲存單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，例如將其荷電狀態(tài)傳達(dá)給控制單元。為此，至少一部分儲存單元可以具有用于檢測荷電狀態(tài)和/或soh的傳感器。因此，控制單元可以確定所斷開的儲存單元已經(jīng)被新儲存單元替換并且可以將新儲存單元電連接到剩余儲存單元。

連接到新儲存單元的線路可以是平衡線，其也可用于對新儲存單元進(jìn)行充電和放電。

所有儲存單元(以及新儲存單元)通?？梢允钦w上相同的儲存單元。因此，儲存單元可以在尺寸、容量、額定電壓和/或內(nèi)部電阻方面具有相同的規(guī)格。

電連接通常被認(rèn)為是傳輸電力的連接。因此，電連接可以是導(dǎo)電連接、電感連接和/或電容連接，以及dc/dc轉(zhuǎn)換器等。

除了荷電狀態(tài)的改變之外，控制單元還可以配置成確定儲存單元的電壓、溫度和/或內(nèi)部電阻，因此也確定新儲存單元電壓、溫度和/或內(nèi)部電阻。根據(jù)電壓、溫度和/或內(nèi)部電阻的變化，同樣可以確定新儲存單元是否已插入能量儲存器中。

能量儲存系統(tǒng)可以具有模塊化設(shè)計(jì)，并且可以例如包括將能量儲存系統(tǒng)連接到電網(wǎng)線路(特別是ac電網(wǎng)線路)的轉(zhuǎn)換器單元。轉(zhuǎn)換器單元可以用于從電網(wǎng)線路的電能對能量儲存器充電，并將能量儲存器的電能饋送到電網(wǎng)線路中。替代或附加地，能量儲存系統(tǒng)還可以連接到具有電壓(例如12v、24v、48v或400v)的dc電網(wǎng)。

能量儲存器本身可以具有模塊化設(shè)計(jì)，并且可以例如包括多個能量儲存模塊，每個能量儲存模塊都連接到轉(zhuǎn)換器單元。在這一點(diǎn)上，每個能量儲存模塊可以具有其自己的具有多個儲存單元的能量儲存器。

應(yīng)當(dāng)理解，所描述的用于移除和替換儲存單元的步驟可以相應(yīng)地應(yīng)用于整個儲存模塊或整個能量儲存模塊的替換(即移除和交換)。例如，在替換儲存模塊(即同時(shí)替換多個儲存單元)時(shí)，同樣可以識別出儲存模塊需要被移除。在識別出儲存模塊應(yīng)被移除之后，可以使要移除的儲存模塊與剩余儲存模塊在電氣上斷開。隨后可以識別所斷開的儲存模塊是否被新儲存模塊替換，然后將新儲存模塊電連接到剩余儲存單元。

下面描述的實(shí)施方式也分別適用于單個儲存單元、具有多個儲存單元的儲存模塊或具有多個儲存模塊的整個能量儲存模塊。

從附圖和從屬權(quán)利要求的描述可以看出本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展。

根據(jù)第一有利實(shí)施方式，控制單元配置成在新儲存單元與剩余儲存單元的電連接時(shí)或之前，將新儲存單元的荷電狀態(tài)適配到剩余儲存單元的荷電狀態(tài)。

替代或附加地，控制單元可以配置成在新儲存單元與剩余儲存單元的電連接時(shí)或之前，將剩余儲存單元的荷電狀態(tài)適配到新儲存單元的荷電狀態(tài)。

荷電狀態(tài)的彼此適配用于避免新儲存單元與剩余儲存單元的電連接上的補(bǔ)償電流過高，以防損壞儲存單元?？梢岳缡褂脙Υ鎲卧膮?shù)來確定最大允許補(bǔ)償電流。

如果與剩余儲存單元相比存在不同的荷電狀態(tài)，則新儲存單元的荷電狀態(tài)可以適配到剩余儲存單元的荷電狀態(tài)。或者，剩余儲存單元的荷電狀態(tài)也可以達(dá)到新儲存單元的荷電狀態(tài)的水平。同樣可以進(jìn)行新儲存單元的荷電狀態(tài)和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)的彼此適配，即荷電狀態(tài)朝向彼此移動。優(yōu)選地進(jìn)行適配，使得新儲存單元的荷電狀態(tài)和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)在適配之后相同或相差小于預(yù)定極限值。極限值可以例如相當(dāng)于荷電狀態(tài)的三或五個百分點(diǎn)。

荷電狀態(tài)的適配可以例如通過各個儲存單元的放電來進(jìn)行。特別是當(dāng)新儲存單元的荷電狀態(tài)具有略大于剩余儲存單元的荷電狀態(tài)時(shí)，可以使用該步驟。在這一點(diǎn)上，可以使新儲存單元放電，直到新儲存單元的荷電狀態(tài)對應(yīng)于剩余儲存單元的荷電狀態(tài)。

同樣可以通過對新儲存單元或剩余儲存單元進(jìn)行充電來進(jìn)行適配。在這一點(diǎn)上，例如持續(xù)進(jìn)行充電，直到新儲存單元的荷電狀態(tài)和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)相同。

如果同時(shí)對新儲存單元的荷電狀態(tài)和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)進(jìn)行適配，則例如可以使新儲存單元放電的同時(shí)對剩余儲存單元進(jìn)行充電以實(shí)現(xiàn)盡可能快的適配?；蛘?，也可以進(jìn)行新儲存單元的充電的同時(shí)進(jìn)行剩余儲存單元的放電。

荷電狀態(tài)之外或作為其替代，另外的參數(shù)也可以彼此適配，例如儲存單元的溫度和/或電壓。

能量儲存系統(tǒng)可以例如包括放電電阻器以減少用于放電的電能。放電電阻器可以例如通過交換矩陣連接到新儲存單元。

為了適配荷電狀態(tài)，還可以通過適配開關(guān)元件將獨(dú)立儲存單元至少部分地分別電連接到剩余儲存單元。同樣地，例如還可以通過適配開關(guān)元件僅將新儲存單元電連接到剩余儲存單元。因此，僅一個適配開關(guān)元件必須被提供，即例如分別通過開關(guān)矩陣電連接到新儲存單元。

適配開關(guān)元件可以例如包括晶體管(mosfet)、dc/dc轉(zhuǎn)換器和電阻器等。為了適配荷電狀態(tài)，例如可以通過高內(nèi)阻或由dc/dc轉(zhuǎn)換器所限制的電流流動來控制適配開關(guān)元件，使得其可以限制新儲存單元和剩余儲存單元之間的補(bǔ)償電流，?？梢砸赃@種方式防止儲存單元的損壞或過載。適配新儲存單元和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)可以通過補(bǔ)償電流進(jìn)行。新儲存單元可以通過適配開關(guān)元件向能量儲存器釋放電能或者從能量儲存器吸收能量。

適配開關(guān)元件可以配置成例如產(chǎn)生6瓦的最大耗散損耗?？梢韵拗蒲a(bǔ)償電流，使得適配開關(guān)元件不會過載。附加地或替代地，可以設(shè)置補(bǔ)償電流，使得新儲存單元以最大2c(即在30分鐘內(nèi)對儲存單元進(jìn)行完全充電或放電的電流)充電或放電。

根據(jù)另一個有利實(shí)施方式，控制單元配置成根據(jù)在適配期間產(chǎn)生的耗散損耗來設(shè)定荷電狀態(tài)的適配速度。為此，可以例如相應(yīng)地控制適配開關(guān)元件，特別是通過mosfet的柵極電壓的適當(dāng)選擇來設(shè)置適配開關(guān)元件的合適的內(nèi)部電阻。在儲存單元(或整個能量儲存器)的充電和放電期間，在儲存單元和相關(guān)布線中均產(chǎn)生熱量。此外，例如在放電期間，放電電阻器可能產(chǎn)生熱量。為了避免能量儲存系統(tǒng)的任何過熱，荷電狀態(tài)的適配速度可以是可變的，例如通過可變的放電電阻。

控制單元特別地配置成確定能量儲存系統(tǒng)當(dāng)前產(chǎn)生(ledoff)的瞬時(shí)耗散損耗并且選擇荷電狀態(tài)的適配速度，以免超過能量儲存系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的最大耗散損耗。

例如，可以通過能量儲存系統(tǒng)的冷卻表面處的溫度傳感器來確定當(dāng)前產(chǎn)生的瞬時(shí)耗散損耗。除了冷卻表面上的溫度傳感器之外，還可以設(shè)置測量能量儲存系統(tǒng)的環(huán)境溫度的溫度傳感器?？梢允褂美鋮s表面的溫度和環(huán)境溫度之間的差異來確定能夠產(chǎn)生的最大耗散損耗。此外，儲存單元可以具有用于溫度檢測的傳感器系統(tǒng)和用于將溫度傳送到控制單元的裝置。同樣可以固定溫度界限，例如在冷卻表面或儲存單元中可能不會超過該溫度界限。

或者，能夠產(chǎn)生的最大耗散損耗也可以是預(yù)定義的值，其配置成避免能量儲存系統(tǒng)的過熱。耗散損耗和/或能夠產(chǎn)生的最大耗散損耗也可以根據(jù)新儲存單元的位置來在本地被確定。這意味著耗散損耗和/或能夠產(chǎn)生的最大耗散損耗在布置有新儲存單元的能量儲存器區(qū)域中被確定。這種步驟可以特別優(yōu)選地用于模塊化能量儲存系統(tǒng)或具有大空間范圍的能量儲存系統(tǒng)。

在這方面，荷電狀態(tài)的適配速度應(yīng)被理解為每單位時(shí)間的荷電狀態(tài)的變化(△soc/△t)。或者，充電/放電電流的水平也可以定義適配速度。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，控制單元被確定為在要移除的儲存單元被斷開之前減小能量儲存系統(tǒng)電氣上所釋放或吸收的電力，特別是降低至預(yù)定閾值以下。從能量儲存系統(tǒng)釋放或吸收的電力(即系統(tǒng)功率)是在各時(shí)間從能量儲存系統(tǒng)吸收或釋放的電力。一方面，可以通過減少電釋放或吸收的電力來避免在移除儲存單元之后發(fā)生剩余儲存單元的過載。另一方面，可以產(chǎn)生減少能量儲存系統(tǒng)的耗散損耗的優(yōu)點(diǎn)，由此可以實(shí)現(xiàn)對新儲存單元的更快適配。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，能量儲存系統(tǒng)僅以被動方式被冷卻。這意味著不會耗費(fèi)電能來冷卻能量儲存系統(tǒng)。因此，能量儲存系統(tǒng)特別地不包括風(fēng)扇或不包括冷卻單元等。能量儲存系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲可以通過僅以被動方式被冷卻的能量儲存系統(tǒng)而有利地大大降低，由此也可以將其安裝在例如起居室。

能量儲存系統(tǒng)可以優(yōu)選地配置成連接到230伏特或110伏特的電網(wǎng)，并且特別地具有可調(diào)的最大系統(tǒng)功率。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，控制單元配置成確定能量儲存系統(tǒng)的時(shí)域操作模式，其中特別地，針對該時(shí)域操作模式，隨時(shí)間確定儲存單元的輸入功率、輸出功率和/或荷電狀態(tài)。該操作模式可以包括關(guān)于進(jìn)行能量儲存器的充電或放電的時(shí)間和概率的統(tǒng)計(jì)信息。

操作模式的統(tǒng)計(jì)信息可以優(yōu)選地指示能量儲存器的各荷電狀態(tài)在將來出現(xiàn)的時(shí)間和概率，以及在這些時(shí)間是否進(jìn)行能量儲存器的放電或充電。

可以基于時(shí)域操作模式和/或基于統(tǒng)計(jì)信息來優(yōu)化新儲存單元或剩余儲存單元的適配，因?yàn)楫?dāng)可預(yù)見剩余儲存單元將在預(yù)定時(shí)間范圍內(nèi)以高概率達(dá)到新儲存單元的荷電狀態(tài)時(shí)，例如新儲存單元的適配(例如放電)可以被省略。

更精確地說，當(dāng)根據(jù)操作模式可預(yù)測能量儲存器將進(jìn)一步放電并因此將“自行”適配至新儲存單元的荷電狀態(tài)時(shí)，可以例如省略新儲存單元的適配(特別是放電)。例如，當(dāng)能量儲存系統(tǒng)與光伏系統(tǒng)一起使用并且能量儲存系統(tǒng)每天在天黑后進(jìn)行放電時(shí)，可能會發(fā)生這種情況。

控制單元通?？梢耘渲贸啥x最大適配時(shí)間段和/或最小適配概率，其中，當(dāng)能夠基于時(shí)域操作模式來預(yù)測新儲存單元和剩余儲存單元的荷電狀態(tài)在最大適配時(shí)間段內(nèi)基本相同的概率在最小適配概率以上時(shí)，最初對新儲存單元或剩余儲存單元不進(jìn)行適配。

五小時(shí)的最大適配時(shí)間段和50％的最小適配概率可以特別地由用戶預(yù)定義。如果從插入新儲存單元后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，在未來五個小時(shí)內(nèi)，能量儲存器的荷電狀態(tài)將對應(yīng)于新儲存單元的荷電狀態(tài)的概率在50％以上，首先不進(jìn)行適配。例如，如果在三小時(shí)之后發(fā)生荷電狀態(tài)相同的情況，則新儲存單元將電連接到剩余儲存單元而不進(jìn)行適配(即不需要)。如果出現(xiàn)在五小時(shí)內(nèi)荷電狀態(tài)不同的情況，則適配將在五小時(shí)結(jié)束時(shí)開始。這意味著，只要新儲存單元還沒有電連接到剩余儲存單元，在最大適配時(shí)間段結(jié)束之后開始適配，例如通過適配開關(guān)元件的對應(yīng)控制，。

操作模式也可用于斷開要替換的儲存單元，以能夠在要替換的儲存單元的預(yù)定義的荷電狀態(tài)下斷開連接，而不必進(jìn)行荷電狀態(tài)的直接適配。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，控制單元配置成當(dāng)要移除的儲存單元具有預(yù)定的荷電狀態(tài)時(shí)和/或當(dāng)能量儲存系統(tǒng)釋放或吸收少于預(yù)定義的電力時(shí)，使要移除的儲存單元與剩余儲存單元電氣斷開。因此，可以在預(yù)定的荷電狀態(tài)下移除要移除的儲存單元，以便例如在用于存儲的理想荷電狀態(tài)下進(jìn)行要移除的儲存單元的存儲。替代或附加地，當(dāng)能量儲存系統(tǒng)釋放電力低于預(yù)定義的限制功率值時(shí)，可以進(jìn)行移除，以便在移除要移除的儲存單元之后也不會使剩余儲存單元過載。

可以優(yōu)選地在比預(yù)定的斷開時(shí)間更短的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行斷開?；蛘呖梢元?dú)立于操作狀態(tài)和/或獨(dú)立于儲存單元的荷電狀態(tài)進(jìn)行斷開。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，在能量儲存系統(tǒng)中設(shè)置至少一個備用儲存單元，用于替代所斷開的儲存單元。由于備用儲存單元保持在存儲器中，可以省略新儲存單元的機(jī)械插入，從而簡化了儲存單元的替換。此外，移除所斷開的儲存單元可以是多余的，從而可以完全自動地進(jìn)行對有缺陷的儲存單元的替換。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，至少一部分儲存單元串聯(lián)連接，其中，在要移除的儲存單元被斷開之后，要移除的儲存單元通過旁路線被橋接，旁路線優(yōu)選地具有與要移除的儲存單元相同的電阻。

儲存模塊的功能可以通過旁路線來維持，通過旁路線的電阻盡可能地保持儲存模塊的電特性。旁路線可以包括半導(dǎo)體開關(guān)，例如mosfet(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，控制半導(dǎo)體開關(guān)使得半導(dǎo)體開關(guān)采用所移除的儲存單元的電阻。移除的儲存單元的電阻也可以由旁路線動態(tài)地映射。為此，電阻根據(jù)各操作狀態(tài)(即根據(jù)溫度、負(fù)載等)而設(shè)定。

或者，旁路線還可以具有基本為零歐姆的電阻，或者可以通過旁路線(例如通過改變電阻)來模擬儲存單元的行為。

根據(jù)替代實(shí)施方式，儲存單元并聯(lián)連接。在移除并聯(lián)電路的儲存單元時(shí)，不需要旁路線。使用并聯(lián)電路，可降低要從儲存模塊或能量儲存器移除的最大電力，以便在移除儲存單元之前優(yōu)選地減小系統(tǒng)功率。

根據(jù)另一個有利的實(shí)施方式，可以通過電開關(guān)元件將要移除的儲存單元和/或新儲存單元與剩余儲存單元斷開和連接。電開關(guān)元件可以由控制單元控制。開關(guān)元件可以特別地是適配開關(guān)元件。此外，所有或至少一部分儲存單元可以分別包括它們自己的開關(guān)元件?；蛘撸鄳?yīng)的儲存模塊可以具有其自己的開關(guān)元件，用于使整個儲存模塊與剩余儲存單元電氣斷開。

電開關(guān)元件優(yōu)選地包括半導(dǎo)體開關(guān)(特別是mosfet)和/或歐姆電阻器和/或dc/dc轉(zhuǎn)換器和/或兩個感應(yīng)耦合線圈，其中每個儲存單元優(yōu)選地與單獨(dú)的電開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)。

半導(dǎo)體開關(guān)可以配置成使得它可以雙向?qū)щ娗袚Q。例如，可以設(shè)置兩個晶體管用于此目的。dc/dc轉(zhuǎn)換器可以是雙向或單向dc/dc轉(zhuǎn)換器。如果設(shè)置了通過兩個電感耦合線圈的感應(yīng)電連接，則各個儲存單元例如可以與單獨(dú)的初級線圈和單獨(dú)的次級線圈相關(guān)聯(lián)?；蛘?，可以為多個儲存單元或所有儲存單元設(shè)置單個初級線圈，其中初級線圈感應(yīng)耦合到相應(yīng)的分開的次級線圈。單獨(dú)的次級線圈可以分別與單個儲存單元相關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明的另一個主題是替代能量儲存系統(tǒng)的儲存單元的方法，其中能量儲存系統(tǒng)包括具有被組織成儲存模塊的多個電儲存單元的能量儲存器，其中

-識別是否需要移除至少一個儲存單元；

-在識別出需要移除至少一個儲存單元之后，使要移除的儲存單元與剩余儲存單元電氣斷開；

-識別所斷開的儲存單元是否已被新儲存單元替換；以及

-將新儲存單元電連接到剩余儲存單元。

關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的能量儲存系統(tǒng)的陳述，特別是關(guān)于優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選實(shí)施方式的陳述適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。

本發(fā)明還涉及一種用于重復(fù)吸取/吸收、儲存和釋放電能的具有控制單元和能量儲存器的能量儲存系統(tǒng)，該能量儲存系統(tǒng)包括被組織成儲存模塊的多個電儲存單元，其中控制單元配置成分別確定至少一部分儲存單元的荷電狀態(tài)。能量儲存系統(tǒng)的特征在于控制單元配置成：

-識別是否需要將新儲存單元添加到能量儲存器中；

-將新儲存單元電連接到剩余儲存單元；以及

-在將新儲存單元電連接到剩余儲存單元時(shí)或之前，將新儲存單元的荷電狀態(tài)與剩余儲存單元的荷電狀態(tài)適配和/或?qū)⑹Ｓ鄡Υ鎲卧暮呻姞顟B(tài)與新儲存單元的荷電狀態(tài)適配。

因此，根據(jù)本發(fā)明的另外的能量儲存系統(tǒng)可以將另外的儲存單元集成到能量儲存器中或者在正在進(jìn)行的操作中將它們添加到能量儲存器中。能量儲存系統(tǒng)的運(yùn)行性能可以以這種方式增加。

關(guān)于新儲存單元的適配和集成以及關(guān)于用于新儲存單元的適配和集成的操作策略的陳述適用于另外的能量儲存系統(tǒng)。

附圖說明

下面將僅通過參考附圖的方式來描述本發(fā)明。顯示了：

圖1示出能量儲存系統(tǒng)；以及

圖2示出用于替換能量儲存系統(tǒng)的儲存單元的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了能量儲存系統(tǒng)10。能量儲存系統(tǒng)10包括布置在轉(zhuǎn)換器單元12中的控制單元11和三個儲存模塊14。

轉(zhuǎn)換器單元12包括轉(zhuǎn)換器16以及冷卻表面18，所述冷卻表面18被動地引起能量儲存系統(tǒng)10的廢熱。轉(zhuǎn)換器單元12電連接到儲存模塊14。

能量儲存系統(tǒng)10，特別是轉(zhuǎn)換器單元12耦合到電網(wǎng)20，用電設(shè)備22和光伏系統(tǒng)24另外連接到電網(wǎng)20(通過逆變器，未示出)。電網(wǎng)20提供交流電壓。

能量儲存系統(tǒng)10可以與光伏系統(tǒng)24一起形成所謂的島式系統(tǒng)，其不會從外部接收任何另外的電能。

轉(zhuǎn)換器單元12和儲存模塊14各自具有多個相同的儲存單元26。儲存單元26各自包括形成為適配開關(guān)元件的mosfet形式的電開關(guān)元件27。兩個儲存模塊14中的儲存單元26各自并聯(lián)連接。一個儲存模塊14中的儲存單元26串聯(lián)連接。

在能量儲存系統(tǒng)10的操作中，由光伏系統(tǒng)24產(chǎn)生的電能通過轉(zhuǎn)換器單元12轉(zhuǎn)換成直流電流，使得電能可以存儲在儲存模塊14中。

例如，當(dāng)天黑時(shí)，存儲在儲存單元26中的電能由轉(zhuǎn)換器16轉(zhuǎn)換，使得電能可饋送到電網(wǎng)20中，并且可以由用電設(shè)備22使用。為此，轉(zhuǎn)換器16可以例如產(chǎn)生具有50hz的頻率和230伏的電壓的交流電流。

圖1中示出了新儲存單元28，旨在替換來自儲存模塊14之一的串聯(lián)連接的一個儲存單元26。要替換的儲存單元用附圖標(biāo)記26a標(biāo)記。在替換要替換的儲存單元26a期間，儲存單元26a由旁路線29使用旁路晶體管31橋接。

在圖2中示意性地示出了用新儲存單元28替換儲存單元26a的過程。

在框30中假定能量儲存系統(tǒng)10的常規(guī)操作。在框32中確定要替換的儲存單元26a是有缺陷的。這被傳達(dá)給用戶。

因此，在框34中，用戶通過觸摸顯示器(未示出)向能量儲存系統(tǒng)10通知他想要用新儲存單元28替換有缺陷的儲存單元26a。然后，在框36中，能量儲存系統(tǒng)10的控制單元11使有缺陷的儲存系統(tǒng)26a與剩余儲存單元26電氣上斷開，并提醒用戶。

在框38中，通過服務(wù)機(jī)會移除有缺陷的儲存單元26a，并且在框40中，將新儲存單元28插入能量儲存系統(tǒng)10中。

在框42中，檢測新儲存單元28的荷電狀態(tài)以及剩余儲存單元26的荷電狀態(tài)。在框44中，根據(jù)荷電狀態(tài)作出決定是否需要新儲存單元28或剩余儲存單元26的充電或放電。因此，如果新儲存單元28的荷電狀態(tài)高于剩余儲存單元26的荷電狀態(tài)(即如果新儲存單元28具有比剩余儲存單元26更高的荷電)，則繼續(xù)框46的操作。在這種情況下，使新儲存單元28放電，并且同時(shí)使剩余儲存單元26充電，直到新儲存單元28和剩余儲存單元26的荷電狀態(tài)相同。

如果新儲存單元28的荷電狀態(tài)小于剩余儲存單元26的荷電狀態(tài)，則繼續(xù)框48的操作。在框48中，使新儲存單元28充電，并且同時(shí)使剩余儲存單元26放電直到存儲單元26、28的荷電狀態(tài)相同。

框46和48中的充電和放電分別通過由新儲存單元28的電開關(guān)元件27設(shè)置的補(bǔ)償電流(例如(u充電或i充電))進(jìn)行。

在兩種情況下都會發(fā)生放電，從而通過僅以被動方式被冷卻的冷卻表面18可以引起放電所產(chǎn)生的熱量。

如果新儲存單元28和剩余儲存單元26的荷電狀態(tài)在新儲存單元28的插入時(shí)已經(jīng)相同，則立即繼續(xù)框50的操作，其中建立新儲存單元28的電連接。隨后，在框30中，繼續(xù)進(jìn)行能量儲存系統(tǒng)10的正常操作。

應(yīng)當(dāng)理解，在框44中，也可以選擇用于適配荷電狀態(tài)的不同操作策略(如上所述)。

附圖標(biāo)記表

10能量儲存系統(tǒng)

11控制單元

12轉(zhuǎn)換器單元

14儲存模塊

16轉(zhuǎn)換器

18冷卻表面

20電網(wǎng)

22用電設(shè)備

24光伏系統(tǒng)

26儲存單元

26a要移除的儲存單元

27電開關(guān)元件

28新儲存單元

29旁路線

30正常操作

31旁路晶體管

32有缺陷的儲存單元

34初始替換

36斷開儲存單元

38移除儲存單元

40插入儲存單元

42檢查荷電狀態(tài)

44決策框

46適配荷電狀態(tài)

48適配荷電狀態(tài)

50將儲存單元電連接