(57)【要約】  本発明は、外部システム制御器によって制御可能な駆動システムの電力用電子機器の電圧回路に接続するための電力接続部と、少なくとも１つの電気貯蔵ブロックと、駆動システムの電力用電子機器の電圧回路を貯蔵ブロックの内部電圧回路と接続するための少なくとも１つの電力変換器と、少なくとも１つの電力変換器を制御するための制御装置と、を有するエネルギー貯蔵装置に関し、上記制御装置は、電流を貯蔵ブロックから出力するため、貯蔵ブロックに入力するために電力変換器を制御するための出力及び／若しくは入力制御手段、並びに／又はエネルギー貯蔵装置の出力電圧を閉ループ制御及び／若しくは開ループ制御するための電圧閉ループ制御手段及び／若しくは電圧開ループ制御手段を含むコントローラボードを有する。本発明によれば、上記の制御装置は、コントローラボードと接続されたアダプションボードを有し、アダプションボードは、種々に形成された外部システム制御器のための複数の接続端子と、制御装置のコントローラボードと通信するための少なくとも１つの通信インターフェイスと、アダプションボードの接続端子とコントローラボードとの間で信号を適合及び伝送するための少なくとも１つのアダプション回路とを有する。
2021528032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部システム制御器（ＰＬＣ）によって制御可能な駆動システム（１）の電力用電子機器の電圧回路に接続するための電力接続部（１１、１２）と、少なくとも１つの電気貯蔵ブロック（７）と、前記駆動システム（１）の前記電力用電子機器の電圧回路を前記貯蔵ブロック（７）の内部電圧回路（４）と接続するための少なくとも１つの電力変換器（８）と、前記少なくとも１つの電力変換器（８）を制御するための制御装置（９）と、を有するエネルギー貯蔵装置であって、前記制御装置（９）は、電流を前記貯蔵ブロック（７）から前記駆動システム（１）へ出力するため、及び／又は電流を前記駆動システム（１）から前記貯蔵ブロック（７）に入力するために前記電力変換器（８）を制御するための出力及び／又は入力制御手段と、前記エネルギー貯蔵装置（６）の出力電圧を閉ループ制御及び／又は開ループ制御するための電圧閉ループ制御手段及び／又は電圧開ループ制御手段とを含むコントローラボード（９０）を有する、エネルギー貯蔵装置において、前記制御装置（９）は、前記コントローラボード（９０）と接続されたアダプションボード（９６）を有し、前記アダプションボードは、種々に形成された外部システム制御器のための複数の接続端子（９８）と、前記制御装置（９）の前記コントローラボード（９０）と通信するための少なくとも１つの通信インターフェイス（９７）と、前記アダプションボード（９６）の前記接続端子（９８）と前記コントローラボード（９０）との間で信号を適合及び伝送するための少なくとも１つのアダプション回路（１００）と、を有することを特徴とする、エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
前記アダプションボード（９６）は、種々に形成された複数のアダプション回路（１００）を備え、前記アダプション回路のうちのそれぞれ適切な回路が、前記それぞれの外部システム制御器（ＰＬＣ）からの／へのそれぞれ必要とされる信号、データ及び／又はパラメータを適応させる、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
前記アダプションボード（９６）は、前記システム制御器（ＰＬＣ）のため、及び／又は前記内部制御装置（９）のためのセンサ信号を提供する種々のセンサに接続するための複数のセンサ接続部（９９）をさらに備える、請求項１又は２のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項４】
前記アダプションボード（９６）は、前記センサ接続部（９９）によって、前記エネルギー貯蔵装置（６）、特に前記エネルギー貯蔵装置の貯蔵ブロック（７）、並びに／又は前記電力変換器（８）及び／若しくは前記内部電圧回路（４）の少なくとも１つの動作状態を監視するエネルギー貯蔵装置内部のセンサに接続され、かつ前記接続されるべき駆動システム（１）又は前記駆動システムの電力用電子機器の少なくとも１つの動作状態を監視する外部センサに接続されている、請求項３に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
前記コントローラボード（９０）は、少なくとも１つのマイクロコントローラ（９１）と、少なくとも１つのＦＰＧＡ構成要素（９２）と、さらにハードウェア回路とを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項６】
前記制御装置（９）は通信ボード（９５）をさらに備え、前記通信ボードは、前記エネルギー貯蔵装置（６）の信号発信及び／又は信号処理構成要素との、並びに前記接続されるべき駆動装置（１）の信号発信及び／又は信号処理構成要素、特に前記駆動装置（１）の前記外部システム制御器（ＰＬＣ）との前記制御装置（９）のフィールドバス通信を行うために設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項７】
前記通信ボード（９５）はプラグコネクタを有し、かつ前記コントローラボード（９０）上に、殊に着脱可能に差し嵌められている、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項８】
前記通信ボード（９５）及び／又は前記アダプションボード（９６）は、前記外部制御システム（ＰＬＣ）とのフィールドバス通信のためのフィールドバス通信構成要素を有し、前記フィールドバス通信構成要素は、前記駆動装置（１）の動作方式を事前設定するため、並びに／又は前記駆動装置（１）の始動若しくは停止を事前設定するため、並びに／又は前記駆動装置（１）のそれぞれの動作方式の目標値を事前設定するため、並びに／又は前記駆動装置（１）の動作中に変化し得るリミットを事前設定するため、並びに／又は前記駆動装置（１）の調節及び／若しくは前記駆動装置（１）の動作方式のための前段制御値を事前設定するために設けられ、かつ形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項９】
前記コントローラボード（９０）は、前記エネルギー貯蔵装置（６）の種々の動作方式を調整及び制御するための動作制御手段を備え、前記動作制御手段は、中間回路電圧を閉ループ制御するための少なくとも１つの調節器、及び／又は目標値窓を用いて中間回路電圧を閉ループ制御するための調節器、及び／又は中間回路電流を閉ループ制御するための調節器、及び／又は電力を閉ループ制御するための調節器、及び／又は充電状態を閉ループ制御するための調節器、及び／又は前記貯蔵ブロックを能動的に放電するための制御手段を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１０】
前記コントローラボード（９０）は、前記電力用電子機器をセルフテストするためのセルフテスト構成要素を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１１】
前記コントローラボード（９０）は、パラメータ可能に形成された少なくとも１つの制限器構成要素を備え、前記制限器構成要素は、前記制限器構成要素のパラメータ化によって可変に事前設定可能な貯蔵器電圧限界に達した場合、及び／又は前記制限器構成要素のパラメータ化によって可変に事前設定可能な貯蔵器電流限界に達した場合、及び／又は前記制限器構成要素のパラメータ化によって可変に事前設定可能な中間回路電流限界に達した場合、及び／又は前記制限器構成要素のパラメータ化によって可変に事前設定可能な中間電力限界に達した場合、及び／又は前記制限器構成要素のパラメータ化によって可変に事前設定可能な温度限界に達した場合に、前記エネルギー貯蔵装置及び／又は前記駆動装置の少なくとも１つの特徴的な調整量を制限する、又は変化させる、特に出力若しくは入力された電流及び／又は電圧レベルを制限する、又は低下させるために設けられ、かつ形成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１２】
前記コントローラボード（９０）は少なくとも１つの監視構成要素を備え、前記監視構成要素は、冷却装置の冷却水の、及び／若しくは少なくとも１つの貯蔵ブロック（７）の、及び／若しくは前記エネルギー貯蔵装置（６）の内部空間の、及び／若しくは少なくとも１つのチョークの過熱、並びに／又は少なくとも１つの冷却装置リレーの状態、並びに／又は冷却剤の流量、並びに／又は冷却ユニットの状態を監視するために、かつ前記監視された量に依存して前記エネルギー貯蔵装置及び／又は前記駆動装置の少なくとも１つの特徴的な調整量を制限する、又は変化させるために形成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１３】
前記コントローラボード（９０）は少なくとも１つの監視構成要素を備え、前記監視構成要素は、前記貯蔵ブロック（７）のバランス機能を監視するため、かつ前記監視されるバランスに依存して、前記エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの特徴的な調整量を制御するために形成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１４】
前記コントローラボード（９０）は、マスタ／スレーブモードで複数の貯蔵ブロック（７）を動作するためのマスタ／スレーブ制御装置を備え、前記マスタ／スレーブ制御装置は、複数のエネルギー貯蔵ユニットの相互の通信を、殊にＣＡＮバスを介して可能にする通信手段と、前記複数の並列接続されたエネルギー貯蔵ユニットの電圧を同期させるための同期手段と、前記並列接続されたエネルギー貯蔵ユニットにおいて電流を均等に分配するための分配制御手段とを備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１５】
前記コントローラボード（９０）は、以下の機能性、
−少なくとも１つの通信パラメータ、
−前記電力用電子機器（２）の少なくとも１つのパラメータ、特に最大電流、最小電圧及び／又は最大電圧、少なくとも１つのセンサ、前記電力用電子機器（２）の少なくとも１つのスイッチング時間及び／又は少なくとも１つのスイッチング周波数、
−少なくとも１つの動作モード、特にフィールドバスを介した制御モード、及び／又はマスタ／スレーブモード、及び／又はエラー応答モード、
−少なくとも１つの監視機能、特に冷却装置及び／若しくはバランス機能及び／若しくは電圧のための限界値の、並びに／又は前記エネルギー貯蔵装置（６）及び／若しくは前記駆動装置（１）の電流及び電力のための少なくとも１つの限界値の設定、
−前記エネルギー貯蔵装置（６）の定格データ、特に定格キャパシタンス及び／又は定格電流及び／又はインダクタンス、
−少なくとも１つの調節器の調整
のうちの少なくとも１つをパラメータ化及び／又は可変に調整するための少なくとも１つのパラメータ化構成要素を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１６】
電力変換器として、直流電圧中間回路（４）を前記少なくとも１つの貯蔵ブロック（７）の前記内部電圧回路と接続するための少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ変換器（８）が設けられ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器（８）は双方向に形成され、前記制御装置（９）は、電流を前記貯蔵ブロック（７）から前記直流電圧回路（４）へ出力し、かつ電流を前記直流電圧回路（４）から前記貯蔵ブロック（７）に入力するべく前記ＤＣ／ＤＣ変換器を制御するための出力及び入力制御手段を有する、請求項１から１５のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１７】
前記貯蔵ブロック（７）は、エネルギーを貯蔵するために少なくとも１つのコンデンサ、殊に二重層コンデンサを備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置。
【請求項１８】
電圧回路（４）を介して電圧源（５）と接続可能な電力用電子機器（２）を介して給電可能である少なくとも１つの電気モータ（Ｍ）と、さらに、前記電気モータ（Ｍ）から逆給電されるエネルギーを中間貯蔵するための少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置（６）とを備える駆動システムであって、前記エネルギー貯蔵装置は、請求項１から１７のいずれか１項に記載のように形成され、かつ前記電圧回路（４）に接続されている、駆動システム。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵装置（６）の前記少なくとも１つの貯蔵ブロック（７）の最大電圧（Ｕ２）は、前記直流電圧中間回路（４）の最小電圧より低く保たれる、請求項１８に記載の駆動システム。
【請求項２０】
前記エネルギー貯蔵装置（６）への前記電気モータ（Ｍ）の逆給電されたエネルギーの入力と、前記エネルギー貯蔵装置（６）から前記直流電圧回路（４）への中間貯蔵されたエネルギーの出力とは前記エネルギー貯蔵装置（６）の前記ＤＣ／ＤＣ変換器（８）を介して行われる、請求項１８又は１９に記載の駆動システム。
【請求項２１】
建物の昇降装置、特に人用エレベータ及び／又は荷物用エレベータであって、請求項１８から２０のいずれか１項に従って形成されている駆動システムを有する、昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部システム制御器によって制御可能な駆動システムの電力用電子機器の電圧回路に接続するための電力接続部と、少なくとも１つの電気貯蔵ブロックと、駆動システムの電力用電子機器の電圧回路を貯蔵ブロックの内部電圧回路と接続するための少なくとも１つの電力変換器（Ｓｔｒｏｍｒｉｃｈｔｅｒ）と、少なくとも１つの電力変換器を制御するための制御装置と、を有するエネルギー貯蔵装置に関し、上記制御装置は、電流を貯蔵ブロックから駆動システムへ出力するため、及び／又は電流を駆動システムから貯蔵ブロックに入力するために電力変換器を制御するための出力及び／又は入力制御手段と、エネルギー貯蔵装置の出力電圧を閉ループ制御（ｒｅｇｅｌｎ）及び／又は開ループ制御する（ｓｔｅｕｅｒｎ）ための電圧閉ループ制御手段及び／又は電圧開ループ制御手段とを含むコントローラボードを有する。
【０００２】
本発明は、さらに、電力用電子機器を有する駆動システムに関し、電力用電子機器にエネルギー貯蔵装置が接続され、このエネルギー貯蔵装置の制御装置は駆動システムの上位のシステム制御器と通信する。この種の電気駆動システムは、例えば昇降装置、特に人用エレベータ及び／又は荷物用エレベータなどのエレベータに、さらにコンテナ用ガントリクレーンなどのクレーンにも、あるいは、例えばコンクリートミキサー車などの建設機械、表面切削機などの掘削機及び土木機械に、また基本的に、他の移動式機械にも、又は電源に接続される機械にも使用することができる。特にこの種の駆動システムは、例えば高層ビルなどの建物に使用される人用エレベータ及び／若しくは荷物用エレベータであり得るか、又は貨物を周期的に上げ下げする他の昇降装置でもあり得る。
【背景技術】
【０００３】
エネルギーを節約するために、電気モータのより良い効率を活用できるようにするべく、これまで機械式又は液圧式で運転された駆動装置が電化されつつある。その際、特に、加速段階及び制動段階、又は上昇及び下降が周期的に繰り返される用途では、加速段階又は上昇段階でエネルギーを提供し、制動段階又は下降段階では放出されたエネルギーを逆給電（ｒｕｃｋｓｐｅｉｓｅｎ）し、かつ少なくとも１つの貯蔵ブロックに貯蔵するために、エネルギー貯蔵装置を駆動システムに組み込むこと又は駆動システムに接続することが有意義であり、それにはコンデンサ、特に二重層コンデンサが適し、さらに他のバッテリシステム又はアキュムレータも適している。その際、駆動システムによっては、部分的に、提供及び中間貯蔵される必要のあるエネルギーがかなりの量であり、それにより従来のエネルギー貯蔵器ではすぐにその限界に直面するか、又は要求に対処するためにインテリジェントな制御器を必要とする。
【０００４】
少なくとも１つの貯蔵ブロックにより提供される電圧若しくは出力される電流をそれぞれの駆動システム並びに駆動システムの必要電圧量及び／若しくは必要電流量に適合させるため、並びに／又は逆に駆動システムから逆給電された電流を貯蔵ブロックの内部電圧回路の現状に適合させるために、エネルギー貯蔵装置は、提供又は給電された電流を電圧及び／又は周波数などの特徴的なパラメータに関して必要に合うよう適合させるための少なくとも１つの電力変換器構成要素を有することができる。
【０００５】
例えば二重層コンデンサがエネルギー貯蔵器として使用される場合、二重層コンデンサの電圧が充電状態に応じて変化するため、いわゆるＤＣ／ＤＣ変換器又はＤＣ／ＤＣコンバータが必要とされる。上記のＤＣ／ＤＣコンバータは、二重層コンデンサ記憶構成要素（Ｓｐｅｉｃｈｅｒｂａｕｓｔｅｉｎ）を駆動要素、又は、通常、駆動要素と接続される周波数変換器と接続し、エネルギー交換を確保する。この種のＤＣ／ＤＣコンバータ又はＤＣ／ＤＣ変換器は、入力で供給される直流電圧をより高い、より低い、又は反転された電圧レベルを有する直流電圧に変換でき、かつ例えばエネルギー貯蔵ブロックを充電するためにエネルギーを高電圧レベルから低電圧レベルへ移すこと、及び同様に別の方向に移動させること、すなわち引き出すこと、又は貯蔵ブロックから駆動システムの直流電圧回路に移動させることができる電気回路を指す。
【０００６】
しかし貯蔵ブロック及び駆動システムに応じて、例えば整流器（Ｇｌｅｉｃｈｒｉｃｈｔｅｒ）、インバータ（Ｗｅｃｈｓｅｌｒｉｃｈｔｅｒ）、周波数変換器、又は一般にコンバータなどの他の電力変換器も使用することができ、この種の電力変換器は、例えばダイオード、トランジスタ、又はサイリスタ、さらにＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又はＩＧＣＴなどの電子部品を含み得る。
【０００７】
しかし、通例、この種のエネルギー貯蔵装置の個々の構成要素は構成するのに労力を要し、駆動システムの、例えば駆動システムの電気モータ及び電力用電子機器の枠組み条件に適合させなければならないため、特に二重層コンデンサを有するこの種のエネルギー貯蔵装置をそれぞれの駆動システムに結合することは多少なりともコストを要する。
【０００８】
この場合、利用者又はアプリケーションエンジニアは、通常、構成要素及び内部機能方式に関する必要な設計を可能にするために、エネルギー貯蔵器及びＤＣ／ＤＣ変換器における複雑な内部ルーチンに取り組むことを余儀なくされる。
【０００９】
これには駆動装置及び使用機器に応じて、高電流線、バスケーブル、及びＳＰＳ信号を含めた多少複雑な配線が加わる。同時に、冒頭で述べた使用機器の場合、エネルギー貯蔵装置が、粉塵負荷、衝撃及び振動負荷などの厳しい使用条件に耐えなければならないということに注意を払わなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のことを出発点として、本発明は、冒頭で述べた種類の改善されたエネルギー貯蔵装置、及び従来技術の欠点を回避するとともに、従来技術を有利に改良するエネルギー貯蔵装置を有する改善された駆動システムを提供するという課題にもとづいている。特に、それぞれの駆動システムへのエネルギー貯蔵装置の結合が劇的に簡易化されるが、その際、電気エネルギーの中間貯蔵とエネルギー貯蔵器への、及びエネルギー貯蔵器からの再出力が効率的かつ確実に形成されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記課題は、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置、及び請求項１８に記載のこの種のエネルギー貯蔵装置を有する駆動システムにより解決される。さらに、発明の主題は、請求項２１に記載のこの種の駆動システムの昇降装置における使用である。
【００１２】
すなわち、エネルギー貯蔵装置の電気コンポーネントを、利用者によってブラックボックスのように電力接続部を用いて駆動システムの電力用電子機器若しくは電圧回路に簡単に接続可能である一方で、貯蔵装置の出力及び／若しくは入力並びに／又は出力電圧のための少なくとも１つの電力変換器を制御する組み込まれた制御装置を用いて種々の駆動システムの上位の制御装置に接続可能であり、それぞれの上位の制御装置によって必要とされるパラメータ及び信号を交換することができるプラグ・アンド・プレイ・モジュールに統合することが提案される。本発明によれば、上記の制御装置は、コントローラボードと接続されたアダプションボードを有し、アダプションボードは、種々に形成された外部システム制御器のための複数の接続端子と、制御装置のコントローラボードと通信するための少なくとも１つの通信インターフェイスと、アダプションボードの接続端子とコントローラボードとの間で信号を適合及び伝送するための少なくとも１つのアダプション回路とを有する。アダプションボードの複数の互いに相違に形成された接続端子によって、エネルギー貯蔵装置に組み込まれた制御装置を種々に形成された外部システム制御器に簡単に接続することができる。
【００１３】
外部システム制御器がどのように形成されているのかに応じて、アダプションボードのそれぞれ適切な接続端子を介して外部システム制御器によって必要とされる、又は提供される信号、データフォーマット、及び／又はパラメータを受信又は伝送若しくは提供することができる。コントローラボードによって提供される信号、データ、及び／若しくはパラメータを外部システム制御器によって使用もできるように、又は逆に外部システム制御器によって提供される信号、データ、命令、若しくはパラメータをコントローラボードによって使用できるようにするために、アダプションボードの少なくとも１つのアダプション回路が上記の信号、データ、命令、及び／又はパラメータを、それらのフォーマット及び／若しくは電圧レベルに関して、並びに／又はアダプションボードのそれぞれの接続端子への、及び／若しくは通信インターフェイスへの伝送経路に関して適合させ、それによりコントローラボードが種々に形成された上位の外部システム制御器と通信することができる。
【００１４】
アダプションボードは、複数のアダプション回路を備えることができ、そのうちのそれぞれ適切な回路がそれぞれの外部システム制御器によってそれぞれ必要とされる信号、データ、及び／又はパラメータをそれぞれの外部システム制御器に適応させることができることが有利である。
【００１５】
本発明の展開形態では、上記のアダプションボードは、システム制御器及び／又は内部制御装置のために必要とされる種々のセンサに接続するための複数のセンサ接続部も含むことができる。特に、アダプションボードは、上記のセンサ接続部によって、一方でエネルギー貯蔵装置、特にエネルギー貯蔵装置の貯蔵ブロック、並びに／又は電力変換器の及び／若しくは内部電圧回路の少なくとも１つの動作状態を監視するエネルギー貯蔵装置内部センサに接続することができる。これに代えて、又はこれに加えて、アダプションボードは、上記のセンサ接続部を介して、接続されるべき駆動システム、又は駆動システムの電力用電子機器の少なくとも１つの動作状態を監視する外部センサに接続することができる。
【００１６】
例えば、アダプションボードのセンサ接続部に、冷却装置を監視するための冷却装置センサ、例えば冷却剤流量センサ及び／若しくは冷却剤質量センサ及び／若しくは温度センサ、並びに／又は接続されるべき駆動システムの電圧回路における、及び／若しくは貯蔵ブロックの内部電圧回路における電流及び／若しくは電圧を監視するための電流及び／若しくは電圧センサ、並びに／又は複数の貯蔵ブロックのバランスを監視するためのバランス度センサを接続することができる。
【００１７】
アダプションボードの上記の少なくとも１つのアダプション回路は、例えば半導体構成要素などの電子構成要素の形の１つ又は複数のハードウェアコンポーネントからなり得るが、これに代えて、又はこれに加えて、記憶構成要素に記憶され、プロセッサで処理され得る１つ又は複数のソフトウェア構成要素を備えることもできる。
【００１８】
アダプションボードは、特に複数のこの種のハードウェア回路及び／又はソフトウェア構成要素を含むこともできる。
【００１９】
上記のアダプションボードを利用して、貯蔵ブロック、及び貯蔵ブロックの回路に適合させたコントローラボードを使用することができるが、それにもかかわらず種々の上位のシステム制御器に適合させることができ、かつ上位のシステム制御器と一緒に使用することができる。上記のアダプションボードは、１つ又は複数のプラグコネクタを介して上記のコントローラボードと着脱可能に接続され得る。しかしこれに代えて、又はこれに加えて、アダプションボードは、コントローラボードと固定的に配線することもできる。
【００２０】
上記のコントローラボードは、少なくとも１つのマイクロコントローラと、少なくとも１つのＦＰＧＡ構成要素、すなわちフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイと、さらにハードウェア回路と、接触接続のためのプラグコネクタを有する、及び／又は上記の構成要素からなり得ることが有利である。その際、コントローラボードの上記のハードウェア回路は、例えば半導体構成要素、トランジスタ、ダイオード、又は他の能動若しくは受動素子などの電子構成要素を含むことができ、特に、コントローラボードに集積回路も設けることができる。しかし上記のハードウェア回路に代えて、又はこれに加えて、コントローラボードは、記憶構成要素（Ｓｐｅｉｃｈｅｒｂａｕｓｔｅｉｎ）に記憶されていてマイクロコントローラと協働する、又はマイクロコントローラによって実行される少なくとも１つのソフトウェア構成要素を含むこともできる。
【００２１】
本発明の展開形態では、エネルギー貯蔵装置に組み込まれた制御装置は、通信ボードをさらに備え、通信ボードは、特にエネルギー貯蔵装置の、例えばセンサなどの信号発信及び／若しくは信号処理構成要素との、並びに／又は接続されるべき駆動装置及び／若しくは外部システム制御器の、例えば駆動装置に組み付けられたセンサなどの信号発信及び／若しくは信号処理構成要素との制御装置のフィールドバス通信を可能にするために設けられている。
【００２２】
上記の通信ボードがプラグコネクタを有し、コントローラボードに差し嵌められ得ることが有利である。
【００２３】
上記のコントローラボードにおいて、多くの異なった駆動装置及び異なった外部制御システムのためのエネルギー貯蔵装置を制御し、駆動装置及び／又は外部制御システムによってどの制御機能が必要とされるのかに応じて、対応する制御機能を実行することを制御装置に可能にする多くの制御機能が実装及び／又は予め設計され得ることが有利である。
【００２４】
特に、エネルギー貯蔵装置の制御装置は、少なくとも１つの貯蔵ブロックの動作を制御するための制御手段を含むことができ、エネルギー貯蔵器の動作のための上記の状態制御手段は、内部中間回路の自動的な事前充電、並びに／又は駆動システムの外部中間回路への自動的な接続及び分離、並びに／又は殊にパラメータ化可能な初期電圧への自動的な事前充填を実行するように構成され得ることが有利である。
【００２５】
これに代えて、又はこれに加えて、組み込まれた制御器は、エネルギー貯蔵装置及び／又は駆動システムの相応の動作量を測定することができる、例えば少なくとも１つの電圧センサ、及び／又は少なくとも１つの電流センサ、及び／又は少なくとも１つの温度センサ、又は少なくとも１つの流量センサなどの種々のセンサの検出のための検出手段を備えることができる。
【００２６】
これに代えて、又はこれに加えて、エネルギー貯蔵装置の制御装置は、駆動システムの電力用電子機器のための制御信号を生成するための電力制御手段を含むことができる。
【００２７】
これに代えて、又はこれに加えて、制御装置は、貯蔵ブロックにおける電流を調節するための調節器（Ｒｅｇｌｅｒ）を含むことができる。
【００２８】
これに代えて、又はこれに加えて、組み込まれた制御装置は、エネルギー貯蔵装置の種々の動作方式を調整又は制御するための動作制御手段を含むことができ、上記の動作制御手段は、特に、中間回路電圧を閉ループ制御するための調節器、及び／又は目標値窓を用いて中間回路電圧を閉ループ制御するための調節器、及び／又は中間回路電流を閉ループ制御するための調節器、及び／又は電力を閉ループ制御するための調節器、及び／又は充電状態を閉ループ制御するための調節器、及び／又は貯蔵ブロックを能動的に放電するための制御手段を含むことができる。
【００２９】
これに代えて、又はこれに加えて、組み込まれた制御装置は、電力用電子機器をセルフテストするためのセルフテスト構成要素を有することができる。
【００３０】
これに代えて、又はこれに加えて、組み込まれた制御装置は、少なくとも１つの制限器構成要素を含むことができ、制限器構成要素は、貯蔵器電圧限界に達した場合、及び／又は貯蔵器電流限界に達した場合、及び／又は中間回路電流限界に達した場合、及び／又は中間回路電力限界に達した場合、及び／又は温度限界に達した場合に、エネルギー貯蔵装置及び／又は駆動装置の少なくとも１つの特徴的な調整量を制限する、又は変化させる、例えば出力若しくは入力された電流及び／又は電圧レベルを制限する、又は低下させるために設けられ、かつ形成されている。
【００３１】
この種の制限器構成要素は、相応の電圧限界、及び／又は電流限界、及び／又は電力限界、及び／又は温度限界を調整可能に事前設定できるようにするためにパラメータ化可能に形成され得ることが有利である。
【００３２】
これに代えて、又はこれに加えて、エネルギー貯蔵装置の上記の制御装置は少なくとも１つの監視構成要素を含むことができ、監視構成要素は、エネルギー貯蔵装置における過電流、並びに／又は中間回路における過電圧、並びに／又はエネルギー貯蔵装置における電圧、並びに／又は少なくとも１つの貯蔵ブロックにおける電圧、並びに／又は、例えば冷却装置の冷却水の、及び／若しくは少なくとも１つの貯蔵ブロックの、及び／若しくはエネルギー貯蔵装置の内部空間の、及び／若しくは少なくとも１つのチョークの過熱、並びに／又は少なくとも１つのリレーの状態、並びに／又は冷却装置を、例えば冷却剤流量及び／若しくは冷却ユニット状態に関して、並びに／又は電力用電子機器、並びに／又は貯蔵器状態、並びに／又は貯蔵ブロックのバランス機能を監視するために形成されている。これに代えて、又はこれに加えて、エネルギー貯蔵装置の、及び／又は少なくとも１つの貯蔵ブロックの残寿命を監視するための監視手段も設けることができ、この種の監視手段は上記の残寿命を算出する及び／又は推定することができる。
【００３３】
これに代えて、又はこれに加えて、先に挙げた通信ボード及び／又はアダプションボードは、外部制御システムとのフィールドバス通信のためのフィールドバス通信構成要素を有することができ、フィールドバス通信構成要素は、例えば動作方式を事前設定するため、並びに／又は駆動装置の始動若しくは停止を事前設定するため、並びに／又はそれぞれの動作方式の目標値を事前設定するため、並びに／又は動作中に変化し得るリミットを事前設定するため、並びに／又は調節及び／若しくは動作方式のための前段制御値を事前設定するため、並びに／又はエネルギー貯蔵器の現在ステータスを読み取るため、並びに／又は現在動作データを読み取るため、及び提供するために設けられ得る。
【００３４】
これに代えて、又はこれに加えて、エネルギー貯蔵装置の上記の制御装置は、例えば貯蔵温度の時間分布、及び／又は電力の時間分布、及び／又はエネルギー貯蔵装置における電流の時間分布、及び／又はエネルギー貯蔵装置における電圧の時間分布などの統計データを決定及び／又は記憶するための統計構成要素を含むことができる。
【００３５】
これに代えて、又はこれに加えて、制御装置は、複数の貯蔵ブロックをマスタ／スレーブモードで動作するためのマスタ／スレーブ制御装置を含むことができ、この種のマスタ／スレーブ制御装置は、複数のエネルギー貯蔵ユニットの相互の通信を、殊にＣＡＮ−ＢＵＳを介して可能にする通信手段、及び／又は複数の並列接続されたエネルギー貯蔵ユニットの電圧を同期させるための同期化手段、及び／又は並列接続されたエネルギー貯蔵ユニットにおいて電流を均等に分配するための分配制御手段を含み得ることが有利である。
【００３６】
これに代えて、又はこれに加えて、上記の制御装置は、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置の動作データを中央サーバ及び／又はクラウドに伝送するための動作データ伝送手段を含むことができる。
【００３７】
本発明の有利な展開形態では、エネルギー貯蔵装置の内部制御装置、特に上記の制御手段のうちの少なくとも１つは、パラメータを相応に事前設定することにより上記の機能性を変化させることができるようにするためにパラメータ化可能に形成され得る。パラメータ化構成要素は、所望のパラメータ化を行うために、ＵＳＢインターフェイス及び／又はプロフィネットインターフェイスを介して、例えばＰＣプログラムＯＰＡＬなどの外部又は内部のパラメータ化機器と通信することができることが有利である。
【００３８】
上記のパラメータ化構成要素によって、以下の機能性のうちの少なくとも１つをパラメータ化する、又は適合させることができることが有利である。
−少なくとも１つの通信パラメータ、
−電力用電子機器の少なくとも１つのパラメータ、例えば最大電流、最小電圧及び／又は最大電圧、少なくとも１つのセンサ、少なくとも１つのスイッチング時間及び／又は少なくとも１つのスイッチング周波数、
−少なくとも１つの動作モード、例えばフィールドバスを介した制御モード、及び／又はマスタ／スレーブモード、及び／又はエラー応答モード、
−少なくとも１つの監視機能、例えば冷却装置及び／若しくはバランス機能及び／若しくは電圧のための限界値の、並びに／又はエネルギー貯蔵装置及び／若しくは駆動装置の電流及び電力のための少なくとも１つの限界値の事前設定、
−エネルギー貯蔵装置の定格データ、例えば定格キャパシタンス及び／又は定格電流及び／又はインダクタンス、
−少なくとも１つの調節器の調整。
【００３９】
その際、上記のエネルギー貯蔵装置は、基本的に種々の性質であり得、例えば貯蔵セルとしてアキュムレータ、及び／又はコンデンサを含み得る。先に記載された制御装置をバイポーラに形成された貯蔵ユニットにおいて使用できることが特に有利であり得る。
【００４０】
本発明の展開形態では、エネルギー貯蔵装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器を有することができ、ＤＣ／ＤＣ変換器は、貯蔵ブロックを充電するのみならず電流を貯蔵ブロックから提供することができるように双方向に形成され、エネルギー貯蔵装置の制御ユニットは、電流を貯蔵ブロックから直流電圧回路へ出力する場合と、電流を直流電圧回路から貯蔵ブロックに入力する場合にＤＣ／ＤＣ変換器を制御するための出力及び入力制御手段を有し、上記のＤＣ／ＤＣ変換器、貯蔵ブロック、及び制御ユニットは、共通のハウジングを有するエネルギー貯蔵ユニットに統合され、共通のハウジングにはＤＣ／ＤＣ変換器、貯蔵ブロック、及び制御ユニットが収容され、ハウジングの外側には直流電圧回路に接続するための２つの接続部が設けられている。すなわち、貯蔵ブロックへの電流の入力と貯蔵ブロックからの電流の出力とが電流出力と入力とを制御するＤＣ／ＤＣ変換器を介して行われ、それにより駆動システムの直流電圧回路への簡単な結合が可能である。その際、エネルギー貯蔵装置は、関与する、かつ必要とされるコンポーネントを唯一のハウジングに集め、このハウジングにエネルギーマネージメントのための制御器も組み込まれている一体のトータルシステムをなす。実質的に、ハウジング外側に設けられる２つの接続部を駆動システムの直流電圧回路と接続しさえすればよく、制御ユニットは、エネルギー貯蔵装置のハウジングの内部において必要な開ループ制御量及び閉ループ制御量を駆動システムに適合させる。
【００４１】
エネルギー貯蔵装置の貯蔵ブロックは、エネルギーを貯蔵するために、殊に二重層コンデンサの形の特に少なくとも１つのコンデンサを含むことができるが、基本的に、この種の１つの又は複数のコンデンサに加えて、又はこれに代えて少なくとも１つのバッテリ又はアキュムレータを設けることもできる。
【００４２】
エネルギー貯蔵装置の熱の問題を回避するために、共通のハウジングの内部で少なくとも１つの貯蔵ブロック及び／又はＤＣ／ＤＣ変換器及び／又は制御ユニットを冷却回路に結合することができ、冷却回路は、貯蔵ブロックから、及び／又はＤＣ／ＤＣ変換器から、及び／又は制御ユニットから冷却剤に到達する熱をハウジングから排出、及び外部に放出できるようにするために、外部冷却回路に接続するための冷却剤接続部を殊にハウジングに有することができる。簡単な組立てを可能にするために、上記の冷却剤接続部を差込み可能に形成することができ、それにより外部冷却回路の冷却剤管路をエネルギー貯蔵装置のハウジングに接続しさえすればよい。
【００４３】
内部及び／又は外部冷却回路、並びに冷却剤循環器、冷却空気ファン、切換弁、流量調節器などの冷却回路の部品は、エネルギー貯蔵装置の内部における制御ユニットによって温度に依存して、特エネルギー貯蔵装置のハウジングの内部におけるコンポーネントの温度に依存して、及び／又は周囲温度に依存して制御され得ることが有利である。このために、上記の部品温度及び／又は周囲温度、及び／又はハウジング内部空間温度を測定する少なくとも１つの温度センサを設け、制御ユニットと接続することができる。これに代えて、又はこれに加えて、制御ユニットは、冷却媒体の流量を調節できるようにするために流量測定器と接続可能であり得る。
【００４４】
冷却剤管路のみをハウジングに簡単に嵌合できるようにするのではなく、エネルギー貯蔵装置の電気接続部及び／又は信号接続部もハウジング外側に差込み可能に、又はプラグとして形成することができ、それにより相応の電流線又は信号線を差し嵌めさえすればよい。
【００４５】
エネルギー貯蔵装置の簡単な取り扱い及び簡単な運搬を可能にするために、モジュールのコンポーネントが組み込まれたハウジングを分割可能に形成することができ、かつ少なくともＤＣ／ＤＣ変換器、貯蔵ブロック、及び制御ユニットが組み込まれる共通のハウジングへと組み立てることが可能な複数のハウジング部材を含むことができる。種々のハウジング部材に、ハウジング部材を組み立てる場合に着脱可能な接続手段、特にプラグコンタクトによって互いに接続できる種々の電気コンポーネントを収容することができる。２つのハウジング部材を組み立てるか、又はつなぎ合わせると、自動的にプラグコネクタも閉じられるか、又は係合して、２つのハウジング部材に収容されている電子コンポーネントが互いに接続されるように、例えばプラグコネクタ部材をハウジング部材のインターフェイスに、又は別の場所に取り付けることができる。
【００４６】
本発明の展開形態では、エネルギー貯蔵ユニットの確実で危険のない使用を確保するために、エネルギー貯蔵ユニットにエネルギーがまだ充電されていて、その限りで外側の接続コンタクトにまだ電圧が存在し得、それに伴い危険の可能性がある場合に警告信号を発するための警告信号装置を設けることができる。警告信号装置は、例えば視覚的に形成することができ、外から見える警告信号を提供することができるが、場合によっては音響的又は別の仕方で作動することができる。
【００４７】
この種の警告信号装置に代えて、又はこれに加えて、貯蔵ブロックを切り離すための、及び／又は接続部をエネルギーオフするための電気的分離スイッチをハウジングに設けることもできることが有利であり、上記の分離スイッチは、エネルギー貯蔵ユニットのハウジングの内、又は内部に分離回路として形成することができる。この種の電気的分離スイッチを用いて、エネルギー貯蔵システムから引き出される接続部を無電圧にすることができ、それにより危険の可能性がかなり低減される。
【００４８】
これに代えて、又はこれに加えて、エネルギー貯蔵装置は、有利には外から操作可能である、又は貯蔵ブロックにまだ残っているエネルギーをコマンドに応答して外から熱に変換できる、殊に組み込まれた放電回路を含むこともできる。それに従って、例えばエネルギー貯蔵装置が駆動システムから切り離されるべき場合に、エネルギー貯蔵ユニットに外から発信可能な制御信号によって、貯蔵ブロックを放電させることができる。
【００４９】
ハウジングは、屋外での貯蔵システムの使用を可能にする十分に高いＩＰ保護等級で形成され得ることが有利である。エネルギー貯蔵装置は、例えばハウジングを相応に丈夫に形成することによって、及び／又は電気的コンポーネントを緩衝してハウジングに埋設することによって、及び／又は電気コンポーネント自体を適当に形成することによって建設機械及びクレーンなどの移動式作業機械の場合に見られるような振動負荷が比較的高い場合にも使用可能であるように機械的に形成されていることが有利である。
【００５０】
以下、本発明を好ましい実施例及び関連する図面をもとにして詳しく説明する。図面は以下のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の有利な一実施形態による可変的に構成可能な制御装置を有するエネルギー貯蔵装置の模式図である。
【図２】制御装置のコントローラボードと、コントローラボードに差し嵌められた通信ボードと、コントローラボードと接続されたアダプションボードとが示されている、図１のエネルギー貯蔵装置の制御装置の模式図である。
【図３】先に図示された図２の制御装置によってマスタ／スレーブ動作モードで制御可能な複数の並列接続されたエネルギー貯蔵ユニットの模式図である。
【図４】それぞれ共通のハウジングに組み込まれ、同位で相互に、かつ上位の制御器と通信する制御装置とを備える貯蔵ブロックと制御装置とＤＣ／ＤＣ変換器とを備える、互いに並列接続して配置される２つのエネルギー貯蔵ユニットの模式図である。
【図５】図４による実施形態とは異なるが制御装置によってマスタ及びスレーブユニットとして機能する互いに並列接続して配置される２つのエネルギー貯蔵ユニットの模式図である。
【図６】図１〜図５のエネルギー貯蔵装置を結合可能な直流電圧中間回路から周波数変換器に給電される、配電網給電による駆動システムの模式図、及び周波数変換器を介して制御される電気モータの図である。
【図７】図６の直流電圧中間回路へのＤＣ／ＤＣ変換器を介した図４及び図５の貯蔵ブロックの結合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図６は、図１〜図５に例示的に示される本発明の実施例によるエネルギー貯蔵装置を結合することができる駆動システム１の一例を示す。駆動システム１は電流源又は電圧源５から電力用電子機器２を介して給電することができる電気モータＭを含むことができ、上記の電流源５は、電源接続部、又は建設機械でよくあるような、例えばディーゼルエンジンによって駆動され得る発電機であってよい。上記の電気モータＭは種々の調整ユニットを駆動することができる。例えばこれは、冒頭で述べたように、例えば建物の人用エレベータ及び／若しくは荷物用エレベータの形の、又はクレーン、特にコンテナ用ガントリクレーンの形の昇降機構及び／又は昇降装置の走行駆動装置であり得るか、あるいは例えばミキサー車などの移動式建設機械の調整駆動装置又は駆動ユニットであり得る。
【００５３】
図６が示すように、電力用電子機器２は、電気モータＭを制御及び電気モータＭに給電する周波数変換器３を含むことができる。上記の周波数変換器３もまた、電流源５に結合され整流器として動作することができる直流電圧回路若しくは直流電圧中間回路４から給電され得る。特に、上記の直流電圧中間回路４は、中間回路コンデンサＣ１を含むことができ、この中間回路コンデンサの２つの電圧接続部にエネルギー貯蔵装置６を接続することができ、これは図１及び図２に示されている。特に、エネルギー貯蔵装置６の少なくとも１つの貯蔵ブロック７の結合は、貯蔵ブロック７の出力電圧Ｕ２を直流電圧中間回路４の電圧Ｕ１に結合するＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して行うことができる。図７を参照。
【００５４】
駆動システム１の電気モータＭを駆動する場合、直流電圧中間回路４からエネルギーが取り出されて電気モータＭに供給され、エネルギーの補給が電流源５から、図６では電力用電子機器２の左側の回路部分をなす電源整流器を介して行われる。しかし電気モータＭにブレーキが制動されると、エネルギーが電気モータＭから直流電圧システムに入力される。エネルギー中間貯蔵のない従来のシステムでは、図３において参照符号Ｒ１で示されるこの逆給電されたエネルギーは、通例、熱へ消滅し、逆給電されたエネルギーによる電力用電子機器の破壊を回避するために、この種の高負荷抵抗器が直流電圧システムを介して電子スイッチＴ５によって接続され得る。
【００５５】
そこで、例えば中間回路コンデンサＣ１の接続部に接続されたエネルギーシステムは、直流電圧中間回路４から逆給電されたエネルギーを消滅させるのではなく、エネルギーを受け取って後の時点で再び利用できるようにするために用いられる。この場合、エネルギー貯蔵器自体は、このために考えられる種々の電気コンポーネントから形成され得る。これは特に二重層コンデンサであり得るか、又は非常電源設備において使用されるようなバッテリセル若しくはアキュムレータでもあり得る。例えば、複数のこの種のセル、例えば複数の二重層コンデンサから、直列接続及び／又は並列接続によって、セルのタイプ及び充電状態に応じて変化し得る合計電圧を出力する貯蔵ブロック７を形成することができる。
【００５６】
その場合、回路は、貯蔵ブロック７の最大電圧が、直流電圧中間回路４の最小電圧より低くなるように設計されることが有利である。図７が示すように、貯蔵ブロック７の出力電圧Ｕ２は、例えば２５０〜５００Ｖの範囲であり得るのに対して、電圧Ｕ１は、直流電圧中間回路４の接続部にわたって例えば６５０Ｖであり得る。
【００５７】
その場合、ＤＣ／ＤＣ変換器８は、２つの電圧システムを互いに接続し、ＤＣ／ＤＣ変換器の回路は、エネルギーを高電圧レベルから低電圧レベルへ移動させることができ、このことは貯蔵ブロック７の充電に相当し、かつ別の方向に移動させることができ、このことは貯蔵ブロック７から中間回路４への引き出し又はエネルギー移動に相当する。図７を参照。
【００５８】
図１及び図２が示すように、エネルギー貯蔵装置６は、有利には、プラグ・アンド・プレイ構成を特徴とし、それによりエネルギー貯蔵装置６は、ブラックボックスのように簡単に中間回路４に接続可能である。その際、上述のように、例えば二重層コンデンサの形の複数の貯蔵セルからなり得る貯蔵ブロック７がそれぞれＤＣ／ＤＣ変換器８及び、エネルギー貯蔵装置のエネルギーマネージメントを行う制御装置９と一緒にエネルギー貯蔵ユニットに統合され、上述のように、種々のハウジング部分から組み立てられ得る共通のハウジング１０に組み込まれている。エネルギー貯蔵ユニットのハウジング１０の外側には、有利にはプラグとして形成され得る２つの電力接続部１１及び１２と、制御装置９が上位の制御器ＰＬＣ又は別のエネルギー貯蔵ユニットの制御装置９と、例えばバスシステムを介して通信できるための信号線接続部１３とが設けられているだけである。さらに、エネルギー貯蔵ユニットのハウジング１０には、それぞれ、ハウジング１０に組み込まれた、貯蔵ブロック７及び／又はＤＣ／ＤＣ変換器８及び／又は制御装置９を冷却するための冷却回路を作業機械の外部冷却回路に接続できるようにするために冷却剤接続部１４が設けられ得る。
【００５９】
図１及び図２が示すように、エネルギー貯蔵装置６の上記の内部制御装置９はコントローラボード９０を含むことができ、このコントローラボードは、エネルギー貯蔵装置６の種々の制御機能を制御及び／又は調節し、特に先に挙げたＤＣ／ＤＣ変換器８をコントロールし、及びさらに説明される他の制御機能を実行する。
【００６０】
その際、上記のコントローラボード９０は、例えば詳しく図示されない記憶構成要素に記憶され得る１つ又は複数のソフトウェア構成要素を実行することができるマイクロコントローラ９１を含むことができる。さらに、上記のコントローラボード９０は、いわゆるＦＰＧＡ構成要素、すなわちフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイを含むことができる。図２の参照符号９２を参照。
【００６１】
さらに、コントローラボード９０は、種々の制御機能を実装するために複数のハードウェア回路を含むことが有利である。
【００６２】
さらに、制御装置９は、上記のコントローラボード９０に差し嵌めることができ、かつフィールドバス通信を実現することができる通信ボード９５を含むことが有利である。
【００６３】
図２が示すように、さらに、上記のコントローラボード９０は、さらに説明されるアダプションボード９６と着脱可能に接続できるようにするために、例えば着脱可能なプラグコネクタ９３の形で形成され得る複数の信号接続部及び／又は供給接続部を含む。
【００６４】
さらに、コントローラボード９０は、例えば種々のセンサを接続するためのプラグコンタクトの形の複数の入力９４を有することができる。
【００６５】
すでに述べた制御装置９のアダプションボード９６は、例えばハードウェア回路の形の複数のアダプション回路１００を含むことが有利であり、例えば駆動装置の上位若しくは外部のシステム制御器の入力信号を、組み込まれた制御装置９の要求に適合させ、そこに伝送できるようにするために、並びに／又は逆に、内部の制御装置９からの制御信号、動作データ、及び／若しくは検出されたパラメータを適合させ、及び／若しくは変換し、及び／若しくは外部システム制御器の要求に適合させることができるように、かつシステム外部制御装置に適合するよう提供できるようにするために、受信された信号をアダプション回路によって適合及び／又は変換及び／又は誘導及び／又は分配することができる。
【００６６】
その際、上記のアダプションボード９６は、コントローラボード９０とアダプションボード９６との間で対応する信号及び／又は命令及び／又はデータを交換できるようにするために、コントローラボード９０、特にコントローラボードのプラグコンタクト９３と接続できるようにするため、例えばプラグの形の複数のインターフェイス９７を含むことが有利である。
【００６７】
上記のコントローラボード９０のためのインターフェイスプラグに加えて、アダプションボード９６は、さらに、エネルギー貯蔵装置６において、又は外部センサとして駆動装置に設けることができる種々のセンサを接続するためのセンサ接続部９９も含むことができる。
【００６８】
コントローラボード９０とアダプションボード９６と通信ボード９５とを含む上記の制御装置９は、特に、以下の制御機能及び監視機能を実行するように構成され得る。
【００６９】
・エネルギー貯蔵器の動作のための状態機械
内部中間回路の自動的事前充電
外部中間回路との自動的接続及び分離
初期電圧への自動的事前充電（パラメータ化可能）
【００７０】
・種々のセンサの検出
電圧
電流
温度
流量
【００７１】
・電力用電子機器のための制御信号の生成
【００７２】
・貯蔵器における電流の調節
【００７３】
・エネルギー貯蔵器の所定の種々の動作方式
中間回路電圧の調節
目標値窓を用いた中間回路電圧の調節
中間回路電流の調節
電力の調節
充電状態の調節
貯蔵器の能動的放電
【００７４】
・電力用電子機器のセルフテスト
【００７５】
・制限（パラメータ化可能）
貯蔵器が電圧限界に達した場合
貯蔵器が電流限界に達した場合
中間回路が電流限界に達した場合
中間回路が電力限界に達した場合
温度限界に達した場合
【００７６】
・監視
エネルギー貯蔵器における過電流
過電圧（中間回路、エネルギー貯蔵器及び個々の貯蔵ブロックにおける電圧）
過熱（冷却水、貯蔵ブロック、内部空間、チョーク）
リレーの状態
冷却（流量、冷却ユニット）
電力用電子機器
貯蔵器の予想される残寿命の算出
キャパシタンス及び内部抵抗といった貯蔵器定格データの自動的に測定による貯蔵器状態
貯蔵セルのバランス機能
【００７７】
・外部システムとのフィールドバス通信
動作方式、始動、停止の事前設定
それぞれの動作方式の目標値の事前設定
動作中に変化し得るリミットの事前設定
それぞれの調節又は動作方式のための前段制御値
エネルギー貯蔵器の現在ステータスの読み取り
現在動作データの読み取り
【００７８】
・制御器への統計データの保存
貯蔵温度の時間分布
電力の時間分布
貯蔵器における電流の時間分布
貯蔵器における電圧の時間分布
【００７９】
・１０個までのエネルギー貯蔵器の並列接続のマスタ／スレーブ動作
ＣＡＮバスＣＡＮｉｎｔｅｒｎを介したエネルギー貯蔵器相互の通信
種々の並列接続された貯蔵器の電圧の同期
並列接続された貯蔵器への電流の均等な分配
【００８０】
・中央サーバ（クラウド）へのエネルギー貯蔵器動作データの伝送
【００８１】
・制御器において、パラメータにより機能性を変化させることができる。
パラメータ化は、ＵＳＢインターフェイス又はプロフィネットインターフェイス、及びＰＣプログラムＯＰＡＬにより行うことができる。
パラメータにより以下の機能性を適合させることができる。
通信パラメータ
電力用電子機器のパラメータ（最大電流、最小最大電圧、センサ、スイッチング時間、スイッチング周波数）
動作モード（フィールドバス又はコネクト＆ユーズによる制御）、マスタ・スレーブ・モード、エラー応答）
監視機能
−冷却、バランス機能、電圧の限界値
−電流及び電力の限界値
貯蔵器の定格データ（定格キャパシタンス、定格電流、インダクタンス、．．．）
種々の動作方式の調節器の調整
【００８２】
図１が示すように、複数のこの種のエネルギー貯蔵ユニットを並列に接続することができ、この構成で直流電圧中間回路４に結合することができ、外へ通じる電力接続部１１及び１２を直接並列接続することができ、すなわち＋を＋に、−を−に接続することができる。エネルギー貯蔵ユニットの互いに接続された制御装置９は、制御バスを介して互いに通信し、上記の並列接続を、特に、並列接続されたユニットのすべての貯蔵ブロックが自動的に一様なエネルギー値に制御されるように支援する。その際、貯蔵ブロック７は、それぞれ、貯蔵セルの個別電圧を可能な限り一様な値にするバランス回路を備えることができる。
【００８３】
図２が示すように、並列に接続されたエネルギー貯蔵ユニットの制御装置９は階層的に互いに通信することもでき、制御装置９は、スレーブユニットとして機能する他の制御装置９を制御するマスタユニットとして機能し、制御設定及び／又は直接制御命令を供給するとともに、上位のシステム制御器ＰＬＣと通信する。
【００８４】
その際、貯蔵ユニットの制御装置９は、冒頭ですでに詳しく説明した制御及び／又は調節手段を含むことができるとともに、相応のセンサ、検出回路、若しくはセンサ回路を備えるか、又はこれらと接続することができ、それによりエネルギー貯蔵装置６、又はエネルギー貯蔵装置の、並列回路に統合され得るエネルギーユニットは、同様にすでに冒頭で説明した機能を実行することができる。
【図１】
2021528032.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2021528032.tif 000008
【図７】
2021528032.tif 000009
【国際調査報告】
2021528032.tif 000010
2021528032.tif 000011
2021528032.tif 000012
2021528032.tif 000013
2021528032.tif 000014