DE102020207185A1

DE102020207185A1 - Arrangement with a memory device and method for its operation

Info

Publication number: DE102020207185A1
Application number: DE102020207185.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Haßler
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine Anordnung mit einer Speichereinrichtung (20), die einen ersten äußeren Anschluss (21) und einen zweiten äußeren Anschluss (22) aufweist, mindestens zwei Speichereinheiten (31-33) umfasst und in einem Lademodus und einem Energieentnahmemodus betrieben werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Schalteinrichtung (30) vorhanden ist, die jede der mindestens zwei Speichereinheiten (31-33) jeweils individuell in eine Aktivstellung, bei der ein Pluspol der jeweiligen Speichereinheit (31-33) mit dem ersten äußeren Anschluss (21) der Speichereinrichtung (20) und der Minuspol der jeweiligen Speichereinheit (31-33) mit dem zweiten äußeren Anschluss (22) der Speichereinrichtung (20) verbunden ist, oder eine Passivstellung, bei der zumindest einer der äußeren Anschlüsse (21, 22) der Speichereinrichtung (20) von der jeweiligen Speichereinheit (31-33) getrennt ist, schalten kann und somit die zumindest zwei Speichereinheiten (31-33) parallel schalten oder voneinander trennen kann, und eine Steuereinrichtung (50) vorhanden ist, die - im Falle, dass in der Passivstellung befindliche Speichereinheiten (31-33) der Speichereinrichtung (20) von der Passivstellung in die Aktivstellung umgestellt, also zugeschaltet, werden sollen - diese zeitlich nacheinander zuschaltet, und zwar sowohl in Abhängigkeit von den jeweiligen Spannungen als auch in Abhängigkeit davon, ob die Speichereinrichtung (20) im Lademodus oder im Energieentnahmemodus bereits betrieben wird oder werden soll.The invention relates, inter alia, to an arrangement with a storage device (20) which has a first external connection (21) and a second external connection (22), comprises at least two storage units (31-33) and is in a charging mode and an energy extraction mode can be operated. According to the invention it is provided that a switching device (30) is present, which each of the at least two storage units (31-33) individually in an active position, in which a positive pole of the respective storage unit (31-33) with the first external connection (21) the storage device (20) and the negative pole of the respective storage unit (31-33) is connected to the second external connection (22) of the storage device (20), or a passive position in which at least one of the external connections (21, 22) of the storage device (20) is separated from the respective storage unit (31-33), can switch and thus can switch the at least two storage units (31-33) in parallel or separate them from one another, and a control device (50) is present which - in the event that Storage units (31-33) of the storage device (20) located in the passive position are switched from the passive position to the active position, that is to say switched on - these are to be switched on one after the other nder switches on, both as a function of the respective voltages and as a function of whether the storage device (20) is already being operated or is to be operated in the charging mode or in the energy extraction mode.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Speichereinrichtung, die einen ersten äußeren Anschluss und einen zweiten äußeren Anschluss aufweist, mindestens zwei Speichereinheiten umfasst und in einem Lademodus und einem Energieentnahmemodus betrieben werden kann. Als Speichereinheiten können beispielsweise Batterien oder Kondensatoren eingesetzt werden.The invention relates to an arrangement with a storage device which has a first external connection and a second external connection, comprises at least two storage units and can be operated in a charging mode and an energy extraction mode. Batteries or capacitors, for example, can be used as storage units.

Bei heutzutage im Einsatz befindlichen Schienenfahrzeugen sind bei Traktionsbatterien, die zwei oder mehr elektrisch parallel liegende Batteriezweige aufweisen, die Batteriezweige fest bzw. dauerhaft parallel geschaltet; dies hat den Nachteil, dass bei Ausfall eines Batteriezweiges die gesamte Traktionsbatterie nicht mehr verfügbar ist.In the case of rail vehicles in use nowadays, in traction batteries that have two or more electrically parallel battery branches, the battery branches are permanently or permanently connected in parallel; this has the disadvantage that if a battery branch fails, the entire traction battery is no longer available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer Speichereinrichtung mit zwei oder mehr Speichereinheiten anzugeben, die umkonfigurierbar ist und einen besonders sicheren Betrieb ermöglicht.The invention is based on the object of specifying an arrangement with a memory device with two or more memory units, which can be reconfigured and enables particularly safe operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by an arrangement having the features according to patent claim 1. Advantageous configurations of the arrangement according to the invention are specified in the subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Schalteinrichtung vorhanden ist, die jede der mindestens zwei Speichereinheiten jeweils individuell in eine Aktivstellung, bei der ein Pluspol der jeweiligen Speichereinheit mit dem ersten äußeren Anschluss der Speichereinrichtung und der Minuspol der jeweiligen Speichereinheit mit dem zweiten äußeren Anschluss der Speichereinrichtung verbunden ist, oder eine Passivstellung, bei der zumindest einer der äußeren Anschlüsse der Speichereinrichtung von der jeweiligen Speichereinheit getrennt ist, schalten kann und somit die zumindest zwei Speichereinheiten parallel schalten oder voneinander trennen kann, und eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die - im Falle, dass in der Passivstellung befindliche Speichereinheiten der Speichereinrichtung von der Passivstellung in die Aktivstellung umgestellt, also zugeschaltet, werden sollen - diese zeitlich nacheinander zuschaltet, und zwar sowohl in Abhängigkeit von den jeweiligen Spannungen als auch in Abhängigkeit davon, ob die Speichereinrichtung im Lademodus oder im Energieentnahmemodus bereits betrieben wird oder werden soll.According to the invention, it is provided that a switching device is present, each of the at least two memory units individually in an active position, in which a positive pole of the respective memory unit with the first external connection of the memory device and the negative pole of the respective memory unit with the second external connection of the memory device is connected, or a passive position in which at least one of the external connections of the storage device is separated from the respective storage unit, can switch and thus the at least two storage units can be connected in parallel or separated from each other, and a control device is present which - in the event that Storage units of the storage device located in the passive position are switched from the passive position to the active position, i.e. should be switched on - they are switched on one after the other, both as a function of the respective voltages and in Depending on whether the storage device is already being operated or is to be operated in the charging mode or in the energy extraction mode.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass Speichereinheiten individuell zugeschaltet oder abgeschaltet werden können, sodass ein Betrieb der Speichereinrichtung auf der Basis beliebig vieler Speichereinheiten möglich ist und beispielsweise ausgefallene Speichereinheiten oder solche, die vorgegebene Betriebsparameter zum Beispiel wegen Alterung nicht mehr erfüllen, deaktiviert werden können.A significant advantage of the arrangement according to the invention is that storage units can be switched on or off individually so that the storage device can be operated on the basis of any number of storage units and, for example, failed storage units or those that no longer meet specified operating parameters due to aging, for example , can be deactivated.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass ein Zuschalten von Speichereinheiten spannungsabhängig und betriebsmodusabhängig erfolgt. Werden Speichereinheiten zugeschaltet, so ist es problematisch, wenn die Spannung an der jeweils zuzuschaltenden Speichereinheit in einem zu hohen Maße von der Spannung der bereits zugeschalteten Speichereinheiten abweicht. Im Falle einer zu großen Spannungsabweichung können nämlich zwischen den Speichereinheiten Ausgleichsströme auftreten, die die Speichereinheiten beschädigen oder zerstören können. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene, spannungsabhängige Zuschalten lässt sich die Gefahr zu hoher Ausgleichsströme vermeiden oder zumindest reduzieren, wobei gleichzeitig - nämlich durch das Berücksichtigen des jeweiligen Betriebsmodus (Lademodus oder Energieentnahmemodus) - ein kaskadiertes Zuschalten einer Vielzahl an Speichereinheiten in sehr kurzer Zeit möglich ist. Die Berücksichtigung des jeweiligen Betriebsmodus ermöglicht es nämlich, sich die jeweilige Stromrichtung des in oder aus der Speichereinrichtung fließenden Lade- bzw. Entladestromes zunutze zu machen und die Spannung an den bereits zugeschalteten Speichereinheiten sehr schnell - unter Einbezug des stromrichtungsabhängigen Spannungsabfalls am Innenwiderstand der bereits zugeschalteten Speichereinheiten - so einzustellen, dass sie der Spannung (Leerlaufspannung) der jeweils als nächstes zuzuschaltenden Speichereinheit entsprechen; ein schnelles und gefahrloses Zuschalten der jeweils nächsten Speichereinheit ermöglicht wiederum in vorteilhafter Weise ein schnelles Hochfahren der gesamten Speichereinrichtung im Falle, dass alle oder eine Vielzahl an Speichereinheiten zugeschaltet werden sollen.Another essential advantage of the arrangement according to the invention is that storage units are switched on as a function of the voltage and the operating mode. If storage units are switched on, it is problematic if the voltage on the storage unit to be switched on deviates too much from the voltage of the storage units that have already been switched on. If the voltage deviation is too great, equalizing currents can occur between the storage units, which can damage or destroy the storage units. The voltage-dependent connection provided according to the invention can avoid or at least reduce the risk of excessively high equalizing currents, while at the same time - namely by taking into account the respective operating mode (charging mode or energy extraction mode) - a cascaded connection of a large number of storage units is possible in a very short time. Taking into account the respective operating mode makes it possible to make use of the respective current direction of the charging or discharging current flowing into or out of the storage device and the voltage on the storage units that have already been switched on very quickly - taking into account the current-direction-dependent voltage drop at the internal resistance of the storage units that have already been switched on - to be set so that they correspond to the voltage (open circuit voltage) of the storage unit to be connected next; A quick and safe connection of the next storage unit in turn advantageously enables the entire memory device to be started up quickly in the event that all or a large number of storage units are to be connected.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Falle, dass die Speichereinrichtung im Lademodus bereits betrieben wird oder werden soll und Speichereinheiten zugeschaltet werden sollen, von den zuzuschaltenden Speichereinheiten zunächst diejenige Speichereinheit auswählt, die die kleinste Spannung aufweist, und anschließend diese Speichereinheit zuschaltet, die ansteigende Spannung der zugeschalteten Speichereinheit während des nachfolgenden Ladens überwacht, von den noch nicht zugeschalteten Speichereinheiten nun wiederum diejenige Speichereinheit auswählt, die die kleinste Spannung aufweist, anschließend die zuletzt ausgewählte Speichereinheit zuschaltet, sobald die Differenzspannung zwischen der Spannung der zuletzt ausgewählten Speichereinheit und der Spannung jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten kleiner als eine vorgegebene Maximaldifferenzspannung ist, und in der beschriebenen Weise alle zuzuschaltenden, aber noch nicht zugeschalteten, Speichereinheiten der Speichereinrichtung nacheinander zuschaltet. Die Maximaldifferenzspannung ist dabei diejenige maximale Spannungsdifferenz, bei der sich Speichereinheiten noch gefahrlos zusammenschalten lassen, ohne dass zu hohe Ausgleichsströme zwischen den Speichereinheiten fließen.It is advantageous if the control device is designed in such a way that, in the event that the storage device is already being operated or is to be operated in charging mode and storage units are to be connected, it first selects the storage unit that has the lowest voltage from the storage units to be connected, and then this storage unit is switched on, the rising voltage of the connected storage unit is monitored during the subsequent charging, of which not yet connected storage units now in turn selects that storage unit that has the lowest voltage, then connects the last selected storage unit as soon as the difference voltage between the voltage of the last selected storage unit and the voltage of each of the already connected storage units is less than a predetermined maximum differential voltage, and in the described Way, all to be connected, but not yet connected, memory units of the memory device are connected one after the other. The maximum differential voltage is the maximum voltage difference at which storage units can still be safely interconnected without excessively high equalizing currents flowing between the storage units.

Nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten stellt die Steuereinrichtung den Ladestrom bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten vorzugsweise jeweils derart ein, dass die Spannung, die durch den Ladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, einer oberen Spannungsgrenze, die durch Addition der Spannung der jeweils als nächstes zuzuschaltenden Speichereinheit und der vorgegebenen Maximaldifferenzspannung vorzugsweise abzüglich einer Sicherheitsmarge ermittelt wird, entspricht.After one of the storage units has been switched on, the control device preferably sets the charging current for each of the storage units that have already been switched on in such a way that the voltage, which is also determined by the charging current through the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, exceeds an upper voltage limit that is determined by Addition of the voltage of the storage unit to be connected next and the predetermined maximum differential voltage is determined, preferably less a safety margin.

Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten die Steuereinrichtung den Ladestrom durch die Parallelschaltung der parallel zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass die an der Parallelschaltung anliegende Spannung der oberen Spannungsgrenze, die durch Addition der Spannung der jeweils als nächstes zuzuschaltenden Speichereinheit und der vorgegebenen Maximaldifferenzspannung vorzugsweise abzüglich einer Sicherheitsmarge ermittelt wird, entspricht.Alternatively or additionally, it can advantageously be provided that after one of the storage units has been switched on, the control device adjusts the charging current through the parallel connection of the parallel connected storage units in such a way that the voltage applied to the parallel connection is the upper voltage limit, which is determined by adding the voltage of the respective storage unit to be connected next and the predetermined maximum differential voltage is determined, preferably less a safety margin.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten auf der Basis eines Speichermodells einen Schätzladestrom ermittelt und einstellt, der gemäß dem jeweiligen Speichermodell so groß ist, dass die an der jeweiligen Speichereinheit anliegende Spannung, die durch den Ladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der oberen Spannungsgrenze entspricht.In a preferred embodiment it is provided that after one of the storage units has been switched on, a setting device of the control device determines and sets an estimated charge current for each of the already switched-on storage units on the basis of a storage model which, according to the respective storage model, is so large that the amount of the respective storage unit Voltage present in the storage unit, which is also determined by the charging current through the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, corresponds to the upper voltage limit.

Eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung reduziert bei denjenigen zugeschalteten Speichereinheiten, bei denen die Spannungen größer als die obere Spannungsgrenze ist, den jeweiligen Ladestrom, bis die Spannung der oberen Spannungsgrenze entspricht.In those connected storage units in which the voltages are greater than the upper voltage limit, a regulating device of the control device reduces the respective charging current until the voltage corresponds to the upper voltage limit.

Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung den Ladestrom durch die Parallelschaltung reduziert, falls die an der Parallelschaltung anliegende Spannung die obere Spannungsgrenze überschreitet.Alternatively or additionally, it can advantageously be provided that a regulating device of the control device reduces the charging current through the parallel connection if the voltage applied to the parallel connection exceeds the upper voltage limit.

Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung den Ladestrom bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass die an der jeweiligen Speichereinheit anliegende Spannung, die durch den Ladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der oberen Spannungsgrenze abzüglich einer Solldifferenzspannung entspricht.It is also considered to be advantageous if, after one of the storage units has been switched on, an adjusting device of the control device adjusts the charging current for each of the storage units that have already been switched on in such a way that the voltage applied to the respective storage unit, caused by the charging current through the respective storage unit and the internal resistance the respective storage unit is also determined, corresponds to the upper voltage limit minus a target differential voltage.

Bei der letztgenannten Variante erhöht eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung jeweils den von der Einstelleinrichtung eingestellten Ladestrom durch die bereits zugeschalteten Speichereinheiten, bis die Spannungen der zugeschalteten Speichereinheiten jeweils der oberen Spannungsgrenze entsprechen.In the last-mentioned variant, a regulating device of the control device increases the charging current set by the setting device through the already connected storage units until the voltages of the connected storage units each correspond to the upper voltage limit.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung den von der Einstelleinrichtung eingestellten Ladestrom durch die Parallelschaltung erhöhen, bis die Spannung an der Parallelschaltung der oberen Spannungsgrenze entspricht.Alternatively or additionally, a regulating device of the control device can increase the charging current set by the setting device through the parallel connection until the voltage at the parallel connection corresponds to the upper voltage limit.

Bezüglich des Energieentnahmemodus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Falle, dass die Speichereinrichtung im Energieentnahmemodus bereits betrieben wird oder werden soll und Speichereinheiten zugeschaltet werden sollen, von den zuzuschaltenden Speichereinheiten zunächst diejenige Speichereinheit auswählt, die die größte Spannung aufweist, und anschließend diese Speichereinheit zuschaltet, die abfallende Spannung der zugeschalteten Speichereinheit während des nachfolgenden Entladens überwacht, von den noch nicht zugeschalteten Speichereinheiten nun wiederum diejenige Speichereinheit auswählt, die die größte Spannung aufweist, anschließend die zuletzt ausgewählte Speichereinheit zuschaltet, sobald die Differenzspannung zwischen der Spannung der zuletzt ausgewählten Speichereinheit und der Spannung jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten kleiner als eine vorgegebene Maximaldifferenzspannung ist, und in der beschriebenen Weise alle zuzuschaltenden, aber noch nicht zugeschalteten, Speichereinheiten der Speichereinrichtung nacheinander zuschaltet.With regard to the energy extraction mode, it is considered advantageous if the control device is designed in such a way that, in the event that the storage device is already being or should be operated in the energy extraction mode and storage units are to be switched on, it first selects the storage unit that is the largest from the storage units to be switched on Having voltage, and then this storage unit switches on, monitors the falling voltage of the connected storage unit during the subsequent discharge, from the storage units that have not yet been switched on, now in turn selects the storage unit that has the highest voltage, then switches on the last selected storage unit as soon as the difference voltage between the tension of the last selected memory unit and the voltage of each of the already connected memory units is less than a predetermined maximum differential voltage, and in the described manner all to be connected, but not yet connected, memory units of the memory device connect one after the other.

Vorteilhaft ist es, wenn nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten die Steuereinrichtung den Entladestrom bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten jeweils derart einstellt, dass die Spannung, die durch den Entladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, einer unteren Spannungsgrenze, die durch Abziehen der vorgegebenen Maximaldifferenzspannung von der Spannung der jeweils als nächstes zuzuschaltenden Speichereinheit und vorzugsweise Addition einer Sicherheitsmarge gebildet wird, entspricht.It is advantageous if, after one of the storage units has been switched on, the control device sets the discharge current for each of the storage units already switched on in such a way that the voltage, which is also determined by the discharge current through the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, has a lower voltage limit , which is formed by subtracting the specified maximum differential voltage from the voltage of the next storage unit to be connected and preferably adding a safety margin.

Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten die Steuereinrichtung den Entladestrom durch die Parallelschaltung der parallel zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass die an der Parallelschaltung anliegende Spannung einer unteren Spannungsgrenze, die durch Abziehen der vorgegebenen Maximaldifferenzspannung von der Spannung der jeweils als nächstes zuzuschaltenden Speichereinheit und vorzugsweise Addition einer Sicherheitsmarge gebildet wird, entspricht.Alternatively or additionally, it can advantageously be provided that after one of the storage units has been switched on, the control device adjusts the discharge current through the parallel connection of the parallel connected storage units in such a way that the voltage applied to the parallel connection has a lower voltage limit, which is achieved by subtracting the specified maximum differential voltage from the voltage of the storage unit to be connected next and preferably adding a safety margin is formed.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten auf der Basis eines Speichermodells einen Schätzentladestrom ermittelt und einstellt, der gemäß dem jeweiligen Speichermodell so groß ist, dass die jeweilige Spannung, die durch den Entladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der unteren Spannungsgrenze entspricht.In a preferred embodiment, it is provided that after one of the storage units has been switched on, a setting device of the control device determines and sets an estimated discharge current for each of the already switched-on storage units on the basis of a storage model which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage, which is also determined by the discharge current through the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, corresponds to the lower voltage limit.

Eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung reduziert vorzugsweise bei denjenigen zugeschalteten Speichereinheiten, bei denen die Spannungen kleiner als die untere Spannungsgrenze ist, den jeweiligen Entladestrom, bis die Spannung der unteren Spannungsgrenze entspricht.A regulating device of the control device preferably reduces the respective discharge current in those connected storage units in which the voltages are lower than the lower voltage limit until the voltage corresponds to the lower voltage limit.

Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung für jede der bereits zugeschalteten Speichereinheiten auf der Basis eines Speichermodells einen Schätzentladestrom ermittelt, der gemäß dem jeweiligen Speichermodell so groß ist, dass die jeweilige Spannung, die durch den Entladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der unteren Spannungsgrenze entspricht, und den Entladestrom durch die Parallelschaltung der parallel zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass der Entladestrom durch die Parallelschaltung der Summe der Schätzentladeströme entspricht und eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung den Entladestrom durch die Parallelschaltung reduziert, falls die an der Parallelschaltung anliegende Spannung die untere Spannungsgrenze unterschreitet.It is also considered to be advantageous if, after one of the storage units has been switched on, a setting device of the control device determines an estimated discharge current for each of the already switched-on storage units on the basis of a storage model which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage generated by the discharge current is determined by the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, corresponds to the lower voltage limit, and adjusts the discharge current through the parallel connection of the parallel connected storage units such that the discharge current through the parallel connection corresponds to the sum of the estimated discharge currents and a control device of the control device Discharge current reduced by the parallel connection if the voltage applied to the parallel connection falls below the lower voltage limit.

Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung den Entladestrom bei jeder der bereits zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass die jeweilige Spannung, die durch den Entladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der unteren Spannungsgrenze zuzüglich einer Solldifferenzspannung entspricht, und eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung jeweils den von der Einstelleinrichtung eingestellten Entladestrom durch die bereits zugeschalteten Speichereinheiten erhöht, bis die Spannungen der zugeschalteten Speichereinheiten jeweils der unteren Spannungsgrenze entsprechen.In addition, it can advantageously be provided that after one of the storage units has been switched on, an adjusting device of the control device adjusts the discharge current for each of the already switched-on storage units in such a way that the respective voltage generated by the discharge current through the respective storage unit and the internal resistance of the respective Storage unit is also determined, corresponds to the lower voltage limit plus a target differential voltage, and a control device of the control device increases the discharge current set by the setting device through the storage units already connected until the voltages of the connected storage units each correspond to the lower voltage limit.

Auch ist es vorteilhaft, wenn nach einem erfolgten Zuschalten einer der Speichereinheiten eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung für jede der bereits zugeschalteten Speichereinheiten auf der Basis eines Speichermodells einen Schätzentladestrom ermittelt, der gemäß dem jeweiligen Speichermodell so groß ist, dass die jeweilige Spannung, die durch den Entladestrom durch die jeweilige Speichereinheit und den Innenwiderstand der jeweiligen Speichereinheit mitbestimmt wird, der unteren Spannungsgrenze zuzüglich einer Solldifferenzspannung entspricht, und den Entladestrom durch die Parallelschaltung der parallel zugeschalteten Speichereinheiten derart einstellt, dass der Entladestrom durch die Parallelschaltung der Summe der Schätzentladeströme entspricht und eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung den von der Einstelleinrichtung eingestellten Entladestrom durch die Parallelschaltung erhöht, bis die Spannungen an der Parallelschaltung der unteren Spannungsgrenze entspricht.It is also advantageous if, after one of the storage units has been switched on, a setting device of the control device determines an estimated discharge current for each of the already switched-on storage units on the basis of a storage model which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage caused by the discharge current is also determined by the respective storage unit and the internal resistance of the respective storage unit, corresponds to the lower voltage limit plus a target differential voltage, and adjusts the discharge current by connecting the parallel connected storage units in such a way that the discharge current due to the parallel connection corresponds to the sum of the estimated discharge currents and a regulating device of the control device increases the discharge current set by the setting device through the parallel connection until the voltages at the parallel connection correspond to the lower voltage limit.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, das mit einer Anordnung, wie sie oben beschrieben worden ist, ausgestattet ist. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sowie vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen.The invention also relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, which is equipped with an arrangement as described above. With regard to the advantages of the vehicle according to the invention and advantageous refinements of the vehicle according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the arrangement according to the invention and its advantageous refinements.

Die Speichereinrichtung bildet vorzugsweise eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs. Die Speichereinheiten bilden vorzugsweise Batteriezweige der Traktionsbatterie.The storage device preferably forms a traction battery of the vehicle. The storage units preferably form battery branches of the traction battery.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung, die einen ersten äußeren Anschluss und einen zweiten äußeren Anschluss aufweist, mindestens zwei Speichereinheiten umfasst und in einem Lademodus und einem Energieentnahmemodus betrieben werden kann.The invention also relates to a method for operating a storage device which has a first external connection and a second external connection, comprises at least two storage units and can be operated in a charging mode and an energy extraction mode.

Bezüglich des Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jede der mindestens zwei Speichereinheiten jeweils individuell in eine Aktivstellung, bei der ein Pluspol der jeweiligen Speichereinheit mit dem ersten äußeren Anschluss der Speichereinrichtung und der Minuspol der jeweiligen Speichereinheit mit dem zweiten äußeren Anschluss der Speichereinrichtung verbunden ist, oder eine Passivstellung, bei der zumindest einer der äußeren Anschlüsse der Speichereinrichtung von der jeweiligen Speichereinheit getrennt ist, geschaltet werden kann und somit die zumindest zwei Speichereinheiten parallel geschaltet oder voneinander getrennt werden können, und - im Falle, dass Speichereinheiten von der Passivstellung in die Aktivstellung umgestellt, also zugeschaltet, werden sollen - diese zeitlich nacheinander zugeschaltet werden, und zwar sowohl in Abhängigkeit von den jeweiligen Spannungen als auch in Abhängigkeit davon, ob die Speichereinrichtung im Lademodus oder im Energieentnahmemodus bereits betrieben wird oder werden soll.With regard to the method, it is provided according to the invention that each of the at least two storage units is individually in an active position in which a positive pole of the respective storage unit is connected to the first external connection of the storage device and the negative pole of the respective storage unit is connected to the second external connection of the storage device, or a passive position in which at least one of the outer connections of the storage device is separated from the respective storage unit, can be switched and thus the at least two storage units can be switched in parallel or separated from one another, and - in the event that storage units are switched from the passive position to the active position that are to be switched on - these are switched on one after the other, both as a function of the respective voltages and as a function of whether the storage device is in the charging mode or in the energy extraction mode its is or is to be operated.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen.With regard to the advantages of the method according to the invention and advantageous refinements of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the arrangement according to the invention and its advantageous refinements.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einer mehrere Speichereinheiten umfassenden Speichereinrichtung ausgestattet ist, wobei die 1 einen Zustand vor dem Zuschalten der Speichereinheiten für einen Ladebetrieb zeigt,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Arbeitsweise einer Steuereinrichtung des Schienenfahrzeug gemäß 1 mit Blick auf das Zuschalten der Speichereinheiten während des Ladebetriebs,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Arbeitsweise einer Steuereinrichtung des Schienenfahrzeug gemäß 1 mit Blick auf das Zuschalten der Speichereinheiten während des Ladebetriebs,
4 das Schienenfahrzeug gemäß 1 nach dem Zuschalten einer der Speichereinheiten während eines Entladebetriebs,
5 ein Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Arbeitsweise der Steuereinrichtung des Schienenfahrzeugs gemäß 1 mit Blick auf das Zuschalten der Speichereinheiten während des Entladebetriebs, und
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Arbeitsweise einer Steuereinrichtung des Schienenfahrzeugs gemäß 1 mit Blick auf das Zuschalten der Speichereinheiten während des Entladebetriebs.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments; show by way of example

1 an exemplary embodiment of a rail vehicle according to the invention which is equipped with a storage device comprising a plurality of storage units, wherein the 1 shows a state before the storage units were switched on for a charging operation,
2 an embodiment for an advantageous mode of operation of a control device of the rail vehicle according to 1 with a view to switching on the storage units during charging,
3 a further exemplary embodiment for an advantageous mode of operation of a control device of the rail vehicle according to FIG 1 with a view to switching on the storage units during charging,
4th the rail vehicle according to 1 after switching on one of the storage units during a discharge operation,
5 an embodiment for an advantageous mode of operation of the control device of the rail vehicle according to 1 with a view to the connection of the storage units during the unloading operation, and
6th a further exemplary embodiment for an advantageous mode of operation of a control device of the rail vehicle according to FIG 1 with a view to the connection of the storage units during the unloading operation.

In den Figuren werden für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.In the figures, the same reference symbols are always used for identical or comparable components.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 10, das über einen oder mehrere Stromabnehmer 11 an ein in der 1 nicht weiter gezeigtes Energieversorgungsnetz angeschlossen ist. Der in der 1 gezeigte Stromabnehmer 11 steht über einen Transformator 12 mit einem Umrichter in Form eines Vierquadrantenstellers 13 in Verbindung, der ausgangsseitig an einen Gleichspannungszwischenkreis 14 angeschlossen ist. An dem Gleichspannungszwischenkreis 14 liegt eine Gleichspannung Udc an.the 1 shows an embodiment for a rail vehicle according to the invention 10 that has one or more pantographs 11th to one in the 1 Energy supply network, not shown further, is connected. The Indian 1 shown pantograph 11th stands over a transformer 12th with a converter in the form of a four-quadrant converter 13th in connection, which is connected on the output side to a DC voltage intermediate circuit 14. A DC voltage is applied to the DC voltage intermediate circuit 14 Udc on.

Mit dem Gleichspannungszwischenkreis 14 ist ein DC/DC-Wandler 15 verbunden, der als Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller betrieben werden kann. An den DC/DC-Wandler 15 ist eine Speichereinrichtung 20 angeschlossen, in der in einem Lademodus Energie abgespeichert werden kann und aus der in einem Energieentnahmemodus Energie entnommen werden kann.With the DC voltage intermediate circuit 14 is a DC / DC converter 15th connected, which can be operated as a step-up converter or step-down converter. To the DC / DC converter 15th is a storage device 20th connected, in which energy can be stored in a charging mode and from which energy can be drawn in an energy extraction mode.

Die Speichereinrichtung 20 umfasst eine Vielzahl an Speichereinheiten, beispielsweise - wie in 1 gezeigt - drei Speichereinheiten, die mit den Bezugszeichen 31, 32 und 33 gekennzeichnet sind. Die Speichereinrichtung 20 umfasst darüber hinaus eine Schalteinrichtung 40, die für jede der Speichereinheiten 31, 32 und 33 jeweils einen individuell zugeordneten Schalter S1, S2 bzw. S3, nachfolgend erster, zweiter und dritter Schalter genannt, aufweist.The storage device 20th comprises a large number of storage units, for example - as in 1 shown - three storage units, denoted by the reference numerals 31 , 32 and 33 Marked are. The storage device 20th also includes a switching device 40 that for each of the storage units 31 , 32 and 33 an individually assigned switch each S1 , S2 or. S3 , hereinafter referred to as the first, second and third switch.

Die drei Schalter S1 bis S3 ermöglichen es, jede der Speichereinheiten 31 bis 33 jeweils individuell in eine Aktivstellung, bei der ein Pluspol der jeweiligen Speichereinheit mit dem ersten äußeren Anschluss 21 der Speichereinrichtung 20 und der Minuspol der jeweiligen Speichereinheit mit einem zweiten Anschluss 22 der Speichereinrichtung 20 verbunden wird, zu stellen. Alternativ ist eine Passivstellung einstellbar, bei der zumindest einer der äußeren Anschlüsse der Speichereinrichtung 20, in der Figur der erste Anschluss 21, von der jeweiligen Speichereinheit getrennt ist.The three switches S1 until S3 allow each of the storage units 31 until 33 each individually in an active position in which a positive pole of the respective storage unit is connected to the first external connection 21 the storage device 20th and the negative pole of the respective storage unit with a second connection 22nd the storage device 20th connected to ask. Alternatively, a passive position can be set in which at least one of the external connections of the storage device 20th , in the figure the first connection 21 , is separated from the respective storage unit.

Das Schienenfahrzeug 10 ist darüber hinaus mit einer Steuereinrichtung 50 ausgestattet, die zur Ansteuerung der Schalteinrichtung 40 der Speichereinrichtung 20 dient. Die Steuereinrichtung 50 kann jeden der Schalter S1, S2 und S3 jeweils individuell ein- oder ausschalten und somit jede der Speichereinheiten 31, 32 oder 33 in die Aktivstellung bringen bzw. zuschalten oder alternativ von dem DC/DC-Wandler 15 trennen bzw. abschalten. Die Steuereinrichtung 50 kann ein Bestandteil der Speichereinrichtung 20 sein oder wie in der 1 eine davon separate Einrichtung.The rail vehicle 10 is also with a control device 50 equipped to control the switching device 40 the storage device 20th serves. The control device 50 can any of the switches S1 , S2 and S3 individually switch on or off and thus each of the storage units 31 , 32 or 33 bring into the active position or switch on or alternatively from the DC / DC converter 15th disconnect or switch off. The control device 50 can be part of the storage device 20th be or like in the 1 a separate facility.

Die Steuereinrichtung 50 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Recheneinrichtung 51 und einen Speicher 52 auf. In dem Speicher 52 ist ein Steuerprogrammmodul SPM abgespeichert, das bei Ausführung durch die Recheneinrichtung 51 die Arbeitsweise der Steuereinrichtung 50 festlegt. Das Steuerprogrammmodul SPM kann beispielsweise ein Einstellmodul EE aufweisen, das bei Ausführung durch die Recheneinrichtung 51 eine Einstelleinrichtung der Steuereinrichtung 50 bildet. Darüber hinaus kann das Steuerprogrammmodul SPM ein Regelmodul RE aufweisen, das bei Ausführung durch die Recheneinrichtung 51 eine Regeleinrichtung der Steuereinrichtung 50 bildet.The control device 50 has in the embodiment according to 1 a computing device 51 and a memory 52 on. In the memory 52 is a control program module SPM stored that when executed by the computing device 51 the operation of the control device 50 specifies. The control program module SPM can, for example, be an adjustment module EE have that when executed by the computing device 51 an adjustment device of the control device 50 forms. In addition, the control program module SPM a control module RE have that when executed by the computing device 51 a regulating device of the control device 50 forms.

In dem Speicher 52 der Steuereinrichtung 50 sind darüber hinaus Widerstandswerte R1, R2 und R3 abgespeichert, die dem Steuerprogrammmodul SPM eine Simulation des Verhaltens der Speichereinheiten 31 bis 33 ermöglichen.In the memory 52 the control device 50 are also resistance values R1 , R2 and R3 stored in the control program module SPM a simulation of the behavior of the storage units 31 until 33 enable.

Bei der Darstellung gemäß 1 sind alle Schalter S1 bis S3 der Schalteinrichtung 40 abgeschaltet, so dass sich also alle Speichereinheiten 31 bis 33 der Speichereinrichtung 20 in ihrer Passivstellung befinden. Die an den Speichereinheiten anliegenden Spannungen U1, U2 und U3 entsprechen somit den Leerlaufspannungen U01, U02 und U03. Die Steuereinrichtung 50, die die Spannungen U1, U2 und U3 kontinuierlich, regelmäßig oder unregelmäßig misst, kann somit bei den in der 1 gezeigten Schalterstellungen den Ladezustand jeder Speichereinheit 31 bis 33 individuell schätzen. Da die Leerlaufspannungen U01, U02 und U03 von dem jeweiligen Ladezustand der zugehörigen Speichereinheit abhängig sind, sind sie über der Zeit veränderlich, wenn die jeweilige Speichereinheit geladen oder entladen wird.When presented in accordance with 1 are all switches S1 until S3 the switching device 40 switched off, so that all storage units 31 until 33 the storage device 20th are in their passive position. The voltages across the storage units U1 , U2 and U3 thus correspond to the no-load voltages U01 , U02 and U03 . The control device 50 that the tensions U1 , U2 and U3 measures continuously, regularly or irregularly, can therefore be used in the 1 The switch positions shown indicate the charge status of each storage unit 31 until 33 estimate individually. As the open circuit voltages U01 , U02 and U03 are dependent on the respective state of charge of the associated storage unit, they are variable over time when the respective storage unit is charged or discharged.

Zuschalten für LademodusSwitch on for charging mode

Nachfolgend soll beispielhaft erläutert werden, wie ein Zuschalten der Speichereinheiten 31 bis 33 erfolgen kann, wenn die Speichereinrichtung 20 in einen Lademodus geschaltet werden soll, bei dem die Speichereinheiten 31 bis 33 aufgeladen werden sollen.The following is an example of how the storage units can be switched on 31 until 33 can be done when the storage device 20th to be switched to a charging mode in which the storage units 31 until 33 should be charged.

Die Steuereinrichtung 50 wird bei Vorliegen eines äußeren Steuerbefehls zum Einschalten der Speichereinheiten 31 bis 33 für einen Lademodus zunächst feststellen, welche der Speichereinheiten 31 bis 33 die kleinste Spannung aufweist.The control device 50 is used to switch on the storage units when an external control command is present 31 until 33 for a loading mode, first determine which of the storage units 31 until 33 has the lowest voltage.

Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Speichereinheit 31 die kleinste Spannung aufweist und als erste Speichereinheit der Speichereinrichtung 20 in die Aktivstellung gebracht bzw. zugeschaltet werden soll. Das Zuschalten der Speichereinheit 31 wird die Steuereinrichtung 50 durch Schließen des ersten Schalters S1 bewirken.In the following, it is assumed by way of example that the storage unit 31 has the lowest voltage and as the first storage unit of the storage device 20th is to be brought into the active position or switched on. The activation of the storage unit 31 becomes the control device 50 by closing the first switch S1 cause.

Vor, während oder nach dem Einschalten des ersten Schalters S1 wird die Steuereinrichtung 50 prüfen, welche der zwei anderen der noch nicht zugeschalteten Speichereinheiten 32 oder 33 die zweitkleinste bzw. nach dem Zuschalten der ersten Speichereinheit 31 nun die kleinste Spannung aufweist. Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Spannung U2 der zweiten Speichereinheit 32 kleiner als die Spannung U3 der dritten Speichereinheit 33 ist.Before, during or after switching on the first switch S1 becomes the control device 50 check which of the two other storage units that have not yet been connected 32 or 33 the second smallest or after connecting the first storage unit 31 now has the lowest voltage. In the following it is assumed as an example that the voltage U2 the second storage unit 32 less than the voltage U3 the third storage unit 33 is.

Nach dem Schließen des ersten Schalters S1 wird die Steuereinrichtung 50 mittels eines Steuersignals ST(I) den DC/DC-Wandler 15 derart ansteuern, dass dieser einen Ladestrom I in die Speichereinrichtung 20 einspeist, der die folgende Gleichung erfüllt: $U 1 = U 01 + I \cdot R 1 = U 02 + d U max - U m$

wobei U1 die Spannung an der ersten Speichereinheit 31, U01 die ladungsabhängige Leerlaufspannung der ersten Speichereinheit 31 und Um eine Sicherheitsmarge von beispielsweise 2 V bezeichnet. dUmax bezeichnet eine Maximaldifferenzspannung, die beispielsweise 5 V beträgt und angibt, wie dicht die Spannung einer zuzuschaltenden Speichereinheit an der Spannung der bereits zugeschalteten Speichereinheit(en) liegen muss, bevor ein Zuschalten erfolgen darf; denn es sollte vermieden werden, dass zwischen den Speichereinheiten beim Einschalten zu hohe Ausgleichsströme fließen und die Speichereinheiten beschädigt werden.After closing the first switch S1 becomes the control device 50 by means of a control signal ST (I) the DC / DC converter 15th control in such a way that this has a charging current I. into the storage device 20th that satisfies the following equation:

U 1 = U 01 + I. \cdot R. 1 = U 02 + d U Max - U m

where U1 is the voltage on the first storage unit 31 , U01 the charge-dependent open circuit voltage of the first storage unit 31 and Around denotes a safety margin of, for example, 2 volts. dUmax denotes a maximum differential voltage, which is, for example, 5 V and indicates how close the voltage of a storage unit to be connected must be to the voltage of the storage unit (s) that have already been connected before a connection may take place; This is because it should be avoided that excessively high equalizing currents flow between the storage units when they are switched on and that the storage units are damaged.

Für den Ladestrom I ergibt sich dann folgende Formel: $I = I 1 = \frac{U 02 - U 01 + d U max - U m}{R 1}$

For the charging current I. the following formula then results:

I. = I. 1 = \frac{U 02 - U 01 + d U Max - U m}{R. 1}

Die 2 zeigt eine vorteilhafte Arbeitsweise der Steuereinrichtung 50 bzw. eine vorteilhafte Arbeitsweise des Einstellmoduls EE und des Regelmoduls RE anhand eines Blockschaltbildes näher im Detail. Man erkennt, dass eine von dem Einstellmodul EE gebildete Einstelleinrichtung 110 auf der Basis der eingangsseitig anliegenden Spannungswerte der Spannungen U1, U2 und U3, anhand geschätzter Ladezustände oder bei Leerlauf gemessener Leerlaufspannungen U01, U02 und U03 sowie anhand der im Speicher 52 abgespeicherten Widerstandswerte R1 bis R3 einen Schätzladestrom Is ermittelt gemäß der Formel: $I s = \frac{U 02 - U 01 + d U max - U m}{R 1}$

the 2 shows an advantageous mode of operation of the control device 50 or an advantageous mode of operation of the setting module EE and the control module RE on the basis of a block diagram in more detail. It can be seen that one of the setting module EE formed adjusting device 110 on the basis of the voltage values of the voltages present on the input side U1 , U2 and U3 , based on estimated states of charge or no-load voltages measured at no-load U01 , U02 and U03 as well as based on the in memory 52 saved resistance values R1 until R3 an estimated charge current Is determined according to the formula:

I. s = \frac{U 02 - U 01 + d U Max - U m}{R. 1}

Eine in der 2 gezeigte und von dem Regelmodul RE gebildete Regeleinrichtung 120 umfasst einen Addierer 121, einen Subtrahierer 122, ein Regelglied 123 und einen Addierer 124.One in the 2 shown and from the control module RE The control device 120 formed comprises an adder 121 , a subtracter 122 , a control element 123 and an adder 124 .

Der Addierer 121 addiert den Wert der Spannung U2, die an der zweiten Speichereinheit 32 anliegt und bei geöffnetem Schalter S2 der Leerlaufspannung U02 entspricht, mit der Differenz zwischen der Maximaldifferenzspannung dUmax und der Sicherheitsmarge Um und leitet den Summenwert an den Subtrahierer 122 weiter. Der Subtrahierer 122 subtrahiert von dem Summenwert den tatsächlichen Wert bzw. den Istwert der Spannung U1 und bildet dadurch eine Regeleingangsgröße dU, die die Abweichung der Istspannung von der Sollspannung anzeigt und zu dem Regelglied 123 gelangt. Bei dem Regelglied 123 kann es sich beispielsweise um einen PI-Regler handeln.The adder 121 adds the value of the voltage U2 attached to the second storage unit 32 and with the switch open S2 the open circuit voltage U02 with the difference between the maximum differential voltage dUmax and the margin of safety Around and forwards the sum value to the subtracter 122 further. The subtracter 122 subtracts the actual value or the actual value of the voltage from the total value U1 and thereby forms a control input variable you , which shows the deviation of the actual voltage from the nominal voltage, and to the control element 123 got. With the control element 123 it can be a PI controller, for example.

Das Regelglied 123 erzeugt in Abhängigkeit von der Regeleingangsgröße dU eine Regelausgangsgröße dI, die zu dem Addierer 124 gelangt, der die Regelausgangsgröße dI mit dem Schätzladestrom Is der Einstelleinrichtung 110 unter Bildung eines korrigierten bzw. nachgeregelten Ladestromes I addiert.The regulating element 123 generated depending on the control input variable you a control output dI that go to the adder 124 which is the control output variable dI with the estimated charge current Is the setting device 110 with the formation of a corrected or readjusted charging current I. added up.

Die Funktion der Regeleinrichtung 120 besteht also darin, den Ladestrom I nachzuregeln, wenn der von der Einstelleinrichtung 110 ermittelte Schätzladestrom Is von dem tatsächlich nötigen Ladestrom I abweicht und die oben genannte Spannungsbedingung $U 1 = U 01 + I \cdot R 1 = U 02 + d U max - U m$

von dem Schätzladestrom Is nicht erfüllt wird.The function of the control device 120 is therefore to control the charging current I. readjusted when the adjustment device 110 determined estimated charge current Is of the actually required charging current I. deviates and the voltage condition mentioned above

U 1 = U 01 + I. \cdot R. 1 = U 02 + d U Max - U m

from the estimated charge current Is is not met.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Einstelleinrichtung 110 zunächst einen kleineren Schätzladestrom Is vorsieht; dies zeigt beispielhaft die 3:Alternatively, it can be provided that the setting device 110 initially a smaller estimated charge current Is provides; this exemplifies the 3 :

In der 3 wird die Einstelleinrichtung 110 zunächst einen Schätzladestrom Is gemäß folgender Gleichung ermitteln: $I s = \frac{U 02 + d U max - U m - U s - U 01}{R 1}$

wobei Us eine Solldifferenzspannung von beispielsweise 1 V bezeichnet.In the 3 becomes the setting device 110 first an estimated charge current Is determine according to the following equation:

I. s = \frac{U 02 + d U Max - U m - U s - U 01}{R. 1}

where Us denotes a target differential voltage of 1 V, for example.

Da der Schätzladestrom Is wegen der Solldifferenzspannung Us zu klein ist und die Spannungsbedingung $U 1 = U 01 + I \cdot R 1 = U 2 + d U max - U m$

nicht erfüllen kann, wird die Regeleinrichtung 120 die entsprechende Abweichung als Regeleingangsgröße dU feststellen und den Ladestrom I ausgehend von dem Schätzladestrom Is nachfolgend erhöhen, bis die Spannungsbedingung erfüllt wird.Since the estimated charge current Is because of the target differential voltage Us is too small and the voltage condition

U 1 = U 01 + I. \cdot R. 1 = U 2 + d U Max - U m

cannot meet, the control device 120 will use the corresponding deviation as a control input variable you determine and the charging current I. based on the estimated charge current Is subsequently increase until the voltage condition is met.

Nach dem Schließen des ersten Schalters S1 wird wegen des durch die erste Speichereinheit 31 fließenden Ladestroms I und des Spannungsabfalls am Innenwiderstand R1 die Spannung U1 an der ersten Speichereinheit 31 ansteigen und größer werden als die Spannung U2.After closing the first switch S1 is because of the by the first storage unit 31 flowing charging current I. and the voltage drop across the internal resistance R1 the voltage U1 on the first storage unit 31 rise and become greater than the tension U2 .

Stellt die Steuereinrichtung 50 nachfolgend anhand der gemessenen, also tatsächlich vorliegenden Spannungen U1 und U2 fest, dass die Differenzspannung zwischen der Spannung U2 an der zweiten Speichereinheit 32 und der Spannung U1 an der ersten Speichereinheit 31 ausreichend klein bzw. gilt: $U1 - U 2 < dUmax,$

so wird sie auch den Schalter S2 schließen und die beiden Speichereinheiten 31 und 32 parallel schalten. Wegen des Unterschreitens der Maximaldifferenzspannung dUmax sind die Ausgleichsströme zwischen den Speichereinheiten 31 und 32 in einem akzeptablen Rahmen.Provides the control device 50 below on the basis of the measured, i.e. actually present, voltages U1 and U2 notes that the voltage difference between the voltage U2 on the second storage unit 32 and the tension U1 on the first storage unit 31 sufficiently small or the following applies:

U1 - U 2 < dUmax,

so she will also turn the switch S2 close and the two

storage units

31 and 32 connect in parallel. Because the voltage falls below the maximum differential voltage dUmax are the equalizing currents between the

storage units

31 and 32 within an acceptable range.

Der nach dem Zuschalten auftretende Spannungseinbruch wegen des parallel fließenden Stroms 12 wird durch die Regeleinrichtung 120 ausgeregelt.The voltage drop that occurs after switching on due to the parallel flowing current 12th is regulated by the control device 120.

Nachfolgend wird die Steuereinrichtung 50 zum Zwecke des Zuschaltens der dritten Speichereinrichtung 33 den Ladestrom I weiter erhöhen, und zwar derart, dass folgende Gleichung erfüllt wird: $U 1 = U 2 = U 03 + d U max - U m = U 01 + I 1 + R 1 = U 02 + I 2 \cdot R 2$

wobei U03 die ladungsabhängige Leerlaufspannung der dritten Speichereinheit 33, die der Spannung U3 vor dem Zuschalten bzw. vor dem Einschalten des dritten Schalters S3 entspricht, und I1 und I2 die durch die Speichereinheiten 31 und 32 fließenden Ströme bezeichnen.The following is the control device 50 for the purpose of connecting the third storage device 33 the charging current I. further increase in such a way that the following equation is fulfilled:

U 1 = U 2 = U 03 + d U Max - U m = U 01 + I. 1 + R. 1 = U 02 + I. 2 \cdot R. 2

where U03 is the charge-dependent open circuit voltage of the third storage unit 33 that of tension U3 before switching on or before switching on the third switch S3 corresponds to, and I1 and I2 those through the

storage units

31 and 32 denote flowing currents.

Für den gesamten Ladestrom I gilt dann: $I = I 1 + I 2 = \frac{U 3 - U 01 + d U max - U m}{R 1} + \frac{U 3 - U 02 + d U max - U m}{R 2}$

For the entire charging current I. then applies:

I. = I. 1 + I. 2 = \frac{U 3 - U 01 + d U Max - U m}{R. 1} + \frac{U 3 - U 02 + d U Max - U m}{R. 2}

Stellt die Steuereinrichtung 50 nachfolgend anhand der gemessenen, also tatsächlich vorliegenden Spannungen U1 bis U3 fest, dass die Differenzspannung zwischen der Spannung U3 an der dritten Speichereinheit 33 und der Spannung U1 bzw. U2 an der Parallelschaltung der beiden Speichereinheiten 31 und 32 klein genug ist bzw. gilt: $U 1 - U 3 = U 2 - U 3 < dUmax,$

so wird sie den dritten Schalter S3 schließen und die drei Speichereinheiten 31, 32 und 33 parallel schalten.Provides the control device 50 below on the basis of the measured, i.e. actually present, voltages U1 until U3 notes that the voltage difference between the voltage U3 on the third storage unit 33 and the tension U1 or. U2 on the parallel connection of the two storage units 31 and 32 is small enough or applies:

U 1 - U 3 = U 2 - U 3 < dUmax,

so she becomes the third switch S3 close and the three

storage units

31 , 32 and 33 connect in parallel.

Damit ist das Zuschalten der Speichereinheiten 31, 32 und 33 abgeschlossen. Hätte die Speichereinrichtung 20 noch weitere Speichereinheiten, so würde die Steuereinrichtung 50 diese nacheinander gemäß dem oben beschriebenen Schema zuschalten.This is the activation of the storage units 31 , 32 and 33 closed. Had the storage facility 20th even more storage units, the control device would 50 connect these one after the other according to the scheme described above.

Zuschalten für Entlademodus:Activation for discharge mode:

Soll ein Zuschalten der Speichereinheiten 31 bis 33 ausgehend von dem in 1 gezeigten Zustand zum Zwecke eines Entladebetrieb erfolgen, so wird die Steuereinrichtung 50 bei Vorliegen eines entsprechenden äußeren Steuerbefehls zunächst feststellen, welche der Speichereinheiten 31 bis 33 die jeweils größte Spannung aufweist.Should a connection of the storage units 31 until 33 starting from the in 1 state shown for the purpose of a discharge operation, the control device 50 in the presence of a corresponding external control command, first determine which of the storage units 31 until 33 has the greatest voltage in each case.

Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Speichereinheit 31 die größte Spannung aufweist und als erste Speichereinheit der Speichereinrichtung 20 in die Aktivstellung gebracht bzw. zugeschaltet werden soll. Das Zuschalten der Speichereinheit 31 wird die Steuereinrichtung 50 durch Schließen des ersten Schalters S1 bewirken (siehe 4).In the following, it is assumed by way of example that the storage unit 31 has the greatest voltage and as the first storage unit of the storage device 20th is to be brought into the active position or switched on. The activation of the storage unit 31 becomes the control device 50 by closing the first switch S1 cause (see 4th ).

Vor, während oder nach dem Einschalten des ersten Schalters S1 wird die Steuereinrichtung 50 prüfen, welche der zwei anderen der noch nicht zugeschalteten Speichereinheiten 32 oder 33 die zweitgrößte bzw. nach dem Zuschalten der ersten Speichereinheit 31 nun die größte Spannung aufweist. Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Spannung U2 der zweiten Speichereinheit 32 größer als die Spannung U3 der dritten Speichereinheit 33 ist.Before, during or after switching on the first switch S1 becomes the control device 50 check which of the two other storage units that have not yet been connected 32 or 33 the second largest or after connecting the first storage unit 31 now has the greatest tension. In the following it is assumed as an example that the voltage U2 the second storage unit 32 greater than the tension U3 the third storage unit 33 is.

Nach dem Schließen des ersten Schalters S1 wird die Steuereinrichtung 50 mittels eines Steuersignals ST(I) den DC/DC-Wandler 15 derart ansteuern, dass dieser einen Entladestrom I aus der Speichereinrichtung 20 entnimmt, der die folgende Gleichung erfüllt: $U 1 = U 01 - I \cdot R 1 = U 02 - d U max + U m$

wobei Um wieder die Sicherheitsmarge von beispielsweise 2 V und dUmax wieder die Maximaldifferenzspannung von beispielsweise 5 V bezeichnet.After closing the first switch S1 becomes the control device 50 by means of a control signal ST (I) the DC / DC converter 15th control in such a way that it has a discharge current I. from the storage device 20th that satisfies the following equation:

U 1 = U 01 - I. \cdot R. 1 = U 02 - d U Max + U m

where Um again denotes the safety margin of 2 V, for example, and dUmax denotes the maximum differential voltage of 5 V, for example.

Für den Entladestrom I ergibt sich dann folgende Formel: $I = \frac{U 01 - (U 02 - (d U max - U m))}{R 1}$

For the discharge current I. the following formula then results:

I. = \frac{U 01 - (U 02 - (d U Max - U m))}{R. 1}

Die 5 zeigt eine vorteilhafte Arbeitsweise der Steuereinrichtung 50 bzw. eine vorteilhafte Arbeitsweise des Einstellmoduls EE und des Regelmoduls RE für den Entladefall beispielhaft anhand eines Blockschaltbildes näher im Detail:the 5 shows an advantageous mode of operation of the control device 50 or an advantageous mode of operation of the setting module EE and the control module RE for the case of unloading, using a block diagram as an example in more detail:

Eine durch das Einstellmodul EE gebildete Einstelleinrichtung 110 ermittelt auf der Basis der eingangsseitig anliegenden Spannungswerte der Spannungen U1, U2 und U3, anhand geschätzter Ladezustände oder bei Leerlauf gemessener Leerlaufspannungen U01, U02 und U03 sowie anhand der im Speicher 52 abgespeicherten Widerstandswerte R1 bis R3 zunächst einen Schätzentladestrom Is gemäß der Formel: $I s = \frac{U 01 - (U 02 - (d U max - U m))}{R 1}$

One through the setting module EE formed adjusting device 110 determined on the basis of the voltage values present on the input side U1 , U2 and U3 , based on estimated states of charge or no-load voltages measured at no-load U01 , U02 and U03 as well as based on the in memory 52 saved resistance values R1 until R3 first an estimated discharge current Is according to the formula:

I. s = \frac{U 01 - (U 02 - (d U Max - U m))}{R. 1}

Eine durch das Regelmodul RE gebildete Regeleinrichtung 120 umfasst für den Entladefall einen Subtrahierer 121a, einen weiteren Subtrahierer 122a, ein Regelglied 123a und einen Addierer 124a. Der Subtrahierer 121a subtrahiert von dem Wert der Spannung U2 die Differenz zwischen der Maximaldifferenzspannung dUmax und der Sicherheitsmarge Um und leitet den Differenzwert an den weiteren Subtrahierer 122a weiter. Der weitere Subtrahierer 122a subtrahiert den Differenzwert von dem tatsächlichen Wert bzw. dem Istwert der Spannung U1 und bildet dadurch eine Regeleingangsgröße dU, die die Abweichung der Istspannung von der Sollspannung anzeigt und zu dem Regelglied 123a gelangt. Bei dem Regelglied 123a kann es sich beispielsweise um einen PI-Regler handeln.One through the control module RE The control device 120 formed comprises a subtracter for the discharge case 121a , another subtracter 122a , a control element 123a and an adder 124a . The subtracter 121a subtracted from the value of the voltage U2 the difference between the maximum differential voltage dUmax and the margin of safety Around and forwards the difference value to the further subtracter 122a further. The further subtracter 122a subtracts the difference value from the actual value or the actual value of the voltage U1 and thereby forms a control input variable you , which shows the deviation of the actual voltage from the nominal voltage, and to the control element 123a got. With the control element 123a it can be a PI controller, for example.

Das Regelglied 123a erzeugt in Abhängigkeit von der Regeleingangsgröße dU eine Regelausgangsgröße dI, die zu dem Addierer 124 gelangt, der die Regelausgangsgröße dI mit dem Schätzentladestrom Is der Einstelleinrichtung 110 unter Bildung eines korrigierten bzw. nachgeregelten Entladestromes I addiert.The regulating element 123a generated depending on the control input variable you a control output dI that go to the adder 124 which is the control output variable dI with the estimated discharge current Is the setting device 110 with the formation of a corrected or readjusted discharge current I. added up.

Die Funktion der Regeleinrichtung 120 besteht also darin, den Entladestrom I nachzuregeln, wenn der von der Einstelleinrichtung 110 ermittelte Schätzentladestrom Is von dem tatsächlich nötigen Entladestrom I abweicht und die oben genannte Spannungsbedingung $U 1 = U 01 - I \cdot R 1 = U 02 - d U max + U m$

von dem Schätzentladestrom Is nicht erfüllt wird.The function of the control device 120 is therefore to control the discharge current I. readjusted when the adjustment device 110 determined estimated discharge current Is of the actually required discharge current I. deviates and the voltage condition mentioned above

U 1 = U 01 - I. \cdot R. 1 = U 02 - d U Max + U m

from the estimated discharge current Is is not met.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Einstelleinrichtung 110 zunächst einen kleineren Schätzentladestrom Is vorsieht; dies zeigt beispielhaft die 6:Alternatively, it can be provided that the setting device 110 initially a smaller estimated discharge current Is provides; this exemplifies the 6th :

In der 6 wird die Einstelleinrichtung 110 zunächst einen Schätzentladestrom Is gemäß folgender Bedingungsgleichung ermitteln: $I s = \frac{U 01 - (U 02 - (d U max - U m - U s))}{R 1}$

wobei Us eine Solldifferenzspannung von beispielsweise 1 V bezeichnet.In the 6th becomes the setting device 110 first an estimated discharge current Is determine according to the following equation:

I. s = \frac{U 01 - (U 02 - (d U Max - U m - U s))}{R. 1}

where Us denotes a target differential voltage of 1 V, for example.

Da der Schätzentladestrom Is wegen der Solldifferenzspannung Us zu klein ist und die Spannungsbedingung $U 1 = U 01 - i \cdot R 1 = U 2 - d U max + U m$

nicht erfüllen kann, wird die Regeleinrichtung 120 die entsprechende Abweichung dU feststellen und den Entladestrom I ausgehend von dem Schätzladestrom Is nachfolgend erhöhen, bis die Spannungsbedingung erfüllt wird.Since the estimate discharge current Is because of the target differential voltage Us is too small and the voltage condition

U 1 = U 01 - i \cdot R. 1 = U 2 - d U Max + U m

can not meet, the control device 120 is the corresponding deviation you determine and the discharge current I. based on the estimated charge current Is subsequently increase until the voltage condition is met.

Stellt die Steuereinrichtung 50 nachfolgend anhand der gemessenen, also tatsächlich vorliegenden Spannungen U1 und U2 fest, dass die Differenzspannung zwischen der Spannung U2 an der zweiten Speichereinheit 32 und der Spannung U1 an der ersten Speichereinheit 31 ausreichend klein ist bzw. gilt: $U 2 - U 1 < dUmax,$

so wird sie auch den Schalter S2 schließen und die beiden Speichereinheiten 31 und 32 parallel schalten. Wegen des Unterschreitens der Maximaldifferenzspannung dUmax sind die Ausgleichsströme zwischen den Speichereinheiten 31 und 32 in einem akzeptablen Rahmen.Provides the control device 50 below on the basis of the measured, i.e. actually present, voltages U1 and U2 notes that the voltage difference between the voltage U2 on the second storage unit 32 and the tension U1 on the first storage unit 31 is sufficiently small or the following applies:

U 2 - U 1 < dUmax,

so she will also turn the switch S2 close and the two

storage units

31 and 32 within an acceptable range.

Anschließend wird die Steuereinrichtung 50 zum Zwecke des Zuschaltens der dritten Speichereinrichtung 33 den Entladestrom I weiter erhöhen, und zwar derart, dass folgende Gleichung erfüllt wird: $U 1 = U 2 = U 3 - d U max + U m = U 01 - I 1 \cdot R 1 = U 02 - I 2 \cdot R 2$

Für den Entladestrom I gilt demgemäß:

I = I 1 + I 2 = \frac{U 1 - (U 03 - d U max + U m)}{R 1} + \frac{U 2 - (U 03 - d U max + U m)}{R 2}

Stellt die Steuereinrichtung 50 nachfolgend anhand der gemessenen, also tatsächlich vorliegenden Spannungen U1 bis U3 fest, dass die Differenzspannung zwischen der Spannung U3 an der dritten Speichereinheit 33 und der Spannung U1 bzw. U2 an der Parallelschaltung der beiden Speichereinheiten 31 und 32 klein genug ist bzw. gilt:

U 3 - U 1 = U 3 - U 2 < dUmax,

so wird sie den dritten Schalter S3 schließen und die drei Speichereinheiten 31, 32 und 33 parallel schalten.Then the control device 50 for the purpose of connecting the third storage device 33 the discharge current I. further increase in such a way that the following equation is fulfilled:

U 1 = U 2 = U 3 - d U Max + U m = U 01 - I. 1 \cdot R. 1 = U 02 - I. 2 \cdot R. 2

For the discharge current I. accordingly applies:

I. = I. 1 + I. 2 = \frac{U 1 - (U 03 - d U Max + U m)}{R. 1} + \frac{U 2 - (U 03 - d U Max + U m)}{R. 2}

Provides the control device 50 below on the basis of the measured, i.e. actually present, voltages U1 until U3 notes that the voltage difference between the voltage U3 on the third storage unit 33 and the tension U1 or. U2 on the parallel connection of the two storage units 31 and 32 is small enough or applies:

U 3 - U 1 = U 3 - U 2 < dUmax,

so she becomes the third switch S3 close and the three

storage units

31 , 32 and 33 connect in parallel.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by means of preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: SchienenfahrzeugRail vehicle
1111th: StromabnehmerPantograph
1212th: Transformatortransformer
1313th: VierquadrantenstellerFour-quadrant controller
1515th: DC/DC-WandlerDC / DC converter
2020th: SpeichereinrichtungStorage facility
2121: äußerer Anschlussexternal connection
2222nd: äußerer Anschlussexternal connection
3131: SpeichereinheitStorage unit
3232: SpeichereinheitStorage unit
3333: SpeichereinheitStorage unit
4040: SchalteinrichtungSwitching device
5050: SteuereinrichtungControl device
5151: RecheneinrichtungComputing device
5252: SpeicherStorage
110110: EinstelleinrichtungAdjustment device
121121: AddiererAdder
121a121a: SubtrahiererSubtracter
122122: SubtrahiererSubtracter
122a122a: SubtrahiererSubtracter
123123: RegelgliedControl element
123a123a: RegelgliedControl element
124124: AddiererAdder
124a124a: Addierer Adder
dIdI: RegelausgangsgrößeControl output
dUyou: Regeleingangsgröße / AbweichungControl input variable / deviation
dUmaxdUmax: MaximaldifferenzspannungMaximum differential voltage
EEEE: EinstellmodulSetting module
II.: Ladestrom / EntladestromCharge current / discharge current
IsIs: Schätzladestrom / SchätzentladestromEstimated charge current / estimated discharge current
R1R1: Innenwiderstand / WiderstandswertInternal resistance / resistance value
R2R2: Innenwiderstand / WiderstandswertInternal resistance / resistance value
R3R3: Innenwiderstand / Widerstandswert Internal resistance / resistance value
RERE: RegelmodulControl module
S1S1: erster Schalterfirst switch
S2S2: zweiter Schaltersecond switch
S3S3: dritter Schalterthird switch
SPMSPM: SteuerprogrammmodulControl program module
ST(I)ST (I): SteuersignalControl signal
U01U01: LeerlaufspannungOpen circuit voltage
U02U02: LeerlaufspannungOpen circuit voltage
U03U03: LeerlaufspannungOpen circuit voltage
U1U1: Spannungvoltage
U2U2: Spannungvoltage
U3U3: Spannungvoltage
UdcUdc: GleichspannungDC voltage
UmAround: SicherheitsmargeMargin of safety
UsUs: SolldifferenzspannungTarget differential voltage

Claims

Arrangement with a storage device (20) which has a first external connection (21) and a second external connection (22), comprises at least two storage units (31-33) and can be operated in a charging mode and an energy extraction mode, characterized in that - A switching device (40) is present, which each of the at least two storage units (31-33) individually in an active position in which a positive pole of the respective storage unit (31-33) with the first external connection (21) of the storage device (20 ) and the negative pole of the respective memory unit (31-33) is connected to the second external connection (22) of the memory device (20), or a passive position in which at least one of the external connections of the memory device (20) is connected to the respective memory unit (31 -33) is separated, can switch and thus can switch the at least two storage units (31-33) in parallel or separate them from one another, and - a control unit ichtung (50) is present, which - in the event that storage units (31-33) of the storage device (20) in the passive position are to be switched from the passive position to the active position, i.e. to be switched on - they are switched on one after the other, both as a function of the respective voltages and as a function of whether the storage device (20) is already being operated or is to be operated in the charging mode or in the energy extraction mode.

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the control device (50) is designed in such a way that, in the event that the storage device (20) is already being operated or is to be operated in the charging mode and storage units (31-33) are to be connected, - from the storage units to be connected ( 31-33) first selects that memory unit (31-33) which has the lowest voltage (U1-U3) and then connects this memory unit (31-33), - the increasing voltage (U1-U3) of the connected memory unit (31 -33) during the subsequent charging, - from the storage units (31-33) that have not yet been connected, the storage unit (31-33) which has the lowest voltage (U1-U3) is now selected, - then the storage unit selected last ( 31-33) switches on as soon as the differential voltage between the voltage (U1-U3) of the last selected storage unit (31-33) and the voltage (U1-U3) of each of the storage units that have already been switched on (31-33) is less than a predetermined maximum differential voltage (dUmax), and - in the manner described, all storage units (31-33) to be connected but not yet connected to the storage device (20) are connected one after the other.

Arrangement according to Claim 2 , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on, the control device (50) sets the charging current (I) for each of the storage units (31-33) that have already been switched on in such a way that the data on the respective storage unit (31 -33) applied voltage (U1-U3), which is also determined by the charging current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31-33), an upper voltage limit, which is determined by adding the voltage (U1-U3) of the storage unit (31-33) to be connected next and the specified maximum differential voltage (dUmax), preferably less a safety margin (Um).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after one of the storage units (31-33) has been connected, the control device (50) sets the charging current (I) by connecting the parallel connected storage units (31-33) in such a way that the The voltage (U1-U3) of the upper voltage limit applied to the parallel circuit, which is determined by adding the voltage (U1-U3) of the storage unit (31-33) to be connected next and the specified maximum differential voltage (dUmax), preferably less a safety margin (Um) is, corresponds.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on - an adjusting device (110) of the control device (50) for each of the already switched-in storage units (31-33) on the basis of a memory model determines and sets an estimated charging current (Is) which, according to the respective storage model, is so large that the voltage (U1-U3) applied to the respective storage unit (31-33), which is caused by the charging current (I) through the respective storage unit (31 -33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31-33) is also determined, corresponds to the upper voltage limit, and - a regulating device (120) of the control device (50) for those connected storage units (31-33) whose voltages are greater than the upper voltage limit, reduce the respective charging current (I) until the voltage (U1-U3) corresponds to the upper voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on - an adjustment device (110) of the control device (50) for each of the storage units (31-33) already switched on on the basis of a memory model an estimated charging current (Is) is determined which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage (U1-U3) generated by the charging current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31-33) is also determined, corresponds to the upper voltage limit, and sets the charging current (I) by connecting the parallel connected storage units (31-33) in such a way that the charging current (I) through the parallel connection of the sum of the estimated charging currents (Is) and - a regulating device (120) of the control device (50) reduces the charging current (I) through the parallel connection, if the at the Parallelsc voltage (U1-U3) exceeds the upper voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on - an adjusting device (110) of the control device (50) sets the charging current (I) in each of the storage units (31-33) that have already been switched on. sets in such a way that the respective voltage (U1-U3), which is also determined by the charging current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31-33), the upper Voltage limit minus a target differential voltage (Us), and - a regulating device (120) of the control device (50) subsequently increases the charging current (I) through the already connected storage units (31-33) until the voltages of the connected storage units (31-33 ) correspond to the upper voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on - an adjustment device (110) of the control device (50) for each of the storage units (31-33) already switched on on the basis of a memory model an estimated charging current (Is) is determined which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage (U1-U3) generated by the charging current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) the respective memory unit (31-33) is also determined, corresponds to the upper voltage limit minus a target differential voltage, and the Adjusts the charging current (I) by connecting the parallel connected storage units (31-33) in such a way that the charging current (I) due to the parallel connection corresponds to the sum of the estimated charging currents (Is) and - a regulating device (120) of the control device (50) controls the charging current (I) subsequently increased by the parallel connection until the voltage (U1-U3) at the parallel connection corresponds to the upper voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (50) is designed in such a way that, in the event that the storage device (20) is already being or is to be operated in the energy extraction mode and storage units (31-33) are to be connected, - of the storage units (31-33) to be switched on, first selects that storage unit (31-33) which has the highest voltage (U1-U3) and then switches on this storage unit (31-33), - the falling voltage (U1-U3 ) the connected storage unit (31-33) is monitored during the subsequent discharge, - from the storage units (31-33) that have not yet been connected, that storage unit (31-33) which has the highest voltage (U1-U3) is selected, - then the last selected storage unit (31-33) switches on as soon as the differential voltage between the voltage (U1-U3) of the last selected storage unit (31-33) and the voltage ( U1-U3) each of the already connected storage units (31-33) is smaller than a predetermined maximum differential voltage (dUmax), and - in the manner described, all storage units (31-33) of the storage device (20) to be connected but not yet connected one after the other switches on.

Arrangement according to Claim 9 , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on, the control device (50) sets the discharge current (I) in each of the storage units (31-33) that have already been switched on in such a way that the voltage (U1-U3) , which is also determined by the discharge current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31-33), a lower voltage limit which is determined by subtracting the specified maximum differential voltage (dUmax) from the voltage (U1-U3) of the storage unit (31-33) to be connected next and preferably adding a safety margin (Um) is formed.

Arrangement according to one of the preceding Claims 9 - 10 , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on, the control device (50) sets the discharge current (I) through the parallel connection of the parallel connected storage units (31-33) in such a way that the voltage ( U1-U3) a lower voltage limit, which is formed by subtracting the specified maximum differential voltage (dUmax) from the voltage (U1-U3) of the next storage unit (31-33) to be connected and preferably adding a safety margin (Um).

Arrangement according to one of the preceding Claims 9 until 11th , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on - an adjusting device (110) of the control device (50) determines an estimated discharge current (Is) for each of the storage units (31-33) already switched on on the basis of a storage model and sets which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage (U1-U3) generated by the discharge current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit ( 31-33) is also determined, the lower voltage limit, and - a regulating device (120) of the control device (50) for those connected storage units (31-33) in which the voltages are lower than the lower voltage limit, the respective discharge current ( I) until the voltage (U1-U3) corresponds to the lower voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding Claims 9 - 12th , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on, a setting device (110) of the control device (50) determines an estimated discharge current (Is) for each of the storage units (31-33) already switched on on the basis of a storage model , which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage (U1-U3) generated by the discharge current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31- 33) is also determined, corresponds to the lower voltage limit, and sets the discharge current (I) by connecting the parallel connected storage units (31-33) in such a way that the discharge current (I) through the parallel connection corresponds to the sum of the estimated discharge currents (Is) and - a regulating device (120) of the control device (50) reduces the discharge current (I) through the parallel connection if the voltage (U 1-U3) falls below the lower voltage limit.

Arrangement according to one of the preceding Claims 9 - 13th , characterized in that after one of the storage units (31-33) has been switched on, a setting device (110) of the control device (50) determines an estimated discharge current (Is) for each of the storage units (31-33) already switched on on the basis of a storage model , which, according to the respective storage model, is so large that the respective voltage (U1-U3) generated by the discharge current (I) through the respective storage unit (31-33) and the internal resistance (R1-R3) of the respective storage unit (31- 33) is also determined, corresponds to the lower voltage limit plus a target differential voltage (Us), and sets the discharge current (I) by connecting the storage units (31-33) connected in parallel in such a way that the discharge current (I) is the sum of the estimated discharge currents due to the parallel connection (Is) and - a regulating device (120) of the control device (50) subsequently increases the discharge current (I) through the parallel connection until d The voltage (U1-U3) at the parallel connection corresponds to the lower voltage limit.

A method for operating a storage device (20) which has a first external connection (21) and a second external connection (22), comprises at least two storage units (31-33) and can be operated in a charging mode and an energy extraction mode, characterized in that, that - each of the at least two storage units (31-33) individually in an active position, in which a positive pole of the respective storage unit (31-33) with the first external connection (21) of the storage device (20) and the negative pole of the respective storage unit ( 31-33) is connected to the second external connection (22) of the storage device (20), or a passive position in which at least one of the external connections (21, 22) of the storage device (20) is connected to the respective storage unit (31-33) is separated, can be switched and thus the at least two storage units (31-33) can be switched in parallel or separated from one another, and - - in the event that Speic units (31-33) switched from the passive position to the active position, i.e. switched on, they are switched on one after the other, both depending on the respective voltages and depending on whether the storage device (20) is in charging mode or is already being or is to be operated in energy extraction mode.