[发明专利]储能装置和运行这种储能装置的方法

说明书

本发明涉及一种储能装置(1)，其具有储能器(2)、调节器(3)和能量供应(13，14)的中间电路(4)。储能器(2)可以经由调节器(3)连接到中间电路(4)。调节器(3)具有支持电容(5)和与支持电容(5)并联连接的一个或多个可控的调节器路径(6，7，8)。在每个调节器路径(6，7，8)上分别设置有调节器相(9，10，22)的抽头。储能器(2)与至少一个第一调节器相(10)连接，并且中间电路(4)与第二调节器相(22)连接，该第二调节器相不同于第一调节器相(10)。

技术领域

本发明涉及一种储能装置，其具有储能器、调节器和能量供应的中间电路，其中储能器可以经由调节器连接到中间电路，其中调节器具有支持电容和与支持电容并联连接的一个或多个可控的调节器路径，并且其中在每个调节器路径上分别设置有调节器相的抽头。此外，本发明还涉及一种运行这种储能装置的方法。

背景技术

电驱动的车辆，诸如火车、有轨电车或公共汽车，永久或临时地与能量供应、例如能量供应网连接。此外，车辆还可以具有移动的储能器，移动的储能器可以从能量供应网进行充电，并暂时储存电能。这些储存的能量又可以用于驱动车辆(牵引)。在这种情况下，储能器就形成了所谓的牵引用蓄电池。

通常要求，将这种车辆设计为所谓的多系统车辆，例如设计用于在不同的能量供应下运行。在此可选地考虑例如25kV交流电网和750V直流电网。针对在25kV交流电网中的运行可以规定，通过DC/DC调节器来运行储能器。该储能器连接到车辆内部的中间电路，该中间电路由整流装置(例如四象限调节器，4QS)进行馈电。

在750V直流电网中运行的情况下，不可能在没有附加开销的情况下对储能器进行充电。750V直流电网基本上具有大的电压变化。因此，直接将储能器连接到中间电路几乎是不可能的。因此，在这种运行中必须使用调节器，以便将车辆的直流电压水平(750V直流网)调节到储能器的电压水平。

出于能量含量和电流负荷的原因，储能器上的电压高于通常的电网电压也是有利的。但是因此25kV交流电网和750V直流电网上的联合运行问题并不能容易地解决。

此外，特别是针对750V直流电网中的运行，使用调节器还具有以下缺点：储能器上的电压在降压时必须低于最小的电网电压或中间电路上的电压，并且在升压时必须高于最高的电网电压或中间电路上的电压，从而可以可靠地实现到储能器的连接。还存在利用多个升压变换器和降压变换器的解决方案，这些升压变换器和降压变换器根据要求升压或降压储能器上的电压。然而，这些解决方案需要相对高的硬件开销、成本较高以及需要较大的安装空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在尽可能小的附加的硬件开销的情况下，能够灵活地在任意电压或变化电压的电网中运行储能装置。

上述技术问题在第一方面通过根据权利要求1的储能装置来解决。在相应的从属权利要求中公开了扩展方案。

储能装置具有储能器、调节器和能量供应的中间电路。储能器可以经由调节器连接到中间电路，其中调节器具有支持电容和与支持电容并联连接的一个或多个可控的调节器路径。在每个调节器路径上分别设置有调节器相的抽头。储能器与至少一个第一调节器相进行连接。中间电路与第二调节器相进行连接，第二调节器相不同于第一调节器相。

在这种储能装置中，将中间电路连接到调节器相，而不是连接到调节器的输入侧，即不是与调节器的支持电容(例如支持电容器)并联连接。以这种方式，调节器的支持电容上的电压可以与中间电路上的电压退耦。这意味着，支持电容上的电压不再一定对应于中间电路上的电压，而是可以接受其他值。例如，可以借助中间电路所连接到的第二调节器相，将调节器的支持电容升压到比中间电路上的电压高的电压。优选地，调节器的支持电容的电压也可以高于储能器上的电压。由此可以将储能器充电到相对高的电压，该电压高于中间电路上的最低电压，并且尽管如此却以简单的方式防止了储能器会在无意间向中间电路放电。