电功率分配器以及用于分配电功率的方法与流程

本发明涉及一种用于电网的电功率分配器，该电功率分配器包括具有至少三个端子的电分配器电路，其中电能的源和阱可被连接至这些端子，其中这三个端子以电流可以从这些端子中的每一者流向其他端子中的每一者的方式来电连接在一起。

本发明还涉及用于在电网中分配电功率的方法。

不仅在电网中使用再生能源时而且在对移动消费者(例如，具有电驱动器的机动车)的供电时的中心元件是缓冲存储装置。它们用于能够补偿通过源来馈送电功率时的易失性以及由阱对电功率的消耗。在没有缓冲存储装置的情况下，在任何时刻仅给定时间生成的电功率量可被传输和/或提供给消费者或阱。由于源以及阱两者的易失性，因此不可能确保供电可靠性。

缓冲存储装置必须能够补偿特别是在源和阱的部分上的短暂的和短期的波动。一个示例是“换低挡(kick-down)”，即电驱动机动车的加速控制设备的短期实现。然而，具有较大比例可再生能源的供电网中的由于短时天气变化而引起的电网波动以及短期的负载波动构成补偿机制的必要性的合适示例。缓冲存储装置因此必须能够以动态和可变的方式来递送和接收功率两者。

在此方面，在对于缓冲存储装置的各种类型的需求情况之间可以加以区分：

1.桥接长期时段直至季节性存储，

2.用于补偿电网中的不足和过剩的平衡性存储，

3.补偿例如由于电网中的电网波动而发生的短期且时间有限的不足和过剩以便稳定该电网，

4.用于在涉及基于分组的传输的路由供电网中的数字端点的缓冲存储装置，以及这种涉及至传统欧姆电网的基于分组的传输的路由供电网的网关或接口，

5.出于电网的新概念而产生的需求，例如基于分组的电流传输，以及

6.如发生在例如电驱动的交通工具(例如汽车、船舶和飞机)的电源中的需求场景。

在此方面，原则上可能出现彼此区分的两种情形，即在一方面，一个或多个阱在一个时刻所需求的电功率超过在该时刻由源提供的功率，以及在另一方面，由源在一个时刻提供的功率大于由阱在相同时间所需求的功率。

因此，本发明的目标是提供电功率分配器以及在电网中分配电功率的方法，其使得有可能以电能的一个或多个阱在任何时间接收所需求的功率的方式来协调多个源。

为此目的，有必要在一方面将由源提供的功率分配给阱，以使得也提供由阱需求的功率，并且通过考虑其他源和/或阱，优选通过考虑选择性地充当源或阱的能量存储装置，来覆盖出现的功率过剩或功率不足。

为了实现该目的，提供了一种用于电网的电功率分配器，其包括：具有至少三个端子的电分配器电路，其中电能的源和阱可以连接至这些端子，其中这三个端子以电流可以从这些端子中的每一者流向其他端子中的每一者的方式来电连接在一起，并且其中这些端子中的每一者具有相应的功率控制器，该功率控制器适配成在该功率分配器的操作中，经由相应的端子流动的电功率p(t)可以根据时间t来调节；可连接至数据网络的通信设备，其适配成在该功率分配器的操作中从源和阱接收数据；以及用于在端子处根据时间t来控制电功率p(t)的流动的分配的控制装置，其中该控制装置以从通信设备接收到的数据可以由控制装置处理的方式来连接至通信设备，其中该控制装置连接至每个功率控制器，其中该控制装置适配成在该功率分配器的操作中根据从源或阱接收到的数据来计算经由每个端子流动的电功率p(t)，并且其中控制装置适配成在该功率分配器的操作中根据时间t来控制经由相应的端子流动的电功率p(t)。

该电功率分配器的基本理念是：以如下方式生成取决于时间的具有不同特性(即，在功率分配器的分配器电路的端子处具有功率p(t)的不同时间曲线)的功率流(这些功率流也被称为功率曲线)：电功率分配器控制从连接至其的源至连接至其的阱的功率流，以使得能够提供由阱需求的功率。在此方面，控制机制基于功率分配器或其控制装置经由可连接至数据网络的通信设备从源或阱接收到的数据。

根据本发明的术语“电能的源”用于表示所有的电设备，当这些电设备被连接至功率分配器时，它们提供电能或功率。那可以是非常具体地，例如所有类型的发电站，或也可以是可再充电的被放电的能量存储装置。另外，整个子电网可以看起来像连接至分配器电路的一个端子的源。

相应地，根据本发明的术语“电能的阱”用于表示所有类型或种类的电消费者(例如，家庭连接)，但是也表示从功率分配器汲取功率的整个子电网。根据本发明的阱因此是电功率从功率分配器流入的电网的任何单元。

在固定或安装的条件下，电功率分配器形成其一部分的电网例如是供应电网，其中源和阱经由机动车、飞行器、船舶、或其他交通模式的架空线路或地面线路或电板载网络来连接至功率分配器。

在第一简单的实施例中，根据本发明的电分配器电路可以是总线条，电功率分配器的所有端子都以并联关系连接至该总线条。使用分配器电路的此类配置，功率分配器内的功率流仅由相应的端子中的功率控制器来确定。

在本发明的另一实施例中，可被连接至源的或者在考虑电网时被连接至源的至少两个端子是经由所谓的纵横条(crossbar)来连接的，即耦合场(彼此可切换且具有分配器条)，其进而连接至其他端子，其他的源或优选阱被连接至或可以被连接至这些其他端子。根据本发明，早先也被称为纵横条分配器的耦合场用作将由连接至功率分配器的每个源提供的功率切换到连接至该功率分配器的至少一个阱。用于弱电流的耦合场是通信技术中已知的并且属于所谓的空间复用方法。耦合场表示将传入和传出线路连接在一起的矩阵(所谓的耦合倍数)。当通信技术中的耦合场是完全透明的时候(即输入端的信号被切换至对应的输出端而没有改变或伪造)，本申请的情形中的术语“耦合场”还涵盖将多个功率流组合在一起或划分功率流的耦合场。

耦合场形式的分配器电路的实施例具有胜过其中所有端子并联连接至总线条的实施例的优点，其中源可以独立于它们在功率分配器处提供的电压来协调，并且以此方式，任何期望的电压电平或者关于功率的任何期望的时间配置可以在连接至阱的端子处被提供。

在根据本发明的功率分配器的另一实施例中，源和阱的所有端子被连接至分配器电路，该分配器电路是选择性地准许这些端子彼此之间的每一个连接的电耦合场。

此类配置在电路系统方面具有最高等级的复杂性，但是也具有切换状态方面的最大可能灵活性。具体而言，使用此类实施例，不需要考虑是源还是阱连接至功率分配器的端子。具体而言，在此情形中，通过功率分配器来放电和充电的能量存储装置可连接至每一个端子。

在本发明的实施例中，耦合场的所有节点是由根据本发明的实施例的闭环功率控制器来形成的。在替换实施例中，耦合场的所有节点通过闭合/断开开关来形成。

在根据发明的功率分配器的实施例中，分配器电路具有第一和第二部分，其中第一部分包括耦合场，该耦合场设计成：可被连接至源或阱的第一耦合场的所有端子可以按并联或串联关系来连接至分配器电路的第二部分。为了该目的，在实施例中，分配器电路的第一部分的耦合场的诸节点是通过根据本发明的实施例的闭环功率控制器来形成的。在实施例中，分配器电路的第二部分可以是无源总线条的形式或者也可以是在节点处具有简单的闭合/断开开关的耦合场此类分配器电路的第一部分根据本申请也被称为物理抽象层。具有物理抽象层的分配器电路的实施例的优点是：其在具有高度灵活性的同时减小了电路系统的复杂度。

电功率分配器的中央元件是每个端子中的功率控制器，其中该功率控制器是这样适配的：在功率分配器的操作中，经由相应的端子流动的电功率p(t)能根据时间来调节。在此方面，术语“功率控制器”用于表示任何电子设备，其中经由相应的端子流动的电功率p(t)可以根据时间t来调节。

在本发明的实施例中，功率控制器涉及升压转换器和降压转换器的组合，其电压电平可以被控制。在实施例中，为此目的，功率控制器具有连接至功率分配器的控制装置的控制信号输入端。在实施例中，控制信号是经调制的电压信号的脉冲宽度的形式，该脉冲宽度控制功率控制器的电压电平。

在实施例中，功率控制器的升压转换器和降压转换器优选地在每个端子中具有双向配置。以此方式，功率分配器的端子可被连接至源和阱两者。那是重要的，尤其是在源和阱在最宽意义上涉及能量存储装置(其可经由功率分配器来放电和充电)的情况下。

当其中在分配器电路的端子中仅有一个功率控制器的实施例是有可能的时候，其中功率控制器是分配器电路的每个端子中的被称为功率流控制器(数字流控制器；dfc)的设备的一部分的实施例是优选的。根据本申请的此类数字流控制器可被描述为闭环功率控制器，其功率水平是基于由功率分配器的控制装置预定的控制信号来控制的。

因此，除了一个或多个功率控制器之外，此类dfc具有控制装置，该控制装置在一方面经由数据网络来连接至功率分配器的(中央)控制器以及在另一方面连接至dfc的一个或多个功率控制器，以使得在功率分配器的操作中提供对功率控制器的状态的开环控制，或者在一实施例中提供其闭环控制。

在本发明的实施例中，dfc的控制装置被适配成：将对应的端子的功率流p(t)的任何值(其由dfc的控制装置从功率分配器的(中央)控制装置接收)转换成用于控制一个或多个功率控制器的控制信号。在实施例中，用于功率控制器的控制的此类控制信号是电压信号的脉冲宽度，其中功率控制器的可控制的开关(例如晶闸管)的栅极是用该控制信号来驱动的。

在本发明的实施例中，除了功率控制器之外，功率分配器的每个端子具有用于检测经由端子流动的实际电功率的测量设备。

在实施例中，该测量设备是dfc的一部分且连接至dfc的控制装置，其中dfc的控制装置被适配成：控制经由功率分配器的端子的实际功率，以使得该实际功率等于由功率分配器的中央控制装置预定的功率p(t)(其在此意义上表示参考功率)。每个端子中的测量设备准许控制经由端子流动的功率电流。

在根据本发明的功率分配器的实施例中，每个端子附加地具有电压转换器。该电压转换器是dfc的合意部分。在实施例中，电压转换器被布置在dfc中的测量设备与功率控制器之间。

此类电压转换器能够将输入电压转换成较高或较低的输出电压。将输入电压转换成较高的电压的电压转换器也被称为升压转换器。将输入电压转换成较低的电压的电压转换器也被称为降压转换器。升压转换器和降压转换器通常以dc元件的形式来呈现，以使得当在ac系统中使用升压转换器和降压转换器时，整流或反相优选地发生在此类电压转换器之前和之后。

功率分配器即使当它从源或阱接收数据时也提供对于本发明而言是必需的某些功能，以便在时间t处从该数据计算经由每个端子流动的功率p(t)。在此情形中，必须为不存在数据的那些源和/或阱估计将来时刻t的功率流p(t)。。

然而，优选的实施例是其中至少从源并且优选地还从阱接收到数据的实施例。

在实施例中，电功率分配器中的功率流调节控制的前提条件是：功率分配器在任何时间t处具有关于哪些源可在该时间t处提供哪个最大功率p最大(t)的信息。这是以从源向功率分配器的控制装置的信息流为先决条件的。因此，根据本发明的电功率分配器具有可连接至数据网络的通信设备，该通信设备适配成在该功率分配器的操作中从诸源接收数据。

在实施例中，此类通信设备是用于连接至数据网络的接口，在这方面对于本发明而言，数据网络经由哪个物理传输路径向功率分配器的通信设备传送数据是不重要的。数据网络可以是例如经电缆连接的数据网络或还可以是无线电网络。

功率分配器旨在经由通信设备来从源接收数据。这是以这些源具有合适的技术以生成数据并且将数据传送至功率分配器的通信设备为先决条件的。然而，另外，在实施例中，源还可以被附加地连接至功率分配器，这些源不提供至功率分配器的数据连接。为此目的，在本发明的实施例中，功率分配器的控制装置被适配成：为连接至功率分配器的源(该源不向功率分配器传递数据形式的任何状态信息)估计由该源在未来时间t处最大可提供的功率p最大(t)，以便还能够将该源集成到电网中。此类估计可基于例如关于源的类型的信息和/或基于在前一段时间上对由该源提供的功率的测量。

在本发明的另一实施例中，功率分配器在任何时间t处都具有连接至功率分配器的哪个阱在该时间t汲取哪个功率的信息。这是以从阱向功率分配器的控制装置的附加信息流为先决条件的。因此，在此类实施例中，根据本发明的电功率分配器具有可被连接至数据网络的通信设备，该通讯设备适配成在该功率分配器的操作中从诸阱附加地接收数据。

用于控制电功率分配器内的从连接至源的端子到连接至阱的端子的电功率p(t)的流动分配的控制装置例如是微处理器或一般地是计算机。

在本发明的实施例中，该控制装置被设计以及适配成：在功率分配器的操作中，该功率分配器以在任何时间t处在连接至阱的端子处所提供的电功率p(t)等于该阱在该时间处所需求的功率p需求(t)的方式来控制功率控制器。

控制装置连接至功率分配器的通信设备以使得该控制装置接收并且可以处理从该通信设备接收到的数据。为了能够实现功率分配器内的电功率p(t)的流动分配，控制装置还连接至功率分配器的端子中的每个功率控制器。在本发明的实施例中，控制装置为每个功率控制器预定根据时间t的功率p(t)的至少一个参考值，该功率p(t)经由相应的端子流动。虽然在本发明的实施例中，该控制装置还提供相应的端子处的功率的闭环控制，并且为此目的，从端子接收关于实际功率的测量值，但是在其他实施例中，该功率控制器自身具有专用的闭环控制电路，该闭环控制电路适配成将实际功率适配成由该控制装置预定的参考功率。功率控制器与相关联的闭环控制装置(包括控制装置和测量设备)的组合在本申请中被称为dfc。

在实施例中，在任何时间t处，该控制装置具有关于经由哪些端子将哪个功率p(t)溃入功率分配器以及在时间t处经由哪些端子递送哪个功率p(t)的信息。

为此目的，在本发明的实施例中，控制装置适配成：在功率分配器的操作中，针对每个时间t，从以下各项计算经由每个端子流动的电功率p(t)：

-可以由每个源在时间t处提供的最大电功率p最大(t)，以及

-由每个阱在时间t处所需求的电功率p需求(t)，以及

以在相应端子处在时间t处调节所计算出的电功率p(t)的方式来控制功率控制器。

将领会，在该情形中，由源在任何时间t处溃入功率分配器的功率p(t)最大与可以由源在该时间处提供的最大电功率p最大(t)一样大。类似地，在实施例中，理想地，在时间t处向连接至电功率分配器的端子的每个阱提供等于由相应的阱在该时间t处所需求的电功率p需求(t)的电功率。

换言之，控制装置为电功率分配器的每个端子确定功率曲线，即关于每个时间t经由相应的端子流动的电功率p(t)的曲线。

在本发明的实施例中，控制装置被设计以及适配成：在功率分配器的操作中，它将每个端子处的根据时间t的功率p(t)近似或数字化为基本功率dp的整数倍，其中dp在一段时间dt上为常数。此类近似还可以被解读为和被称为功率曲线的数字化。具有离散的基本功率等级dp的功率曲线的数字化使得能够使用算法来高效地解决将连接至源的端子的功率分配至连接至阱的端子的算法任务。此类算法在下文中详细地描述。

作为由基本功率dp来将功率曲线p(t)近似或数字化的替换方案，其中dp在一时间段dt上为常数，控制装置有可能被设计以及适配成：在功率分配器的操作中，将每个端子处的根据时间t的功率p(t)近似为以下公式：

该近似在数据处理中被称为2的幂表示。

为了能够实现从源至阱的功率分配，必须解决两个任务。在一方面，所有源的功率流的量必须在功率分配器中被分派至从功率分配器到阱中的个体功率流的量。该任务可以被容易地解决，尤其是对于如以上描述地数字化的功率流p(t)。在另一方面，分配器电路内的分配所要求的物理路径必须被确定以及连接，以使得满足所连接的阱的所有要求的功率流。

功率分配器与各种源的功率流组合(即添加)，以使得发生所期望的向阱的功率流动。在实施例中，这在电压被适配成在源的端子处发生功率流动的情况下达成。在并联电路的情形中通过电压平衡来增加电流或在串联电路的情形中增加电压，以使得个体功率流增加。

实施例中所要求的步骤可被如下概括：

1.针对每个未来的时间t，确定连接至功率分配器的每个阱所需求的功率曲线p需求(t)，

2.针对每个未来的时间t，确定每个源的最大提供的功率p最大(t)的功率曲线，

3.将源和阱的功率曲线进行数字化，

4.用协调算法来解决优化任务，也就是可如何将源的功率曲线分配给阱，

5.经由分配器电路来连接源和阱，

6.由功率分配器来调节源和阱的端子处的个体功率流；以及

7.通过合适的闭环和开环控制电路来管控该过程。

列为项目4的步骤基于以下任务：哪些源必须以何种时间顺序经由分配器电路和dfc中的哪些路径来连接，以使得可以在连接至阱的功率分配器的端子处提供阱所要求的功率曲线。这可以藉由适合的算法来解决更加复杂的任务。适合的算法的示例是单纯形法和原生法。如在下文中详细描述的，根据本发明的实施例的算法也是适合的。

在本发明的实施例中，控制装置适配成：在功率分配器的操作中，它将经由连接至源的每个端子流动的经数字化的电功率p(t)分派至经由连接至阱的端子流动的电功率p(t)。为此目的，在一实施例中执行以下步骤：

1.针对每个时间片t以及针对所有的源j来计算区别：

2.如果对于单个源j适用则来自单个源的需求可以被满足，该计算终止且源的残差值通过取值以及优选地进一步的校正项时间片来更新，该时间片取决于源的类型，

3.如果单个源j不满足需求，则检查是否存在两个源j和i以使得在时适用以及如果满足该条件，则更新两个源的残差值以使得对于这两个源而言分别适用

4.如果即使用两个源也不能满足需求，则用三个或更多个源来重复步骤2，

其中是第k个需求曲线的值且是第j个源在第t个时间片期间最大提供的功率值。

通过分配器电路从源到阱的路径还用已知的算法来确定或者从对应的链路表中读取出来。

在本发明的实施例中，控制装置被设计和适配成：在功率分配器的操作中，基于基本能量分组具有能量dp×dt的假定来控制电流流动。

在电功率分配器的实施例中，功率分配器的端子之一电连接至电能存储装置，该电能存储装置适配成：在操作中可以接收、存储和/或递送电能，其中该能量存储装置适配成：基于关于能量存储装置的当前状态的信息，可以计算出可由能量存储装置在未来时间t处提供的最大电功率p最大(t)和在时间t处的最大功率输入pcap(t)。并且其中该控制装置被设计和适配成：在功率分配器的操作中，在计算时间t处经由每个端子流动的电功率p(t)的情形中，将可以由能量存储装置在该时间t处提供的最大电功率p最大(t)或能量存储装置的在该时间t处可能的功率输入pcap(t)纳入考虑。此类实施例具有以下优势：在时间t处流入功率分配器中的电功率与在该时间处从功率分配器流出来的电功率之间的“不匹配”可以由此类能量存储装置来补偿。为此目的，用过剩的电能来对能量存储装置进行充电或由能量存储装置以及连接至阱的端子来提供缺失的电能。功率分配器能够操作的先决条件是：能量存储装置被适配成能够从关于任何时间t1处能量存储装置的状态的状态信息计算能量存储装置在未来的任何时间t＝t1+δt处的最大功率输入pcap(t)以及可以在该时间t＝t1+δt处提供的最大电功率p最大(t)两者。这是基于以下假定的：从时间t1开始的所有功率流被记录并且可用于计算功率p最大(t)和pcap(t)。

在本发明的实施例中，此类能量存储装置例如是超级电容器、化学能量存储装置、机械/运动学能量存储装置、势能存储装置或热动力能量存储装置。

虽然在一实施例中，电连接至功率分配器的端子之一的至少一个此类电能存储装置形成具有电功率分配器的集成系统，但是也对电能的所有其他源(这些源电连接至功率分配器的端子之一)作出电能存储装置上关于其可在任何时间t处提供的最大电功率p最大(t)的要求。

因此，以上提及的目标中的至少一个目标也通过电力电网来获得，该电力电网包括：如上文中本发明的实施例中描述的电功率分配器；以及连接至功率分配器的通信设备的数据网络；电能的至少一个源，其中该源电连接至功率分配器的端子之一，其中该源被适配成基于关于源的当前状态的信息，可以演算出由该源在任何的未来时间t处最大产生的电功率p最大(t)，并且该源具有连接至数据网络的通信设备，该通信设备适配成在数据网络的操作中向功率分配器的通信设备传送数据，该数据具有关于源的当前状态的信息和/或具有关于可在未来的时间t处最大提供的电功率p最大(t)的信息；以及电能的至少一个阱，其中该阱电连接至功率分配器的端子之一，并且其中该阱具有连接至数据网络的通信设备，该通信设备适配成在电网的操作中向功率分配器的通信设备传送具有关于由该阱在未来的时间t处所需求的电功率p需求(t)的信息的数据。

能量存储装置的重要特性是：如果关于能量存储装置的当前状态在计算时是可用的，则可以计算出可在任何未来的时间t处提供的最大电功率p最大(t)或可以由能量存储装置在任何的未来时间处接收到的最大功率pcap(t)。此类信息包括能量存储装置的充电状态以及其相对于时间的充电或放电性能。在此方面，某些属性已经被能量存储装置的类型所限定。由此，例如超级电容器具有不同于常规的锂离子电池的放电曲线。关于该状态的其他信息例如是该能量存储装置处于的温度。尤其是在可重新充电的电池的情形中，放电特性取决于例如该电池将操作的温度和电池已经经历过的充电循环数目。

可以在未来的时间t处提供其最大电功率并且可以基于关于能量存储装置的当前或现在状态的信息来演算出未来时间t处的最大功率输入的能量存储装置被称为是确定性能量存储装置。

在此方面，对于功率分配器的功能性而言，能量存储装置经由数据网络和通信设备来向功率分配器的控制装置传送关于它的当前状态的信息并且功率分配器的控制装置执行p最大(t)和pcap(t)的演算，还是在能量存储装置自身的一部分上演算p最大(t)和pcap(t)并且随后经由数据网络和通信设备来向功率分配器的控制装置传送是不重要的。其中能量存储装置仅具有由功率分配器的控制装置来读取以确定p最大(t)和pcap(t)的测量设备的实施例也是有可能的。在本发明的实施例中，基于关于存储装置类型和能量存储装置的结构的信息、根据该能量存储装置所连接到的功率分配器的端子中的dfc的测量设备中的电流和电压的测量来确定p最大(t)和pcap(t)。在此类实施例中，能量存储装置自己不需要任何的通信接口或测量设备。

以与在上文中具有电能存储装置的电能分配器的实施例中详细描述的方式类似的方式，针对根据本发明的电网的先决条件是：经由电网以及还经由数据网络两者来连接至功率分配器的电能的源是确定性源，其使得能够基于关于能量源的当前状态的信息来演算可由能量源在未来的时间t处提供的最大电功率p最大(t)。电能的那些源还可被称为确定性源。如之前的那样，在此方面，该源经由数据网络向功率分配器的控制装置传达可以在未来的任何时间处提供的最大电功率p最大(t)、还是使得控制装置能够演算p最大(t)的状态信息是不重要的。用在时间上为常数的功率递送来演算可以由例如柴油发电机提供的最大功率p最大(t)是容易的。

另外，在实施例中，从功率分配器的角度来说，在功率分配器的控制装置在任何时间t处知晓由相应的阱在该时间处所需求的多少功率p需求(t)的意义上，连接至功率分配器的端子的阱也必须是确定性的。为此目的，在实施例中，该阱经由数据网络和功率分配器的通信设备来传送信息，以使得该信息对于功率分配器的控制装置而言是可用的。作为替换方案，在实施例中，阱所需求的功率也可以由功率分配器的控制装置来估计或者以其它某种方式来演算。

在本发明的另一实施例中，一个或多个源以及一个或多个阱经由架空线路或地面线路或水下线路来连接至功率分配器。换言之，在此类情形中，电网是用于将家庭、工业企业、或其他消费者连接至能量生成器(例如常规发电站、用于产生可再生能量的发电站、或能量存储装置)的配电网。

在本发明的替换实施例中，电网是机动车、飞行器或船舶的板载系统。

在本发明的实施例中，连接至功率分配器的端子的能量存储装置以及电能的源具有互相不同的功率曲线p(t)。这使得通过能量存储装置和电能的源的组合来满足一个或多个阱的部分上的完全不同的功率曲线是有可能的。

以上提及的目标中的至少一者还通过用于在电网中分配电功率的包括以下步骤的方法来达成：将电能的至少三个源和阱连接至分配器电路的相应端子，其中该分配器电路的端子以电流可以从每个端子流向每个其他端子的方式来电连接在一起；以及从源或阱接收数据，根据时间t并且根据从源或阱接收到的数据来演算经由每个端子流动的电功率p(t)；以及借助连接至端子的相应的功率控制器来控制在时间t处经由端子流动的电功率p(t)。

在已经在上文中关于电功率分配器和具有该功率分配器的电网描述了本发明的诸方面的情况下，这些方面也适用于用于在电网中分配电功率的对应方法。在该方法用根据本发明的功率分配器或电网来执行的情况下，该方法具有用于根据本发明的功率分配器或电网的恰适步骤。然而，具体而言，电功率分配器和电功率电网的实施例也适用于执行该方法的实施例。

根据本发明的功率分配器以及根据本发明的用于在电网中分配电功率的方法可以有利地使用在一系列应用中。在电网(例如供电网或机动车的板载系统)中，实施例中的功率分配器可以用于电网稳定，尤其是用于缓冲功率递送中或功率需求中的短期波动。在另一实施例中，功率分配器可以用作常规电网与受数字控制的电网(所谓的智能电网或基于分组的功率传输电网)之间的接口。在本发明的另一实施例中，功率分配器被用于能量存储装置(优选电池)的管理。在此方面，具体而言，它控制能量存储装置的重新充电过程和充电管理。

本发明的其他优势、特征和可能的用途将从下文描述的其实施例和附图变得清晰明显。

图1图解地示出了放电期间的电容器的功率曲线的数字化的实施例，

图2图解地示出了放电期间的电容器的功率曲线的数字化的另一实施例，

图3图解地示出了根据本发明的电网的实施例的结构，

图4图解地示出了图3的电网的详细表示，

图5示出了根据本发明的数字流控制器的实施例的电路图，

图6示出了根据本发明的实施例的双向升压/降压转换器的示意电路图，

图7示出了根据本发明的具有用于功率分配器的无源总线条的分配器电路的示意性电路图，

图8示出了如图7中示出的无源总线条的级联布置的图解表示，

图9示出了根据本发明的实施例的作为分配器电路的完全可重新配置的耦合场的图解表示，

图10示出了图9的耦合场的变型的图解表示，

图11a)示出了作为示例的4×1耦合场的表示，

图11b)示出了图11a)的耦合场的切换状态的图解表示，

图12a)示出了根据本发明的实施例的分配器电路的图解表示，该分配器电路具有无源总线条以及所谓的物理抽象层，

图12b)示出了如图12a)中示出的dfc的示意性电路图，

图13示出了根据本发明的另一实施例的分配器电路的示意性电路图，该分配器电路具有耦合场以及所谓的物理抽象层，

图14示出了作为示例的将三个源的基本功率单元分配给一个阱的图解表示，

图15示出了根据本发明的实施例的机动车的板载网络的电路图，以及

图16图解地示出了作为示例的图15的处于极佳负载情况下的板载网络的功率流。

在附图中，相同的元件由相同的标记来表示。

在下文描述的特定实施例中，首先讨论了能量存储装置的功率特性以及逼近功率曲线的概念(即由能量存储装置根据时间的电功率递送的配置)。随后的一部分是关于根据本发明的功率控制的实施例的结构和操作模式以及能量存储装置至该功率控制的连接。讨论以其中使用这种类型的功率分配器的电网的数个示例的描述来结束。

为了存储电能，存在大量的方法，例如电化学存储装置、势能存储装置或电容性存储装置。所有的那些存储装置具有不同的功率特性，即由存储装置根据时间来提供的最大电功率p最大(t)或可以在时间t处接收到的电功率pcap(t)彼此不同。这不仅在不同的存储原理之间存在，而且还在存储原理内的各种特定技术之间存在。

如果不同类型、技术、以及形式的电能存储装置的不同功率特性被组合在一起，则它们可被用于在电网内满足由电网的阱所设置的相当不同的需求。

在电动汽车领域中，例如，在考虑电驱动的机动车时，取决于相应的行驶情况和环境状况，对不同消耗者或阱的电源作出波动的需求。此类消耗者的示例是加热系统、照明灯、电滞减震器以及轮毂电机。在此方面，每个消耗者涉及不同的特性，即根据时间的不同功率汲取。这导致关于对要被提供的电功率的需求的复杂动态。

在电网内提供用于向家庭、工业以及其他消耗者供电的电能也涉及高的动态，特别是在电网具有大量取决于天气的能源时，例如，风涡轮机或光电装置。

为了保证电网中的稳定操作，有必要使源产生与阱消耗的电流那么多的电流。

在本申请中采用的语言使用中，电网中递送电功率的所有那些元件被称为源。消耗电功率的所有那些元件被称为阱。在此意义上，能量存储装置是电能的源也是阱。既具有源又具有阱的电网的子电网从网络节点的角度来看可以看起来是源、也可以看起来是阱，即根据本发明的功率分配器取决于要被考虑的功率分配器是从子电网接收电功率还是向该子电网递送电功率来将子电网连接至其他子电网。

对于其中没有关于源和阱的数据的情况，根据本发明的示例来作出尝试，以借助基于模型的方法、基于人工智能的方法或经典日程安排来针对任何时间t预测阱的功耗以及源的功率递送两者。

源的功率递送和阱的功耗中的短期和轻微波动在传统电网中通过发电机的转动能量来缓冲。实现藉由发电机的旋转频率的支持的桥接动作直至电网的控制机制已适应电力生成。在不具有常规旋转式电机械发电机或仅具有少量发电机的电网中，此类缓冲必须通过根据本发明的功率分配器来管理。在此情形中，通常出现这样的情况：阱的需求与源的提供之间的电功率的差异不得不在短期中由存储缓冲器占据，更具体地，直至来自连接至功率分配器的源的功率流总体上再次与连接至功率分配器的阱中的功率流一样大。

因此在本发明的实施例中，发生在电功率分配器中的电功率中的不足或过剩必须通过可以被附加地带入操作中的合适的能量存储装置或源来补偿。特别是对于补偿电网波动，下文描述的用于控制功率分配器的方法被用于生成功率曲线，该功率曲线在短期使得来自连接至功率分配器的能量存储装置的必要功率流可用于支持电网。在此情形中，用于支持电网的那些功率曲线是这样被选择的：预定的功率流或电压电平或电网频率位于预定的容差内。

为了能够满足对功率分配的需求，在根据本发明的实施例的电网中，源和阱两者的功率曲线通过具有功率单元dp的基本功率曲线来近似，该功率单元dp在一段时间dt上恒定。在该情形中，通过dp来对实际功率曲线p(t)的近似可以被理解为功率曲线p(t)的数字化。该近似简化了用于在时间t处由源提供的功率与在该时间处由阱需求的功率之间分配电功率的算法。

在此方面，对于功率曲线的近似，存在两个不同的近似方法。

在一个方面，功率p可以在给定时间区间dt中近似为p#，其中适用：

p#＝ni*dp，

换言之，时段dt中的功率p被近似为基本功率曲线dp的整数倍。

图1示出了以该方式关于放电电容器的功率曲线p(t)所执行的近似。此类电容器可被用作例如连接至功率分配器的端子的能量存储装置。以下一般适用于此类电容器的功率递送：

p(t)＝p0*exp(-2t/rc),

其中r是负载电阻且c是电容器的电容。p0是时间t0处的完全充电状态中所递送的功率。

替换地，近似可以借助从数字技术中已知的2的幂形成法则来实现。以该方式来近似的关于放电电容器的功率曲线p(t)的配置藉由图2中的示例来示出。随后数字化的近似p#可被描述为：

p#＝σdpk＝σ2^k*dp，

其中dpk＝2^k*dp。

其适合于功率曲线可以由要通过电容器组来实现的2的幂形成法则来近似的电容器。

为了能够在任何时间t处满足连接至功率分配器的端子的个体阱的功率需求p需求(t)，各种源(这包括能量存储装置，例如以上考虑的电容器)的功率流必须组合在一起(即，连接在功率分配器中)，以使得连接至功率分配器的每个个体阱所需求的功率流可以被实现。

为了所解说的实施例中的目的，有必要提供至少一个能量存储装置，其能够在功率不足的情形中补充由连接至功率分配器的其他源提供的功率或者在过剩的情形中接收在时间t处不需要的功率。

为了能够达成分配任务，在任何时间t处必须已知所有源(包括标识为能量存储装置的源)的当前状态以及至少阱的功率需求p需求(t)。在属于时间t且在用于对功率流p(t)的近似的基本功率单元dp为常数的时间片dt处，在状态模型中确定：在该时间t处关于源的最大功率p最大(t)和阱所需求的功率p需求(t)是怎样呈现的以及源的功率可以怎样分配给阱。如上文所述，这是通过对源和阱的功率曲线的近似来实现的。

作为考虑功率的替换方案，实施例中的功率流的控制还可以基于电压u(t)来实现，如以下适用的：

p(t)＝(u²(t))/r,

其中r分别是源或阱的电阻。

图3图解地示出了根据本发明的包括多个阱或消耗者1000、多个源或发电机3000以及功率分配器2000的电网。

功率分配器2000的所有端子都是双向特性的，从而对于所描述的实施例中的功率分配器2000，是源还是阱被连接至功率分配器2000的端子之一没有差别。连接至功率分配器2000的典型个体元件可以是源也可以是阱。在此方面的示例是能量存储装置。然而，这也适用于当连接至功率分配器2000的元件之一(例如，阱1000之一)是电网中经由功率分配器2000来连接至其他子电网的子电网时。对连接至功率分配器2000的元件1000、3000是源还是阱的考虑仅取决于在给点时间t处，该元件是使得电功率对于功率分配器2000可用还是从功率分配器2000接收电功率。为了简化对情形的考虑，在下文的描述中常常假定在给定时间t处，由1000标识的所有元件是阱且由3000标识的所有元件是源。元件1000、3000一起也被称为节点。

图4示出了图3中的电网的详细表示，其中在该表示中可以看见，根据本发明的电网包括逻辑上以及物理上的两种网络。在一个方面，这些网络是准许电网的组件的个体通信设备之间的信息交换的数据网络。数据网络将阱1000的阱控制器1200中的每一者连接至功率分配器2000的通信设备2200，并且将电能的源3000的源控制器3200中的每一者连接至功率分配器2000的通信设备2200。作为比较，分别属于阱1000和源3000的电端子1100和3100电连接至连接系统2100，其中该连接系统2100形成根据本发明的电分配器电路。

电端子1100、3100以及由此实际消耗者1300和发电机3300经由分配器电路2100来连接在一起。组件1100、2100和2100由此形成所解说的电网的功率部分。在本申请中所采用的语言使用中，术语“发电机3300”涵盖任何类型的电能源，例如以涡轮机、风力发电装置、光电装置或电池的形式。

功率分配器2000的控制装置2300用于控制在时间t处功率部分1100、2100、3100中的所要求的电功率流以及从在连接至数据网络的通信设备1200、2200、3200之间的数据网络中交换的状态信息计算在该时间处必需的功率流。

阱1000的控制器1100的目的是：基于实际消耗者1300的当前功率需求和预期的功率需求来根据时间t生成所需要的功率p需求(t)的数字化需求曲线，以及经由数据网络来将该数字化需求曲线传达给功率分配器的通信设备2200。

相反，源3000的控制器3200的目的是：确定和更新关于发电机3300的状态信息，以及从该状态信息计算在未来的任何时间t处可以由源3000提供的最大电功率，以及将该信息传递给功率控制器2000的控制设备2200。

在这里未详细描述的实施例中，控制器3200可以仅确定和更新关于发电机3300的状态信息以及经由数据网络来将该状态信息传递给功率分配器2000的通信设备2200，在这种情形中，随后中央控制2300接管在时间t处可以由源3000提供的最大电功率p最大(t)的演算。

下文详细描述了形成功率分配器2000的中央元件的分配器电路2100的结构，该中央元件由控制装置2300来控制。

电功率分配器中的功率流控制的必要的先决条件是每个端子具有功率控制器，该功率控制器使得能够根据时间t来调节经由相应的端子流动的电功率p(t)。在下文描述了此类功率控制器的实施例。功率控制器是数字流控制器dfc的一部分，该dfc除了功率控制器之外还具有其他组件。具有功率控制器的数字流控制器除了它在分配器电路的每个端子中的使用之外，还可以被用作其自己的电功率电路中的可变开关，如在下文描述的。

图5示出了具有其个体组件的数字流控制器dfc的电路图。数字流控制器dfc具有用于开环控制、闭环控制、管理和通信的计算机单元4(作为根据本申请的dfc的控制装置)。数字流控制器还具有至数据网络的连接(这里是ip网络8)、基于双向升压/降压转换器的功率控制器1、dc/dc转换器2、以及用于从电流和电压的测量来检测实际电功率的测量器件3。计算机单元4经由控制线5、6来连接至升压/降压转换器1和dc/dc转换器2以及经由测量线7来连接至测量器件3。

dc/dc转换器2用于调节网络所要求的电压电平。图5中的数字流控制器dfc是直流电压(dc)组件。即使实际的数字流控制器dfc是以dc操作模式为前提的，仍然也有可能在具有该数字流控制器dfc的ac功率网中实现功率分配。为此，有必要在dfc的功率转换器1与相应的ac源或ac阱之间提供双向ac/dc转换器，该转换器将来自源的ac电压转换成用于在功率分配器中分配的dc电压，或者将来自功率分配器的dc电压转换成ac电压以便随后为阱提供功率。

图6示出了图5的双向升压/降压转换器2的示意电路图。双向升压/降压转换器2能够控制两个方向上的功率流，即不仅进入功率分配器的，还有从功率分配器向外的(分别朝向阱或消费者)。

电功率分配器2000的电分配器电路2100可以在一系列的实施例中实现。

图7示出了分配器电路2100的非常简单的第一实施例，其中相应的数字流控制器dfc在分配器电路的端子中实现。图7中的分配器电路2100包括简单的总线条9，所有的端子以及由此数字流控制器dfc被并联地连接至该总线条9。。

图7还指示个体数字流控制器dfc经由数据网络8来连接在一起。数据网络8进而将数字流控制器dfc连接至功率分配器2000的控制装置2300。

分配器电路的这种配置具有以下优势：它容易实现并且功率分配器总体上管理数个数字流控制器dfc(等于分配器电路的端子的数目)。分配器电路的这一简单实施例的缺点是：它受到来自关于从源至阱的功率分配的可配置性的限制。

在图7中，当诸源被连接至无源总线条9时，所有的端子被并联地连接至该总线条。换言之，所有的源在具有dc电压的总线条下操作，且增加了电流。数字流控制器dfc使得提供对应的功率。为了使所有的源可被连接至相同的电压电平，在每个功率控制器中提供了dc/dc电压转换器2。

不可能用无源总线条9来串联连接诸源。为此，需要级联的无源总线条，其形成树形。在图8中图解地示出了此类布置。在该电路中，总线条的相应个体端子可被连接至下一较高总线条中的分配器条的端子。

随后，总线条的仅一个相应端子可经由下一较高总线条的端子来串联地连接。在图8中，如果希望将无源总线条ppb11处的端子z1连接至总线条pb12处的端子z2，则由此有必要关闭除了ppb11、ppb12上的z1和z2之外的所有其他端子。z1和z2可随后经由ppb21来串联地连接。然而，这意味着ppb11处的所有其他端子必须被关闭。

该级联准许简单的电路系统结构，但是除了降低的灵活性之外，还导致很多端子的关闭。

作为比较，图9以完全可配置的纵横条(即六×四的耦合场)的方式来图解地示出了功率分配器2100的结构。这使得源3000(图9中仅示出功率部分3100)中的每一者有可能连接至消耗者1000(图9中仅示出功率部分1100)中的每一者。另外，所有的源3000可以选择性地并联或串联地连接在一起。为此，图9中的分配器电路2100在耦合场的每个节点处具有数字流控制器dfc。

图10示出了图9中的耦合场的变型，其中耦合场的节点处的开关s是简单的闭合/断开开关的形式。然而，另外，在源3000和消耗者1000的端子中提供了dfc以便提供所要求的功率流控制。

作为示例，图11a)示出了具有四个源10和用于阱的仅单个端子11的简化纵横条，其中考虑到dc源10中的每一者必须经由两条线来连接到用于阱的端子11的事实。图11a)中的附图标记12分别表示数字流控制器的一部分，更具体地用于线的导线。

图11b)是示出可以用这一布置来实现的串联和并联电路的所有可能变形的图解视图。这一形式的耦合场关于源和阱的端子的数目是可缩放的，其中所涉及的复杂性和努力随着源和阱的数目的增加而基本上线性地上升。

在图7的功率分配器的实施例与图10的实施例之间，关于电路系统的复杂性，存在将参照图12和13来附加地描述的实施例。

例如，如果多个源要以串联关系来连接至总线条，则总线条必须被主动地切换，即如上文所描述的耦合场那样。然而，为了降低复杂性，这些源可以被组合以形成它们自己的网络——所谓的物理抽象层。如图12a中示出的，该物理抽象层13经由许多端子a1到a8来连接至总线条9。

物理抽象层13用于以并联和串联关系来连接源z1到z4。每个个体源可由此被连接至总线条9。跟随着彼此的源z1到z4可以按并联和串联关系来连接至总线条。源z1到z4还可以通过忽略其他的源z1到z4来连接。然而，这样做的结果是不能进一步使用被跳过的源。关于源z1到z4的任何串联和并联电路系统可以通过适合的dfc电路系统来实现。

现在参照图12a)以描述源z1和z2以及源z3和z4可以如何串联连接。串联连接的源z1和z2经由端子a1和a4来并联连接，且经由端子a5和a8被连接至总线条9的相应电流导体，其中串联连接的源z3和z4连接至端子a5和a8。图12a)中的图解视图中的数字流控制器dfc1到dfc15各自具有三个端子。这涉及等效电路图，在图12b)中示出该等效电路图的精确配置。图12a)的2×1dfc的等效电路图在图12b)的左侧示出，而实际电路系统在右侧示出。在更紧密地考虑该情形时，如图12b)中的右侧示出的具有三个端子的dfc是由输出端被连接至两个并联连接的开关s1、s2的dfc来实现的，其中dfc和两个开关s1、s2被连接至功率分配器2000的控制装置2300且由该控制装置2300控制。

图13图解地示出了物理抽象层13到有源(即经切换的)耦合场的连接。在这种情形中，耦合场是具有简单的闭合/断开开关s的耦合场，如已经针对图10中的耦合场所描述的。

分配器电路2100的连接控制由功率分配器的控制装置2300来实现。在这种情形中，控制装置2300以及源和阱1200、3200的控制器形成逻辑面(也被称为控制面)。该控制面的功能具体是：

·控制器彼此之间的通信，

·当前功率、电压和电流强度测量值的处理和存储，

·关于个体源的当前状态的信息的存储，

·dfc的致动和控制，以使得对应的源被连接至对应的阱，

·耦合场的管理和配置，

·确定源3000的负载电阻，

·确定其他的参数，诸如温度、循环的数目、源和能量存储装置的老化，

·系统监视，

·与上级系统的通信，

·用于可计划的功率流的外部调度的接受和处理，

·要求功率以对连接至功率分配器的能量存储装置进行充电，

·处置自发的功率递送和消耗，

·借助协调算法来确定满足需要的合适的源，

·建立源和dfc电路系统的过程实现以及所涉及的dfc的开环和闭环控制，

·过程实现和源确定被迭代地优化，

·源管理：关于用于进行再充电的外部功率以及用于有缺陷的源的内部重新存储和选择的需要，

·微观会计和cdr生产以供计费，

·关于正面和负面控制能量的提供的报告，

·在短期功率重新定购的情况下桥接供电缺口。换言之，在消耗过程期间，阱确定所定购的分组太小，所以它进行重新定购。因为该重新定购的功率可能一般仅时延地递送，但是过程中的中断是高度有害的，所以该缺口由功率分配器来桥接。为此，它从阱接收对应的功率需求，

·与电网中的所有元件进行通信。

现在将参照图14描述由功率分配器2000将源3000的功率流p(t)分配给阱1000的功率流p(t)。作为示例，在本文中示出了对于四个时段dt的三个源z1到z3的功率曲线以及阱s1的功率曲线。每个功率曲线p(t)是藉由基本功率单元dp来建立的，该基本功率单元dp在时段dt上具有恒定的功率，其中某一时刻的功率等于基本功率单元dp的整数倍。在此方面，在图14中示出的示图中，时段dt是精确地被选择的，以使得它们对应于基本功率单元dp的时间历时dt。

源控制器以相关联的源z_i的状态矩阵m_i的形式周期性地或根据需要地向功率分配器2000的控制装置2300报告关于它当前充电状态以及温度、老化或(对于其中源是电池的情况)已经发生的充电循环的数目的信息。随后这些状态矩阵被存储在控制装置2300中。

状态矩阵始终是通过高维特征图的区段，且是为固定的负载电阻值、温度值等形成的。

阱1000的控制器1200仅将具有时间戳的需求曲线p需求(t)传递至控制装置2300。现在估计或者借助阱1000的功率端子1100中的测量头来确定要被供电的阱1000的负载电阻。控制装置知晓源3000的特征图以及由此知晓这些状态例如对负载电阻的依赖性。当前状态矩阵随后根据个体负载电阻的影响来进行校正。具体而言，例如，用作源的存储电容器的放电时间根据总共连接至该存储电容器的负载电阻来改变。

作为下一步骤，控制装置2300确定合适的源3000，以使得在任何时间，由个体源3000提供的功率的合计等于阱所需要的功率的合计。图14示出了在仅单个阱必须被供电的情况下的简化形式的分布功能，其需求功率曲线p需求(t)在图14的的底部示出。

来自阱的需求功率曲线现在由图14的上部中示出的三个功率曲线组成。

在第一和第二时段z_11和z_12中，两个基本功率单元dp分别取自源z1，另外，对于第二时段，两个基本功率单元dp还取自源z2，从而在第二时段，可以通过两个源z1和z2的串联连接来使得控制可用达关于四个基本功率单元dp的整个时间历时td。第三时段不需要功率。在第四时段，源z1和源z3分别提供两个基本功率单元dp。

作为协调算法的一部分，用于汇集需求功率曲线的算法是基于分组化问题的。在此情形中，需求功率曲线形成封装空间且这些源的数字化功率曲线提供分组。除此之外的是在源侧和阱侧两者处的分组都具有预定时序的边界条件。

作为协调算法的一部分，此类分组化算法可能看起来像以下那样：

使是第k个需求曲线的值且是第j个源在第t个时间片期间的最大功率值。

从其中仅存在一个同时需求k＝1的情况开始：

·在每个时间片t期间以及针对所有的源j来演算差值：

·如果对于单个源j而言已经适用则来自源的需求可被满足，该演算终止且源的残差值通过取值加上针对未来时间片的取决于源的类型的可能的进一步校正项来更新，

·如果单个源j不满足该需求，则检查是否存在两个源j和i以使得在时适用在该情形中，两个源的残差值被更新，

·如果即使用两个源也不能满足需求，则作出用三个源、用四个源、以此类推的尝试。

如果要用此类算法满足这些阱的两个或更多个功率需求曲线，则并行地执行两个或更多个演算。在此情形中，一个演算开始于第一源且第二演算开始于最后的源。为了省时，源可以被划分且对于这些分区可以并行地开始演算。为此，必须存在高阶的控制和采购机制。如果演算在它们的分区中不成功，则它们在下一分区中迭代地执行该演算。如果一分区中的演算成功，则这些值被阻止用于其他演算。在其中仅有一个解决方案但是有两个或更多个需求功率分组且没有区分需求阱中的一个阱的优先级的情况下，可以随机地决定哪个阱被供电或者源的现有功率曲线被均匀地分配给所有的阱。

要注意，必须在限定的时间内响应阱对功率分组的需求。在本文考虑的示例中，这意味着当需求要在10毫秒内(即在100hz下)执行且cpu以1mhz来时钟定时时，上述算法必须将该算法转换成cpu的10000个时钟循环。然而，这不能始终得以保证。为了维持响应时间，给出两个最佳结果作为响应。

在预定时间中准许演算的可能方式例如是：功率曲线的数字化中的2的幂办法、需求功率曲线的典型化和分类、典型特征的并行化或通信。

具体而言，短时需求(例如电网稳定化、桥接附加的需求和动态致动器需求)要求需求类型和种类。这意味着对于这些情况，仅存在所定义的需求曲线。在一些情况下，它们可通过参数来改变。

在又一实施例中，源关于它们的功率特性(例如作为电容器、电池等)被分类为等效类别。借助模式识别，分析阱的需求功率曲线且随后从源的等效类别中选择其功率曲线可被最恰适地使用以便合成相应的需求功率曲线的那些类别。

在源的选择中，算法还必须处理需求功率曲线是通过这些源的串联连接(较高的电压和较低的电流)还是这些源的并联连接(较低的电压但是较高的电流)来实现的问题。

在产生递送之际的源的功率曲线或阱的功率曲线的功率分配调度中，附加的参数也可被纳入考虑，例如基于循环管理或非技术方面(例如电池的维护协议)的管理规范。因此，使需求设有相关性。在最简单的情形中，相关性由数字来表示。数字越高，则相关性相应地越高。优先级与每个相关性相关联，且用与其相关性相关联的优先级来处置相应的需求。

如果分组化功能不能被完全实现，则用最小偏差或用预定的偏差阈值来寻求解决方案。随后，该增量被传递至作出需求的阱。这可以随后改变需求或触发立刻供电。

由此，例如，与对于桥接功率重新定购与实际递送之际的间隙的需求的相关性相比，对于网络稳定化的需求具有较高的相关性。较高相关性的需求以较高的优先级来处理。另外在实施例中，当源涉及能量存储装置时，出于操作原因，源被归于管理优先级。例如，指定类型的可再充电电池可能不适合于仅获取小功率分组的高访问频率，或者与其他可再充电的电池相比，可再充电的电池已经达到较高数目的充电循环。

在确定优先级中，网络的空间布置也应当纳入考虑。由此，如果电容器的弛豫时间藉由功率电阻来改变，则这影响充电和放电过程。

已知的算法可被用于寻找分配器电路中的路径。作为与用于通信网络中的耦合场中的算法不同的算法(该算法禁止路径的双重使用)，针对耦合场减小切换过程的数目以承载用于供应电消耗者(例如家庭或机动车的组装件)的电功率。这意味着在导线性能的上下文中，多次使用可能是有利的。

现在将对图15和16作出参照以描述在电机动车的板载网络中根据本发明的功率分配器的使用的启发性示例。

在电动汽车中，取决于相应的行驶情况和环境状况，对不同消耗者的电流和电压供应作出变化的需求。加热系统、照明灯、电滞减震器、轮毂电机：每个消耗者具有不同的特性且取决于相应的组合和时间模式，在对于电流和电压的需求方面存在复杂的动态。牵引用电池不适合于板载电子设备，启动电池不适合于加热系统。它们中无一适合于接收通过恢复获得的制动能量，存储电容器将较好地用于该目的。

图15图解地示出了电机动车的板载网络的结构。马达m是用于驱动机动车且还用于制动能量的恢复两者的电马达。由此，根据所考虑的时间t，马达m是电能的源或阱。发电机g是将其主要能量载体保持在单独的罐中的发电机(例如，基于内燃机或燃料电池)。取决于dfc中设置的流方向，电池b和电容器c也可以吸收或提供功率。

分配器电路的结构对应于图10中示出的结构。dfc的决定性特征是，在板载网络中，通过至少两个端子之间的势能差的有针对性的产生，在这些端子之间产生所定义的电流以及由此所定义的功率流。通过包括那些有源元件，基尔霍夫(kirchhoff)定律仅以逐部分和逐时间的方式适用，且在这一网络中的功率流的总体确定方面丢失了它们的适用性。这些dfc藉由功率分配器的控制装置来连接在一起且被用于个体源和阱以及它们之间的能量流的协调。

所涉及的dfc之间的功率流的控制以及由此向分配器电路的端子的功率曲线的分配现在将藉由加速过程来解说。具有恒定功率需求的恒定速度被预先假定为起始情况。加速要求附加的功率。这应被解读为附加至正被恒定地提供的现有功率。更具体地，附加的功率可仅在非常短期中(即在准实时中)提供，因为功率需求不能藉由驾驶机动车的本质来预测。

图16示出马达m需求的以及提供给马达m的功率曲线的构成，其中在时间t0处发起突然加速。为此目的提供的功率由三个不同的分量构成，这些分量通过三个不同的源来递送。功率曲线p(t)的包络与速度突然增大所要求的功率相同。

对于t<t0，发电机g为电马达m提供功率曲线。由作为连接至功率分配器的阱的电马达需要的功率的功率曲线通过机动车的加速踏板来生成并且以数据的形式传送至功率分配器的控制装置。在此情形中，电马达在所定义的工作点处操作，该工作点的特征在于高效率水平。该功率曲线表示一类“基本负载”。对于t>t0，发起了加速过程。马达需要最大总功率。在此阶段中，附加的功率曲线由电容器组c来提供，因为其可以递送最大功率梯度。

然而，电容器组c的能量含量对于整个加速过程而言是不充分的，且因此需要来自牵引用电池b的补充功率流。

在达到目标速度之后，向发电机g需要更高的功率，因为所要求的基本负载已经上升且例如可由牵引用电池提供的最大功率过低。为此，发电机改变至另一工作点(为达成此目的发电机要求一定的时间)，因为其具有比例如电容器组c更平坦的梯度。

附图标记列表

dfc数字流控制器

1双向升压/降压转换器

2dc/dc转换器

3测量器件

4计算机单元

5控制线

6控制线

7测量线

8ip网络

9无源总线条

10源

11端子

12开关

13物理抽象层

14分配器电路

15板载网络

1000阱

1100阱的电端子

1200控制器

1300消耗者

2000电功率分配器

2100分配器电路

2200通信设备

2300控制装置

3000源

3100源的电端子

3200控制器

3300发电机

10000电网