电能供应单元及其控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于电能供应单元的控制装置以及一种电能供应单元。本发明还涉及一种电能供应系统和一种用于控制电能供应单元的方法。

背景技术：

超过十亿人在接触不到电能的情况下生活。在可预见的时间，他们中70％也将没有接触到公共供电网(大电网(makro-grid))。一方面，这阻碍了所涉及到的人员的经济发展以及他们的教育和健康。另一方面，形成对供应电能的越来越多的需求，该电能与公共供电网无关地来提供。

如今的市场对此提供多个解决方案。例如存在柴油发电机，不过所述柴油发电机在运行方面昂贵而且由于经常缺乏维护而被认为不可靠。此外，公知最小太阳能设备，所述最小太阳能设备适合于私人区域，但是具有小的功率范围和短的使用寿命以及没有被设置用于扩展。在市场上也可支配岛系统(小电网)，这些岛系统应用特定地来设计。在这种情况下不利的是整个岛系统的高采购成本以及通常只能由本领域技术人员实施的安装。此外，这种岛系统不那么灵活而且只能有限地扩展。新的和旧的岛系统常常不能相互组合或者只能以相当大的花费来相互组合。岛系统通常拥有中央控制装置，所述中央控制装置在扩展时必须重新编程或者适配。唯一的关键部件的失灵可能使整个系统不能使用。常常也不确保在岛系统中使用的电池组全部都具有相同的充电状态。克服上面提到的缺点中的一些缺点的这种岛系统从ep2827467a2公知，在ep2827467a2中示出了一种用于稳定地产生电能的设备和方法。

技术实现要素：

因而，本发明的任务在于：实现一种相对于现有技术的改进方案并且至少部分地避免现有技术的缺点。本发明尤其应该实现对电能供应单元的提供和运行，所述电能供应单元能尽可能可靠地、灵活地来使用和/或扩展。优选地，这些电能供应单元也应该可以成本低地运行和维护。

该任务的解决方案通过权利要求1的特征来限定。按照本发明，用于电能供应单元的控制装置包括第一料位输入端，电能供应单元的第一蓄能器的第一料位能被传输给该第一料位输入端。该控制装置还包括另一料位输入端，其它电能供应单元的可选的另一蓄能器的另一料位能被传输给该另一料位输入端。该控制装置还包括额定交变电压确定器，该额定交变电压确定器被构造为在考虑第一料位和/或另一料位的情况下确定额定交变电压。该控制装置还包括额定交变电压输出端，额定交变电压能从该额定交变电压输出端被传输给电能供应单元的交变电压生成器。

原则上，控制装置能被理解为如下设备，该设备根据其输入参量提供其一个或多个输出参量。按照本发明的控制装置也可以包含调节装置，以便使干扰的效果小和/或对干扰的效果产生影响，使得这些干扰遵循所希望的随时间的变化。

该控制装置可具有一个或多个微控制器，用于完成控制和调节任务。

料位指的是存储在蓄能器中的能量，也就是说蓄能器的可支配的能量。在此，可支配的能量可取决于负载的随时间的变化过程。因此，料位也可以取决于负载，尤其是甚至取决于将来的负载。料位也可以被呈现为相对参量，在该料位方面，可支配的能量是关于满的蓄能器的最大能量的。在这种情况下，满的蓄能器具有的料位为100％，而空的蓄能器具有的料位为0％。

料位尤其也可以是指存储在蓄能器中的电荷量，也就是说可支配的电荷量。在这种情况下，料位的相对呈现可以通过如下方式来实现：可支配的电荷量是关于满的蓄能器的最大电荷量的。

额定交变电压应被理解为交变电压的随时间的变化过程，电能供应单元可以提供该交变电压，其中该额定交变电压可不同于实际交变电压的绝对参量。额定交变电压的随时间的变化过程可以通过频率、有效值和过零时间点来描述。在下文，出发点是：相同的频率也具有相同的过零。

“能传输”应被理解为：按照本发明的控制装置中在运行时与或者可以与按照本发明的电能供应单元连接，使得该电能供应单元的所需的运行数据、诸如第一蓄能器的第一料位可以被传输给按照本发明的控制装置。此外，其它电能供应单元可以与该电能供应单元导电连接，其中该其它电能供应单元同样可以将运行数据传输给按照本发明的控制装置，诸如其它能量供应单元的其它蓄能器的另一料位。为了进行真正的传输，考虑所有已知的传输方法，诸如有线传输方法和/或基于无线电的传输方法。

在考虑其它电能供应单元的其它控制装置的运行值、诸如另一料位的情况下，按照本发明的控制装置可以控制电能供应单元，该电能供应单元与其它电能供应单元导电连接。利用按照本发明的控制装置，可能的是：在没有中央控制装置的情况下控制由多个电能供应单元构成的复合体。控制装置的失灵也不导致所有电能供应单元、也就是说整个复合体的失灵，而只是导致所属的电能供应单元的失灵。借此，可以确定可靠的能量供应。在复合体扩展或缩小的情况下、也就是说在添加电能供应单元或将电能供应单元从复合体中除去的情况下，在剩余的控制装置中什么都不必改变，而且它们全部都可以进一步被使用。复合体的扩展在局部到处都轻易地可能。因为不需要将控制装置或电能供应单元与公共供电网连接，所以该控制装置和该电能供应单元可以非常灵活并且实际上到处使用。如已经示出的那样，电能供应单元可以用按照本发明的控制装置尤其是也成本低地运行和维护。

在该控制装置的一个实施方式中，额定交变电压确定器被构造为在考虑第一料位和/或另一料位的情况下确定额定交变电压的额定频率，和/或该控制装置被构造为根据另一电能供应单元的另一交变电压生成器的另一交变电压的另一频率来确定其它蓄能器的另一料位。

该实施方式的优点是：可以使用电能供应单元的交变电压的频率，以便例如将其它电能供应单元的其它蓄能器的另一料位传输给该控制装置。此外，该控制装置能够从另一电能供应单元的另一交变电压的另一频率推断出另一电能供应单元的另一料位。除了在电能供应装置之间的引导功率的电缆之外，不需要附加的信号或数据线，而且也不需要无线电传输段。

在该控制装置的另一实施方式中，额定交变电压确定器被构造为使得：如果其它电能供应单元与该电能供应单元导电连接，则额定频率基本上对应于所述其它频率。否则，基本上在考虑第一料位的情况下确定额定频率。

该实施方式的优点是：该控制装置可以使电能供应单元的交变电压与其它电能供应单元的交变电压同步，只要这两个电能供应单元彼此导电连接。而且如果没有其它电能供应单元连接，则该控制装置可借助于额定频率来将电能供应单元的第一蓄能器的第一料位传输给所连接的负载。一定的负载可以使用电能供应单元的交变电压的频率，以便例如切断或接通。因此，该控制装置给负载提供了优化电能供应单元的能量使用的可能性。

在该控制装置的另一实施方式中，额定交变电压确定器被构造为使得：如果其它电能供应单元与该电能供应单元导电连接而且如果另一料位大于该料位，则额定频率基本上对应于所述其它频率。否则，基本上在考虑第一料位的情况下确定额定频率。

因此，在两个彼此导电连接的电能供应单元的情况下，两个控制装置中的其电能供应单元的料位较大的控制装置预先给定交变电压的额定频率，而两个控制装置中的其电能供应单元的料位较小的控制装置遵循预先给定的额定频率。相同的情况也适用于超过两个彼此导电连接的能量供应单元。因此，该控制装置可以将两个或者更多个彼此电连接的电能供应单元中的较大的料位的值以交变电压的相对应的额定频率的形式传送给所有其它控制装置并且也传送给如下负载，所述负载连接在所述彼此电连接的电能供应单元上。

替选地，两个控制装置中的其电能供应单元的料位较小的控制装置也可以预先给定交变电压的额定频率，而这两个控制装置中的其电能供应单元的料位较大的控制装置遵循预先给定的额定频率。

在该控制装置的一个特别的实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得额定频率随着第一料位不断升高。

借此，该控制装置可以建立电能供应单元与其它大电网或小电网的兼容性，所述其它大电网或小电网通常具有交变电压的随着电网负载不断降低的频率。在此，大的电网负载对应于小的第一料位，而小的电网负载对应于大的第一料位。这尤其是在现有的小电网扩展电能供应单元的情况下是有利的，所述电能供应单元具有按照本发明的控制装置。

在该控制装置的一个特别的实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得额定频率至少在一个范围内与第一料位线性相关。

该实施方式的优点在于：该实施方式能特别简单地来实现。

在该控制装置的另一实施方式中，该额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得额定频率在第一料位为0％时可具有如下值，该值在额定频率的82％-98％、尤其是额定频率的84％-96％、特别是额定频率的86％-94％、特别是额定频率的88％-92％或者完全特别地是额定频率的90％-91％的范围内，而且其中该额定频率尤其可以是50hz或60hz。

额定频率能被理解为例如大电网在正常运行时所具有的频率。在欧洲，额定功率通常为50hz，在北美，额定功率为60hz。

借此，实现了与多个不同的大电网和小电网的兼容性。

在该控制装置的又一其它实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，额定频率在第一料位为100％时基本上对应于额定频率，其中该额定频率尤其可以是50hz或60hz。

借此，实现了与多个不同的大电网和小电网的兼容性，尤其是与具有50hz和/或60hz的额定频率的那些大电网和小电网的兼容性。

在该控制装置的又一其它实施方式中，该控制装置可包括最大功率调节器，用于电能供应单元的电能量源。

最大功率调节器是如下设备，其中电能量源的电负载可以被适配为使得从电能量源可以提取可能的最大功率。这种调节器对于本领域技术人员来说本身并不公知。

借此，该控制装置可以实现：第一蓄能器尽可能快递被充满或者第一蓄能器承受的负荷最小，因为该负载在能量源的源功率最大时基本上由能量源来馈电而不是由第一蓄能器来馈电。

最大功率调节器不必强制地使电能量源的电负载适配，使得从电能量源提取可能的最大功率。如下运行状态也是可能的，其中最大功率调节器使电能量源的电负载适配，使得从电能量源提取比可能的最大功率低的功率，或者甚至完全没有提取功率。

在一个特别的实施方式中，该控制装置附加地包括功率剩余输入端，电能量源的功率剩余能被传输给该功率剩余输入端。在此，额定交变电压确定器附加地被构造为：在第一料位为100％时，根据功率剩余来确定额定频率。

功率剩余能被理解为电能量源的可能的最大功率减去实际发出的功率。功率剩余也可以相对地被说明。功率剩余为100％意味着：即使能量源在适当的负载下有能量发出功率，能量源也没有发出功率。

借此，该控制装置可以将存在功率剩余的信息传输给电能供应单元的负载。不是时间关键的并且具有相对高的能耗的一定的负载、诸如蓄冷器或也包括水泵(所述水泵例如将水从井中泵到更高的蓄水器中)可以使用该信息，以便在功率剩余时被接通。因此，该控制装置提供了优化电能供应单元的能量使用的另一可能性。

在该控制装置的一个完全特别的实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得额定频率随着功率剩余不断升高。

借此，实现了与其它大电网和小电网的兼容性。

在该控制装置的另一完全特别的实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得额定频率至少在一个范围内与功率剩余线性相关。

该实施方式的优点是：该实施方式能特别简单地来实现。

在该控制装置的另一实施方式中，额定交变电压确定器可以考虑第一料位，使得如果功率剩余等于零，则额定频率在第一料位为100％时基本上对应于额定频率。或者在第一料位为100％时，如果功率剩余最大，则额定频率具有额定频率的超过100％直至104％的值。额定功率尤其可以是50h或60hz。

借此，实现了与其它不同的大电网和小电网的兼容性。

在该控制装置的又一其它实施方式中，该额定交变电压确定器附加地被构造为根据料位差来确定额定交变电压的额定有效值。根据第一料位减另一料位来计算料位差。

料位差、尤其是彼此导电连接的电能供应单元的料位差原则上不符合期望并且应该尽可能被避免。为了可以影响该料位差，在中间步骤中首先确定电能供应单元的交变电压的额定有效值。在此，交变电压的额定有效值可以以各种不同的方式和方法来改变。例如可能的是：使额定交变电压的半波的开始延迟或提前，和/或使半波的结束延迟或提前。例如改变振幅也是可能的。在具有对交变电压的脉冲宽度调制的电能供应单元的情况下，改变脉冲宽度是可能的。借此，该控制装置提供中间参量、即交变电压的额定有效值，以便可以影响料位差。此外，利用该中间参量“额定有效值”可以非常快地对料位差做出反应。在常见的为50hz或60hz的额定频率的情况下，半波的时长基本上为10ms或8.3ms，也就是说全部10ms或8.3ms，额定有效值可以被改变。如果出发点是岛系统通常在一天(24小时)内经历完整充电-放电周期，则料位差的显著变化通常持续几分钟。

在该控制装置的一个优选的实施方式中，额定交变电压确定器附加地被构造为：调节额定交变电压的额定有效值，使得料位差接近于零。

借此实现了：不同电能供应单元的复合体的任何单个的蓄能器在静态下都具有相同的料位。这又导致：所有蓄能器都最优地被使用，因为这些蓄能器理想地全都在相同的时间达到料位为零。此外，电能供应单元以及尤其是蓄能器承受相同的周期负荷以及借此也承受基本上相同的老化。这又简化了电能供应单元的维护，因为这些电能供应单元的使用寿命末尾可以在同一时间达到并且借此所有电能供应单元或者它们的各个部件可以在同一时间点被更换。

有利地，额定交变电压确定器可以被构造为：控制额定交变电压的额定有效值，使得料位差接近于零。对额定交变电压的额定有效值的控制可以在不在交变电压生成器的第二连接端上测量交变电压的情况下以及尤其是不在交变电压生成器的第二连接端上测量交变电压的有效值的情况下进行。

在该控制装置的一个优选的实施方式中，额定交变电压确定器附加地被构造为：根据由交变电压生成器发出的电流来确定额定交变电压的额定有效值。

借此，可以根据料位差来调节或控制由交变电压生成器发出的电流。

由交变电压生成器发出的电流优选地流经交变电压生成器的第二连接端。

在该控制装置的一个优选的实施方式中，额定交变电压确定器附加地构造为：如果在交变电压生成器之内出现过压，则在至少一个额定交变电压周期内将额定交变电压设置到零。

这具有如下优点：例如在电能供应单元中的减载的情况下，由交变电压生成器释放的电流可以立即被切断和/或在一个或多个额定交变电压周期的一定的时间之后才重新可以接通。

有利地，在交变电压生成器之内的中间电路上可以测量电压。这能够实现省去对交变电压生成器的交变电压的测量。

在控制装置的另一优选的实施方式中，额定交变电压确定器附加地包括负载功率输入端，连接到电能供应单元上的负载的负载功率能被传输给该负载功率输入端。此外，额定交变电压确定器尤其附加地包括生成功率输入端，由电能供应单元的交变电压生成器释放的生成功率能被传输到该生成功率输入端上。在此，额定交变电压确定器附加地构造为：确定额定有效值，使得如果第一料位大于另一料位，则生成功率大于负载功率。此外，额定交变电压确定器附加地构造为：确定额定有效值，使得如果第一料位小于另一料位，则生成功率小于负载功率。此外，额定交变电压确定器附加地构造为：确定额定有效值，使得如果第一料位对应于另一料位，则生成功率等于负载功率。

该控制装置可以控制电能供应单元，使得另一电能供应单元根据其另一料位来减轻负载或者附加地增加负载。例如，可以这样实现在电能供应单元之间的负载分布，使得具有容量较大的蓄能器的电能供应单元例如由于老化状态较小而比具有容量较小的蓄能器的电能供应单元承受更多负载。

因此，可以实现在不同的相互导电连接的电能供应单元之间的负载分布，该负载分布导致所有料位随着时间而均衡。

在另一实施方式中，该控制装置附加地包括交换功率输入端，从该电能供应单元流到另一电能供应单元的交换功率能被传输到该交换功率输入端上。此外，该控制装置尤其附加地包括保护开关，该保护开关构造为：在该电能供应单元与另一电能供应单元之间建立导电连接，而且或者如果交换功率小于零并且第一料位小于等于预先确定的第一料位阈值，或者如果交换功率小于等于预先确定的第二料位阈值，则使该导电连接分开。

该实施方式的优点在于对电能供应单元、尤其是其蓄能器的不同的保护可能性。一方面，该实施方式提供保护以防深度放电。另一方面，如果另一电能供应单元在较长的时间内从该电能供应单元取得功率并且在此达到或低于第一料位阈值，则保护负载以防另一电能供应单元。

另一优点在于另一电能供应单元的保护可能性，其中该另一电能供应单元例如被保护以防电能供应单元的有故障的负载。

在消除故障之后，保护开关可以手动地重新被接通或者为了接通而通过该控制装置来开启。

在另一实施方式中，该控制装置附加地包括光学和/或声学显示，该光学和/或声学显示构造为：如果在电能供应单元与另一电能供应单元之间的导电连接已通过保护开关分开，则产生报警信号。

通过该光学和/或声学显示，对于操作员非常简单的是：标识出由保护切断所涉及的控制。借此，该保护开关在故障搜寻和故障消除方面予以支持。

在另一实施方式中，保护开关被构造为：预先确定的第一料位阈值大于预先确定的第二料位阈值。

借此实现了：保护其它电能供应单元的复合体已经比保护该电能供应单元以防其它电能供应单元的复合体在电能供应单元的第一料位更高的情况下使用。

在另一实施方式中，额定交变电压确定器构造为：如果电能供应单元与公共供电网导电连接，则按照公共供电网的电网频率来确定额定频率。

即使按照本发明的控制装置可以在不与公共供电网(大电网)的情况下控制该电能供应单元，电能供应单元与公共供电网的连接和同步是可能的。借此，可以附加地提供电能，以便例如提供第一蓄能器的第一料位。或者电能供应单元可以将能量发给公共供电网。因此，将电能供应单元与公共供电网连接，使得从公共供电网到电能供应单元或者相反从电能供应单元到公共供电网的能量流是可能的。

在另一实施方式中，该控制装置附加地包括用于存储电能供应单元的运行数据的数据存储器。

能量供应单元的运行数据可以是电能供应单元的各个部件的数据，诸如源功率、功率剩余、第一料位、负载功率、交换功率和/或生成功率。另一料位也可以属于能量供应单元的运行数据，该另一料位从另一电能供应单元传输给该控制装置。

源功率实际上是由电能供应单元的电能量源释放的功率。

数据存储器能够实现对所存储的运行数据的稍后的分析或者进一步使用。这关于控制装置的优化方面是有利的。

在一个有利的实施方式中，该控制装置附加地包括预测单元，用于预测第一未来料位和/或另一未来料位。

在运行按照本发明的控制装置时，在知道第一未来料位和/或另一未来料位的情况下可以进行其它优化，如在下文示出的那样。

在该控制装置的另一有利的实施方式中，用于预测第一未来料位和/或另一未来料位的预测单元使用来自数据存储器中的运行数据。

尤其是在总是重复的运行模式下有利的是：将过去的被存放在存储器中的运行数据用于预测第一未来料位。借此，可以实现特别高的精度和可靠性。在使用来自数据存储器的运行数据时，也可以使用学习算法、诸如神经元网络。

该控制装置也可以构造为：识别预先确定的负载模式并且在额定频率确定时考虑所述预先确定的负载模式。

在另一实施方式中，该控制装置附加地包括传送单元，用于将运行数据、尤其是来自数据存储器的运行数据传送给外部数据库和/或外部计算机。

将运行数据传送给外部数据库和/或外部计算机的优点在于：该计算机和/或该数据库可以对运行数据进行进一步的分析和/或进一步的处理，诸如计费。

在该控制装置的一个特别有利的实施方式中，额定交变电压确定器附加地构造为：在考虑第一未来料位和/或另一未来料位的情况下确定额定交变电压。

借此，可以改善对电能供应单元的第一蓄能器的使用，因为在控制电能供应单元时，不是使用当前的料位，而是使用所预测的未来料位。

本发明的另一方面涉及一种电能供应单元，该电能供应单元包括：按照本发明的控制装置、第一蓄能器和具有第一连接端和第二连接端的交变电压生成器。交变电压生成器的第一连接端与第一蓄能器导电连接。交变电压生成器构造为：在第二连接端上产生与额定交变电压相对应的交变电压。

蓄能器应被理解为用于电能的存储器。

交变电压生成器应被理解为可以产生交变电压的任何变流器。

交变电压的额定值例如可以是120v/60hz和/或230v/50hz。

交变电压生成器的持续功率可以在1w至1mw、尤其是10w至10kw、特别是100w至500w以及完全特别地200w-300w的范围内。

按照本发明的电能供应单元也可以在没有连接到公共供电网(大电网)的情况下提供交变电压，该交变电压基本上对应于公共供电网的交变电压。

按照本发明的电能供应单元可以简单地来实现并且也可以由非本领域技术人员来实现。该电能供应单元还可以在交变电压侧、例如在其第二连接端上与一个或多个其它电能供应单元导电连接，使得能制造并联的电能供应单元的复合体。也就是说，该复合体能从唯一一个电能供应单元任意地扩展到任意的、有限数目个电能供应单元。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器可具有如下电压，该电压基本上是直流电压。

这可以简化电能供应单元与其它部件的共同作用，如果这些其它部件也以直流电来工作的话。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器是电化学蓄能器。

电化学蓄能器能在商业上大规模地针对各种各样的使用条件来支配并且因而能有经济优势地在电能供应单元中使用。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器是燃料电池。

因为燃料电池堆环境友好并且通常没有维修，所以所述燃料电池可以有利地被用在电能供应单元中。只要燃料电池在运行时需要燃料存在，则还可以以第一料位为100％为出发点。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器是能再充电。

尤其是当电能供应单元拥有能量源，其电能接着可以存储在第一蓄能器中时，这是有利的。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器具有一个或多个一次电池，类型为锂离子、锂聚合物、锂锰、磷酸铁锂、锂空气、锂钛、锂硫、氯化钠镍、钠硫、钠离子、镍镉、镍铁、镍氢、镍金属氢化物、镍锌和/或铅。

上面提到的类型的一次电池可以有利地被使用，因为它们大规模地被制造并且经济上有吸引力。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器是无维修和/或维修少的铅蓄电池。

铅蓄电池规模特别大地制造并且特别是对于周期性负载方面额是变型方案多样的，因此这些铅蓄电池对于在按照本发明的电能供应单元中使用来说是有利的。此外，存在铅蓄电池的标准，使得规范特别简单并且替代铅蓄电池也能良好地被支配。

此外，利用没有维修的或者维修少的铅蓄电池、例如具有类型为vrla(valveregulatedleadacid)的阀调节铅蓄电池和/或类型为sla(sealedleadacid)的封闭式铅蓄电池，降低了电能供应单元的维修成本。

可以使用具有opzs电极的铅蓄电池，因为这些铅蓄电池具有比较长的使用寿命并且因而特别经济。

在电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器具有数目为3-24个、尤其是4、6、8、10、12或20个串联的一次电池。

借此可以实现与交变电压生成器和/或电能量源的要求的电压适配。

在另一实施方式中，电能供应单元可以附加地包括料位确定器，用于确定第一蓄能器的第一料位。

借此，能够实现电能供应单元，与以其它方式或者以其它方法传送第一料位。料位确定器对于多个蓄能器公知，尤其是对于铅蓄电池公知。

在该电能供应单元的另一实施方式中，料位确定器被构造为：在确定第一料位时考虑第一蓄能器的一个或多个运行数据。

由此，可以改善料位确定器的精度。

在电能供应单元的另一实施方式中，可以从如下组中选择第一蓄能器的运行数据：第一蓄能器的电压；第一蓄能器的电流平衡；第一蓄能器的温度；第一蓄能器的内阻和/或第一蓄能器的电解质浓度。

如果料位确定器考虑第一蓄能器的上面提到的运行数据，则其精度可以进一步被改善。

在另一实施方式中，电能供应单元附加地包括电能量源，该电能量源能与第一蓄能器导电连接。

利用能量源可以延长如下时间，在该时间内，电能供应单元可以释放电能。

在该电能供应单元的另一实施方式中，第一蓄能器可具有和/或产生如下电压，该电压基本上是直流电压。

这可以简化电能供应单元与其它部件的共同作用，如果这些其它部件也以直流电来工作的话。

在电能供应单元的另一实施方式中，电能供应单元能用具有可再生能量的电能量源来运行。

由此，能量源以及借此也包括电能供应单元都与例如化石燃料的存在和/或提供无关。

在电能供应单元的另一实施方式中，可以从如下组中选择可再生能量：太阳能、风能、水力、潮汐能、地热和/或生物能。

上面提到的可再生能量的组能良好地支配并且因而能由按照本发明的电能供应单元的电能量源使用。

在电能供应单元的另一实施方式中，电能量源是光伏太阳能板。

光伏太阳能板能以各种各样的方式在商业上支配、价格低廉、使用寿命长而且没有维修。

在另一实施方式中，电能供应单元附加地包括电压转换器，该电压转换器在输入侧与电能量源电连接而在输出侧与第一蓄能器电连接。

借此，可以实现电能量源的电压与第一蓄能器的电压的适配。此外，利用电压转换器，例如可以设定电能量源的工作点。

在电能供应单元的另一实施方式中，电压转换器是直流电压转换器。

这可以简化电能供应单元与其它部件的共同作用，如果这些其它部件也以直流电来工作的话。

在电能供应单元的另一实施方式中，电压转换器被构造为使得能由电能量源释放的源功率可以最大。

例如，如果控制装置的最大功率调节器控制和/或调节电压转换器，则由电能量源发出的源功率可能最大。

借此可以实现：第一蓄能器尽可能快递被充满或者第一蓄能器承受的负荷最小，因为该负载在源功率最大时基本上由能量源来馈电而不是由第一蓄能器来馈电。

在电能供应单元的另一实施方式中，交变电压生成器仅仅被构造用于从第一连接端到第二连接端的单向能量流。

尤其是，交变电压生成器在制造方面简单并且价格低廉。

在电能供应单元的另一实施方式中，电压转换器是直流电压-交变电压转换器。

由此，交变电压生成器在制造方面特别简单并且价格低廉。

在电能供应单元的另一实施方式中，直流电压-交变电压转换器具有升压变压器。

升压变压器是用于提高直流电压的设备并且也被称作升压转换器。

借此，可以补偿第一蓄能器的电压和/或交变电压生成器的交变电压的波动。

在电能供应单元的另一实施方式中，直流电压-交变电压转换器具有逆变器，该逆变器具有变压器。

借此，可以确保了一方面电能量源和第一蓄能器以及另一方面在交变电压生成器的第二连接端上的交变电压之间的电流隔离，这有助于电能供应单元的安全性。

在电能供应单元的另一实施方式中，第二连接端能与负载连接。

一个或多个负载可以直接连接到电能供应单元上，这不仅是合乎实际的，而且降低了安装花费，因为该电能供应单元原则上能分散地被放置，即也直接放置在负载处。

在另一实施方式中，电能供应单元附加地包括充电设备，该充电设备能在输入侧与供电网连接而在输出侧与第一蓄能器连接。

充电设备提供如下优点：第一蓄能器不仅能由能量源来充电，而且由公共供电网来充电，只要该公共供电网连接在电能供应单元上的话。

在电能供应单元的另一实施方式中，充电设备能在输入侧与交变电压生成器(50)的第二连接端连接。

只要电能供应单元与另一电能供应单元导电连接，由此形成岛网，如在下面进一步阐述的那样，该充电设备就可以从岛网中提取电能并且将电能馈入到第一蓄能器中，由此可以提高第一料位。与所提取的能量相对应的能量例如可以从另一电能供应单元馈入到岛网中。所馈入的能量不仅可以来自另一电能供应单元的电能量源而且可以来自公共供电网，该公共供电网例如与另一电能供应单元连接。因此，即使该电能供应单元没有自己的电能量源，也可以提高该电能供应单元的第一蓄能器的第一料位。

在另一实施方式中，该电能供应单元附加地包括内阻，该内阻被确定参数为使得在电能供应单元的额定功率下，交变电压在额定电压的90％-98％的范围内，特别是在额定电压的90％-95％的范围内，而且完全特别是在额定电压的90％-92％的范围内。

这能够实现多个电能供应单元之间的被动负载分布，这些电能供应单元彼此导电连接。同时，遵循通过有关标准所规定的电压范围，诸如额定电压±10％。

例如可以通过如下方式来模拟该内阻：根据由交变电压生成器释放的电流来控制交变电压的有效值。这具有如下优点：即使在第二连接端上观察到的内阻相对大，电能供应单元的效率也很好。

在另一实施方式中，该电能供应单元附加地包括可叠起堆放的外壳。

借此，能特别简单并且节省空间地将多个按照本发明的电能供应单元安装或布置在一个位置。

该外壳尤其在下侧和/或上侧的区域内具有结构，尤其是至少一个突出部、凹陷部和/或留空部。在此，下侧尤其是能量供应单元的外壳的支承面，该支承面尤其设置用于水平取向。上侧通常是外壳的与下侧共面的侧面。

这种结构可以阻碍外壳在地面上的滑动。此外，由此可以实现多个电能供应单元的安全的堆叠。

特别优选地，在外壳的下侧存在至少一个结构，而在上侧存在至少另一结构。在此，下侧的该至少一个结构有利地互补地构造用于在上侧的至少一个结构。这尤其是使得在两个电能供应单元堆叠的情况下，在电能供应单元的外壳的上侧的至少一个结构、例如突出部啮合到在另一电能供应单元的外壳的下侧的至少一个结构、例如凹陷部。

由此，电能供应单元可以以特别地限定并且稳定的方式和方法来堆叠。

本发明还涉及一种电能供应系统，其包括按照本发明的电能供应单元和至少另一按照本发明的电能供应单元，其中该电能供应单元和该另一电能供应单元彼此导电连接。该另一电能供应单元尤其是按照本发明的电能供应单元。

利用按照本发明的电能供应系统可以构成任何岛系统(小电网)，而不需要之前的专门设计。由按照本发明的电能供应系统构成的岛系统可以随着要求而扩大，也就是说能避免不必要地高的投资成本。在每次一按照本发明的电能供应单元来扩展时，能继续使用所有到目前为止的电能供应单元。在此，可以在任意的位置并且分散地进行任何扩展。也可能的是：首先在任意稍后的时间点使分开地工作的岛系统相互连接并且因此组合成一个更大的岛系统。因此，岛系统或按照本发明的电能供应系统在任何方面都最灵活并且成本高效。电能供应系统的电能供应单元的失灵并不导致整个电能供应系统的失灵，因此实现了特别高的可靠性和可支配性。

电能供应系统的电能供应单元可以通过电能供应单元的交变电压生成器的第二连接端来导电连接。

在电能供应系统的另一实施方式中，电能供应单元和另一电能供应单元彼此电并联。

借此，安装按照本发明的电能供应系统变得特别简单。

本发明的主题同样是一种用于控制按照本发明的电能供应单元的方法，该方法包括如下步骤：a)在考虑该电能供应单元的第一蓄能器的第一料位和/或另一电能供应单元的另一蓄能器的另一料位的情况下确定额定交变电压；和b)将额定交变电压传输给该电能供应单元的交变电压生成器。

在此，该控制装置以及该电能供应单元尤其是如之前描述的那样来限定。尤其是，在按照本发明的方法中，执行结合该控制装置和该电能供应单元的工作原理所描述的方法步骤和/或功能。

利用按照本发明的用于控制电能供应单元的方法可能的是：在没有中央控制装置的情况下控制多个电能供应单元。

从随后的详细描述和专利权利要求书的全体中得到本发明的其它有利的实施方式和特征组合。

附图说明

用于阐述实施例的附图：

图1示出了按照本发明的控制装置；

图2示出了额定频率与第一料位的关系；

图3示出了额定频率与功率剩余的关系；

图4示出了额定有效值与料位差的关系；

图5示出了扩展的控制装置；

图6示出了按照本发明的电能供应单元；

图7示出了扩展的第一电能供应单元；

图8示出了扩展的第二电能供应单元；

图9示出了交变电压生成器，其具有升压变压器和带变压器的逆变器；

图10示出了电能供应系统；

图11示出了电能供应单元的外壳。

原则上，附图中相同的部分配备相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的用于电能供应单元的控制装置10。在运行时，控制装置10与电能供应单元通过信号连接来连接，使得运行数据可由控制装置10传输给电能供应单元并且反之亦然。控制装置10与电能供应单元的信号连接没有被设置用于成团地传输电能，该团超出了数据信号传输的要求。控制装置10与电能供应单元的信号连接可以以信号线的形式来实现，或者以光学方式或者通过无线电来实现。控制装置10具有第一料位输入端11，在运行时，电能供应单元的第一蓄能器的第一料位41被传输给该第一料位输入端11。另一电能供应单元的可选的另一蓄能器的另一料位141倍传输给控制装置10的另一料位输入端12。该控制装置10还包括额定交变电压确定器13，该额定交变电压确定器具有额定交变电压输出端15。控制装置10的两个输入端，即第一料位输入端11和另一料位输入端12与额定交变电压确定器13连接。额定交变电压输出端15在运行时与电能供应单元的交变电压生成器连接，使得由额定交变电压确定器13确定的额定交变电压被传输给该交变电压生成器。额定交变电压确定器13在考虑第一料位41和/或另一料位141的情况下确定额定交变电压14。在运行时，交变电压生成器产生与额定交变电压14相对应的交变电压，该交变电压例如提供给与该电能供应单元连接的负载。

图2示出了在如下运行状态下的实施方式，在该运行状态下，额定交变电压确定器13根据第一料位41来确定额定交变电压14的额定频率16。图2示例性地示出了针对额定频率为50hz的值。在额定频率为60hz(未示出)的情况下，能将50hz示例的值外插，例如线性地外插。在额定频率为50hz而第一料位为0％的情况下，额定交变电压确定器13在额定频率16为45.5hz的情况下确定额定交变电压14。在第一料位41为100％的情况下，额定交变电压确定器13在额定频率16为50hz的情况下确定额定交变电压14，这对应于额定频率。额定频率16随着第一料位41连续地并且线性地升高。

图3示出了在如下运行状态下的实施方式，在该运行状态下，额定交变电压确定器13在料位为100％的情况下根据功率剩余81来确定额定交变电压14的额定频率16。图3示例性地示出了针对额定频率为50hz的值。在额定频率为60hz(未示出)的情况下，能将50hz示例的值外插，例如线性地外插。在额定频率为50hz而功率剩余81为0％的情况下，额定交变电压确定器13在额定频率16为50hz的情况下确定额定交变电压14，这又对应于额定频率。在功率剩余81为100％的情况下，额定交变电压确定器13在额定频率16为52hz的情况下确定额定交变电压14。额定频率16随着功率剩余81连续地并且线性地升高。

尤其是当具有按照本发明的控制装置10的电能供应单元在运行时只连接到负载上，但是没有连接到另一电能供应单元上以及也没有连接到公共供电网上时，在图2中示出的额定频率16与第一料位41的关系以及在图3中示出的额定频率16与功率剩余81的关系(在料位为100％的情况下)才被额定交变电压确定器13使用。在该运行状态下，额定交变电压14的额定有效值由额定交变电压确定器13来确定，使得从该电能供应单元释放的功率基本上覆盖连接到该电能供应单元上的负载。

不同于控制装置10与该电能供应单元之间的信号连接，在该电能供应单元与连接在其上的负载之间的导电连接是能量连接，该能量连接被设置用于传输电能。同样，在该电能供应单元与另一电能供应单元之间的连接，或者一般性地在电能供应单元之间的连接总是能量连接。除了能量传输之外，能量连接也可以被用于传输数据信号。

如果附加地存在另一电能供应单元，则不强制两个电能供应单元的两个蓄能器都具有相同的料位。可能是：该电能供应单元的第一蓄能器的第一料位41不同于另一电能供应单元的另一蓄能器的另一料位141。因此，也可能是：两个额定交变电压确定器针对两个电能供应单元确定不同的额定频率，例如该电能供应单元的控制装置10的额定电压确定器13确定如下额定频率16，该额定频率16不同于另一电能供应单元的另一额定频率。如果现在这种以不同的额定频率开工作的电能供应单元彼此会导电连接，例如以并联电路的形式来导电连接，则会导致不符合期望的运行状态。为了避免这一点，该电能供应单元被同步到另一电能供应单元。例如，该控制装置10被构造为：根据另一电能供应单元的另一交变电压生成器的另一交变电压的另一频率来确定另一蓄能器的另一料位。在此，该电能供应单元的控制装置10与另一电能供应单元的另一交变电压生成器的另一交变电压通过信号连接来连接。但是，该电能供应单元的交变电压生成器的交变电压在该时间点还没有与另一电能供应单元的另一交变电压生成器的另一交变电压通过能量连接来连接，使得避免了不符合期望的运行状态。现在，额定交变电压确定器13根据另一料位141来确定额定频率16。因此，该电能供应单元现在产生具有如下频率的交变电压，该频率基本上与另一电能供应单元的另一交变电压的另一频率一致。现在，两个交变电压生成器的两个交变电压也可以通过能量连接彼此导电连接，例如以并联电路的形式连接，而没有出现不符合期望的运行状态。

按照本发明的控制装置10在任何时候都保证：以相同的频率同时进行交变电压的过零。

图4示出了在如下运行状态下的实施方式，在该运行状态下，额定交变电压14的额定有效值19根据料位差20来确定，其中该料位差20根据第一料位41减去另一料位141来计算。如果该电能供应单元与另一电能供应单元通过能量连接来导电连接，例如以电能供应单元与另一电能供应单元的并联电路的形式来导电连接，则可能出现该运行状态。在料位差20等于零(图4中轴的交点)的特殊情况下，额定交变电压的额定有效值19如上面已经提及的那样被确定为使得由任何电能供应单元释放的功率都基本上覆盖连接到相应的电能供应单元上的负载。如果料位差20取正值，也就是说第一料位41大于另一料位141，则电能供应单元的额定交变电压的额定有效值19被提高(图4的右半边)，而且只要负载不变，另一电能供应单元的另一额定交变电压的额定有效值相对应地被减小(参见图4的左半边)。因此，料位较大的电能供应单元附加地加负载而料位较小的电能供应单元减负载。这些电能供应单元在某种程度上可以说共同承担义务地来表现。这导致第一(较大)料位41的加速降低，而另一(较小)料位41不那么快地降低，或者完全没有降低，或者甚至增加，直至两个料位相同。因此，料位差随着时间降低，直至该料位差最终等于零。在此，另一能量供应单元的另一控制装置表现得像该另一控制装置只连接到负载上，但是没有连接到另一能量供应单元上一样，而且其另一额定频率按照其另一料位141来变化。这导致：随着时间，不仅料位，也就是说第一料位41和另一料位141均衡，而是额定频率，也就是说第一额定频率16和另一额定频率均衡。

图5示出了按照本发明的具有最大功率调节器17的控制装置10的实施方式。在运行时，实际源功率82由电能供应单元的电能量源通过包括控制装置10的实际源功率输入端33传输给最大功率调节器17。最大功率调节器17改变在包括控制装置10的额定源功率输出端34上的额定源功率83，使得由能量源释放的源功率变得最大。视电能量源而定，最大功率调节器17的额定源功率输出端34与该电能供应单元的电压转换器通过信号连接来连接，使得电压转换器设定对于电能量源的最大源功率来说所需的电压和电流。

此外，图5示出了具有功率剩余输入端18的控制装置10的实施方式，该功率剩余输入端18与额定交变电压生成器13通过信号连接来连接，使得功率剩余81可以被传输给额定交变电压生成器13。

在一个特别的实施方式中，功率剩余81可以由最大功率调节器17来确定而且由最大功率调节器17传输给额定交变电压生成器13，这通过虚线功率剩余信号连接35来示出。当最大功率调节器17调节额定源功率输出端34上的额定源功率，使得由能量源释放的源功率没有对应于最大的可能的功率，而是对应于较小的功率时，才可能形成功率剩余。

此外，图5示出了具有负载功率输入端21的控制装置10的实施方式，该负载功率输入端21与额定交变电压生成器13连接，使得功率剩余22可以被传输给额定交变电压生成器13。此外，控制装置10具有生成功率输入端23，该生成功率输入端与额定交变电压生成器13连接，使得生成功率24可以被传输给额定交变电压生成器13。

此外，图5示出了控制装置10的实施方式，其中在额定交变电压输出端15上提供额定交变电压14，该额定交变电压具有额定频率16和额定有效值19。

此外，图5示出了具有交换功率输入端25的控制装置10的实施方式，该交换功率输入端与保护开关27(在断开状态下绘制)通过信号连接来连接，使得交换功率26可以被传输给保护开关27。同样，预先确定的第一料位阈值28和预先确定的第二料位阈值29可以被传输给保护开关27。保护开关27可以在该电能供应单元与另一电能供应单元之间建立(接通状态，未示出)能量连接(粗地示出)。如果电能供应单元在保护开关27闭合的情况下从另一电能供应单元获取电交换功率26而且第一料位41尽管如此仍降低并且达到或低于预先确定的第一料位阈值28，则出发点是在电能供应单元上的有故障的负载，而且保护开关27被断开。也就是说电能供应单元被贡献，以便使另一电能供应单元并没有不必要地进一步加负载。如果电能供应单元在保护开关27闭合的情况下将电交换功率26提供给另一电能供应单元而且第一料位41降低并且达到或低于预先确定的第二料位阈值29，则出发点是在另一电能供应单元上的有故障的负载，而且保护开关27被断开。也就是说电能供应单元受保护，以便并没有由另一电能供应单元不必要地进一步加负载。

在另一实施方式中，之前描述的故障状态，如在图5中示出的那样，可以由显示器36通过如下方式示出：显示器36产生光学和/或声音报警信号，例如通过闪光照明装置、如尤其是led，或者通过闪光照明装置的颜色变从绿色变化到黄色或红色，和/或通过声音信号、诸如哔声来产生光学和/或声音报警信号。

一旦故障状态已被用户消除，则用户可以将此通过签收来通知控制装置10，使得开关27可以重新接通。

图5还示出了控制装置10的实施方式，该控制装置具有数据存储器30、预测单元31和/或传送单元32。数据存储器30、预测单元31和/或传送单元32可以是常规装置。数据存储器通过信号连接尤其与额定交变电压确定器13连接，以便接触到运行数据并且可以存储这些运行数据。传送单元32通过信号连接尤其与数据存储器连接。预测单元31通过信号连接尤其与数据存储器连接并且将第一未来料位42提供给额定交变电压确定器13。

图6示出了按照本发明的电能供应单元1。第一蓄能器40、例如类型为vrla的阀调节的铅蓄电池通过能量连接(粗地示出)来与交变电压生成器50的第一连接端51导电连接。按照本发明的控制装置10的额定交变电压输出端15通过信号连接(细地示出)与交变电压生成器50连接，该交变电压生成器按照第二连接端52上的额定交变电压14来提供交变电压54，负载(未示出)或者另一能量供应单元(未示出)能通过能量连接(粗地示出)连接到第二连接端上。

第一蓄能器40可以构造为：将第一料位41传输给控制装置10。

可选的另一料位141例如可以由另一电能供应单元经由传送单元32(参见图5)传输给控制装置10的额定交变电压确定器13(参见图5)。

图7示出了具有料位确定器45的电能供应单元1的实施方式。通过信号连接(粗地示出)，料位确定器45可以从蓄能器40获取运行数据并且确定第一料位41，该第一料位41接着被传输给控制装置10。

此外，图7示出了电能供应单元的实施方式，该电能供应单元具有电能量源80、例如光伏太阳能板。电能量源80通过能量连接(粗地示出)来与第一蓄能器40连接。

图8示出了具有电压转换器90的电能供应单元1的实施方式，该电压转换器90处在能量源与第一蓄能器40之间而且可以通过信号连接来与控制装置10的最大功率调节器17(参见图5)来连接。

此外，图8示出了电能供应单元的实施方式，该电能供应单元具有充电设备43，该充电设备一方面通过能量连接(粗地示出)来与第一蓄能器40连接而另一方面通过能量连接(粗地示出)来与公共供电网连接。

在图8a中示出的实施方式与在图8中示出的实施方式的区别只在于：充电设备43输入侧的能量连接(粗地示出)与交变电压生成器50的第二连接端52连接。如果公共供电网还与第二连接端52连接，则充电设备43通过第二连接端也与公共供电网连接。

图9示出了交变电压生成器的实施方式，该交变电压生成器具有升压变压器和带变压器的逆变器。

能量供应单元1例如完全安装在外壳中，该外壳具有相对应的外部能接触到的插拔连接器、如插座。

图10示出了电能供应单元2的实施方式，该电能供应单元由按照本发明的电能供应单元1和按照本发明的其它能量供应单元101组成。两个能量供应单元1、101通过能量连接来导电连接，例如以并联电路的形式导电连接。另一电能供应单元101的另一按照本发明的控制装置110可以与控制装置10相同，如起在图5中以不同的实施方式示出的那样。出于空间原因，在图10中绘制了在另一电能供应单元101在另一控制装置110中的另一未来料位142，而不示出详细的关系，如其在图5中示出的那样。

图11示出了可堆叠的方形的外壳95的实施方式，在该外壳95中安装有电能供应单元的除了电能量源之外的所有部件。该外壳尤其在下侧97的区域内具有两个方形的凹陷部98。与凹陷部98互补的突出部99处在上侧96。该外壳还拥有未出的以插座为形式的电连接端。

在本发明的范围内，上面描述的实施方式可以任意地被修改。

例如，图10的能量供应系统2也可具有超过两个和/或不同的电能供应单元。第一蓄能器40页可以由多个并且在大多数情况下不同的蓄能器组成。例如，蓄电池和燃料电池可以结合，作为蓄能器。

也可设想的是，替代单个的电能量源80，设置多个并且大多数时候都不同的能量源。这样，例如可以使光伏太阳能板与风力发电机相结合，以便使能量产品的关系与天气更不相关。

概况来说，应确定：按照本发明的控制装置能够实现对电能供应单元的特别有利并且适宜的控制。具有这种控制装置的能量供应单元可以简单地并且灵活地彼此结合。这是必需的，而没有花费高的安装或校准工作。这能够实现简单地并且安全地供应电能，该电能与公共供电网无关地来提供并且可以与不断变化的需求灵活地适配。