Betreiben eines Energiespeichers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Energieversorgungsnetz, der zum Speichern elektrischer Energie ausgebildet ist. Der Energie speicher kann wenigstens einen Strang aus in Serie geschalte ten Energiespeichermodulen aufweisen. Der Energiespeicher um fasst dabei zumindest ein erstes Energiespeichermodul, das eine erste Modulspannung aufweist und ein zweites Energie speichermodul, das eine zweite Modulspannung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerung, einen Energie speicher, ein Energiespeichermodul und eine Baugruppe. Jedes der Energiespeichermodule weist dabei wenigstens mehrere in Serie und/oder parallel geschaltete Energiespeicherzellen auf .

Ein derartiger Energiespeicher kommt bevorzugt zur Sicherung der Stabilität von Energieversorgungsnetzen zum Einsatz. Die Energiespeicher können dazu kurzfristig enorm hohe Leistungen an das Energieversorgungsnetz abgeben und das Energieversor gungsnetz in kritischen Situationen stabilisieren. Die Form des Energiespeichers kann technologisch unterschiedlich sein und wird auch ggf. nach der Art und Dauer der benötigten Stützzeit beeinflusst sein. Denkbar ist eine Dimensionierung des Energiespeichers, die eine Abgabe von 50 Megawatt (MW) über 5 Sekunden ermöglicht. Die Bereitschaft des Energiespei chers eine Stützung des Energieversorgungsnetzes im Bereich von mehreren MW über zumindest eine Sekunde hinweg durchzu führen wird auch als Stützbereitschaft bezeichnet.

Eine Energiespeicherzelle oder Zelle ist der eigentliche Energiespeicher und wird meist ohne jegliche Zusatzelektronik ausgeliefert. Energiespeicherzellen sind als Handelsware in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Als Ausführungsform kann sie z.B. als Doppelschichtkondensator, die wiederum als Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren ausgebildet sein können oder als Lithium-Ionen-Zelle realisiert sein. Je nach verwendeter Zellchemie liegt die Zellspannung für einen Dop pelschichtkondensator im Bereich von ca. 2,5V und die Zell spannung für einen Lithium-Ionen-Akkumulator bei ca. 3,8V. Im Vergleich zur Spannung eines Energieverteilungsnetzes (z.B.

>1 kV, 10 kV, usw.) sind die Spannungen der Energiespeicher zelle als extrem niedrig anzusehen.

Ein Energiespeichermodul, kurz auch Modul, ist eine Schaltung aus seriell und parallel verschalteten Energiespeicherzellen und kann eine dazugehörige Steuerelektronik zur Überwachung, Diagnose und Symmetrierung der einzelnen Energiespeicherzel len aufweisen. Diese Steuerelektronik wird als Batterie- Management-System (BMS) bzw. Capacitor-Management-System (CMS) , bei der Verwendung von Kondensatoren als Energiespei cher, bezeichnet. Ein Energiespeichermodul ist in verschiede nen Formfaktoren und/oder Energiespeichermodulspannungen z.B. 12V, 24V, 48V, 125V erhältlich. Der Formfaktor des Energie speichermoduls wird im Wesentlichen durch den physikalisch technisch speicherbaren Energieinhalt je Einheit Raumvolumen bestimmt. Im Vergleich zur Spannung eines Energievertei lungsnetzes (z.B. >1 kV, 10 kV, usw.) sind die Spannungen der Energiespeichermodule als niedrig anzusehen. Da die Zielspan nung des Energiespeichers sehr hoch ist, bieten sich Module mit Spannungen > 100 V besonders an. Die Steuerelektronik be nötigt eine Speisespannung, die entweder auf Energiespeicher modulebene erzeugt wird oder extern an das Energiespeichermo dul angelegt werden muss. Das Energiespeichermodul kann auch über einen Kommunikationsanschluss oder Interface verfügen, über den die Daten des Energiespeichermoduls an eine überge ordnete Steuerung zur weiteren Verarbeitung übertragen werden können. In Energiespeichermodulen kommen häufig komplexe Ver fahren zum Einsatz, die den Ladezustand (auch State of Char ge, kurz SoC) und den Gesundheitszustand (auch State of

Health, kurz SoH) der einzelnen Zellen bestimmen und einen potentiellen Ladungsausgleich zwischen den einzelnen Zellen ermöglichen . Ein Strang ist dabei eine Serienschaltung von mehreren Ener giespeichermodulen. Es ist möglich mehrere Stränge parallel zu betreiben, um die Leistung zu erhöhen. Ein Ladungsaus gleich, auch Balancing genannt, ist nicht nur zwischen den einzelnen Energiespeicherzellen nötig, sondern durch die Vielzahl an in Serie geschalteten Modulen auch zwischen den einzelnen Modulen vorteilhaft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers anzugeben, das einen effizi enten Ladungsausgleich zwischen den Energiespeichermodulen ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Ener giespeichermodul, eine Baugruppe sowie einen Energiespeicher anzugeben .

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Betriebszustand die erste Modulspannung verschieden von der zweiten Modulspannung einstellbar ist und dass in ei nem zweiten Betriebszustand unter Berücksichtigung einer To leranz die erste Modulspannung gleich der zweiten Modulspan nung eingestellt wird.

Die Modulspannung ergibt sich dabei aus der Anzahl der ver wendeten Speicherzellen sowie deren aktuellen Ladezustand. Durch Hinzufügen von elektrischer Ladung zu den einzelnen Mo dulen kann das Modul aufgeladen werden und die Spannung er höht sich dementsprechend; bei einer Entladung erniedrigt sich die Spannung dementsprechend.

Es wird davon ausgegangen, dass die Module Kapazitätstoleran- zen aufweisen. Diese Kapazitätstoleranzen können durch alte rungsbedingte Effekte oder schlichtweg Produktionstoleranzen entstehen und haben in der Praxis zur Folge, dass ein Entla den oder ein Laden mit dem gleichen Strom in einer ungleichen Spannung resultiert.

Es hat sich dabei unerwartet herausgestellt, dass es vorteil haft sein kann, in gewissen Betriebszuständen des Energie- Speichers unterschiedliche Modulspannung zu tolerieren und diese Unterschiede aktiv oder passiv beizubehalten, bzw. kei ne Angleichung aktiv einstellen zu lassen. Dies kennzeichnet den ersten Betriebszustand. Im zweiten Betriebszustand kann dann auf eine gleiche Modulspannung symmetriert werden. Dies geschieht unter Berücksichtigung einer Toleranz, die abhängig von der Anforderung an den jeweiligen Energiespeicher festzu legen ist und deren Abweichung im Rahmen einer Gleichheit der Spannung akzeptiert wird. Das Berücksichtigen der Toleranz führt zu einer noch effizienteren Umsetzung des vorliegenden Verfahrens. Die Toleranz kann dabei beispielsweise bei einer Modulspannung von 125V einige Volt betragen, kann aber je nach Anforderung auch geringer ausfallen.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Energiespeicher zum Bereitstellen von wenigstens 10 MW über einen Zeitraum von wenigstens 1 Sekunde ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Energiespeicher für die Stützung eines Energieversor gungsnetzes besonders geeignet ist.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Energiespeichermodulen zu einer Baugruppe zusammengefasst, die jeweils eine Baugruppenspannung aufweisen, wobei die Bau gruppenspannung abhängig von einem Betriebszustand des Ener giespeichers einstellbar ist. Da die zu erreichenden Spannun gen auf Energieversorgungsniveau sehr hoch sind, kann es sich als vorteilhaft erweisen, mehrere Module in Baugruppen zusam menzufassen und nicht nur die Modulspannungen einzustellen, sondern auch eine übergeordnete Baugruppenspannung einzustel len. Es kann sich ebenso der Vorteil ergeben, der hinsicht lich der von einer zentralen Steuerung zu verarbeitenden Da tenmenge besteht, wenn anstatt von Modulspannungen nur die Baugruppenspannungen von einer übergeordneten Steuerung über wacht und eingestellt werden. Es ist möglich, dass die Bau gruppenspannung nicht direkt einstellbar ist, sondern nur in direkt über die in der Baugruppe verbauten Module und deren Modulspannungen einstellbar ist. In einer weiteren Ausführungsform entspricht der erste Be triebszustand einem Zeitraum vor und/oder während einer Auf ladung des Energiespeichers. Dieser Zeitraum kann dadurch de finiert sein, dass kurz zuvor eine Netzstützung stattgefunden hat und eine Differenzspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Energiespeichermodul vorliegt. Der Energiespeicher wurde also kürzlich zumindest teilweise entladen. Haben sich unterschiedliche Modulspannungen eingestellt, so basieren diese auf Kapazitätstoleranzen der Module. Es hat sich nun als vorteilhaft herausgestellt, in diesem ersten Betriebszu stand unterschiedliche Modulspannungen zu tolerieren und die se unterschiedlichen Modulspannungen sogar in einem weiteren Schritt als aktuelle Referenzwerte für eine Regelung/Steue rung der jeweiligen Modulspannungen zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Aufladung des Energiespeichers, was über einen langen Zeitraum hinweg geschehen kann, alle Module wieder auf die ursprüngliche Spannung zurückgeladen werden .

In einer weiteren Ausführungsform entspricht der zweite Be triebszustand einer Stützbereitschaft des Energiespeichers. Ist der Energiespeicher nun derartig geladen, dass er theore tisch eine Netzstützung durchführen kann, was nicht unbedingt einer vollen Aufladung entsprechen muss, so hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Modulspannungen auf den gleichen Wert, unter Berücksichtigung einer Toleranz, symme- triert werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist jedem der Energiespei- chermodule und/oder der Baugruppen wenigstens ein Balancing- Modul zugewiesen, das zum Regeln und/oder Steuern der Modul spannung ausgebildet ist. Das Balancing-Modul kann dabei di rekt die einzelnen Modulspannungen beeinflussen, in dem es beispielsweise Ladung hinzufügt oder Ladung entfernt. Es ist ebenso denkbar, dass das Balancing-Modul alle Modulspannungen einer Baugruppe beeinflusst. Es ist ebenso denkbar, dass alternativ oder zusätzlich die modulinternen Balancing-Systeme zum Einstellen der Modulspan nungen ausgebildet sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Modulspannungen und/oder die Baugruppenspannungen abhängig von einer aktuellen Restkapazität des jeweiligen Energiespei chermoduls eingestellt. Die aktuelle Restkapazität kann sich dabei durch Alterungserscheinungen oder durch Temperaturer scheinungen ergeben. Hier kann es nötig sein, die Modulspan nungen zusätzlich anzupassen.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Modulspannungen und/oder die Baugruppenspannungen, abhängig von einem Gesund heitszustand der Energiespeicherzellen in dem jeweiligen Energiespeichermodul, eingestellt. Es kann sich in bestimmten Gesundheitszuständen der Energiespeicherzellen die Notwendig keit ergeben, gewisse Reserven oder bei besonders gutem Ge sundheitszustand dementsprechend weniger Reserven vorzusehen. Dies kann ebenso in dem eingangs beschriebenen Verfahren ein gesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist ein Energiespeicher modul eine Modulspannung von wenigstens 40 V, 60 V oder 80 V oder 100 V auf. Derartige Module werden dann in einer weite ren Ausführungsform in Strängen in Serie geschaltet, wobei ein Strang eine Strangspannung von wenigstens 1,5 kV, 2 kV, 3 kV, 4 kV oder 5 kV aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform weist jedes der Energie- speichermodule eine Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Energiespeicherzellen auf, wobei die Zellspan nungen der Energiespeicherzellen mittels eines weiteren

Balancing-Verfahrens einstellbar sind. Das vorliegende Ver fahren hat den besonderen Vorteil, dass die Modulspannungen unabhängig von dem modulinternen Balancing-Verfahren einge stellt werden kann, ebenso ist denkbar, dass eine Koordinati on der beiden Balancing-Verfahren stattfindet. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuerung für einen Energiespeicher, aufweisend zumindest einen Prozessor der zum Ausgeben von Steuersignalen zum Einstellen von Modulspannun gen abhängig von einem ersten Betriebszustand und einem zwei ten Betriebszustand mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist und eine Schnittstelle, die zum Senden und/oder Empfangen der Steuersignale ausgebildet ist. Die Steuersignale können dabei Sollwerte für eine Balancingschal- tung sein, die die Modulspannungen und/oder die Zellspannun gen steuert und/oder regelt. Ebenfalls als Steuersignale kön nen aktuelle Istwerte aus den Modulen an die Steuerung über tragen werden, die diese Auswertet und zur Generierung neuer Steuersignale verwendet. Die Steuerung dient dazu, in einem ersten Betriebszustand die erste Modulspannung verschieden von der zweiten Modulspannung einzustellen und in einem Be triebszustand unter Berücksichtigung einer Toleranz die erste Modulspannung gleich der zweiten Modulspannung einzustellen. Die Steuerung kann dabei dezentral angeordnet sein oder di rekt am Energiespeicher. Die Steuerung kann dabei mit gängi gen industriellen Kommunikationsverfahren mit den Energie speichermodulen kommunizieren. Dabei wären beispielsweise und nicht abschließend PROFINET, PROFIBUS, CAN-BUS, M-Bus,

BACnet, Modbus und weitere industrielle oder Kommunikations verfahren aus der Energietechnik zu nennen. Diese Verfahren können dabei z.B. auf Ethernet, Powerline oder sogar drahtlo sen Kommunikationsverfahren basieren.

Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Energiespeicher für ein Energieversorgungsnetz gelöst, der zumindest ein erstes Energiespeichermodul, ein zweites Energiespeichermodul sowie eine erfindungsgemäße Steuerung umfasst.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Energiespeichermodul ge löst, das wenigstens eine Modulschnittstelle aufweist, die zum Senden und/oder Empfangen von Steuersignalen zum Einstel len der Modulspannung abhängig vom Betriebszustand ausgebil det ist. Die Modulschnittstelle kann direkt mit einem

Balancingmodul in Verbindung stehen, das die Modulspannung einstellen kann, z.B. durch hinzufügen oder entnehmen von La dung. Das Balancingmodul kann Teil der Energiespeichermodule sein oder separat vorgesehen sein.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Baugruppe gelöst, die eine Mehrzahl von Energiespeichermodulen aufweist, wobei die Energiespeichermodule wenigstens eine Modulschnittstelle auf weisen, die zum Senden und/oder Empfangen von Steuersignalen zum Einstellen der Modulspannung abhängig vom Betriebszustand ausgebildet ist.

Eine zentrale Steuerung kann ferner zum Ausgeben von Sollwer ten für die Modulspannungen der einzelnen Energiespeichermo dule abhängig vom Betriebszustand ausgebildet sein. Basierend auf diesen Sollwerten können Regelungsverfahren mit geeigne ten Stellmitteln durchgeführt werden. Derartige Stellmittel können Modul-Ladegeräte sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert. Bei Spannungen handelt es sich im Folgenden um elektrische Spannungen. Dabei zeigen

FIG 1 einen Strang eines Energiespeichers mit seinen

TeilSpannungen

FIG 2 den Aufbau eines Energiespeichers aus seinen Kompo nenten

FIG 3 einen Strang eines Energiespeichers mit einer Steu erung

FIG 4 einen Spannungs- und Stromverlauf eines Energie

speichermoduls im Betrieb

FIG 1 zeigt beispielhaft einen Strang Sl, der aus Energie speichermodulen Ml, M2, Mn, die in Serie geschaltet sind, ausgebildet ist. Der Strang Sl ist dabei Teil eines hier nicht dargestellten Energiespeichers 1. Beispielhaft ist schematisch die Innenansicht des Energiespeichermoduls M2 zu sehen, wo die Energiespeicherzellen Cl,...,Cn eingezeichnet sind. Bei den Energiespeicherzellen Cl,...,Cn kann es sich um so genannte Superkondensatoren, Ultrakondensatoren oder wei tere Doppelschichtkondensatoren und deren Weiterentwicklungen oder andere Formen von elektrischen Energiespeichern handeln. Weiterhin eingezeichnet sind die Modulspannungen UM1, UM2, UMn, die jeweils die aus den einzelnen Zellspannungen resul tierende Modulspannung UM1, UM2, UMn für die jeweiligen Ener- giespeichermodule Ml, M2, Mn darstellen. Die Summe der Modul spannungen UMl,...,UMn ergibt die Strangspannung US1 des

Strangs Sl.

FIG 2 zeigt den theoretischen Aufbau eines Energiespeichers 1 aus seinen einzelnen Komponenten. Beginnend mit den einzelnen Energiespeicherzellen Cl,...,Cn werden Energiespeichermodule Ml,..., Mn aus, in diesem Beispiel 48, Energiespeicherzellen Cl,...,Cn aufgebaut. Die Anzahl der Energiespeicherzellen

Cl,...,Cn ist von der zu erreichenden Modulspannung sowie der LeerlaufSpannung der verwendeten Energiespeicherzellen

Cl,...,Cn abhängig. Zehn der Energiespeichermodule Ml,..., Mn wer den in einer Baugruppe RACK1 , ..., RACKn vereint. Die Baugruppe ist in diesem Fall als eine Art Schaltschrank aufgebaut, der die Energiespeichermodule Ml,..., Mn in sich aufnehmen kann. Ei ne Vielzahl (z.B. 20) dieser Baugruppen RACK1 ,..., RACKn wird dann zu einem Strang Sl,...,Sn in Serie geschaltet, um die not wendige Spannung im kV-Bereich zu erhalten. Legt man in die sem Beispiel eine Zellspannung von 2,7 V zu Grunde, so erhält man Modulspannungen von 125 V, Baugruppenspannungen von

1,25 kV und schließlich Strangspannungen von bis zu 25kV im vollständig geladenen Zustand. Im vorliegenden Beispiel sind Strangspannungen im Bereich von 12 kV im üblichen Bereich.

FIG 3 zeigt drei in Serie geschaltete Baugruppen RACK1,

RACK2, RACKn, die zusammen einen Strang Sl ausbilden. Der Strang kann dabei um weitere Baugruppen RACK1, RACK2, RACKn erweitert werden, jeweils abhängig von der Anwendung und der benötigten Spannung. Parallel dazu geschaltete Baugruppen RACK1, RACK2, RACKn bzw. Energiespeichermodule Ml,..., Mn erhö hen die Leistung durch die Möglichkeit entsprechend mehr Strom zur Verfügung stellen zu können. Die Baugruppen RACK1, RACK2, RACKn umfassen jeweils Energiespeichermodule Ml,..., Mn, wobei sich die Anzahl der Energiespeichermodule nach der er forderlichen und handhabbaren Spannung einer Baugruppe

RACK1 ,..., RACKn richtet. Die dargestellten Anzahlen sind dabei nur als beispielhaft anzusehen und können je nach Bedarf (Spannung / Leistung / Kapazität / ...) angepasst werden.

Die in der Baugruppe RACK1 angeordneten Energiespeichermodule M1,...,M4 weisen jeweils eine Modulschnittstelle MCOM auf. Die Modulschnittstellen MCOM werden in einer Baugruppenschnitt stelle RCOM1 zusammengeführt. Die Modulschnittstellen MCOM liefern die jeweils aktuelle Modulspannung UM sowie weitere relevante Parameter an die Baugruppenschnittstelle RCOM1. Die Baugruppenschnittstelle RCOM1 kann die Spannungswerte in Sum menform oder jeweils einzeln an eine Steuerung PLC, bei spielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung auf Ener giespeicherebene oder Teilenergiespeicherebene, weitergeben.

Die Baugruppe RACK2 weist eine Baugruppenschnittstelle RCOM2 auf, die in diesem Fall nicht direkt mit den einzelnen Ener giespeichermodulen M21,...,M24 in Kommunikation steht. Hier ist denkbar, dass die Baugruppenschnittstelle RCOM2 nur die Bau gruppenspannungen an die übergeordnete Steuerung PLC weiter gibt. Dies besonders vorteilhaft, wenn innerhalb der Baugrup pe RACK2 ein gesondertes Balancing zum Einsatz kommt. Die einzelnen Modulspannungen können aus der Rackspannung errech net (gemittelt) werden und trotzdem weiterverwendet werden.

Schließlich ist in der Baugruppe RACKn eine weitere Variante gezeigt, in der die Modulkommunikationseinheiten MCOM der Energiespeichermodule Mnl,...,Mn4 direkt über eine Kommunikati onsverbindung mit der Steuerung PLC kommunizieren können. Die Steuerung PLC weist dabei zumindest einen Prozessor CPU auf, der zum Ausgeben von Steuersignalen zum Einstellen von Modul spannungen UM1, UM2 abhängig vom Betriebszustand SOP1, SOP2 des Energiespeichers und/oder der Module ausgebildet ist. Die Steuerung PLC weist ferner eine Schnittstelle INT auf, die zum Senden und/oder Empfangen der Steuersignale ausgebildet ist. Die Steuerung PLC kann dabei komplett zentral angeordnet sein, was besonders vorteilhaft ist, wenn eine leistungsfähi ge Kommunikationsinfrastruktur vorhanden ist. Ebenso ist denkbar, dass die Steuerung PLC nur für einen Teil der Ener- giespeichermodule Ml,...,Mn4 zuständig ist, und es noch eine Übergeordnete Steuerung gibt, die die untergeordneten Steue rungen koordiniert. Wenn die vorhandene Kommunikationsinfra struktur weniger leistungsfähig ausgeprägt ist, kann sich ei ne Aufteilung der Steuerung CTRL in ein Master-Slave System als vorteilhaft erweisen. Die Energiespeichermodule Ml,...,Mn4 können dabei interne Balancingschaltungen für einzelne Ener giespeicherzellen oder Parallelschaltungen von Zellen aufwei sen. Diese können aktiv, d.h. Energie wird durch elektrische Schaltungen umgeladen, oder passiv, d.h. Energie wird über einen Widerstand verbraucht, ausgebildet sein. Es ist denk bar, dass für jede Baugruppe RACK1, RACK2, RACKn eine

Balancingschaltung vorgesehen ist, die einzelne Energiespei chermodule Ml,..., Mn passiv entlädt oder aktiv Energie inner halb der Baugruppe RACK1, RACK2, RACKn von einem Energiespei chermodul Ml,..., Mn in ein weiteres transferiert. Das vorlie gende Verfahren ist flexibel einsetzbar und mit allen Varian ten kompatibel.

Die gezeigten Varianten der Baugruppen RACK1, RACK2, RACKn können miteinander kombiniert werden oder es kann jeweils die gleiche Variante zum Einsatz kommen. Weitere Anordnungen der Modulschnittstellen MCOM bzw. der Baugruppenschnittstellen RCOM sind denkbar.

FIG 4 zeigt einen Spannungsverlauf von zwei Modulspannungen UM1, UM2 bei einer Entladung mit einem Stromverlauf, im obe ren Diagramm, durch einen Strom II. Die Modulspannungen UM1, UM2 sind jeweils den dazugehörigen Energiespeichermodulen Ml, M2 eines Energiespeichers 1 zugeordnet, die hier nicht ge zeigt sind, deren Modulspannungen UM1, UM2 aber im unteren Diagramm dargestellt sind. Die Entladung wird mit einem Strom II durchgeführt. Anschließend und der Übersichtlichkeit hal- ber in dieselbe Richtung eingezeichnet, wird mittels des Stroms 12 und des Stroms 13 eine Wiederaufladung der beiden Energiespeichermodule Ml, M2 durchgeführt, die sich entspre chend in steigenden Modulspannungen UM1, UM2 äußert.

Die beiden Modulspannungen UM1, UM2 starten beim gleichen Spannungswert U0. Durch die Entladung mittels eines im Ver hältnis zu den Strömen 12 und 13 großen Stroms II werden die Modulspannungen UM1, UM2 dementsprechend kleiner. Zu beobach ten ist, dass die Modulspannung UM2 wird dabei deutlich klei ner wird als die Modulspannung UM1, die beiden Spannungen UM1, UM2 also auseinanderdriften. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass die Energiespeichermodule Ml, M2 eine un terschiedliche Kapazitätstoleranz aufweisen, z.B. durch Alte rungseffekte. Es stellt sich folglich ein Spannungsunter schied AUl ein.

Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein neues Ener giespeichermodul Ml eingesetzt wird, das gegenüber dem be reits benutzten zweiten Energiespeichermodul M2 eine geringe re Kapazitätstoleranz aufweist. Die Kapazitätstoleranz be zeichnet dabei Unterschiede in der tatsächlichen Kapazität der Energiespeichermodule bzw. der darin verwendeten Energie speicherzellen, die sich in unterschiedlichen Spannungen der Energiespeichermodule bei einer Entladung durch einen be tragsgleichen Strom niederschlägt. Im laufenden Betrieb des Energiespeichers 1 ergibt sich der Spannungsunterschied AUl durch eine Stützung des Energieversorgungsnetzes mit hohen Strömen in kurzer Zeit. Das Ende des Stützvorgangs mit dem Strom II charakterisiert in diesem Fall den Beginn einen ers ten Betriebszustand SOP1, in dem verschiedene Modulspannungen UM1, UM2 einstellbar sind. Die Modulspannungen UM1, UM2 kön nen dabei unterschiedlich toleriert werden. Dabei kann aktiv die letzte Modulspannung UM1, UM2 erfasst werden und bspw. nur der Ausgleich von Leckstromverlusten zugelassen werden. Auch der Spannungsunterschied AUl kann als Sollwert gespei chert werden. Als Sollwerte für eine Balancingelektronik/- schaltung werden die Werte nach der Entladung z.B. zyklisch wieder an die einzelnen Module übertragen. Der erste Be triebszustand SOP1 wird dann weiter beibehalten, wenn die Ströme 12 bzw. 13 fließen, der Energiespeicher also aufgela den wird. Diese Wiederaufladung muss nicht in einer engen zeitlichen Relation zur Entladung stehen, sondern es können hier vielmehr auch sehr viel größere Zeiträume zwischen Ent ladung und wieder Aufladung liegen. Es ist denkbar, dass eine sehr langsame Wiederaufladung stattfindet, der erste Be triebszustand SOP1 also sehr lange gehalten wird.

Weiterhin ist zu sehen, dass der Strom 12 lediglich eine leichte Aufladung der Energiespeichermodule Ml, M2 / des Energiespeichers bewirkt, die sich in ansteigenden Modulspan nungen UM1, UM2 äußert. Nach einer kurzen Pause, in der immer noch eine unterschiedliche Modulspannung UM1, UM2 existiert, wobei ein Spannungsunterschied AU2 nicht mehr so groß ist, wird weiterhin keine Angleichung der Modulspannungen UM1, UM2 gefordert. Die Energiespeichermodule Ml, M2 befinden sich weiterhin im ersten Betriebszustand SOP1. Nach einer längeren Phase der Aufladung mit einem dritten Strom 13 erreicht der Energiespeicher bzw. die Energiespeichermodule Ml, M2 wieder eine gleiche Spannung, es existiert nur noch ein sehr gerin ger Spannungsunterschied AU3, der im Rahmen einer Toleranz TOL toleriert werden kann, wenn er kleiner oder gleich dieser Toleranz ist. Die Energiespeichermodule Ml, M2 befinden sich nun in einem zweiten Betriebszustand SOP2. Der Energiespei cher kann also in den zweiten Betriebszustand SOP2 umschal ten. Der zweite Betriebszustand SOP 2 wird dann zumindest bis zur nächsten Netzstützung oder anderweitigen Entladung beibe halten. Zur Initialisierung eines derartigen Energiespeichers 1 ist es denkbar, dass, wenn einmal die Stützbereitschaft hergestellt ist, gleiche Modulspannungen eingestellt und auch beibehalten werden, um dann nach einer Entladung in den ers ten Betriebszustand SOP1 umzuschalten, in dem dann unter schiedliche Modulspannungen UM1, UM2 toleriert werden können.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Be treiben eines Energiespeichers 1 für ein Energieversorgungs- netz, umfassend ein erstes Energiespeichermodul Ml aufweisend eine erste Modulspannung UM1 und ein zweites Energiespeicher modul M2 aufweisend eine zweite Modulspannung UM2. Um einen effizienten Ladungsausgleich zwischen den Energiespeichermo- dulen Ml,..., Mn zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass in ei nem ersten Betriebszustand SOP1 die erste Modulspannung UM1 verschieden von der zweiten Modulspannung UM2 einstellbar ist und in einem zweiten Betriebszustand SOP2 unter Berücksichti gung einer Toleranz TOL die erste Modulspannung UM1 gleich der zweiten Modulspannung UM2 eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerung PLC, einen Energiespeicher 1, ein Energiespeichermodul Ml,..., Mn und eine Baugruppe

RACK1 , ..., RACKn . Jedes der Energiespeichermodule Ml,..., Mn weist dabei wenigstens mehrere in Serie und/oder parallel geschal- tete Energiespeicherzellen CI,..., Cn auf.