WO2012048880A2 - Energy management system, method for distributing energy in an energy management system, terminal for an energy management system, and central device for an energy management system - Google Patents

Energy management system, method for distributing energy in an energy management system, terminal for an energy management system, and central device for an energy management system Download PDF

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WO2012048880A2
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central
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terminals
storage unit
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Markus Ehinger
Arnd MÜNZEBROCK
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Rockwell Collins Deutschland Gmbh
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially

Definitions

  • ENERGY MANAGEMENT SYSTEM METHOD FOR DISTRIBUTING ENERGY IN AN ENERGY MANAGEMENT SYSTEM, END UNIT FOR AN ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND
  • the invention relates to an energy management system having at least two terminals and at least one central unit, which are interconnected via an energy distribution network, wherein each of the at least two terminals has an energy storage unit, an energy conversion unit and a communication unit and the central unit has a central communication unit and a central processor. Moreover, the invention relates to a method for distributing energy in such an energy management system and for a corresponding terminal and a central device.
  • sources of electrical energy that provide electrical power, such as: primary and secondary batteries, solar cells, fuel cells, internal combustion engines or wind- or hydro-powered generators, thermoelectric generators, etc. Such sources provide electrical energy with characteristic, but sometimes very different electrical parameters.
  • the electrical parameters mentioned include, inter alia, the type of current, ie whether it is direct, alternating or three-phase current, optionally the frequency and the amplitude, optionally the polarity, the voltage, the current strength, or even dynamic parameters, such as the peak strength , etc.
  • Devices are known from the prior art, which can couple a source with multiple consumers, for example in the form of a power strip, wherein on the consumer side at the outputs of the same electrical voltage can be tapped, so that several consumers of the same voltage operated from a source can be.
  • power adapters that allow connection of a source to a consumer that allows variable voltage conversion so that the voltage required by the particular consumer can be adjusted at the output of the mains adapter.
  • hybrid solutions in which a consumer is supplied by several sources at the same time.
  • such devices are at least partially incorporated in a device, such as.
  • an energy management module for coupling sources of electrical energy with consumers of electrical energy, comprising a plurality of input interfaces for connecting sources of electrical energy, a plurality of output interfaces for connecting consumers of electrical energy and at least one energy management device for coupling of input interfaces with output interfaces such that at least the following couplings can be made: a first input interface having a first output interface, a second input interface having the first output interface, the first and / or the first input interface second input interface with a second output interface.
  • the converters and methods for switching on and off are centrally located in the energy management module. All energy is supplied to this energy management module via dedicated cables. There, the energy is converted and discharged via these cables, optimally prepared for the connected device. In highly distributed systems, however, the configuration of the interfaces, their large number and the plug variations becomes problematic. In mixed systems it is not possible to connect consumers and batteries or accumulators in parallel because of different voltage levels and power consumption.
  • the object is achieved according fiction, by an energy management system with the features of claim 1, by a method for distributing energy in an energy management system according to claim 10, by a terminal for an energy management system according to claim 1 1 and a central device for an energy management system according to claim 15.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an energy management system according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a schematic block diagram of another embodiment of an energy management system according to the invention a display device of a central device according to an embodiment of the invention, a vest with attached terminals and a central device according to another embodiment of the invention, another example of a terminal according to an embodiment of the invention, and a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention.
  • an energy management system 100 is shown according to an embodiment of the invention.
  • the energy management system has at least two terminals 102, 104 and a central unit 1 06, which are connected via an energy distribution network 107, for example, a bus system such as power BUS.
  • One of the terminals 102 may be, for example, a battery or an accumulator, another terminal 104, for example, a radio.
  • the two terminals have an energy storage unit 110, an energy conversion unit 112 and a communication unit 114.
  • the central device 106 has a central communication unit 120 and a central processor 122.
  • the communication units 1 14 of the terminals 102, 104 are designed such that they transfer the energy requirement or the energy supply of the energy storage units 110 of the respective terminal 102, 104 to the central communication unit 120.
  • the central processor 122 is designed such that it calculates from the transmitted energy requirement or energy supply how the energy is to be distributed between the terminals and calculates values for the electrical parameters present on the energy distribution network 107.
  • the electrical parameters can be the type of current, ie whether it is direct, alternating or three-phase current, if appropriate the frequency and the amplitude, if necessary the polarity, the voltage tion, the amperage, or even dynamic parameters, such as the peak strength, etc. be.
  • the central communication unit 120 is further configured to transmit the calculated values to the communication units 1 14 of the terminals 102, 104.
  • the energy conversion units 1 12 of the terminals 102, 104 are designed so that they provide energy according to the calculated electrical parameters from the respective energy storage unit 110 on the energy distribution network 107, or energy with the calculated values from the energy distribution network 107 in FIG the respective energy storage unit 1 10 feed.
  • the energy conversion units 1 12 are designed so that they can provide both the energy on the power distribution network 107 available, as well as energy from the power distribution network 107 in the energy storage unit 1 10 can feed.
  • the energy conversion unit 1 12 can be designed to take on protective functions of the terminal 102, 104 to avoid undervoltage, overcharging, thermal and short-circuit protection.
  • the energy conversion unit 1 12 can be operable in one of three operating modes, wherein in a first operating mode via the energy conversion unit 1 12 a predetermined power from the energy storage unit 1 10 is removable, and this fed into the power distribution network 107 and thereby existing there Voltage level is transformed, in a second mode, a fixed output voltage is generated and in a third mode of operation, the energy storage unit 1 10 is loaded with an adjustable power. If several energy storage units 110 are available in, for example, a plurality of terminals 102, 104, the total energy requirement can be covered by different sources. In this case, to avoid a conflict between the energy storage units 110, the power controlled operation mode of the power conversion unit 12 may be used by setting a differential internal resistance of the terminal 102, 104 (a power source).
  • the power-controlled mode (energy mode) also ensures that peak loads come from the energy sources with the lowest (programmed) differential internal resistance. Furthermore, the energy mode can also be reversed current direction, z. B. be used when charging power storage.
  • the communication units 1 14 of the terminals 102, 104 may be designed such that a message of an input voltage range of the terminal 102, 104 can be transmitted to the central communication unit 120 and the central processor 122 is designed so that the values taking into account the input voltage ranges of Terminals 102, 104 can be determined.
  • a capacitor 130 and / or a central energy storage unit 132, 134 may be provided in the central device 106 to compensate for power surges and power drops on the power distribution network 107.
  • the communication units 1 14 of the terminals 102, 104 are designed to transmit operating modes of the terminals to the central unit 106 and the central processor 122 is configured to allow or deny the operating modes.
  • the terminals 102, 104 may have standardized interfaces 140 for connection to the power distribution network 107.
  • the central device 106 may include a protection circuit 145 for taking over protective functions of the terminal such as avoidance of undervoltage, over-charging, thermal and short-circuit protection.
  • the central device 106 may include dedicated interfaces 150 for high performance devices, solar cells, and fuel cells.
  • a radio as a terminal 104, this can have, for example, a microprocessor 1 62 and radio-specific functions 160.
  • each terminal a number, for example eight, independent equivalent active electrical connectors are provided for each terminal.
  • the power conversion unit 110 in each terminal is It should be understood that regardless of the exact physical connection (ie whichever connector of the terminal is connected to which single conductor of the PowerBus) a correct electrical connection is always set (eg by means of a suitable active rectifier circuit).
  • a communication via a e.g. capacitively coupled Powerlinemodem started. If this communication finds a partner in the form of a central device, device-specific data is initially exchanged. These are used to define electrical operating parameters of the power distribution network, which are acceptable for all terminals.
  • the focus is not on the negotiation of fixed, narrowly tolerated parameters, but explicitly on extended areas, eg. a voltage range of 18V to 24V. It is the stated aim to exploit these parameter ranges in order to avoid disturbances, e.g. With the aid of the exact value of the differential internal resistance, energy sources for constant base load and those for peak loads are distinguished, for example, and these energy sources are given the opportunity to control themselves largely intelligently.
  • the overall system can be designed so that various operating states can be set on the central unit, in which different operating modes (eg On, Off, Standby or Suspend) are set at individual terminals.
  • different operating modes eg On, Off, Standby or Suspend
  • Examples of predefined operating states of a particular military application are: marching, standby, observation, sneaking, targeting.
  • the overall system is designed such that different energy sources, e.g. a fuel cell, a battery, a solar panel or a sterling machine can be integrated.
  • the central unit periodically reconfigures the entire system (eg by means of the differential internal resistances in the power-controlled operating mode) taking into account the specific characteristics and permitted operating conditions of the terminals (including the energy sources) and the environmental parameters (eg temperature, incidence of light, operating state, time of day , Energy reserves, speed, vibration, historical data) to achieve optimal overall efficiency.
  • the task of the central device 106 or the Powermanager is also to protect the system components from harmful conditions.
  • configured the central unit the differential internal resistance of the batteries and the internal power storage (eg double-layer capacitors, ultracapacitors, hybrid capacitors) such that peak loads are mainly covered by the cold-insensitive capacitors instead of the battery.
  • the aim of the described energy management system is to relieve its user of configuration work on various devices and to save energy, if necessary supported by a heuristic database about the use of the device in the past.
  • the special feature of the energy conversion unit 1 10 complies with these requirements, by this initially separated from the connectors. Only when it has been clearly communicated in which mode it can be switched on, and this mode was set, the power conversion unit 1 12 is coupled to the grid.
  • the surrounding protection functions are used to detect faults and to protect the network or the device.
  • a microcontroller is used to control the energy conversion unit 110. This allows the continuous transition from a voltage regulation as up or down converter, in both current flow directions and at the same time the setting of the transfer performance.
  • a detailed embodiment of a terminal 102/104 may therefore include: eight equivalent electrical connectors,
  • Security functions with higher priority protection against eg. Overvoltage, undervoltage, overcurrent, overheating, overdischarge, measuring functions: eg mains voltage, mains current, device voltage, device current, temperature, status (on, off, energy saving mode, error), microcontroller for controlling the network coupling and interface functionality to the device or for controlling simple device functions ( On / Off / Energy Saving Mode) Battery charging and battery management functions such as charge level monitoring.
  • the powermanager can be implemented as a software package that uses the interface functionality of the powerlinemodem:
  • a device manager that optimizes the use of devices and defines acceptable communication paths between devices
  • a mission manager who can plan the energy consumption
  • a mission assistant who supports the implementation of the mission with advice or suggestions and device information trying to find the optimal or most energy-saving system state for the current situation.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an energy management system 200 according to the invention, in which terminals 102 are both designed as batteries or accumulators.
  • the two terminals 102 are connected via the power distribution network 107 to the central unit 1 06.
  • the current flows determined on the energy distribution network 107 can be displayed graphically on a display device 300 so that the user can obtain an overview of the currents and applied voltages flowing at the respective instant.
  • the display device 200 for example a display, displays general symbols for all energy consumers 310, energy generators 320 and energy storage units 330 in a summarized overview with consumption information.
  • Power generators may be solar panels, fuel cells, primary cells and external power grids or other sources of energy, and are displayed only when needed, ie. if they are connected. In this case, the currently supplied amount of energy can be displayed absolutely.
  • the relative amount of residual energy in the energy storage units is displayed within a symbol 320 for all energy storage units.
  • the current version Charging / charging can be displayed as the arrow strength of an arrow 350 or color and / or also numerically.
  • the current consumption amount compared to the determined peak consumption is displayed in the consumer icon 310.
  • the details of the ad, absolute or relative etc. can be configurable. By comparing the arrows 350 and their direction, it can be detected whether or not enough primary energy is available.
  • the display in a detail display mode, can display an overview of all connected devices of the corresponding type by selecting the consumers or the generators. At the same time important information such as designation, current status (radio: receive, send or standby or off, computer: full power, energy saving mode, standby or off, current consumption absolute or relative to the maximum consumption or relative to the mission energy demand quantity) can be displayed. If a special consumer is selected, the possible operating modes can be displayed or a control panel if this device is designed for external control.
  • the detail display mode can give the user a quick overview of all devices and their status, and in principle also allow their control.
  • the central processing unit 106 may also have the ability to obtain a mission profile. In this mission profile, expected operating times of the various terminals are stored in the respective operating mode. Then it is also possible to calculate and display the residual mission time. For this purpose, the relative operating time in comparison to the planning can be displayed for a terminal.
  • a power distribution network 407 is arranged on a garment 408, in this example a vest. On the garment 408, for example, two batteries 410, a fuel cell 412 and two radios 414 are arranged. Not shown in Fig. 4 is the central device, which may be hidden, for example, inside the vest.
  • the garment 408 includes conductive hook and loop fasteners 420 as a connector between the power distribution network 407 and terminals 410, 412, 414.
  • hook-and-loop fasteners 420 it is also possible, for example, to use push buttons, conductive loops or grinders, magnetic and conductive fasteners, capacitive or inductive coupled overlapping connections in order to produce a standardized connection. between the terminals 410, 412, 414 and the power distribution network 407.
  • FIG. 5 shows a battery 500 as a terminal, which has a display device 502, which is designed to display the residual energy of the battery 500.
  • FIG. 6 shows by way of example a method for distributing energy in an energy management system.
  • a first step S702 the energy requirement or the energy supply of the energy storage unit of the respective terminal is transmitted to the central communication unit.
  • values are calculated for voltage and current flowing on the energy distribution network from the transmitted energy requirement or energy supply.
  • the calculated value is transmitted to the communication unit of the terminals.
  • the calculated values are generated from the respective energy storage unit in the case of energy supply or conversion and storage of the calculated values into the respective energy storage unit in the case of energy requirement.
  • the energy conversion units are operated in three modes, wherein in a first mode via the energy conversion units, a predetermined power is removed from the energy storage unit and this is fed into the power distribution network and is transformed to a voltage level existing there, in a second mode, a fixed output voltage is generated and in a third mode, the energy storage unit is loaded with an adjustable power.
  • the operating mode is set in accordance with the values transmitted by the central communication unit.
  • the communication unit 1 14 can be designed such that it can report the functionality of the terminal 102, 104 to the central unit 106 and can transmit the respective energy requirement of the possibly multiple functions of the terminals 102, 104 to the central communication unit 120 and that the communication unit 1 14 can receive by a calculated by the central processor 122 of the central device 106 maximum power values, the energy conversion unit 1 12 is designed so that they can provide the registered functionality with the allocated energy via energy saving functions and possibly missing amounts of energy from the built-in energy storage unit 1 10 can cover. It is also possible that the terminal is designed such that it can use excess energy for charging the energy storage unit 140. In addition, a minimum charging power can be ensured, so that a charging operation is not unnecessarily interrupted.
  • the communication unit 1 1 4 may be designed such that it can report the functionality of the terminal 102, 104 to the central unit 106 and extract a lower discharge energy from the built-in energy storage means 10 can, as she needed for her function. The remaining requirement is then removed from the energy distribution network 107. This can ensure that the internal energy storage unit 1 10 is warmed up more slowly, resulting in a longer life is achieved.
  • the central processor 122 may be configured to calculate, from a power demand received from the central communication unit 120 and additionally transmitted energy storage temperatures, the values that provide for maximum utilization of the available capacity taking into account the ambient temperature.
  • the central communication unit 120 is designed so that it can transmit the calculated values to the communication units 14 of the terminals 102, 104 and the individual devices lacking amounts of energy on the internal energy storage 1 10 and from other external terminals commanded energy supply from their Energy storage 1 10 compensates.

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Abstract

The invention relates to an energy management system, comprising at least two terminals and at least one central device, which are connected to each other via an energy distribution network, wherein each of the at least two terminals has an energy storage unit, an energy conversion unit, and a communication unit. The central device has a central communication unit and a central processor, wherein the communication units of the terminals are designed such that they transmit the energy demand or the energy supply of the energy storage unit of the respective terminal to the central communication unit. The central processor is designed such that it calculates from the transmitted energy demand or energy supply how the energy is to be distributed between the terminals, and it calculates values for the electrical parameters to be applied to the energy distribution network. The central communication unit is designed such that it transmits the calculated values to the communication units of the terminals. The energy conversion units of the terminals are designed such that, in accordance within the calculated values, they supply energy from the respective energy storage unit to the energy distribution network, or they feed energy from the energy distribution network to the respective energy storage unit according to the calculated values. The invention further relates to a corresponding method in the terminal, and to a central device.

Description

ENERGIEMANAGEMENT-SYSTEM, VERFAHREN ZUM VERTEILEN VON ENERGIE IN EINEM ENER GIEMANAGEMENT-SYSTEM, ENDGERÄT FÜR EIN ENERGIEMANAGEMENT-SYSTEM UND  ENERGY MANAGEMENT SYSTEM, METHOD FOR DISTRIBUTING ENERGY IN AN ENERGY MANAGEMENT SYSTEM, END UNIT FOR AN ENERGY MANAGEMENT SYSTEM AND
ZENTRALGERÄT FÜR EIN ENERGIEMANAGEMENT-SYSTEM  CENTRAL DEVICE FOR AN ENERGY MANAGEMENT SYSTEM
Beschreibung  description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Energiemanagementsystem mit mindestens zwei Endgeräten und mindestens einem Zentralgerät, die über ein Energieverteilungsnetz miteinander verbunden sind , wobei jedes der mindestens zwei Endgeräte eine Energiespeichereinheit, eine Energieumsetzungseinheit und eine Kommu- nikationseinheit aufweist und das Zentralgerät eine Zentral-Kommunikationsein- heit und einen Zentralprozessor aufweist. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Verteilen von Energie in einem solchen Energiemanagementsystem sowie für ein entsprechendes Endgerät und ein Zentralgerät. Einerseits existiert eine Vielzahl von Quellen elektrischer Energie, die elektrischen Strom zur Verfügung stellen, wie z.B . primäre und sekundäre Batterien, Solarzellen, Brennstoffzellen, verbrennungsmotorisch oder durch Wind- oder Wasserkraft betriebene Generatoren, thermoelektrische Generatoren usw. Solche Quellen liefern elektrische Energie mit für sie charakteristischen, zum Teil jedoch sehr un- terschiedlichen elektrischen Parametern.  The invention relates to an energy management system having at least two terminals and at least one central unit, which are interconnected via an energy distribution network, wherein each of the at least two terminals has an energy storage unit, an energy conversion unit and a communication unit and the central unit has a central communication unit and a central processor. Moreover, the invention relates to a method for distributing energy in such an energy management system and for a corresponding terminal and a central device. On the one hand, there are a variety of sources of electrical energy that provide electrical power, such as: primary and secondary batteries, solar cells, fuel cells, internal combustion engines or wind- or hydro-powered generators, thermoelectric generators, etc. Such sources provide electrical energy with characteristic, but sometimes very different electrical parameters.
Andererseits existiert eine enorme Vielzahl von Verbrauchern elektrischer Energie, wie z.B. elektrisch betriebene Geräte. Solche Verbraucher nehmen die elektrische Energie mit für sie geeigneten und charakteristischen zum Teil jedoch sehr unter- schiedlichen elektrischen Parametern auf. Zudem können diese Verbraucher in der Regel nur über eine sehr kleine Anzahl verschiedener Anschlüsse mit elektrischer Energie versorgt werden, oft gibt es sogar nur einen Anschluss , wobei diese Anschlüsse häufig als Steckverbindungen ausgestaltet sind . Die genannten elektrischen Parameter umfassen unter anderem die Stromart, also ob es sich um Gleich- , Wechsel- oder Drehstrom handelt, gegebenenfalls die Frequenz und die Amplitude , gegebenenfalls die Polarität, die Spannung, die Stromstärke , oder auch dynamische Parameter, wie beispielsweise die Peakfestigkeit, usw. On the other hand, there is an enormous number of consumers of electrical energy, e.g. electrically operated devices. Such consumers absorb the electrical energy with characteristic and sometimes very different electrical parameters that are suitable for them. In addition, these consumers can usually only be supplied via a very small number of different terminals with electrical energy, often there is even only one connection, these connections are often designed as connectors. The electrical parameters mentioned include, inter alia, the type of current, ie whether it is direct, alternating or three-phase current, optionally the frequency and the amplitude, optionally the polarity, the voltage, the current strength, or even dynamic parameters, such as the peak strength , etc.
Bei dem Betrieb eines elektrischen Geräts mit einer Energiequelle muss darauf geachtet werden, dass die elektrischen Parameter zwischen Energiequelle und Verbraucher genau aufeinander abgestimmt sind. Es bestehen deshalb starke Einschränkungen hinsichtlich der Kombinationsmöglichkeiten zwischen den zur Verfügung stehenden Quellen elektrischer Energie und den zu betreibenden Verbrauchern elektrischer Energie. Beispielsweise ist es nicht möglich, mit einem Ladegerät für einen Laptop ein Mobiltelefon zu betreiben, mit einer Autobatterie einen Wechselstromtransformator zu betreiben oder mit einem Wechselstromgenerator einen Gleichstromverbraucher zu betreiben, ohne für jeden der genannten Fälle einen speziell entwickelten Adapter verfügbar zu haben. Jeder dieser Adapter muss passende, in der Regel mechanische Schnittstellen aufweisen und passende elektrische Umwandlungen bereitstellen, z.B. Spannungswandlung, Gleich- bzw. Wechselrichtung und /oder beim Laden einer Batterie zusätzlich eine intelligente Laderegelung. Diese Situation führt dazu, dass in einigen Märkten eine enorme Vielzahl an einzelnen Adaptern existiert. Das ist mit hohen Kosten verbunden und erfordert einen nachteiligen logistischen Aufwand . Bei mobilen Anwendungen, wie z .B. militärischen Missionen, wirken sich weiterhin der Platzbedarf und das Gewicht der notwendigen Vielzahl an Adaptern, die mitgeführt werden müssen, nachteilig aus . When operating an electrical device with a power source, care must be taken to ensure that the electrical parameters between the power source and the load are perfectly matched. There are therefore strong restrictions on the possible combinations between the available sources of electrical energy and the consumer of electrical energy to be operated. For example it is It is not possible to operate a mobile phone with a laptop charger, operate an AC transformer with a car battery, or operate a DC load with an AC generator without having a specially designed adapter available for each of these cases. Each of these adapters must have matching, typically mechanical, interfaces and provide adequate electrical transformations, such as voltage conversion, DC and / or AC, and / or, in addition, an intelligent charge control when charging a battery. This situation results in an enormous number of individual adapters in some markets. This is associated with high costs and requires a disadvantageous logistical effort. For mobile applications, such as. Military missions, continue to affect the space requirements and the weight of the necessary number of adapters that must be carried, disadvantageous.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die eine Quelle mit mehreren Verbrauchern koppeln kann, z.B. in Form einer Steckerleiste, wobei auf der Verbraucherseite an den Ausgängen die gleiche elektrische Spannung abgegriffen werden kann, so dass mehrere Verbraucher der gleichen Spannung von einer Quelle betrieben werden können. Weiterhin gibt es Netzadapter, die eine Verbindung einer Quelle mit einem Verbraucher ermöglichen, die eine variable Spannungsumwandlung gestatten, so dass die von dem jeweiligen Verbraucher benötigte Spannung an dem Ausgang des Netzadapters eingestellt werden kann. Aus dem Stand der Technik sind auch so genannte Hybridlösungen bekannt, bei denen ein Verbraucher von mehreren Quellen gleichzeitig versorgt wird . Derartige Vorrichtungen sind jedoch zumindest teilweise in ein Gerät eingebaut, wie z .B. bei der gleichzeitigen Versorgung mobiler Geräte (Laptop, Mobiltelefon, usw. ) mit Energie auf einer aufladbaren Batterie und mit Netzenergie, wobei letztere noch über einen Adapter einer Spannungswandlung unterzogen wird , bevor sie dem Gerät zugeführt wird. Eine derartige Hybridlösung ist jedoch auf genau einen Verbraucher abgestimmt und ist zudem insbesondere nicht unabhängig von diesem als mobiler, tragbarer Adapter einsetzbar. Aus EP 1 596 484 AI ist ein Energiemanagementmodul bekannt zur Kopplung von Quellen elektrischer Energie mit Verbrauchern elektrischer Energie, umfassend mehrere Eingangsschnittstellen zum Anschließen von Quellen elektrischer Energie, mehrere Ausgangsschnittstellen zum Anschließen von Verbrauchern elektrischer Energie und wenigstens eine Energiemanagement-Einrichtung zur Kopplung von Eingangs -Schnittstellen mit Ausgangs-Schnittstellen, derart, dass wenigstens die folgenden Kopplungen hergestellt werden können: eine erste Eingangs- Schnittstelle mit einer ersten Ausgangs-Schnittstelle, eine zweite Eingangs - Schnittstelle mit der ersten Ausgangs -Schnittstelle, die erste und / oder die zweite Eingangs -Schnittstelle mit einer zweiten Ausgangs-Schnittstelle. Devices are known from the prior art, which can couple a source with multiple consumers, for example in the form of a power strip, wherein on the consumer side at the outputs of the same electrical voltage can be tapped, so that several consumers of the same voltage operated from a source can be. Furthermore, there are power adapters that allow connection of a source to a consumer that allows variable voltage conversion so that the voltage required by the particular consumer can be adjusted at the output of the mains adapter. Also known from the prior art are so-called hybrid solutions in which a consumer is supplied by several sources at the same time. However, such devices are at least partially incorporated in a device, such as. in the simultaneous supply of mobile devices (laptop, mobile phone, etc.) with energy on a rechargeable battery and with grid energy, the latter being subjected to a voltage conversion via an adapter before it is fed to the device. However, such a hybrid solution is tuned to exactly one consumer and, moreover, in particular can not be used independently of this as a mobile, portable adapter. From EP 1 596 484 AI an energy management module is known for coupling sources of electrical energy with consumers of electrical energy, comprising a plurality of input interfaces for connecting sources of electrical energy, a plurality of output interfaces for connecting consumers of electrical energy and at least one energy management device for coupling of input interfaces with output interfaces such that at least the following couplings can be made: a first input interface having a first output interface, a second input interface having the first output interface, the first and / or the first input interface second input interface with a second output interface.
Die Wandler und Methoden zur An- und Abschaltung sind dabei zentral im Energiemanagement-Modul untergebracht. Alle Energie wird diesem Energiemanagement-Modul über dedizierte Kabel zugeführt. Dort wird die Energie umgewandelt und über diese Kabel, für das angeschlossene Gerät optimal aufbereitet, wieder abgegeben. In stark verteilten Systemen wird allerdings die Konfiguration der Schnittstellen, deren Vielzahl und die Steckervariationen problematisch. In gemischten Systemen ist eine Parallelschaltung von Verbrauchern und Batterien bzw. Akkumulatoren wegen unterschiedlicher Spannungslevel und Strom- verbrauch nicht möglich. The converters and methods for switching on and off are centrally located in the energy management module. All energy is supplied to this energy management module via dedicated cables. There, the energy is converted and discharged via these cables, optimally prepared for the connected device. In highly distributed systems, however, the configuration of the interfaces, their large number and the plug variations becomes problematic. In mixed systems it is not possible to connect consumers and batteries or accumulators in parallel because of different voltage levels and power consumption.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Energiemanagement- System, ein Verfahren zum Verteilen von Energie in einem Energiemanagement- System , ein Endgerät und ein Zentralgerät für ein Energiemanagement-System anzugeben, welches ein einfach zu nutzendes , standardisiertes Energiemanagement-System zur Verfügung stellt, bei geringen Kosten. It is therefore the object of the present invention to provide an energy management system, a method for distributing energy in an energy management system, a terminal and a central device for an energy management system, which provides an easy-to-use, standardized energy management system , at low cost.
Die Aufgabe wird erfindungs gemäß gelöst durch ein Energiemanagement-System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren zum Verteilen von Energie in einem Energiemanagement-System nach Anspruch 10 , durch ein Endgerät für ein Energiemanagement-System nach Anspruch 1 1 und ein Zentralgerät für ein Energiemanagement-System nach Anspruch 15. The object is achieved according fiction, by an energy management system with the features of claim 1, by a method for distributing energy in an energy management system according to claim 10, by a terminal for an energy management system according to claim 1 1 and a central device for an energy management system according to claim 15.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung näher erläu- tert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to the figures of the drawing.
Dabei zeigen ein schematisches Blockdiagramm eines Energiemanag ment-Systems entsprechend einem Ausführungsbeispiel d Erfindung, ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Energiemanagement-Systems , eine Anzeigevorrichtung eines Zentralgeräts entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, eine Weste mit aufgesteckten Endgeräten und einem Zentralgerät entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, ein weiteres Beispiel für ein Endgerät entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens entsprechend eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. 1 shows a schematic block diagram of an energy management system according to an exemplary embodiment of the invention. a schematic block diagram of another embodiment of an energy management system according to the invention, a display device of a central device according to an embodiment of the invention, a vest with attached terminals and a central device according to another embodiment of the invention, another example of a terminal according to an embodiment of the invention, and a schematic flow diagram of a method according to an embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist ein Energiemanagement-System 100 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Energiemanagement-System weist mindestens zwei Endgeräte 102 , 104 und ein Zentralgerät 1 06 auf, die über ein Energieverteilungsnetz 107 , beispielsweise ein Bus -System wie Power-BUS verbunden sind . Eines der Endgeräte 102 kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator sein, ein weiteres Endgerät 104 beispielsweise ein Funkgerät. Die beiden Endgeräte weisen dabei eine Energiespeichereinheit 1 10 , eine Energieum- setzungseinheit 1 12 und eine Kommunikationseinheit 1 14 auf. Das Zentralgerät 106 weist eine Zentral-Kommunikationseinheit 120 und einen Zentralprozessor 122 auf. In Fig. 1, an energy management system 100 is shown according to an embodiment of the invention. The energy management system has at least two terminals 102, 104 and a central unit 1 06, which are connected via an energy distribution network 107, for example, a bus system such as power BUS. One of the terminals 102 may be, for example, a battery or an accumulator, another terminal 104, for example, a radio. In this case, the two terminals have an energy storage unit 110, an energy conversion unit 112 and a communication unit 114. The central device 106 has a central communication unit 120 and a central processor 122.
Die Kommunikationseinheiten 1 14 der Endgeräte 102 , 104 sind dabei so ausge- bildet, dass diese den Energiebedarf bzw. den Energievorrat der Energiespeichereinheiten 1 10 des jeweiligen Endgeräts 102 , 104 an die Zentral- Kommunikationseinheit 120 übertragen. Der Zentralprozessor 122 ist dabei so ausgebildet, dass dieser aus dem übermittelten Energiebedarf bzw. Energievorrat berechnet, wie die Energie zwischen den Endgeräten zu verteilen ist und dafür Werte für die auf dem Energieverteilungsnetz 107 anliegenden elektrischen Parameter berechnet. Die elektrischen Parameter können dabei unter anderem die Stromart, also ob es sich um Gleich- , Wechsel- oder Drehstrom handelt, gegebenenfalls die Frequenz und die Amplitude, gegebenenfalls die Polarität, die Span- nung, die Stromstärke, oder auch dynamische Parameter, wie beispielsweise die Peakfestigkeit, usw. sein. The communication units 1 14 of the terminals 102, 104 are designed such that they transfer the energy requirement or the energy supply of the energy storage units 110 of the respective terminal 102, 104 to the central communication unit 120. The central processor 122 is designed such that it calculates from the transmitted energy requirement or energy supply how the energy is to be distributed between the terminals and calculates values for the electrical parameters present on the energy distribution network 107. Among other things, the electrical parameters can be the type of current, ie whether it is direct, alternating or three-phase current, if appropriate the frequency and the amplitude, if necessary the polarity, the voltage tion, the amperage, or even dynamic parameters, such as the peak strength, etc. be.
Die Zentral-Kommunikationseinheit 120 ist ferner so ausgebildet, dass diese die berechneten Werte an die Kommunikationseinheiten 1 14 der Endgeräte 102 , 104 übermittelt. Darüber hinaus sind die Energieumsetzungseinheiten 1 12 der Endgeräte 102 , 104 so ausgebildet, dass diese Energie entsprechend der berechneten elektrischen Parameter aus der jeweiligen Energiespeichereinheit 1 10 auf dem Energieverteilungsnetz 107 zur Verfügung stellen, bzw. Energie mit den berechne- ten Werten vom Energieverteilungsnetz 107 in die jeweilige Energiespeichereinheit 1 10 einspeisen. The central communication unit 120 is further configured to transmit the calculated values to the communication units 1 14 of the terminals 102, 104. In addition, the energy conversion units 1 12 of the terminals 102, 104 are designed so that they provide energy according to the calculated electrical parameters from the respective energy storage unit 110 on the energy distribution network 107, or energy with the calculated values from the energy distribution network 107 in FIG the respective energy storage unit 1 10 feed.
Die Energieumsetzungseinheiten 1 12 sind dabei so ausgebildet, dass sie sowohl die Energie auf dem Energieverteilungsnetz 107 zur Verfügung stellen können, als auch Energie vom Energieverteilungsnetz 107 in die Energiespeichereinheit 1 10 einspeisen können. The energy conversion units 1 12 are designed so that they can provide both the energy on the power distribution network 107 available, as well as energy from the power distribution network 107 in the energy storage unit 1 10 can feed.
Die Energieumsetzungseinheit 1 12 kann dabei ausgebildet sein zur Übernahme von Schutzfunktionen des Endgeräts 102 , 104 zur Vermeidung von Unterspan- nung, Überladung, Thermal- und Kurzschlussschutz. The energy conversion unit 1 12 can be designed to take on protective functions of the terminal 102, 104 to avoid undervoltage, overcharging, thermal and short-circuit protection.
Die Energieumsetzungseinheit 1 12 kann dabei in einer von drei Betriebsarten betreibbar sein, wobei in einer ersten Betriebsart über die Energieumsetzungseinheit 1 12 eine vorgegebene Leistung aus der Energiespeichereinheit 1 10 entnehm - bar ist, und diese in das Energieverteilungsnetz 107 einspeisbar und dabei auf das dort existierende Spannungsniveau transformiert wird, in einer zweiten Betriebsart eine feste Ausgangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebs art die Energiespeichereinheit 1 10 mit einer einstellbaren Leistung geladen wird. Wenn mehrere Energiespeichereinheiten 1 10 in beispielsweise mehreren Endgeräten 102 , 104 verfügbar sind , lässt sich der Gesamtenergiebedarf aus unterschiedlichen Quellen decken. Um einen Konflikt zwischen den Energiespeichereinheiten 1 10 zu vermeiden, kann in diesem Fall die leistungsgesteuerte Betriebsart der Energieumsetzungseinheit 1 12 benutzt werden, in dem ein differentieller Innenwi- derstand des Endgeräts 102 , 104 (einer Energiequelle) eingestellt wird . Durch eine geeignete Einstellung lassen sich auch Netze mit mehreren Energiequellen und mehreren Verbrauchern stabil betreiben. Ziel dieser Betriebsart ist eine Selbststabilisierung des Energienetzes , damit die Anforderungen an die Datenrate und Latenzzeit für die Kommunikation zur Steuerung der Energieverteilung begrenzt bleiben. Die leistungsgesteuerte Betriebsart (Energiemodus) stellt gleichzeitig sicher, dass Spitzenlasten aus den Energiequellen mit dem niedrigsten (programmierten) differentiellen Innenwiderstand kommen. Weiterhin kann der Energiemodus auch bei umgekehrter Stromrichtung, z. B . beim Laden von Stromspeichern eingesetzt werden. The energy conversion unit 1 12 can be operable in one of three operating modes, wherein in a first operating mode via the energy conversion unit 1 12 a predetermined power from the energy storage unit 1 10 is removable, and this fed into the power distribution network 107 and thereby existing there Voltage level is transformed, in a second mode, a fixed output voltage is generated and in a third mode of operation, the energy storage unit 1 10 is loaded with an adjustable power. If several energy storage units 110 are available in, for example, a plurality of terminals 102, 104, the total energy requirement can be covered by different sources. In this case, to avoid a conflict between the energy storage units 110, the power controlled operation mode of the power conversion unit 12 may be used by setting a differential internal resistance of the terminal 102, 104 (a power source). By a suitable setting, grids with several energy sources and several consumers can be operated stably. The goal of this mode is self-stabilization of the power grid to limit the data rate and latency requirements for communication to control power distribution stay. The power-controlled mode (energy mode) also ensures that peak loads come from the energy sources with the lowest (programmed) differential internal resistance. Furthermore, the energy mode can also be reversed current direction, z. B. be used when charging power storage.
Ebenso können die Kommunikationseinheiten 1 14 der Endgeräte 102 , 104 so ausgebildet sein, dass eine Meldung eines Eingangsspannungsbereichs des Endgeräts 102 , 104 an die Zentral-Kommunikationseinheit 120 übermittelt werden kann und der Zentralprozessor 122 so ausgebildet ist, dass die Werte unter Berücksichtigung der Eingangsspannungsbereiche der Endgeräte 102 , 104 bestimmt werden können. Likewise, the communication units 1 14 of the terminals 102, 104 may be designed such that a message of an input voltage range of the terminal 102, 104 can be transmitted to the central communication unit 120 and the central processor 122 is designed so that the values taking into account the input voltage ranges of Terminals 102, 104 can be determined.
Darüber hinaus kann ein Kondensator 130 und /oder eine Zentralenergiespei- chereinheit 132 , 134 im Zentralgerät 106 zum Ausgleich von Leistungsüberschüssen und Leistungseinbrüchen auf dem Energieverteilungsnetz 107 vorgesehen sein. In addition, a capacitor 130 and / or a central energy storage unit 132, 134 may be provided in the central device 106 to compensate for power surges and power drops on the power distribution network 107.
Ebenfalls ist es möglich, dass die Kommunikationseinheiten 1 14 der Endgeräte 102 , 104 zur Übertragung von Betriebsmodi der Endgeräte an das Zentralgerät 106 ausgebildet sind und der Zentralprozessor 122 zum Zulassen oder Ablehnen der Betriebsmodi ausgestaltet ist. It is also possible that the communication units 1 14 of the terminals 102, 104 are designed to transmit operating modes of the terminals to the central unit 106 and the central processor 122 is configured to allow or deny the operating modes.
Die Endgeräte 102 , 104 können standardisierte Schnittstellen 140 zum Verbinden mit dem Energieverteilungsnetz 107 aufweisen. The terminals 102, 104 may have standardized interfaces 140 for connection to the power distribution network 107.
Das Zentralgerät 106 kann eine Schutzschaltung 145 enthalten zur Übernahme von Schutzfunktionen des Endgerätes wie Vermeidung von Unterspannung, Überladung, Thermal- und Kurzschlussschutz. The central device 106 may include a protection circuit 145 for taking over protective functions of the terminal such as avoidance of undervoltage, over-charging, thermal and short-circuit protection.
Darüber hinaus kann das Zentralgerät 106 dedizierte Schnittstellen 150 für Hochleistungsbauelemente, Solarzellen und Brennstoffzellen beinhalten. In addition, the central device 106 may include dedicated interfaces 150 for high performance devices, solar cells, and fuel cells.
Bei einem Funkgerät als Endgerät 104 kann dieses beispielsweise einen Mikropro- zessor 1 62 und funkgerätspezifische Funktionen 160 aufweisen. In the case of a radio as a terminal 104, this can have, for example, a microprocessor 1 62 and radio-specific functions 160.
In dem erfindungsgemäßen Energiemanagement-System sind für jedes Endgerät eine Anzahl, beispielsweise acht, unabhängige gleichwertige aktive elektrische Verbinder vorgesehen. Die Energieumsetzungseinheit 1 10 in jedem Endgerät ist dabei so ausgeführt, dass unabhängig von der genauen physischen Konnektierung (d.h. unabhängig davon, welcher Verbinder des Endgerätes mit welchem Einzelleiter des PowerBus verbunden ist) immer eine korrekte elektrische Konnektierung eingestellt wird (z.B. mit Hilfe einer geeigneten aktiven Gleichrichterschaltung). In the energy management system according to the invention a number, for example eight, independent equivalent active electrical connectors are provided for each terminal. The power conversion unit 110 in each terminal is It should be understood that regardless of the exact physical connection (ie whichever connector of the terminal is connected to which single conductor of the PowerBus) a correct electrical connection is always set (eg by means of a suitable active rectifier circuit).
Anschließend wird eine Kommunikation über ein z.B. kapazitiv gekoppeltes Powerlinemodem gestartet. Findet diese Kommunikation einen Partner in Form eines Zentralgerätes , werden zunächst gerätespezifische Daten ausgetauscht. Diese dienen dazu elektrische Betriebsparameter des Energieverteilungsnetzes zu defmie- ren, die für alle Endgeräte akzeptabel sind. Dabei liegt der Fokus nicht auf der Aushandlung fester, eng tolerierter Parameter, sondern explizit auf erweiterten Bereichen, z .B. einem Spannungsbereich von 18V bis 24V. Es ist das erklärte Ziel, diese Parameterbereiche auch auszunutzen, um Störungen z.B. durch den geometrischen Aufbau, Lastschwankungen oder Topologieänderungen zu kompensie- ren. Mit Hilfe des exakten Wertes des differentiellen Innenwiderstands werden somit bspw. Energiequellen für konstante Grundlast und solche für Spitzenlasten unterschieden und diesen Energiequellen die Möglichkeit gegeben, sich weitgehend selbst intelligent zu steuern. Des Weiteren kann das Gesamtsystem so ausgebildet sein, dass am Zentralgerät verschiedene Operationszustände einstellbar sind , in denen jeweils unterschiedliche Betriebsmodi (z. B . On, Off, Standby oder Suspend) an einzelnen Endgeräten eingestellt werden. Beispiele für vordefinierte Operationszustände einer speziellen militärischen Anwendung sind: Marschieren, Standby, Beobachtung, Schleichen, Zielerfassung. Subsequently, a communication via a e.g. capacitively coupled Powerlinemodem started. If this communication finds a partner in the form of a central device, device-specific data is initially exchanged. These are used to define electrical operating parameters of the power distribution network, which are acceptable for all terminals. The focus is not on the negotiation of fixed, narrowly tolerated parameters, but explicitly on extended areas, eg. a voltage range of 18V to 24V. It is the stated aim to exploit these parameter ranges in order to avoid disturbances, e.g. With the aid of the exact value of the differential internal resistance, energy sources for constant base load and those for peak loads are distinguished, for example, and these energy sources are given the opportunity to control themselves largely intelligently. Furthermore, the overall system can be designed so that various operating states can be set on the central unit, in which different operating modes (eg On, Off, Standby or Suspend) are set at individual terminals. Examples of predefined operating states of a particular military application are: marching, standby, observation, sneaking, targeting.
Das Gesamtsystem ist so ausgebildet, dass verschiedene Energiequellen wie z.B. eine Brennstoffzelle , ein Akku, ein Solar Panel oder eine Sterlingmaschine eingebunden werden können. Das Zentralgerät rekonfiguriert das Gesamtsystem (z. B . mittels der differentiellen Innenwiderstände im leistungsgesteuerten Betriebsmodus) periodisch unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften und erlaubten Betriebsbedingungen der Endgeräte (inkl. der Energiequellen) und der Umgebungsparameter (z .B. Temperatur, Lichteinfall, Operationszustand , Tageszeit, Energiereserven, Geschwindigkeit, Vibration, Historische Daten) um einen optimalen Gesamtwirkungsgrad zu erreichen. The overall system is designed such that different energy sources, e.g. a fuel cell, a battery, a solar panel or a sterling machine can be integrated. The central unit periodically reconfigures the entire system (eg by means of the differential internal resistances in the power-controlled operating mode) taking into account the specific characteristics and permitted operating conditions of the terminals (including the energy sources) and the environmental parameters (eg temperature, incidence of light, operating state, time of day , Energy reserves, speed, vibration, historical data) to achieve optimal overall efficiency.
Die Aufgabe des Zentralgeräts 106 bzw. des Powermanagers ist dabei auch, die Systemkomponenten vor schädlichen Zuständen zu schützen. Um beispielsweise Akkumulatoren vor Überlastung bei tiefen Temperaturen zu schützen, konfiguriert das Zentralgerät die differentiellen Innenwiderstände der Akkus und der internen Stromspeicher (z.B. Doppelschichtkondensatoren, Ultrakondensatoren, Hybridkondensatoren) derart, dass Lastspitzen vornehmlich aus den kälteunempfindlicheren Kondensatoren an Stelle der Akkus gedeckt werden. The task of the central device 106 or the Powermanager is also to protect the system components from harmful conditions. For example, to protect accumulators from overloading at low temperatures, configured the central unit the differential internal resistance of the batteries and the internal power storage (eg double-layer capacitors, ultracapacitors, hybrid capacitors) such that peak loads are mainly covered by the cold-insensitive capacitors instead of the battery.
Zusammenfassend ist es das Ziel des beschriebenen Energiemanagement- Systems , seinen Benutzer von Konfigurationsarbeiten an verschiedenen Geräten zu entlasten und, gegebenenfalls unterstützt von einer heuristischen Datenbasis über den Geräteeinsatz in der Vergangenheit, Energie zu sparen. In summary, the aim of the described energy management system is to relieve its user of configuration work on various devices and to save energy, if necessary supported by a heuristic database about the use of the device in the past.
Die spezielle Ausprägung der Energieumsetzungseinheit 1 10 trägt diesen Anforderungen Rücksicht, indem dieser zunächst von den Verbindern getrennt bleibt. Erst wenn klar kommuniziert wurde, in welcher Betriebsart er zugeschaltet werden kann, und diese Betriebsart eingestellt wurde , wird die Energieumsetzungseinheit 1 12 ans Netz angekoppelt. Die umgebenden Schutzfunktionen werden dabei benutzt, um Fehler zu erkennen und das Netz bzw. auch das Gerät zu schützen. The special feature of the energy conversion unit 1 10 complies with these requirements, by this initially separated from the connectors. Only when it has been clearly communicated in which mode it can be switched on, and this mode was set, the power conversion unit 1 12 is coupled to the grid. The surrounding protection functions are used to detect faults and to protect the network or the device.
Es wird ein Mikrocontroller zur Steuerung der Energieumsetzungseinheit 1 10 eingesetzt. Dieser erlaubt den kontinuierlichen Übergang von einer Spannungsregelung als Up- oder Downkonverter, in beide Stromflussrichtungen und gleichzeitig die Einstellung der Transferleistung. A microcontroller is used to control the energy conversion unit 110. This allows the continuous transition from a voltage regulation as up or down converter, in both current flow directions and at the same time the setting of the transfer performance.
Eine detaillierte Ausgestaltung eines Endgerätes 102 / 104 kann daher enthalten: acht gleichwertige elektrische Verbinder, A detailed embodiment of a terminal 102/104 may therefore include: eight equivalent electrical connectors,
einen Netztrenner,  a net separator,
ein Gleichstrom (DC) Powerline Modem mit zwei unabhängigen Kanälen um a direct current (DC) powerline modem with two independent channels around
Steuer- und Datenkommunikation zu erlauben, To allow control and data communication
einen zuschaltbaren bidirektionalen Up / Down-Konverter,  a switchable bidirectional up / down converter,
Sicherheitsfunktionen mit übergeordneter Priorität: Schutz vor z .B . Überspannung, Unterspannung, Überstrom, Überhitzung, Tiefentladung, Messfunktionen: Z.B. Netzspannung, Netzstrom, Gerätespannung, Gerätestrom, Temperatur, Status (An, Aus , Energiesparmodus , Fehler), Mikrocontroller zur Steuerung der Netzwerkkopplung und Interfacefunktionalität zum Gerät bzw. zur Steuerung einfacher Gerätefunktionen (An/ Aus / Energiesparmodus) Ladefunktionalität für Akkus und Akkumanagementfunktionen wie Ladezustandsüberwachung. Der Powermanager kann dabei als Softwarepaket realisiert sein, das über die Interfacefunktionalität des Powerlinemodems: Security functions with higher priority: protection against eg. Overvoltage, undervoltage, overcurrent, overheating, overdischarge, measuring functions: eg mains voltage, mains current, device voltage, device current, temperature, status (on, off, energy saving mode, error), microcontroller for controlling the network coupling and interface functionality to the device or for controlling simple device functions ( On / Off / Energy Saving Mode) Battery charging and battery management functions such as charge level monitoring. The powermanager can be implemented as a software package that uses the interface functionality of the powerlinemodem:
eine Gerätedatenbank aufbaut,  build a device database,
die angeschlossenen Geräte klassifiziert,  classified the connected devices,
- eine Betriebsartdatenbank aufbaut,  - builds a mode database,
eine Steueroberfläche zum Umschalten der Betriebsmodi anbietet,  offers a control surface for switching operating modes,
eine Detailsoberfläche für jedes Gerät anbietet mit Detailinfos ,  a detail surface for each device with detailed information,
einen Akkumanager beinhaltet, der die Akkus optimal einsetzt,  includes a battery manager that optimally uses the batteries,
einen Gerätemanager, der die Verwendung der Geräte optimiert und zulässige Kommunikationspfade zwischen Geräten definiert,  a device manager that optimizes the use of devices and defines acceptable communication paths between devices,
einen Missionmanager, der die Planung des Energieverbrauchs ermöglicht, einen Mission Assistant, der die Durchführung der Mission durch Rat- bzw. Vorschläge unterstützt und aus Geräteinformationen versucht, den für die aktuelle Situation optimalen bzw. Energiesparsamsten Systemzustand zu finden.  a mission manager who can plan the energy consumption, a mission assistant who supports the implementation of the mission with advice or suggestions and device information trying to find the optimal or most energy-saving system state for the current situation.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiemanagement-Systems 200 dargestellt, bei welchem Endgeräte 102 beide als Batterie oder Akkumulatoren ausgebildet sind. Die beiden Endgeräte 102 sind über das Energieverteilungsnetz 107 mit dem Zentralgerät 1 06 verbunden. FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an energy management system 200 according to the invention, in which terminals 102 are both designed as batteries or accumulators. The two terminals 102 are connected via the power distribution network 107 to the central unit 1 06.
Wie in Fig. 3 dargestellt, lassen sich im Zentralgerät 106 die auf dem Energieverteilungsnetz 107 ermittelten Stromflüsse graphisch auf einer Anzeigevorrichtung 300 darstellen, damit der Nutzer einen Überblick über die im jeweiligen Zeitpunkt fließenden Ströme und anliegenden Spannungen gewinnen kann. As shown in FIG. 3, in the central device 106, the current flows determined on the energy distribution network 107 can be displayed graphically on a display device 300 so that the user can obtain an overview of the currents and applied voltages flowing at the respective instant.
In seiner Basisanzeige zeigt die Anzeigevorrichtung 200 , beispielsweise ein Dis play, generelle Symbole für alle Energieverbraucher 310 , Energieerzeuger 320 und Energiespeichereinheiten 330 im zusammengefassten Überblick mit Verbrauchsin- formationen an. In its basic display, the display device 200, for example a display, displays general symbols for all energy consumers 310, energy generators 320 and energy storage units 330 in a summarized overview with consumption information.
Energiespeichereinheiten und Verbraucher sind dabei beispielsweise immer verfügbar. Energieerzeuger können Solarpanneis , Brennstoffzellen, Primärzellen und externe Energienetze bzw. andere Energiequellen sein und werden nur bei Bedarf angezeigt, d .h. wenn diese angeschlossen sind . In diesem Fall kann die aktuell zugeführte Energiemenge absolut angezeigt werden. Energy storage units and consumers are always available, for example. Power generators may be solar panels, fuel cells, primary cells and external power grids or other sources of energy, and are displayed only when needed, ie. if they are connected. In this case, the currently supplied amount of energy can be displayed absolutely.
Die relative Restenergiemenge in den Energiespeichereinheiten wird innerhalb eines Symbols 320 für alle Energiespeichereinheiten angezeigt. Der aktuelle Ver- brauch / bzw. Ladevorgang kann als Pfeilstärke eines Pfeils 350 oder Farbe und /oder auch numerisch angezeigt werden. The relative amount of residual energy in the energy storage units is displayed within a symbol 320 for all energy storage units. The current version Charging / charging can be displayed as the arrow strength of an arrow 350 or color and / or also numerically.
Die aktuelle Verbrauchsmenge im Vergleich zum ermittelten Spitzenverbrauch (aus den Anmeldedaten der Endgeräte) wird im Verbrauchersymbol 310 angezeigt. Die Details der Anzeige, absolut oder relativ etc. können konfigurierbar sein. Durch Vergleich der Pfeile 350 und deren Richtung kann erkannt werden, ob genug Primärenergie verfügbar ist oder nicht. Zusätzlich kann die Anzeige in einem Detail-Anzeigemodus durch Auswahl der Verbraucher bzw. der Erzeuger eine Übersicht über alle angeschlossenen Geräte des entsprechenden Typs anzeigen. Parallel können wichtige Informationen wie Bezeichnung, aktueller Status (Funkgerät: empfangen, senden oder Bereitschaft oder aus , Computer: Volle Leistung, Energiesparmodus , Standby oder aus , aktueller Verbrauch absolut oder relativ zum Maximalverbrauch oder relativ zur Missionsenergiebedarfsmenge) angezeigt werden. Wird ein spezieller Verbraucher ausgewählt, so können die möglichen Betriebsmodi angezeigt werden oder ein Steuerfeld , wenn dieses Gerät für externe Ansteuerung ausgelegt ist. Der Detail-Anzeigemodus kann dem Benutzer einen schnellen Überblick über alle Geräte und deren Status ermöglichen, und prinzipiell auch deren Steuerung zulassen. The current consumption amount compared to the determined peak consumption (from the log-on data of the terminals) is displayed in the consumer icon 310. The details of the ad, absolute or relative etc. can be configurable. By comparing the arrows 350 and their direction, it can be detected whether or not enough primary energy is available. In addition, in a detail display mode, the display can display an overview of all connected devices of the corresponding type by selecting the consumers or the generators. At the same time important information such as designation, current status (radio: receive, send or standby or off, computer: full power, energy saving mode, standby or off, current consumption absolute or relative to the maximum consumption or relative to the mission energy demand quantity) can be displayed. If a special consumer is selected, the possible operating modes can be displayed or a control panel if this device is designed for external control. The detail display mode can give the user a quick overview of all devices and their status, and in principle also allow their control.
Das Zentralgerät 106 kann auch die Möglichkeit haben, ein Missionsprofil zu erhalten. In diesem Missionsprofil werden erwartete Betriebszeiten der verschiedenen Endgeräte in dem jeweiligen Betriebsmodus abgelegt. Dann ist es möglich auch die Restmissionszeit zu berechnen und darzustellen. Dazu kann dann für ein Endgerät die relative Betriebszeit im Vergleich zur Planung dargestellt werden. In Fig. 4 ist dargestellt, wie ein Energieverteilungsnetz 407 auf ein Kleidungsstück 408 , in diesem Beispiel einer Weste, angeordnet ist. Auf dem Kleidungsstück 408 sind beispielsweise zwei Batterien 410 , eine Brennstoffzelle 412 und zwei Funkgeräte 414 angeordnet. In Fig. 4 nicht dargestellt ist das Zentralgerät, das beispielsweise im Inneren der Weste verborgen sein kann. Das Kleidungsstück 408 weist leitende Klettverschlüsse 420 als Verbinder zwischen dem Energieverteilungsnetz 407 und Endgeräten 410 , 412 , 414 auf. Anstelle der Klettverschlüsse 420 können beispielsweise auch Druckknöpfe , leitfähige Schlaufen bzw Schleifer, magnetische und leitende Verschlüsse , kapazitive oder induktive gekoppelte überlappende Verbindungen eingesetzt werden, um eine standardisierte Verbin- dung zwischen den Endgeräten 410 , 412 , 414 und dem Energieverteilungsnetz 407 sicherzustellen. The central processing unit 106 may also have the ability to obtain a mission profile. In this mission profile, expected operating times of the various terminals are stored in the respective operating mode. Then it is also possible to calculate and display the residual mission time. For this purpose, the relative operating time in comparison to the planning can be displayed for a terminal. In Fig. 4 it is shown how a power distribution network 407 is arranged on a garment 408, in this example a vest. On the garment 408, for example, two batteries 410, a fuel cell 412 and two radios 414 are arranged. Not shown in Fig. 4 is the central device, which may be hidden, for example, inside the vest. The garment 408 includes conductive hook and loop fasteners 420 as a connector between the power distribution network 407 and terminals 410, 412, 414. Instead of the hook-and-loop fasteners 420, it is also possible, for example, to use push buttons, conductive loops or grinders, magnetic and conductive fasteners, capacitive or inductive coupled overlapping connections in order to produce a standardized connection. between the terminals 410, 412, 414 and the power distribution network 407.
In Fig. 5 ist eine Batterie 500 als Endgerät dargestellt, welches eine Anzeigevor- richtung 502 aufweist, die zur Anzeige der Restenergie der Batterie 500 ausgebildet ist. FIG. 5 shows a battery 500 as a terminal, which has a display device 502, which is designed to display the residual energy of the battery 500.
In Fig. 6 ist exemplarisch ein Verfahren zum Verteilen von Energie in einem Energiemanagement-System dargestellt. Dabei wird in einem ersten Schritt S702 der Energiebedarf bzw. der Energievorrat der Energiespeichereinheit des jeweiligen Endgeräts an die Zentral-Kommunikationseinheit übertragen. In einem Schritt S704 werden Werte berechnet für auf dem Energieverteilungsnetz anliegende Spannung und fließenden Strom aus dem übermittelten Energiebedarf bzw. Energievorrat. Anschließend wird in einem Schritt S706 der berechnete Wert an die Kommunikationseinheit der Endgeräte übertragen. In einem Schritt S708 werden die berechneten Werte aus der jeweiligen Energiespeichereinheit bei Energievorrat bzw. Umsetzen und Speichern der berechneten Werte in die jeweilige Energiespeichereinheit bei Energiebedarf erzeugt. Die Energieumsetzungseinheiten werden in drei Betriebsarten betrieben, wobei in einer ersten Betriebsart über die Energie- Umsetzungseinheiten eine vorgegebene Leistung aus der Energiespeichereinheit entnommen wird und diese in das Energieverteilungsnetz eingespeist wird und dabei auf ein dort existierendes Spannungsniveau transformiert wird , in einer zweiten Betriebsart eine feste Ausgangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebsart die Energiespeichereinheit mit einer einstellbaren Leistung gela- den wird. Dabei wird die Betriebsart entsprechend der von der Zentral- Kommunikationseinheit übermittelten Werte eingestellt. FIG. 6 shows by way of example a method for distributing energy in an energy management system. In this case, in a first step S702, the energy requirement or the energy supply of the energy storage unit of the respective terminal is transmitted to the central communication unit. In a step S704, values are calculated for voltage and current flowing on the energy distribution network from the transmitted energy requirement or energy supply. Subsequently, in a step S706, the calculated value is transmitted to the communication unit of the terminals. In a step S708, the calculated values are generated from the respective energy storage unit in the case of energy supply or conversion and storage of the calculated values into the respective energy storage unit in the case of energy requirement. The energy conversion units are operated in three modes, wherein in a first mode via the energy conversion units, a predetermined power is removed from the energy storage unit and this is fed into the power distribution network and is transformed to a voltage level existing there, in a second mode, a fixed output voltage is generated and in a third mode, the energy storage unit is loaded with an adjustable power. The operating mode is set in accordance with the values transmitted by the central communication unit.
Bei einem erfindungsgemäßen Endgerät kann dabei die Kommunikationseinheit 1 14 so ausgebildet sein, dass sie die Funktionalität des Endgeräts 102 , 104 an das Zentralgerät 106 melden kann und den jeweiligen Energiebedarf der gegebenenfalls mehreren Funktionen der Endgeräte 102 , 104 an die zentrale Kommunikationseinheit 120 übertragen kann und dass die Kommunikationseinheit 1 14 durch einen durch den Zentralprozessor 122 des Zentralgeräts 106 berechnete maximale Leistungswerte empfangen kann, wobei die Energieumsetzungseinheit 1 12 so ausgebildet ist, dass sie die angemeldete Funktionalität mit der zugeteilten Energie über Energiesparfunktionen zur Verfügung stellen kann und gegebenenfalls fehlende Energiemengen aus der eingebauten Energiespeichereinheit 1 10 decken kann. Ebenfalls ist es möglich, dass das Endgerät so ausgebildet ist, dass es überschüs sige Energie zum Laden der Energiespeichereinheit 140 verwenden kann. Zusätzlich kann eine Mindestladeenergie sichergestellt werden, so dass ein Ladevorgang nicht unnötig unterbrochen wird . In a terminal according to the invention, the communication unit 1 14 can be designed such that it can report the functionality of the terminal 102, 104 to the central unit 106 and can transmit the respective energy requirement of the possibly multiple functions of the terminals 102, 104 to the central communication unit 120 and that the communication unit 1 14 can receive by a calculated by the central processor 122 of the central device 106 maximum power values, the energy conversion unit 1 12 is designed so that they can provide the registered functionality with the allocated energy via energy saving functions and possibly missing amounts of energy from the built-in energy storage unit 1 10 can cover. It is also possible that the terminal is designed such that it can use excess energy for charging the energy storage unit 140. In addition, a minimum charging power can be ensured, so that a charging operation is not unnecessarily interrupted.
Zur Schonung der Energiespeichereinheit 1 10 bei extremen Temperaturen oder extremen Spitzenströmen kann die Kommunikationseinheit 1 1 4 so ausgebildet sein, dass sie die Funktionalität des Endgeräts 102 , 104 an das Zentralgerät 106 melden kann und eine niedrigere Entladeenergie aus dem eingebauten Energie - Speicher 1 10 entnehmen kann, als sie für ihre Funktion benötigt. Der Restbedarf wird dann aus dem Energieverteilungsnetz 107 entnommen. Damit kann sichergestellt werden, dass die interne Energiespeichereinheit 1 10 langsamer aufgewärmt wird , wodurch eine höhere Lebensdauer erzielt wird . In order to protect the energy storage unit 110 at extreme temperatures or extreme peak currents, the communication unit 1 1 4 may be designed such that it can report the functionality of the terminal 102, 104 to the central unit 106 and extract a lower discharge energy from the built-in energy storage means 10 can, as she needed for her function. The remaining requirement is then removed from the energy distribution network 107. This can ensure that the internal energy storage unit 1 10 is warmed up more slowly, resulting in a longer life is achieved.
Entsprechend kann der Zentralprozessor 122 so ausgebildet sein, dass dieser aus einem von der Zentral-Kommunikationseinheit 120 empfangenen Energiebedarf bzw. Energievorrat und zusätzlich übertragenen Energiespeichertemperaturen die Werte berechnet, die für eine maximale Ausnutzung der verfügbaren Kapazität unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur sorgt. Entsprechend ist die Zentral-Kommunikationseinheit 120 so ausgebildet, dass diese die berechneten Werte an die Kommunikationseinheiten 1 14 der Endgeräte 102 , 104 übermitteln kann und dem einzelnen Geräte fehlenden Energiemengen über die internen Energiespeicher 1 10 und von andere externen Endgeräten kommandierten Ener- gieliefermengen aus deren Energiespeichern 1 10 ausgleicht. Accordingly, the central processor 122 may be configured to calculate, from a power demand received from the central communication unit 120 and additionally transmitted energy storage temperatures, the values that provide for maximum utilization of the available capacity taking into account the ambient temperature. Correspondingly, the central communication unit 120 is designed so that it can transmit the calculated values to the communication units 14 of the terminals 102, 104 and the individual devices lacking amounts of energy on the internal energy storage 1 10 and from other external terminals commanded energy supply from their Energy storage 1 10 compensates.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Energiemanagement-System mit 1 . Energy management system with
mindestens zwei Endgeräten und mindestens einem Zentralgerät, die über in Energieverteilungsnetz miteinander verbunden sind, wobei  at least two terminals and at least one central unit, which are interconnected via in power distribution network, wherein
jedes der mindestens zwei Endgeräte  each of the at least two terminals
eine Energiespeichereinheit,  an energy storage unit,
eine Energieumsetzungseinheit und  an energy conversion unit and
eine Kommunikationseinheit aufweist; und  a communication unit; and
das Zentralgerät  the central device
eine Zentral-Kommunikationseinheit und  a central communication unit and
einen Zentralprozessor aufweist,  has a central processor,
wobei die Kommunikationseinheiten der Endgeräte so ausgebildet sind, dass diese den Energiebedarf bzw. den Energievorrat der Energiespeichereinheit des jeweiligen Endgerätes an die Zentral-Kommunikationseinheit übertragen;  wherein the communication units of the terminals are designed such that they transmit the energy requirement or the energy supply of the energy storage unit of the respective terminal to the central communication unit;
der Zentralprozessor so ausgebildet ist, dass dieser aus dem übermittelten Energiebedarf bzw. Energievorrat berechnet, wie die Energie zwischen den Endgeräten zu verteilen ist und dafür Werte für die auf dem Energieverteilungsnetz anzulegenden elektrischen Parameter berechnet;  the central processor is designed such that it calculates from the transmitted energy requirement or energy supply how the energy is to be distributed between the terminals and calculates therefor values for the electrical parameters to be applied to the energy distribution network;
die Zentral-Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass diese die berechneten Werte an die Kommunikationseinheiten der Endgeräte übermittelt;  the central communication unit is adapted to transmit the calculated values to the communication units of the terminals;
die Energieumsetzungseinheiten der Endgeräte so ausgebildet sind , dass diese Energie entsprechend der berechneten Werte aus der jeweiligen Energiespeichereinheit auf dem Energieverteilungsnetz zur Verfügung stellen bzw. Energie mit den berechneten Werten vom Energieverteilungsnetz in die jeweilige Energiespeichereinheit einspeisen,  the energy conversion units of the terminals are designed such that they make energy available in accordance with the calculated values from the respective energy storage unit on the energy distribution network or feed energy with the calculated values from the energy distribution network into the respective energy storage unit,
wobei die Energieumsetzungseinheiten in drei Betriebsarten betreibbar sind , wobei in einer ersten Betriebsart über die Energieumsetzungseinheiten eine vorgegebene Leistung aus der Energiespeichereinheit entnehmbar ist und diese in das Energieverteilungsnetz einspeisbar und dabei auf ein dort existierendes Spannungsniveau transformierbar ist, in einer zweiten Betriebsart eine feste Aus - gangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebsart die Energiespeichereinheit mit einer einstellbaren Leistung geladen wird, und wherein the energy conversion units are operable in three operating modes, wherein in a first operating mode via the energy conversion units a predetermined power can be taken from the energy storage unit and fed into the energy distribution network and thereby transformable to a voltage level existing there, in a second operating mode a fixed output voltage is generated and loaded in a third mode, the energy storage unit with an adjustable power, and
die Betriebsart entsprechend der von der Zentral-Kommunikationseinheit übermittelten Werte einstellbar ist. 2. Energiemanagement-System nach Anspruch 1 , the operating mode can be set according to the values transmitted by the central communication unit. 2. Energy management system according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumsetzungseinheit ausgebildet ist zur Übernahme von Schutzfunktionen des Endgerätes wie Vermeidung von Unterspannung, Überladung, Thermal- und Kurzschlussschutz . 3. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , characterized in that the energy conversion unit is designed to take over protective functions of the terminal, such as avoidance of undervoltage, overcharging, thermal and short-circuit protection. 3. Energy management system according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Kommunikationseinheit des Endgerätes ausgebildet ist zur Meldung eines Eingangsspannungsbereichs des Endgerätes an die Zentral- Kommunikationseinheit und dass der Zentralprozessor ausgebildet ist zum Be- stimmen der Werte unter Berücksichtung des Eingangsspannungsbereichs der Endgeräte .  the communication unit of the terminal is designed to report an input voltage range of the terminal to the central communication unit and that the central processor is designed to determine the values taking into account the input voltage range of the terminals.
4. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , 4. Energy management system according to one of claims 1 to 3,
gekennzeichnet durch marked by
einen Kondensator und /oder eine Zentral-Energiespeichereinheit im Zentralgerät zum Ausgleich von Leistungsüberschüssen und Leistungseinbrüchen auf dem Energieverteilungsnetz .  a capacitor and / or a central energy storage unit in the central device to compensate for power surges and power drops on the power distribution network.
5. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , 5. Energy management system according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit des Endgeräts ausgebildet ist zur Übertragung von Betriebsmodi der Endgeräte an das Zentralgerät, und der Zentralprozessor ausgebildet ist zum Zulassen oder Ablehnen der Betriebsmodi. 6. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , characterized in that the communication unit of the terminal is adapted to transmit operating modes of the terminals to the central apparatus, and the central processor is adapted to allow or deny the operating modes. 6. Energy management system according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Endgeräte standardisierte Schnittstellen zum Verbinden mit dem Energieverteilungsnetz aufweisen. 7. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , the terminals have standardized interfaces for connection to the power distribution network. 7. Energy management system according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Energieverteilungsnetz und das Zentralgerät an oder in einem Kleidungsstück befestigt sind . 8. Energiemanagement-System nach Anspruch 7 ,  the power distribution network and the central unit are attached to or in a garment. 8. Energy management system according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Kleidungsstück leitend e Klettverschlüsse , leitfähige Schlaufen bzw. Schleifer, magnetische und leitende Verschlüsse, kapazitive oder induktive gekoppelte über- läppende Verbindungen oder Druckknöpfe als Verbindung zwischen dem Energieverteilungsnetz und den Endgeräten aufweist. the garment conductive e velcros, conductive loops, magnetic and conductive closures, capacitive or inductive coupled has lapping connections or push buttons as a connection between the power distribution network and the terminals.
9. Energiemanagement-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , 9. Energy management system according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Teil der Endgeräte als Akkumulator ausgebildet ist, die eine Anzeigevorrichtung aufweisen, die zur Anzeige der Restenergie des Akkumulators ausgebildet ist. a part of the terminals is designed as an accumulator, which have a display device which is designed to display the residual energy of the accumulator.
10. Verfahren zum Verteilen von Energie in einem Energiemanagement-System mit mindestens zwei Endgeräten und mindestens einem Zentralgerät, die über ein10. A method for distributing energy in an energy management system with at least two terminals and at least one central unit, via a
Energieverteilungsnetz miteinander verbunden sind , wobei Energy distribution network are interconnected, wherein
jedes der mindestens zwei Endgeräte  each of the at least two terminals
eine Energiespeichereinheit,  an energy storage unit,
eine Energieumsetzungseinheit und  an energy conversion unit and
eine Kommunikationseinheit aufweist; und  a communication unit; and
das Zentralgerät  the central device
eine Zentral-Kommunikationseinheit und  a central communication unit and
einen Zentralprozessor aufweist,  has a central processor,
mit folgenden Schritten: with the following steps:
Übertragen des Energiebedarfs bzw. des Energievorrats der Energiespeichereinheit des jeweiligen Endgerätes an die Zentral-Kommunikationseinheit;  Transmitting the energy requirement or the energy supply of the energy storage unit of the respective terminal to the central communication unit;
Berechnen von Werten für auf dem Energieverteilungsnetz anzulegende elektrische Parameter aus dem übermittelten Energiebedarf bzw. Energievorrat;  Calculating values for electrical parameters to be applied to the power distribution network from the transmitted energy requirement or energy supply;
Übertragen der berechneten Werte an die Kommunikationseinheiten der Endgeräte;  Transmitting the calculated values to the communication units of the terminals;
Erzeugen der berechneten Werte aus der jeweiligen Energiespeichereinheit bei Energievorrat, bzw. Umsetzen und Speichern der berechneten Werte in die jeweilige Energiespeichereinheit bei Energiebedarf,  Generating the calculated values from the respective energy storage unit in the case of energy supply, or converting and storing the calculated values into the respective energy storage unit in the case of energy requirement,
wobei die Energieumsetzungseinheiten in drei Betriebsarten betrieben wer- den, wobei in einer ersten Betriebsart über die Energieumsetzungseinheiten eine vorgegebene Leistung aus der Energiespeichereinheit entnommen wird und diese in das Energieverteilungsnetz eingespeist wird und dabei auf ein dort existierendes Spannungsniveau transformiert wird , in einer zweiten Betriebsart eine feste Ausgangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebsart die Energiespei- chereinheit mit einer einstellbaren Leistung geladen wird , und  wherein the energy conversion units are operated in three operating modes, wherein in a first operating mode via the energy conversion units a predetermined power is taken from the energy storage unit and this is fed into the power distribution network and thereby transformed to a voltage level existing there, in a second mode a fixed Output voltage is generated and charged in a third mode, the energy storage unit with an adjustable power, and
die Betriebsart entsprechend der von der Zentral-Kommunikationseinheit übermittelten Werte eingestellt wird .  the operating mode is set according to the values transmitted by the central communication unit.
Endgerät für ein Energiemanagement-System, mit einer Energiespeichereinheit, Terminal for an energy management system, with an energy storage unit,
einer Energieumsetzungseinheit und  an energy conversion unit and
einer Kommunikationseinheit,  a communication unit,
wobei die Kommunikationseinheit so ausgebildet sind , dass sie den Ener- giebedarf bzw. den Energievorrat der Energiespeichereinheit des Endgerätes an eine Zentral-Kommunikationseinheit eines Zentralgeräts übertragen kann und dass sie durch einen Zentralprozessors des Zentralgeräts berechnete Werte empfangen kann, und  wherein the communication unit is configured such that it can transmit the energy requirement or the energy supply of the energy storage unit of the terminal to a central communication unit of a central unit and that it can receive calculated values by a central processor of the central unit, and
die Energieumsetzungseinheit so ausgebildet ist, dass diese Energie ent- sprechend der berechneten Werte aus der jeweiligen Energiespeichereinheit über ein Energieverteilungsnetz zur Verfügung stellen kann bzw. Energie mit den berechneten Werten vom Energieverteilungsnetz in die Energiespeichereinheit einspeisen kann,  the energy conversion unit is designed such that it can make energy available from the respective energy storage unit via an energy distribution network in accordance with the calculated values or can feed energy with the calculated values from the energy distribution network into the energy storage unit,
wobei die Energieumsetzungseinheit in drei Betriebsarten betreibbar ist, wobei in einer ersten Betriebsart über die Energieumsetzungseinheit eine vorgegebene Leistung aus der Energiespeichereinheit entnehmbar ist und diese in das Energieverteilungsnetz einspeisbar und dabei auf ein dort existierendes Spannungsniveau transformierbar ist, in einer zweiten Betriebsart eine feste Ausgangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebsart die Energiespeichereinheit mit einer einstellbaren Leistung geladen wird, und wherein the energy conversion unit is operable in three modes, wherein in a first mode via the energy conversion unit a predetermined power can be removed from the energy storage unit and this can be fed into the power distribution network and thereby transformable to an existing voltage level, in a second mode, a fixed output voltage is generated and in a third mode, the energy storage unit is charged with an adjustable power, and
die Betriebsart entsprechend der von der Zentral-Kommunikationseinheit übermittelten Werte einstellbar ist. the operating mode can be set according to the values transmitted by the central communication unit.
12. Endgerät nach Anspruch 1 1 , 12. Terminal according to claim 1 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass sie die Funktionalität des Endgerätes an die Zentraleinheit melden kann und den jeweiligen Energiebedarf der gegebenenfalls mehreren Funktionen des Endgerätes an die Zentral- Kommunikationseinheit übertragen kann und dass sie durch einen Zentralprozes - sors des Zentralgeräts berechnete maximale Leistungswerte empfangen kann, und dass die Energieumsetzungseinheit so ausgebildet ist, dass sie die angemeldete Funktionalität mit der zugeteilten Energie über Energiesparfunktionen zur Verfügung stellen kann und gegebenenfalls fehlende Energiemengen aus der Energiespeichereinheit decken kann.  the communication unit is designed such that it can report the functionality of the terminal to the central unit and can transmit the respective energy requirement of the possibly several functions of the terminal to the central communication unit and that it can receive calculated maximum power values by a central processor of the central unit and that the energy conversion unit is adapted to provide the notified functionality with the allocated power via energy saving functions and may possibly cover missing amounts of energy from the energy storage unit.
13. Endgerät nach Anspruch 1 1 , 13. Terminal according to claim 1 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass sie die Funktionalität des Endgerätes an die Zentraleinheit melden kann und den jeweiligen Ener- giebedarf der gegebenenfalls mehreren Funktionen des Endgerätes an die Zentral- Kommunikationseinheit übertragen kann und that the communication unit is designed so that it can report the functionality of the terminal to the central unit and the respective energy giebedarf the possibly several functions of the terminal can transmit to the central communication unit and
dass die Energieumsetzungseinheit so ausgebildet ist, dass überschüssige Energie zum Laden der Energiespeichereinheit verwendet werden kann, wobei eine Mindestladeenergie zur Verfügung gestellt wird, um einen Ladevorgang der Energiespeichereinheit nicht zu unterbrechen.  in that the energy conversion unit is designed so that excess energy can be used to charge the energy storage unit, wherein a minimum charging energy is provided in order not to interrupt a charging process of the energy storage unit.
14. Endgerät nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 , 14. Terminal according to one of claims 1 1 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass sie die Funktionalität des Endgerätes an die Zentraleinheit melden kann, eine niedrigere Endladeenergie aus der Energiespeichereinheit entnehmen kann als für die Funktionalität benötigt und den Restbedarf aus dem Energieverteilungsnetz entnehmen kann. 15. Zentralgerät für ein Energiemanagement-System, mit  that the communication unit is designed such that it can report the functionality of the terminal to the central unit, take a lower Endladeenergie from the energy storage unit as needed for the functionality and can remove the remaining demand from the power distribution network. 15. Central unit for an energy management system, with
einer Zentral-Kommunikationseinheit und  a central communication unit and
einem Zentralprozessor,  a central processor,
der Zentralprozessor so ausgebildet ist, dass dieser aus einem von der Zentral-Kommunikationseinheit empfangenen Energiebedarf bzw. Energievorrat berechnet, wie die Energie zwischen mit dem Zentralgerät über ein Energieverteilnetz verbundenen Endgeräten zu verteilen ist und dafür Werte für auf dem Energieverteilungsnetz anzulegende elektrische Parameter berechnet;  the central processor is designed such that it calculates from an energy requirement or energy supply received from the central communication unit how the energy is to be distributed between terminals connected to the central unit via an energy distribution network and calculates values for electrical parameters to be applied to the energy distribution network;
die Zentral-Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass diese die berechneten Werte an die Kommunikationseinheiten der Endgeräte übermitteln kann sowie eine Betriebsart einer Energieumsetzungseinheit des Endgeräts an das Endgerät übertragen kann,  the central communication unit is designed so that it can transmit the calculated values to the communication units of the terminals and transmit an operating mode of an energy conversion unit of the terminal to the terminal,
wobei die Energieumsetzungseinheiten der Endgeräte in drei Betriebsarten betreibbar sind, wobei in einer ersten Betriebsart über die Energieumsetzungseinheit eine vorgegebene Leistung aus Energiespeichereinheiten der Endgeräte ent- nehmbar ist und diese in das Energieverteilungsnetz einspeisbar und dabei auf ein dort existierendes Spannungsniveau transformierbar ist, in einer zweiten Betriebsart eine feste Ausgangsspannung erzeugt wird und in einer dritten Betriebs art die Energiespeichereinheit mit einer einstellbaren Leistung geladen wird . 16. Zentralgerät für ein Energiemanagement-System nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet,  wherein the energy conversion units of the terminals are operable in three modes, wherein in a first mode via the energy conversion unit a predetermined power from energy storage units of the terminals is entnehmbar and these can be fed into the power distribution network and thereby transformable to a voltage level existing there, in a second mode a fixed output voltage is generated and in a third mode of operation, the energy storage unit is charged with an adjustable power. 16. Central device for an energy management system according to claim 15, characterized in that
dass der Zentralprozessor so ausgebildet ist, dass dieser aus dem von der Zentral-Kommunikationseinheit empfangenen Energiebedarf bzw. Energievorrat sowie einer empfangenen Energiespeichertemperatur die Werte so berechnet, dass für einen maximale Ausnutzung der verfügbaren Kapazität unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur gesorgt wird; und die im Endgerät fehlenden Energiemengen über im Endgerät befindliche Energiespeicher und von anderen externen Endgeräten kommandierten Energieliefermengen aus deren Energiespei- ehern ausgeglichen wird . the central processor is designed such that it calculates the values from the energy requirement or energy supply received by the central communication unit and from a received energy storage temperature such that ensure maximum utilization of available capacity taking into account the ambient temperature; and the amount of energy missing in the terminal is compensated by means of energy stores located in the terminal and energy deliveries commanded by other external terminals from their energy sources.
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