ES3015658T3

ES3015658T3 - Method and system for analyzing an electrical energy storage device and power supply system

Info

Publication number: ES3015658T3
Application number: ES22710004T
Authority: ES
Inventors: Florian Guschlbauer; Hannes Heigl; Johannes Mühlegger; Dominik Pfaffenbichler
Original assignee: Fronius International GmbH
Current assignee: Fronius International GmbH
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2025-05-07
Anticipated expiration: 2042-02-17
Also published as: WO2022175357A1; IL304749B1; EP4047380A1; PL4214816T3; US12422491B2; AU2022221953B2; HUE070540T2; IL304749B2; CN116583753B; EP4214816A1; IL304749A; EP4214816B1; US20240219472A1; EP4214816C0; CN116583753A; AU2022221953A1; US20230393210A1

Abstract

La invención se refiere a un método para analizar una fuente de energía eléctrica almacenada (2), en particular un acumulador o una batería, en donde la fuente de energía eléctrica almacenada (2) está conectada eléctricamente a al menos un consumidor (4) y a al menos una fuente de energía eléctrica (5) en un sistema de suministro de energía eléctrica (1), en donde un flujo de energía eléctrica (F) que entra o sale de la fuente de energía almacenada (2) se mide directa o indirectamente usando una unidad de medición (8), en particular un medidor inteligente (9), y al menos un parámetro (P) de la fuente de energía almacenada (2) se identifica iterativamente sobre la base de los valores detectados del flujo de energía medido (F), en donde el flujo de energía (F) tiene la energía unitaria por tiempo y un perfil energético (11) de la energía que fluye hacia la fuente de energía almacenada (2) y tomada de la fuente de energía almacenada (2) se determina a partir del flujo de energía (F) integrando dicho flujo de energía a lo largo del tiempo, en donde el al menos un parámetro (P) se identifica sobre la base del perfil energético (11). La invención se refiere además a un sistema de análisis eléctrico (21) y a un sistema de suministro de energía (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistema de análisis de un sistema de almacenamiento y suministro de energía eléctrica

La invención se refiere a un procedimiento para analizar un acumulador de energía eléctrica, en particular un acumulador o una batería, en donde el acumulador de energía está conectado eléctricamente al menos a un consumidor y al menos a una fuente de energía eléctrica en un sistema de suministro de energía eléctrica.

Además, la invención se refiere a un sistema eléctrico de análisis de un acumulador de energía eléctrica y a un sistema de suministro de energía eléctrica con un sistema de análisis de este tipo.

Los sistemas de suministro de energía eléctrica, por ejemplo, para hogares o empresas comerciales, suelen constar de varios componentes, entre ellos un colector de energía eléctrica, un inversor y una unidad de control para distribuir los flujos de carga ("unidad de gestión de la energía"). Además, fuentes de energía como los sistemas fotovoltaicos también pueden ser integrados en el sistema de suministro energético. En el mercado hay un gran número de fabricantes de componentes para sistemas de suministro de energía. En la mayoría de los casos, en los sistemas de suministro de energía sólo se usan componentes del mismo fabricante, ya que están armonizados y son compatibles entre sí. Sin embargo, también es posible en principio, y en algunos casos incluso deseable, combinar componentes de distintos fabricantes en un sistema de suministro de energía. Sin embargo, algunos componentes de los sistemas de suministro de energía requieren el intercambio de datos con otros componentes del sistema de suministro de energía para funcionar correctamente. Por ejemplo, la unidad de control debe ser capaz de consultar el estado actual de carga y otros parámetros del sistema de almacenamiento de energía para que la unidad de control pueda adaptar los flujos de carga en el sistema de suministro de energía al estado de funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía o para que el sistema de almacenamiento de energía pueda ser integrado en un plan energético existente o en un sistema de gestión de la energía. Sin embargo, muchos componentes de sistemas de suministro de energía sólo permiten el intercambio de datos con componentes del mismo fabricante. A menudo, el intercambio de datos entre componentes de distintos fabricantes no es posible o sólo lo es con un esfuerzo adicional. Sin embargo, sería deseable poder combinar componentes de distintos fabricantes en un sistema de suministro de energía sin esfuerzo adicional y sin limitar la funcionalidad. En particular, sería deseable que otros componentes de un sistema de suministro de energía pudieran conocer el estado de funcionamiento de un sistema de almacenamiento de energía sin tener que intercambiar datos con el sistema de almacenamiento de energía. De este modo, un sistema de almacenamiento de energía de un fabricante podría ser integrado fácilmente en un sistema de suministro de energía con componentes de otro fabricante sin perjudicar el funcionamiento del sistema de suministro de energía.

Los dispositivos de almacenamiento de energía y los procedimientos para determinar los parámetros de los dispositivos de almacenamiento de energía son conocidos en el estado de la técnica, por ejemplo, en los documentos WO 2018/104948 A1 y US 2019/0056451 A1.

Los documentos CN 112269136 A y C N 112218057 A revelan la determinación de parámetros de dispositivos de almacenamiento de energía usando magnitudes físicas medidas tales como corriente y tensión. Las variables medidas se introducen en un modelo matemático y se usan para determinar los parámetros de la unidad de almacenamiento de energía.

El documento US 2014/0184165 A1 divulga una disposición de circuitos en la que se puede determinar el estado de carga de una batería usando un contador de carga.

El documento US 2004/0232884 A1 se refiere a un sistema de autodiagnóstico para un acumulador de energía. Esto determina la capacidad de la unidad de almacenamiento de energía.

A la luz de lo anterior, es un objetivo de la presente invención aminorar o incluso eliminar completamente las desventajas de la técnica anterior. En particular, es un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento y un sistema para analizar un acumulador de energía, con el que se pueda determinar al menos un parámetro de un acumulador de energía integrado en un sistema de suministro de energía sin necesidad de intercambiar datos con el acumulador de energía.

Este objetivo se consigue en primer lugar mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

Según la invención, en un procedimiento del tipo mencionado al principio, se prevé que se mida un flujo de energía que entra o sale del acumulador de energía y se determine iterativamente al menos un parámetro del acumulador de energía a partir de los valores registrados del flujo de energía medido. Ventajosamente, el procedimiento según la invención elimina la necesidad de intercambiar datos con el acumulador de energía o su unidad de control, por ejemplo, para obtener información sobre el estado de carga o la capacidad útil del acumulador de energía. El valor de al menos un parámetro determinado por el procedimiento puede ser desconocido antes del inicio del procedimiento. Para determinar al menos un parámetro del acumulador de energía, se mide, almacena y analiza el flujo de energía eléctrica que entra o sale del acumulador de energía. Al menos los valores medidos de corriente y tensión pueden servir de base para medir el flujo de energía. El flujo de energía puede medirse usando uno o varios vatímetros o uno o varios contadores inteligentes, por ejemplo. El flujo de energía es una variable de potencia y tiene la unidad de energía por tiempo, en concreto vatios o julios por segundo. Basándose en el flujo de energía que entra o que sale de la unidad de almacenamiento de energía, se puede determinar al menos un parámetro de la unidad de almacenamiento de energía, que antes se desconocía o al que no se tenía acceso por las razones explicadas anteriormente. Al conocer al menos un parámetro, el sistema de almacenamiento de energía puede ser controlado de forma más eficiente y, por ejemplo, integrarlo mejor en un plan energético existente. La aplicación del procedimiento es especialmente ventajosa si se va a integrar un sistema de almacenamiento de energía de terceros de un fabricante en un sistema de suministro de energía con componentes de otro fabricante. Tal como se mencionaba al principio, en estos casos no suele ser posible acceder a los parámetros del sistema de almacenamiento de energía, ya que muchos de ellos no permiten el intercambio de datos con componentes de otros fabricantes. El flujo de energía medido representa -dependiendo de la dirección- una instantánea del consumo de energía o de la potencia de salida de la unidad de almacenamiento de energía en un momento concreto. Preferentemente, el al menos un parámetro de la unidad de almacenamiento de energía puede ser determinado y ajustado de manera continua midiendo continuamente el flujo de energía y teniendo en cuenta los valores medidos previamente del flujo de energía. En una forma de realización, en una fase de aprendizaje al principio de la aplicación del procedimiento, antes de que el al menos un parámetro sea determinado o determinado de manera definitiva, los valores medidos del flujo de energía pueden ser registrados y almacenados durante un periodo de tiempo, por ejemplo, al menos durante una o más horas. Durante esta fase de aprendizaje, también se puede activar o desactivar una carga conectada con el fin de "estimular" el acumulador de energía para que se cargue o se descargue. Después de la fase de aprendizaje, se puede determinar al menos un parámetro a partir de los valores almacenados. Por supuesto, también se puede ajustar al menos un parámetro o volver a determinarlo de forma continua una vez finalizada la fase de aprendizaje en función de otros valores medidos del flujo de energía. La determinación continua del flujo de energía puede ser en tiempo discreto, es decir, a intervalos regulares o irregulares. Los valores medidos del flujo de energía se pueden usar para determinar una curva temporal, también conocida como curva de energía, de la energía que entra y sale del sistema de almacenamiento de energía. El desarrollo de la energía puede ser determinada a partir del flujo de energía, en particular integrándolo en el tiempo. El desarrollo de la energía se almacena preferentemente de tal modo que en cualquier momento concreto del pasado se disponga de un valor de energía correspondiente. En una forma de realización, el al menos un parámetro puede ser determinado sobre la base de esta curva temporal. El al menos un parámetro puede ser, por ejemplo, una energía en un momento concreto contenida en el acumulador de energía, una capacidad al menos en un momento concreto disponible del acumulador de energía, en particular una capacidad al menos en un momento concreto disponible de carga o de descarga, una capacidad útil del acumulador de energía, un estado de carga del acumulador de energía, un autoconsumo del acumulador de energía, una pérdida de carga y descarga del acumulador de energía, un rendimiento, un parámetro del modelo de almacenamiento de energía o un parámetro de una característica de carga o de descarga del acumulador de energía. Las características de carga o de descarga incluyen la potencia de carga y la potencia de descarga.

Por supuesto, varios de los parámetros mencionados también se pueden determinar usando el procedimiento según la invención. La capacidad mínima disponible en un momento concreto del sistema de almacenamiento de energía es la cantidad mínima de energía que está disponible para cargar o descargar el sistema de almacenamiento de energía en un momento determinado. Dependiendo de la aplicación, la capacidad mínima disponible puede ser, por lo tanto, la cantidad mínima de energía que puede cargarse o retirarse del acumulador de energía. La capacidad mínima disponible puede ser, por lo tanto, una capacidad de carga o una capacidad de descarga del acumulador de energía. La capacidad útil de un sistema de almacenamiento de energía es la cantidad máxima de energía que se puede usar realmente para cargar y descargar. La capacidad utilizable suele ser inferior a la capacidad nominal del sistema de almacenamiento de energía, ya que no se puede usar toda la capacidad nominal de un sistema de almacenamiento de energía. La capacidad útil corresponde a la suma de la capacidad de carga y la capacidad de descarga. El estado de carga del sistema de almacenamiento de energía, también denominado SoC ("State of Charge"), puede indicarse en forma de porcentaje, por ejemplo, y representa la cantidad de energía contenida en un momento en el sistema de almacenamiento de energía en relación con su capacidad utilizable. El al menos un parámetro que se determina no tiene por qué ser constante en el tiempo, sino que también puede variar, como el estado de carga. Por lo tanto, al menos un parámetro se determina de forma iterativa. Iterativo significa que al menos un parámetro se vuelve a determinar o ajustar continuamente sobre la base de valores del flujo de energía registrados anteriormente y medidos de nuevo. Por ejemplo, puede ser posible ajustar o volver a determinar al menos un parámetro después de cada nueva medición del flujo de energía. Como ya se ha mencionado, las mediciones pueden ser discretas en el tiempo, por ejemplo, cada 1 a 10 segundos. Por supuesto, también son posibles intervalos más cortos o más largos. Mediante la determinación iterativa del al menos un parámetro, el valor del parámetro determinado por el procedimiento puede aproximarse al valor real del parámetro a lo largo del tiempo. El sistema de almacenamiento de energía puede constar de varias células o sistemas parciales de almacenamiento de energía y también puede tener un inversor integrado, por ejemplo.

En una forma de realización preferente de la invención, se prevé que se determine una capacidad útil del acumulador de energía como un parámetro a partir de los valores registrados del flujo de energía. Preferentemente, los valores medidos del flujo de energía se usan para determinar una curva temporal de la energía que entra y que sale del acumulador de energía, por ejemplo, integrando en el tiempo el flujo de energía. Como ya se ha explicado, esta curva temporal también puede describirse como una curva de energía. A partir del desarrollo de la energía se puede determinar un mínimo preferentemente global y un máximo preferentemente global. La capacidad útil del acumulador de energía se puede determinar calculando la diferencia entre el máximo preferentemente global y el mínimo preferentemente global. Los máximos y los mínimos del desarrollo de la energía pueden cambiar con el tiempo. En consecuencia, también se pueden determinar de forma iterativa y la capacidad útil del sistema de almacenamiento de energía se puede ajustar o volver a determinar en consecuencia. Cuanto más tiempo se use el procedimiento, mayor será la probabilidad de que los máximos y mínimos globales dejen de cambiar y de que la capacidad útil calculada se aproxime a la capacidad útil real. Por esta razón, como ya se ha mencionado anteriormente, se puede prever preferentemente una fase de aprendizaje en la que se registre el flujo de energía que entra o sale del acumulador de energía. La fase de aprendizaje puede llevarse a cabo durante un periodo fijo de tiempo, por ejemplo. La fase de aprendizaje también puede durar hasta que el máximo global y el mínimo global del desarrollo de la energía dejen de cambiar durante un periodo de observación determinado. El máximo global y el mínimo global se ajustan continuamente durante la fase de aprendizaje. Inicialmente, el máximo (único) corresponde al máximo global. Esto se guarda y si un nuevo máximo supera el máximo global, se redefine el máximo global según este nuevo valor. Lo mismo ocurre con el mínimo global. Al final de la fase de aprendizaje, se determinan el máximo global y el mínimo global y, por lo tanto, la capacidad utilizable. Sin embargo, el proceso en sí puede continuar una vez finalizada la fase de aprendizaje, ya que pueden cambiar otros parámetros, tales como el estado de carga de la unidad de almacenamiento de energía. El procedimiento reconoce estos cambios.

En otra realización de la invención, una energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía se determina como parámetro sobre la base de los valores detectados del flujo de energía. La energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía se puede determinar, al igual que el flujo de energía en general, por ejemplo, integrando el flujo de energía medido que entra o sale del acumulador de energía a lo largo del tiempo. Ni que decir tiene que la integración requiere un valor inicial, que inicialmente puede ser cero, por ejemplo. En esta forma de realización, se puede determinar el desarrollo de la energía, es decir, la curva temporal de la energía que entra y sale del acumulador de energía. Un punto final temporal de este flujo de energía representa la energía disponible en un momento concreto en el acumulador de energía, por lo que el punto final cambia constantemente por nuevos valores medidos del flujo de energía y progresa con el tiempo.

En una forma de realización preferente de la invención, se determinan al menos una capacidad útil y una energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía.

En una forma de realización de la invención, puede estar previsto que se determine un estado de carga instantáneo del acumulador de energía a partir de la energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía y la capacidad útil del acumulador de energía. El estado de carga del sistema de almacenamiento de energía en un momento concreto se puede determinar estableciendo la energía contenida en un momento concreto en el sistema de almacenamiento de energía en relación con la capacidad utilizable.

En otra forma de realización de la invención, se determina como parámetro una capacidad mínima en un momento concreto disponible del acumulador de energía sobre la base de los valores registrados del flujo de energía. La capacidad mínima disponible puede ser una capacidad mínima disponible de carga o una capacidad mínima disponible de descarga. A partir del desarrollo de la energía descrita anteriormente se puede determinar un mínimo preferentemente global y/o un máximo preferentemente global. La diferencia entre el mínimo global preferente y la energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía representa la capacidad de descarga mínima disponible en un momento concreto del acumulador de energía. La diferencia entre el máximo global preferible y la energía contenida en un momento concreto en el acumulador de energía representa la capacidad de carga mínima disponible del acumulador de energía. La capacidad de descarga se refiere a la cantidad de energía que se puede extraer del sistema de almacenamiento de energía. La capacidad de carga se refiere a la cantidad de energía que se puede cargar en el sistema de almacenamiento de energía.

Preferentemente, se mide una corriente eléctrica que entra y sale del acumulador de energía y una tensión eléctrica en el acumulador de energía para medir el flujo de energía que entra o sale del acumulador de energía. El producto de la corriente medida y la tensión medida en un momento determinado es el flujo de energía en ese momento. La dirección de la corriente determina la dirección del flujo de energía.

En una forma de realización, se prevé que la al menos una fuente de energía, por ejemplo, una instalación fotovoltaica o una red de suministro, alimente energía eléctrica al sistema de almacenamiento de energía en función del al menos un parámetro. Tal como se ha explicado anteriormente, el al menos un parámetro puede ser, por ejemplo, un estado de carga o una capacidad mínima de carga o de descarga en un momento concreto disponible del acumulador de energía. Por ejemplo, si se dispone de suficiente capacidad de carga, la fuente de energía puede cargar energía eléctrica en la unidad de almacenamiento de energía. También puede haber varias fuentes de energía.

Preferentemente, la al menos una fuente de energía es una red de suministro eléctrico, en particular una red de corriente alterna, o una instalación fotovoltaica.

Para analizar el acumulador de energía de forma aún más exhaustiva, también se puede medir un flujo de energía que entra o sale de la al menos una fuente de energía y usarse, por ejemplo, para determinar el al menos un parámetro del acumulador de energía. La medición en la fuente de energía puede ser realizada por otra unidad de medición, tal como un contador inteligente. En particular, se puede prever que el flujo de energía se mida en un punto de alimentación de la fuente de energía, especialmente en un punto de alimentación de la red de suministro o de la instalación fotovoltaica. Si se dispone de varias fuentes de energía, es posible medir el flujo de energía que entra o sale de todas ellas. En esta forma de realización, por ejemplo, es posible determinar las condiciones en las que el acumulador de energía se activa y absorbe o libera energía. Una posible condición en la que el sistema de almacenamiento de energía absorbe energía puede ser, por ejemplo, si hay un excedente de energía o de potencia en el punto o puntos de alimentación de la fuente o fuentes de energía, que es absorbido por el sistema de almacenamiento de energía. Esto significa que se reconoce el momento en el que todos los componentes conocidos del sistema están abastecidos y el excedente de energía está disponible para inyectar a la red. Si esta energía sobrante es medida ahora por la otra unidad de medición, la unidad de almacenamiento de energía se activa a partir de este momento y absorbe la energía sobrante. El conocimiento de las condiciones en las que el sistema de almacenamiento de energía se activa permite o facilita posteriormente el control del sistema de almacenamiento de energía.

El objetivo mencionado al principio se consigue además mediante un sistema eléctrico para analizar un acumulador de energía eléctrica según la reivindicación 10.

El sistema de análisis está configurado para llevar a cabo el procedimiento descrito anteriormente si está integrado en un sistema de suministro de energía eléctrica con un acumulador de energía eléctrica. En cuanto a las ventajas y el modo de funcionamiento del sistema de análisis, se remite a las explicaciones anteriores del procedimiento según la invención. Todas las características del procedimiento también pueden ser transferidas al sistema de análisis de la misma manera. El sistema de análisis puede ser un sistema distribuido. Por lo tanto, la unidad de medición y la unidad de evaluación pueden estar separadas localmente y comunicarse entre sí a través de un servidor, por ejemplo. En cualquier caso, se pueden intercambiar datos entre la unidad de medición y la unidad de evaluación. La al menos una unidad de medición puede tener sensores de medición para detectar corriente y tensión. La unidad de medición, como mínimo, está preparada para registrar directa o indirectamente el flujo de energía que entra o sale de la unidad de almacenamiento de energía. La invención se refiere a un sistema de suministro de energía eléctrica que comprende lo siguiente:

• al menos un consumidor eléctrico;

• al menos una fuente de energía eléctrica;

• al menos un acumulador de energía eléctrica; y

• un sistema de análisis eléctrico del tipo descrito anteriormente, en el que el consumidor eléctrico, la fuente de energía, el acumulador de energía y la al menos una unidad de medición del sistema de análisis están conectados eléctricamente entre sí.

A continuación, se explica con más detalle la invención con referencia a las figuras, a las que, sin embargo, no se debe limitar. Se muestra:

La Fig. 1A y la Fig. 1B muestran esquemáticamente cada una de ellas un sistema de suministro de energía eléctrica con un colector de energía eléctrica;

Fig. 2 el curso esquemático a lo largo del tiempo de la energía contenida en el acumulador de energía; y

Fig. 3 un diagrama de flujo del procedimiento según la invención.

La fig. 1A y la fig. 1B muestran ejemplos de diferentes variantes de un sistema de suministro de energía 1 con un acumulador de energía eléctrica 2, un inversor 3, un consumidor 4, una primera fuente de energía 5 en forma de red trifásica de corriente alterna 6 y una segunda fuente de energía 5 en forma de una instalación fotovoltaica 7, que están conectados eléctricamente entre sí de manera correspondiente. La unidad de almacenamiento de energía 2 puede tener dentro de su carcasa, por ejemplo, una unidad de control, un sistema de gestión y una unidad convertidora 3'.

Se puede usar al menos una unidad de medición 8, en particular un contador inteligente 9, para medir directa o indirectamente un flujo de energía eléctrica F hacia o desde el acumulador de energía eléctrica 2. Para ello, la unidad de medición 8, como mínimo, mide una tensión U y/o una corriente I. A continuación, se puede usar para determinar la potencia eléctrica o el flujo de energía F que entra o sale del acumulador de energía 2. En caso necesario, sólo se puede medir la corriente I si se puede suponer que la tensión U es constante. El producto de la tensión U y de la corriente I da el flujo de energía F o la potencia o un valor representativo de ésta, donde el sentido de la corriente I determina el sentido del flujo de energía F. En el ejemplo de realización mostrado, se proporcionan dos unidades de medición 8. Hay una unidad de medición 8 cerca de la unidad de almacenamiento de energía 2 y otra unidad de medición 8 en un punto de alimentación 20. Sin embargo, el procedimiento sólo requiere al menos una unidad de medición 8, que se puede usar para determinar el flujo de energía F que entra o sale del acumulador de energía 2. También se pueden proporcionar más unidades de medida 8 que las mostradas. No hay cargas dispuestas entre la unidad de medición 8 en las proximidades de la unidad de almacenamiento de energía 2 y la unidad de almacenamiento de energía 2. La unidad de medición 8 próxima a la unidad de almacenamiento de energía 2 también puede estar integrada en la unidad de almacenamiento de energía 2 o en su carcasa. Los valores medidos del flujo de energía F pueden ser puestos a disposición por las unidades de medición 8 a una unidad de evaluación 10, por ejemplo, vía radio o por cable, eventualmente a través de un servidor. La unidad de evaluación 10 puede estar separada espacialmente de las unidades de medición 8. Al menos una unidad de medición 8 y la unidad de evaluación 10 forman una configuración mínima de un sistema de análisis 21 para llevar a cabo el procedimiento según la invención.

Los valores medidos por la unidad de medición 8 en el punto de alimentación 20 se pueden transmitir a la unidad de evaluación 10 del mismo modo que los valores medidos por la unidad de medición 8 en las proximidades de la unidad de almacenamiento de energía 2 y tenerse en cuenta en el procedimiento según la invención. La unidad de medición 8 en el punto de alimentación 20 se puede usar, por ejemplo, para determinar las condiciones en el punto de alimentación 20 en las que la unidad de almacenamiento de energía 2 se activa, es decir, absorbe o libera energía E. Por ejemplo, este puede ser el caso si hay un excedente de energía en el punto de alimentación 20. Con este conocimiento, el sistema de suministro de energía 1 puede ser controlado de forma más eficiente y se puede integrar el sistema de almacenamiento de energía 2 en un plan de gestión de la energía.

La Fig. 1A y la Fig. 1B muestran cada una diferentes variantes de un sistema de suministro de energía 1. En la Fig. 1A, la unidad de almacenamiento de energía 2 está conectada en el lado de CC del inversor 3. De este modo, el acumulador de energía 2 se carga o descarga con CC ("corriente continua"). Para igualar los diferentes niveles de tensión, se integra preferentemente en la unidad de almacenamiento de energía 2 o en su carcasa una unidad convertidora 3', por ejemplo, un convertidor CC/CC bidireccional.

La Fig. 1B muestra una configuración alternativa de un sistema de suministro de energía 1, en la que la unidad de almacenamiento de energía 2 está conectada en el lado de CA del inversor 3 (CA = "corriente alterna"). A continuación, sólo se comentarán las diferencias con el cableado de la Fig. 1A. Una unidad de conversión 3' en forma de inversor puede ser integrada en la unidad de almacenamiento de energía 2 o en su carcasa para cargar o descargar la unidad de almacenamiento de energía 2 con corriente continua. Se puede omitir la unidad de medición 8 por delante de la unidad de almacenamiento de energía 2 si la unidad convertidora 3' proporciona una interfaz que proporciona los valores medidos de tensión U y corriente I.

Para controlar los flujos de carga que entran y salen del sistema de almacenamiento de energía 2 o para poder integrar de la mejor manera posible el sistema de almacenamiento de energía 2 en un sistema de gestión de la energía es necesario conocer su estado de funcionamiento. Por regla general, los parámetros P del acumulador de energía 2, tal como una capacidad útil Cutil o un estado de carga Qest, los proporciona el acumulador de energía 2 a través de una interfaz de datos. Sin embargo, el intercambio de datos sólo suele ser posible entre componentes del mismo fabricante. Sin embargo, si la unidad de almacenamiento de energía 2 procede de un fabricante distinto al de los demás componentes del sistema de suministro de energía 1, los parámetros P de la unidad de almacenamiento de energía 2 sólo podrán leerse con dificultad o no podrán leerse en absoluto. Para poder determinar el estado de funcionamiento de un acumulador de energía 2 de un fabricante tercero, la invención prevé que se mida el flujo de energía F que entra o que sale del acumulador de energía 2 y que se determine iterativamente al menos un parámetro P del acumulador de energía 2 a partir de los valores registrados del flujo de energía F medido. Iterativo significa que al menos un parámetro P se vuelve a determinar o se ajusta de manera continua en función de los valores del flujo de energía F registrados previamente y medidos de nuevo. También se pueden determinar varios parámetros P. Ejemplos de parámetros P son el estado de carga Qest, una capacidad utilizable Cutil o una capacidad mínima disponible C del acumulador de energía 2. Otro ejemplo del parámetro P es el rendimiento. La capacidad mínima disponible C puede ser una capacidad mínima de carga Ccar disponible en un momento concreto o una capacidad mínima de descarga Cdes disponible en un momento concreto . En la Fig. 1A y la Fig. 1B, por razones de claridad sólo se muestra Cdes como la capacidad mínima disponible C. Sin embargo, Ccar también forma una capacidad mínima C disponible. La suma de la capacidad de carga mínima Ccar disponible en ese momento y la capacidad de descarga mínima Cdes disponible en ese momento da como resultado la capacidad utilizable Cutil. Una capacidad de descarga Cdes denota una cantidad de energía que puede extraerse del acumulador de energía 2. Una capacidad de carga Ccar denota una cantidad de energía que puede cargarse en el acumulador de energía 2. A continuación se describe cómo pueden determinarse los parámetros P de la unidad de almacenamiento de energía 2.

A partir de los valores medidos del flujo de energía F, mediante integración en el tiempo se puede determinar un desarrollo temporal de la energía E que fluye hacia y desde el acumulador de energía 2. El desarrollo de la energía E también se puede describir como un desarrollo de la energía 11 en el tiempo. El desarrollo de la energía 11 muestra la energía E contenida en un instante concreto en el acumulador de energía 2 en un momento dado. En la Fig. 2 se muestra un desarrollo de la energía 11 a modo de ejemplo. Se puede observar que del acumulador de energía 2 se puede tomar y suministrarle la energía E a lo largo del tiempo t. El flujo de energía F se mide de forma continua y discreta en el tiempo. Si la medición detecta una actividad (es decir, el acumulador de energía 2 está activo) en el flujo de energía F, el registro o la transmisión de los datos a la unidad de evaluación 10 comienza a una hora de inicio 12. A continuación, se mide y se registra el flujo de energía F, por ejemplo, como parte de una fase inicial de aprendizaje.

El desarrollo de la energía 11 puede continuar con otras mediciones del flujo de energía F. Los siguientes parámetros P pueden ser determinados a partir del flujo de energía F o del desarrollo de la energía 11:

A partir del máximo global 13 y del mínimo global 14 del desarrollo de la energía 11, calculando la diferencia se puede determinar una capacidad útil actual Cutil de la unidad de almacenamiento de energía 2. Midiendo el flujo de energía F durante un periodo de tiempo más largo, la capacidad utilizable actual Cutil puede aproximarse a la capacidad utilizable real de la unidad de almacenamiento de energía 2.

El rendimiento del sistema de suministro de energía 1 o del sistema de almacenamiento de energía 2 también puede ser determinado a partir del máximo global 13 y del mínimo global 14, basándose en los datos de la unidad de medición 8. El resultado es un valor inicial para el rendimiento en el primer paso. Los análisis temporales permiten determinar si aparece de manera constante un nuevo máximo global 13 o un nuevo mínimo global 14. El análisis temporal puede realizarse, por ejemplo, por aproximación mediante una línea recta. Si el análisis de la tendencia lineal, es decir, la línea recta, no muestra un gradiente, el rendimiento ha sido determinado correctamente. Si la tendencia es un gradiente en sentido positivo o negativo, el rendimiento no ha sido determinado correctamente. Se corrige el rendimiento. Si se crea de manera constante un nuevo mínimo global 14, el valor anterior del rendimiento era demasiado bajo, es decir, la batería es más eficiente de lo que se suponía inicialmente. El valor del rendimiento se corrige en este sentido, es decir, se aumenta, de tal modo que el valor se sitúa de nuevo entre el 0 % y el 100 %. Sin embargo, si se alcanza de manera constante un nuevo máximo global 13, esto indica que el valor anterior del rendimiento era demasiado alto, la batería es en realidad más ineficiente y se pierde más energía durante el almacenamiento hasta que la batería está realmente llena. El rendimiento debe corregirse a la baja para que el valor se sitúe de nuevo entre el 0 % y el 100 %.

En una forma de realización, también se puede determinar el rendimiento si se sabe que la batería externa, es decir, la unidad de almacenamiento de energía 2, puede controlarse por exceso de potencia en el punto de alimentación (la batería externa se regula a alimentación cero). A continuación, mediante una generación consciente de excedentes y la generación de carga (ajuste en un 2° punto de carga conocido mediante gestión de la energía), es decir, sistema de almacenamiento doméstico mediante gestión de la energía), la batería externa, es decir, el sistema de almacenamiento de energía 2, puede cargarse y descargarse por completo. A partir de ahí se puede calcular un rendimiento como parámetro.

En la Fig. 2 sólo se muestra una sección del desarrollo de la energía 11. Registrando otros valores medidos del flujo de energía F, el desarrollo de la energía 11 puede continuarse como ya se ha mencionado. En determinadas circunstancias, también se puede producir un nuevo máximo global 13 o un nuevo mínimo global 14 del desarrollo de la energía 11. Mediante la determinación iterativa de los parámetros P, se detecta cualquier cambio en el máximo global 13 o en el mínimo global 14 y se ajusta o se vuelve a determinar la capacidad útil actual Cutil.

El desarrollo de la energía 11 representa la energía E contenida en el acumulador de energía 2 en cualquier momento. Para determinar la energía E contenida en un momento concreto en el acumulador de energía 2, es decir, en el punto final 15 actual, se pueden usar el punto final 15 y el mínimo global 14 del desarrollo de la energía 11.

También se puede determinar una capacidad C al menos disponible a partir del desarrollo de la energía 11. La capacidad C al menos disponible puede ser una capacidad de carga Ccar al menos disponible en un momento concreto o una capacidad de descarga Cdes al menos disponible en un momento concreto. La capacidad Cdes al menos disponible en un momento concreto del acumulador de energía 2 se puede determinar calculando la diferencia entre la energía E contenida en un momento concreto en el acumulador de energía 2 y el mínimo global 14. La capacidad descarga Cdes al menos disponible es la cantidad mínima de energía que puede extraerse del acumulador de energía 2. La capacidad de descarga Cdes al menos disponible puede corresponder a la energía E. Sin embargo, si no toda la energía E puede o debe extraerse del acumulador de energía 2, la energía E y la capacidad de descarga Cdes al menos disponible pueden diferir. Mediante la determinación de una diferencia entre la energía E contenida en un momento concreto en el acumulador de energía 2 y el máximo global 13, se puede determinar una capacidad de carga Ccar al menos disponible en un momento concreto del acumulador de energía 2. La capacidad de carga Ccar al menos disponible es una cantidad de energía que puede cargarse en el acumulador de energía 2.

Un estado de carga actual Qest del acumulador de energía 2 puede ser determinado como un parámetro en cualquier momento t basándose en la energía E contenida en un momento concreto en el acumulador de energía 2 y la capacidad útil Cutil del acumulador de energía 2. Para determinar el estado de carga actual Qest, se puede formar una relación entre la energía E contenida en un momento concreto en el acumulador de energía 2 y la capacidad utilizable Cutil, y esta relación puede expresarse como un porcentaje, por ejemplo.

La capacidad utilizable Cutil de la unidad de almacenamiento de energía 2 también puede incluir una reserva de energía para el funcionamiento de potencia de emergencia. En otras palabras, la reserva de energía es una parte de la capacidad de descarga Cdes al menos disponible que se puede usar en modo de alimentación de emergencia.

La Fig. 3 muestra un diagrama de flujo a modo de ejemplo para el procedimiento en cuestión, que se lleva a cabo en la unidad de evaluación 10. El al menos un parámetro P del acumulador de energía se determina realizando las etapas 101 a 108. Las etapas 101 a 108 se llevan a cabo de forma iterativa. El proceso se inicia en el paso 101. Los valores medidos se obtienen mediante la determinación continua del flujo de energía F. En el paso 102, los valores medidos se usan para determinar si el acumulador de energía 2 se está cargando o descargando y, por lo tanto, está activo. Si el acumulador de energía 2 está inactivo, el sistema espera primero (paso 103) hasta que el acumulador de energía 2 esté activo. Si el acumulador de energía 2 está activo, en el paso 104 se determina si el acumulador de energía 2 se está cargando. Si no es así, se determina si el acumulador de energía 2 se está descargando (paso 105). Cuando el acumulador de energía 2 se carga o descarga, el flujo de energía medido F se registra en el paso 106 y se almacena cíclicamente junto con un sello de tiempo (representado por el bloque 107, que es una memoria de datos). En el paso 108, el al menos un parámetro P del acumulador de energía 2 se determina como se ha descrito anteriormente. A continuación, el proceso comienza de nuevo desde el principio en la etapa 101 para mantener actualizado al menos un parámetro P del acumulador de energía 2. Este flujo de energía almacenada se puede usar, por ejemplo, para producir una representación como la de la Fig. 2.

Preferentemente, sólo se almacenan o usan valores medidos del flujo de energía para determinar el al menos un parámetro cuando el acumulador de energía 2 está activo. Como resultado, no hay líneas constantes de energía E en la evaluación o en la visualización, o sólo hay líneas constantes cortas (véase la Fig. 2), lo que da lugar a una visualización significativa con líneas ascendentes y descendentes. También puede tenerse en cuenta un flujo de energía F procedente de una o varias fuentes de energía 5.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para analizar un acumulador de energía eléctrica (2), que es un acumulador o una batería, en donde el acumulador de energía (2) está conectado eléctricamente al menos a un consumidor (4) y al menos a una fuente de energía eléctrica (5) en un sistema de suministro de energía eléctrica (1) de un hogar o una empresa comercial,caracterizado porquecon la ayuda de una unidad de medición (8), en particular un contador inteligente (9), se mide directa o indirectamente un flujo de energía eléctrica (F) que entra o sale del acumulador de energía (2) y se determina iterativamente al menos un parámetro (P) del acumulador de energía (2) a partir de los valores registrados del flujo de energía (F) medido, en donde el flujo de energía (F) tiene la unidad de energía por tiempo y a partir del flujo de energía (F) se determina mediante su integración en el tiempo una curva de energía (11) de la energía que fluye hacia el acumulador de energía (2) y de la energía que es extraída del acumulador de energía (2), en donde el al menos un parámetro (P) se determina a partir del desarrollo de la energía (11), en donde el al menos un parámetro (P) es una energía (E) contenida en un momento concreto en el acumulador de energía (2), una capacidad (C) disponible al menos en un momento concreto del acumulador de energía (2), en particular una capacidad de carga o descarga (Ccar) disponible al menos en un momento concreto, una capacidad útil (Cutil) del acumulador de energía (2), un estado de carga (Qest) del acumulador de energía (2), un autoconsumo del acumulador de energía, un rendimiento, un parámetro del modelo de almacenamiento de energía o un parámetro de una característica de carga o descarga del acumulador de energía (2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado porquea partir del desarrollo de la energía (11) se determina como parámetro (P) una capacidad útil (Cutil) del acumulador de energía (2).
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado porquea partir del desarrollo de la energía (11) se determina como parámetro (P) una energía (E) contenida en un momento concreto en el acumulador de energía (2).
4. Procedimiento según la reivindicación 3 con referencia a la reivindicación 2,caracterizado porquea partir de la energía (E) contenida en un momento concreto en el acumulador de energía (2) y de la capacidad útil (Cutil) del acumulador de energía (2) se determina como parámetro (P) un estado de carga momentánea (Qest) del acumulador de energía (2).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado porquea partir del desarrollo de la energía (11) se determina como parámetro (P) una capacidad (C) disponible al menos en un momento concreto, en particular una capacidad de carga (Ccar) al menos disponible o una capacidad de descarga (Cdes) al menos disponible del acumulador de energía (2).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado porquepara medir el flujo de energía (F) que entra o sale del acumulador de energía (2) se miden una corriente eléctrica (I) que entra y sale del acumulador de energía (2) y una tensión eléctrica (U) en el acumulador de energía (2).
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porquela al menos una fuente de energía (5) alimenta energía eléctrica al acumulador de energía (1) en función del al menos un parámetro (P).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado porquela al menos una fuente de energía (5) es una red de suministro eléctrico (6), en particular una red de corriente alterna, o una instalación fotovoltaica (7).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8,caracterizado porquetambién se mide un flujo de energía (F) que entra o sale de la al menos una fuente de energía (5) y se utiliza, por ejemplo, para determinar el al menos un parámetro (P) del acumulador de energía (1).
10. Sistema eléctrico (21) para analizar un acumulador de energía eléctrica (2), que es un acumulador o una batería y que se puede conectar eléctricamente a por lo menos un consumidor (4) y a por lo menos una fuente de energía eléctrica (5) en un sistema de suministro de energía eléctrica (1) de un hogar o de una empresa comercial, que presenta: al menos una unidad de medición (8), en particular un contador inteligente (9), para detectar un flujo de energía (F) que entra o sale de un acumulador de energía eléctrica (2), en particular un acumulador o una batería, en donde la unidad de medición (8) está configurada para medir directa o indirectamente el flujo de energía eléctrica (F) que entra o sale del acumulador de energía (2); una unidad de evaluación (10) que está configurada para determinar iterativamente al menos un parámetro (P) del acumulador de energía (2) a partir de los valores detectados del flujo de energía (F) medido, en donde el flujo de energía (F) tiene la unidad de energía por tiempo y el sistema (21) está además configurado para calcular a partir del flujo de energía (F) integrándola en el tiempo una curva de energía (11) de la energía que fluye hacia el acumulador de energía (2) y que sale del acumulador de energía (2) y determinar el al menos un parámetro (P) a partir del desarrollo de la energía (11), donde el al menos un parámetro (P) es una energía (E) contenida en un momento concreto en el acumulador de energía (2), una capacidad (C) disponible al menos en un momento concreto del acumulador de energía (2), en particular una capacidad de carga o descarga (Ccar) disponible al menos en un momento concreto, una capacidad útil (Cutii) del acumulador de energía (2), un estado de carga (Qest) del acumulador de energía (2), un autoconsumo del acumulador de energía, un rendimiento, un parámetro del modelo de almacenamiento de energía o un parámetro de una característica de carga o descarga del acumulador de energía (2).
11. Sistema de suministro de energía (1), que presenta: al menos un consumidor eléctrico (4); al menos una fuente de energía eléctrica (5); al menos un acumulador de energía eléctrica (2); y un sistema de análisis eléctrico (21) según la reivindicación 10, en el que el consumidor eléctrico (4), la fuente de energía (5), el acumulador de energía (2) y la al menos una unidad de medición (8) del sistema de análisis (21) están conectados eléctricamente entre sí y la unidad de medición (8) está configurada para detectar el flujo de energía (F) que entra y/o sale del acumulador de energía (2). 5

11

5