BRPI1102410A2

BRPI1102410A2 - sistema de intercámbio de energia para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica, método para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica e aplicação do sistema de intercámbio de energia

Info

Publication number: BRPI1102410A2
Application number: BRPI1102410-0A
Authority: BR
Inventors: Jan Thisted
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-09-25
Also published as: AU2011202020A1; US20110266871A1; CA2738567C; AU2011202020A8; JP5865602B2; EP2385606A1; ES2777887T3; CN102237689A; EP2385606B1; AU2011202020B2; JP2011239670A; US8922056B2; AU2011202020B8; CA2738567A1; KR20110122065A

Abstract

SISTEMA DE INTERCáMBIO DE ENERGIA PARA INTERCAMBIAR ENERGIA ELéTRICA ENTRE UMA BATERIA E UMA REDE ELéTRICA, MéTODO PARA INTERCAMBIAR ENERGIA ELéTRICA ENTRE UMA BATERIA E UMA REDE ELéTRICA E APLICAçãO DO SISTEMA DE INTERCáMBIO DE ENERGIA; A presente invenção refere-se a um sistema de intercâmbio de energia para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica. .0 sistema de intercâmbio compreende: uma unidade retificadora para converter corrente alternada da rede elétrica para corrente continua para carregar a bateria; um dispositivo de medição da rede elétrica para medir um parâmetro elétrico da rede elétrica; e uma unidade controladora para ajustar a corrente contínua para carregar a bateria em função do parâmetro elétrico da rede elétrica. Além disso, é proporcionado um método para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica e uma aplicação do sistema de intercâmbio de energia.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE INTERCÂMBIO DE ENERGIA PARA INTERCAMBIAR ENERGIA ELÉTRI- CA ENTRE UMA BATERIA E UMA REDE ELÉTRICA, MÉTODO PARA INTERCAMBIAR ENERGIA ELÉTRICA ENTRE UMA BATERIA E UMA REDE ELÉTRICA E APLICAÇÃO DO SISTEMA DE INTERCÂMBIO DE ENERGIA"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um sistema de intercâmbio de energia para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elé- trica, com um método para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica e com uma aplicação do sistema de intercâmbio de energia.

2. Descrição da Técnica Relacionada

Por exemplo, o sistema de intercâmbio de energia para inter- cambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica é um carre- gador de bateria para carros elétricos.

Um carregador de bateria de carro para carros elétricos geral- mente, inclui um transformador de rede de fase única ou trifásica, uma uni- dade retificadora para converter corrente alternada em corrente contínua para carregar a bateria e um controle eletrônico para controlar a corrente contínua para carregar a bateria.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é proporcionar um sistema de intercâmbio de energia muito eficiente e confiável para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica.

Outro objetivo da invenção é proporcionar um método altamente eficiente e altamente confiável para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica.

Estes objetivos são alcançados pelas invenções especificadas nas reivindicações.

A idéia por trás da invenção é um controle da corrente de carre- gamento de uma bateria em função de uma condição elétrica da rede elétri- ca proporcionando a corrente de carga.

A presente invenção proporciona um sistema de intercâmbio de energia para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elé- trica. O sistema de intercâmbio compreende: uma unidade retificadora para converter corrente alternada da rede elétrica em corrente contínua para car- regar a bateria; um dispositivo de medição da rede elétrica para medir um parâmetro elétrico da rede elétrica; e uma unidade controladora para ajustar a corrente contínua para o carregamento da bateria em função do parâmetro elétrico da rede elétrica.

Adicionalmente, a presente invenção proporciona um método para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica por operar o sistema de intercâmbio de energia. O método compreende: a) Pro- porcionar o sistema de intercâmbio de energia, a bateria e a rede elétrica, onde a bateria e a rede elétrica são interconectadas de modo que a energia elétrica pode ser intercambiada entre a bateria e a rede elétrica; b) Medir o parâmetro elétrico da rede elétrica pelo dispositivo de medição da rede elé- trica do sistema de intercâmbio de energia; c) Ajustar a corrente contínua para carregar a bateria em função do parâmetro da rede elétrica pela unida- de controladora do sistema de intercâmbio de energia; d) Converter a cor- rente alternada da rede elétrica para corrente contínua para carregar a bate- ria; e d) Carregar a bateria pela corrente direta.

Além disso, é revelada uma aplicação do sistema de intercâmbio de energia para carregar uma bateria. Todos os tipos de baterias recarregá- veis são possíveis. De preferência, a bateria é selecionada do grupo consis- tindo em bateria para um veículo, bateria de fluxo e bateria eletroquímica. Com o auxílio do sistema de intercâmbio de energia, estes tipos de baterias podem ser carregados.

A medição do parâmetro elétrico da rede elétrica pode ser exe- cutada antes de carregar a bateria. Porém, são preferidas uma medição e carga simultâneas. Simultaneamente, medir e carregar significa que a medi- ção ocorre enquanto carregando. Isto tem a vantagem de que a corrente de carga pode ser imediatamente ajustada para alterações na condição da rede elétrica. Isto também está relacionado com o ajuste e com a conversão. Portanto, em uma concretização preferida, a medição, o ajuste, a conversão e/ou o carregamento são executados simultaneamente.

Pelo menos um tipo de parâmetro elétrico da grade elétrica é de- terminado. Dois ou mais parâmetros elétricos da grade elétrica também po- dem ser detectados. Baseado no parâmetro ou nos parâmetros elétricos, o carregamento da bateria é realizado. O parâmetro elétrico da rede elétrica é selecionado do grupo consistindo em corrente, tensão elétrica e freqüência da rede elétrica.

Em uma concretização preferida da invenção, a unidade contro- ladora é configurada de modo que uma corrente contínua predefinida (prede- terminada) para carregar ou descarregar a bateria seja proporcionada em função do parâmetro elétrico. Por exemplo, o parâmetro elétrico é uma ten- são elétrica da rede elétrica. A unidade controladora é configurada para proporcionar uma resposta predefinida (predefinida ajustando a corrente contínua para o carregamento da bateria) no caso de uma queda de tensão elétrica da rede elétrica.

De preferência, a unidade controladora é configurada de modo que uma perturbação local da rede elétrica dentro da rede elétrica possa ser detectada e/ou suporte para a rede elétrica possa ser proporcionado. A per- turbação pode ser reparada. Alternativamente, o ajuste do carregamento da bateria é realizado.

O sistema de intercâmbio de energia compreende um circuito de corrente principal, o qual é selecionado a partir do grupo consistindo em cir- cuito de fase única, circuito bifásico e circuito trifásico. O circuito principal é uma parte principal do sistema de intercâmbio de energia.

Em uma concretização preferida adicional, o sistema de inter- câmbio de energia compreende uma unidade inversora para converter cor- rente contínua da bateria em corrente alternada para fornecer para a rede elétrica corrente alternada. A corrente contínua originada a partir da bateria pode ser invertida e transmitida para a rede elétrica. Uma descarga da bate- ria ocorre. A bateria tem a função de uma fonte de energia para a rede elé- trica.

A medição e/ou o ajuste podem ser executados por comunica- ção com fios. De preferência, a comunicação sem uso de fios entre o ope- rador da rede elétrica e a unidade controladora é executada. Portanto, em uma concretização preferida adicional, o sistema de intercâmbio de energia pode ser monitorado e/ou controlado a partir de uma localização remota, por exemplo, um centro de controle do operador da rede.

Pode existir apenas um sistema de intercâmbio. Quanto a uma quantidade de energia elétrica intercambiada, vários sistemas de intercâm- bio de energia descritos, operáveis em paralelo, são vantajosos. Portanto, com respeito a uma faceta adicional da invenção, uma disposição de pelo menos dois dos sistemas de intercâmbio de energia é proporcionada, onde os sistemas de intercâmbio de energia podem ser operados em paralelo.

Um carregador de bateria de carro e inversor de rede elétrica combinada geralmente, inclui um transformador de rede elétrica de fase úni- ca ou trifásica, um dispositivo de energia elétrica com capacidade de opera- ção com quatro quadrantes, o que inclui importação / exportação de energia ativa e importação / exportação de energia reativa entre a bateria do carro e a rede de energia. Uma carga de bateria de carro e inversor de rede elétrica combinada também inclui controle eletrônico de carregamento e de descarga da bateria do carro.

No futuro, toda a estrutura e controle da rede de energia elétrica são prováveis de mudar. Uma quantidade significativa de capacidade de geração baseada nas estações de força centrais com grande geradores sín- cronos é provável de ser substituída pelas unidades de geração distribuídas como energia eólica, energia das ondas, energia solar e pequenas unidades de geração baseadas em biomassa. O equilíbrio da freqüência e o controle da tensão elétrica na rede elétrica tradicionalmente têm sido realizados por grandes unidades centrais de geração que foram adaptadas com sistemas de controle para garantir freqüência estável de energia e de tensão elétrica.

Tradicionalmente, estações de força centrais têm sido baseadas em combustível fóssil como carvão, gás ou petróleo. À medida que as fon- tes disponíveis de combustível fóssil são limitadas e a emissão de CO2 a partir da produção de energia baseada em combustível fóssil é uma questão preocupante em relação ao impacto sobre o clima global, sistemas de gera- ção de energia mais sustentáveis serão conectados com sistemas de rede elétrica públicos no futuro. Esta alteração nos sistemas de geração de ener- gia exige um repensar do modo como toda a rede de energia é mantida em equilíbrio.

As assim chamadas soluções de "Rede Inteligente" estão sendo desenvolvidas como um meio de garantir o equilíbrio de energia ativa e rea- tiva na grade elétrica das empresas públicas quando várias unidades de ge- ração de energia renovável distribuídas tiverem substituído as grandes uni- dades centrais.

Em uma Rede Inteligente, não somente as unidades de geração, mas também alguns consumidores devem atuar para manter o equilíbrio na rede de energia. Adicionalmente, uma capacidade de armazenamento de energia elétrica é muito importante de modo a armazenar energia quando a geração de energia excede o consumo de energia e de modo a distribuir e- nergia quando o consumo de energia excede a geração de energia.

Em uma rede Inteligente, tanto as unidades de geração como pelo menos uma parte das unidades de consumo de energia deve participar em manter a rede elétrica estável e em equilíbrio. Os aspectos mais impor- tantes para as unidades de geração são o controle de freqüência, a tensão elétrica ou controle de energia reativa e a capacidade de permanecer conec- tadas com a rede mesmo durante curtas quedas de tensão elétrica (percurso de falha através da capacidade).

Um elemento muito importante em uma solução avançada de Rede Inteligente diferente das unidades de geração de energia e das unida- des de consumo de energia inteligentes são as unidades de armazenamento de energia. Aqui, o carro elétrico com sua grande bateria, por exemplo, em 20 até 50 kWh é muito interessante. O carro elétrico é provável de ganhar mais e mais popularidade devido a excelente eficiência, emissão zero e uso possível de fontes de energia renováveis.

A maioria dos carros é utilizada somente poucas horas do dia e um carro elétrico freqüentemente pode ser conectado com uma rede elétrica via o carregador de bateria quando não está em uso. Pelo menos o carro pode ser conectado durante a noite se não existir acesso às instalações de carregamento, por exemplo, no local de trabalho dos proprietários durante o dia. Mas é muito importante que o carregamento de um alto número de ba- terias de carro seja coordenado em relação à situação de geração / carga na rede elétrica.

Em particular, no fim do dia, a bateria pode ser conectada com o carregador de bateria e o único requerimento é freqüentemente que a bate- ria seja totalmente ou parcialmente (até um nível definido) carregada em cer- to tempo na manhã seguinte. Por meio de diferentes métodos pode ser ga- rantido que o carregamento seja feito pelo menos em uma hora quando a carga geral na rede elétrica é baixa.

Entretanto, como uma solução avançada de Rede Inteligente, métodos de controle mais avançados são prováveis de serem exigidos para controlar a interação entre a rede elétrica e as baterias de carro elétrico. A comunicação de dados e o controle dos carregadores de bateria pelo opera- dor da rede elétrica é uma opção, a qual permitiria que o operador da rede elétrica controlasse o tempo de carregamento da bateria contanto que a ba- teria fosse carregada em uma hora selecionada pelo proprietário do veículo.

O uso de um carregador de bateria de carro e inversor da rede elétrica combinado incluindo o controle eletrônico de carregamento e de descarga da bateria do carro em combinação com uma ligação de comuni- cação de dados e de controle com o operador da rede elétrica poderia forne- cer várias novas oportunidades para manter o equilíbrio da rede elétrica em uma Rede Inteligente quando uma grande quantidade de carros elétricos com este equipamento estiver conectada com a rede elétrica. O carregador de bateria de carro pode se tornar um elemento chave no equilíbrio da rede de um modo inteligente e econômico. Um número relativamente grande de tais carregadores de bateria avançados e de veículos elétricos adicionaria uma instalação de armazenamento de energia muito atrativa para a rede elétrica.

O uso de carregadores de bateria e de baterias de carro elétrico como uma instalação de armazenamento de energia reversível em relação à rede elétrica já foi descrito em vários documentos. Entretanto, a invenção se relaciona com aspectos mais específicos que poderiam ser de importância para a performance geral da rede dos sistemas de carregamento de bateria de carro à medida que sua capacidade conectada potencialmente poderia ser significativa comparada com a capacidade total da rede.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

Além disso, são exibidas vantagens e características da inven- ção pela descrição de concretizações ilustrativas com referência ao dese- nho. A figura 1 mostra um exemplo do sistema de intercâmbio de energia.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Uma concretização ilustrativa da invenção inclui um transforma- dor de rede de fase única ou trifásica, um dispositivo eletrônico de energia para conversão da corrente CA da rede para corrente CC. O fluxo da corren- te é reversível, significando que o dispositivo eletrônico de energia pode atu- ar como um retificador quando a energia ativa é consumida a partir da rede para carregar a bateria. Alternativamente, o dispositivo de energia eletrônico pode atuar como um inversor quando a energia ativa é liberada pelo descar- regamento da bateria, invertida para corrente CA e alimentada para a rede.

A concretização ilustrativa da invenção também inclui o disposi- tivo de controle eletrônico para controlar o carregamento e a descarga da bateria do carro e o dispositivo de controle eletrônico para controlar o ângulo de fase na corrente e na tensão elétrica ao lado da rede do dispositivo ele- trônico de energia. O controle do ângulo de fase pode funcionar em ambas as direções do fluxo de energia para permitir a assim chamada operação de quatro quadrantes do sistema.

Um dispositivo de medição da rede mede a corrente, a tensão elétrica, a freqüência e o ângulo de fase entre o dispositivo eletrônico de e- nergia e a rede. Como uma resposta para uma alteração na freqüência da rede elétrica a partir da freqüência nominal, a unidade pode modular o fluxo real de energia ativa de modo a contribuir para neutralizar um desvio de fre- qüência similar aos reguladores de freqüência em estações de força con- vencionais.

Como uma resposta para o desvio a partir de uma tensão elétri- ca desejada predefinida, a unidade pode modular a energia reativa real de modo a contribuir para o controle de tensão elétrica para manutenção da tensão elétrica local. Alternativamente, a unidade pode ser configurada para operar em certo fator de força ou com certa troca de energia reativa.

Quando a unidade está operando no modo inversor, o dispositi- vo de controle pode ser configurado para manter a operação durante uma curta queda na tensão elétrica da rede elétrica, por exemplo, até 3 segun- dos. Este assim chamado percurso de falha através da capacidade freqüen- temente é requerido por sistemas de geração maiores de modo a manter o equilíbrio do sistema após a resolução da falha na rede elétrica.

Uma ligação de dados de comunicação para troca de dados e controle remoto da unidade podem ser incluídos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Referindo-se em geral à figura 1, uma concretização ilustrativa da invenção inclui um sistema de intercâmbio de energia na forma de um sistema de carregamento de bateria compreendendo pelo menos uma uni- dade eletrônica de energia ou unidade conversora de energia 5, operável para fornecer energia elétrica a partir de uma rede elétrica pública 1 para uma bateria elétrica CC recarregável 7. Em uma concretização preferida da invenção, a unidade eletrônica de energia ou unidade conversora de energia 5 também é operável para fornecer energia elétrica a partir da bateria elétri- ca 7 para rede elétrica pública 1 em um fluxo invertido de energia. A unida- de conversora de energia 5 pode fazer interface com a rede elétrica 1 utili- zando um transformador de energia 3 para transformação de tensão elétrica CA-CA.

Um dispositivo de medição da rede elétrica 11 é conectado entre o conversor de energia reversível 5 e a rede elétrica 1 de modo a medir a corrente e a energia trocada entre o conversor de energia e a rede elétrica. O dispositivo de medição da rede elétrica 11 também pode medir a tensão elétrica, a freqüência e o ângulo de fase entre a corrente e a tensão elétrica. A saída do dispositivo de medição da rede elétrica 20 é conectada com um controlador de resposta da rede elétrica 21 que é disposto para ajustar o fluxo de energia ativa e reativa entre o conversor de energia 5 e a rede elé- trica 1. O controlador de resposta da rede elétrica 21 é, em uma concretiza- ção da invenção, uma parte integrada de um controlador interno para o car- regador de bateria reversível e tal como um controlador da unidade interna ou coisa parecida. Em outra concretização, o controlador é um controlador externo de resposta da rede elétrica utilizando o dispositivo de comunicação entre o controlador de resposta da rede elétrica e a unidade carregadora de bateria. A unidade carregadora de bateria é configurada para proporcionar corrente e energia ativa e reativa para a rede elétrica 1 em função da saída do dispositivo de medição da rede elétrica 20 e deste modo, contribuindo para a estabilização da freqüência e da tensão elétrica da rede no caso de desequilíbrio.

Em uma concretização da invenção, um dispositivo de medição da bateria 14 está conectado entre o conversor de energia reversível 5 e a bateria elétrica 7 de modo a medir a tensão elétrica e a corrente da bateria 7 entre o conversor de energia 5 e a bateria 7. A saída do dispositivo de me- dição da bateria 25 é conectada com um controlador de carga / descarga da bateria 26, o qual é disposto para controle da corrente de carga e de descar- ga da bateria 7.

O controlador de carga / descarga da bateria 26 deve garantir que a carga e a descarga da bateria 7 sejam limitadas em função da tensão elétrica da bateria 7 de modo a proteger a bateria 7 contra tensão elétrica em excesso e abaixo do limite.

Um controlador do conversor de energia 23 está controlando o fluxo e a direção da energia ativa e reativa da unidade eletrônica de energia 5 por meio dos pontos de ajuste de referência de corrente ou energia ativa e reativa 12 enviada para a unidade eletrônica de energia 5. Em uma concretização da invenção, a saída 24 do controlador de carga / descarga da bateria 26 é conectada com o controlador do conver- sor de energia 23. O controlador de carga / descarga da bateria 26 está, via o dispositivo de medição da bateria 14, monitorando a condição da bateria 7 no modo de carga e/ou no modo de descarga. O propósito do controlador de carga / descarga 26 da bateria 7, é proporcionar um limite de carga e/ou de descarga, isto é, uma redução do ponto de ajuste de referência para o controlador do conversor 23 dependendo da condição da bateria 7. Este aspecto de controle deve proteger a bateria 7 contra ser carregada em ex- cesso e/ou ser descarregada abaixo de certo nível.

Em uma concretização da invenção, o controlador da resposta da rede 21 conectado com o dispositivo de medição da rede 20 é configura- do para monitorar os parâmetros da rede elétrica via o dispositivo de medi- ção da rede elétrica 11 e em particular, para reagir aos desvios na tensão elétrica e na freqüência na rede elétrica 1 a partir de valores preestabeleci- dos ou nominais.

Como uma resposta para uma alteração na freqüência da rede elétrica 1 a partir da freqüência nominal ou preestabelecida, o controlador de resposta da rede elétrica 21 pode modular o fluxo real de energia ativa, por exemplo, por enviar uma referência delta de energia via a saída 22 para o controlador do conversor de energia 23 de modo a contribuir para neutralizar um desvio de freqüência similar aos reguladores de freqüência em estações de força convencionais.

Como uma resposta para o desvio a partir da tensão elétrica de- sejada predefinida na tensão elétrica da rede elétrica 1, o controlador de resposta da rede elétrica 21 pode modular a energia reativa real, por exem- plo, por enviar uma tensão elétrica delta ou corrente reativa ou referência de energia via a saída 22 para o controlador do conversor de energia 23 de modo a contribuir para o controle da tensão elétrica para manutenção da tensão elétrica da rede elétrica 1.

Alternativamente, o controlador de resposta da rede elétrica 21 pode ser configurado para controlar certo fator de energia ou certa troca de energia reativa, por exemplo, por enviar uma tensão elétrica delta ou corren- te reativa ou referência de energia via a saída 22 para o controlador do con- versor de energia 23.

Quando a unidade de carregamento de bateria está operando no modo inversor, ela atua em relação à rede elétrica como uma unidade de geração. No modo inversor, o controlador de resposta da rede elétrica 21 pode ser configurado para manter a operação durante uma curta queda na tensão elétrica da rede elétrica 1, por exemplo, até 3 segundos. Neste mo- do, o controlador de resposta da rede elétrica 21 pode enviar pontos de ajus- te de referência de corrente ou de energia ativa e/ou reativa via a saída 22 para o controlador do conversor de energia 23. O controlador de resposta da rede elétrica 21 calcula os pontos de ajuste de referência de corrente ou de energia ativa e/ou reativa durante a queda de tensão elétrica em função da tensão elétrica da rede elétrica 1 continuamente medida pelo dispositivo de medição da rede elétrica 11, por exemplo, por meio de uma tabela de consulta predefinida para a relação entre a tensão elétrica da rede elétrica 1 e o fluxo de corrente ou de energia ativa e/ou reativa entre a unidade eletrô- nica de energia 5 e a rede elétrica 1 para quedas na tensão elétrica da rede elétrica 1 abaixo de certo limite. Este assim chamado percurso de falha a- través da capacidade é freqüentemente requerido por sistemas grandes de geração de modo a manter o equilíbrio do sistema após a resolução da fa- lha na rede elétrica.

Em uma concretização da invenção, uma ligação de comunica- ção de dados 30 para monitoramento e controle remotos da unidade de car- regamento da bateria 7 é conectado com o controlador do conversor de e- nergia 23. A ligação de comunicação de dados pode utilizar telefone, Inter- net ou outros tipos de sistemas de comunicação entre a unidade de carre- gamento da bateria e o centro remoto de controle 31, por exemplo, o opera- dor da rede elétrica. A ligação de comunicação de dados 30 pode tornar certas informações em relação à unidade de carregamento da bateria 7 dis- poníveis para o centro remoto de controle 31. Um exemplo de informações de dados a partir da unidade de carregamento da bateria 7 para o centro remoto de controle 31 é:

- Potência máxima de carga [kW];

- Potência máxima de descarga [kW];

- Capacidade máxima de carga [kWh];

- Nível Real de carga [0 até 100%];

- Hora e Data para carga completa [hora e data];

- Em qual nível de carga deve a carga ser completada? [0 - 100%];

- Parâmetros de resposta de freqüência [banda morta, queda, etc.];

- Parâmetros de controle de tensão elétrica / energia reativa [al- vo, banda morta, queda, etc.].

A ligação de comunicação de dados 30 também pode facilitar o controle remoto pelo centro remoto de controle 31. Um exemplo de coman- dos de controle a partir do centro remoto de controle 31 para a unidade de carga da bateria 7 é:

- Ativa / Desativa controle remoto;

- Referência de potência de carga [kW];

- Referência de potência de descarga [kW];

- Parâmetros de resposta de freqüência [banda morta, queda, etc.];

Baseado na informação de dados disponível pela ligação de co- municação de dados 30 para o centro remoto de controle 31, por exemplo, o operador da rede elétrica, o centro remoto de controle 31 está apto a utilizar a unidade de carga da bateria 7 para participação no equilíbrio da rede elé- trica 1 dentro de certos limites, principalmente a hora e a data especificadas para completar o carregamento.

A ligação de comunicação de dados 30 para o monitoramento e controle remoto pelo centro remoto de controle 31 pode ser utilizada para monitoramento e controle manual ou automático pelo centro remoto de con- trole 31.

Em uma concretização preferida da invenção, o centro remoto de controle 31, por exemplo, o operador da rede elétrica, pode monitorar e alterar os parâmetros de resposta de freqüência e/ou os parâmetros de con- trole de tensão elétrica / de energia reativa da unidade de carga da bateria 7 de modo a garantir que parâmetros adequados de resposta da rede elétrica 1 estejam ativos.

Em uma concretização da invenção, o controlador do conversor de energia 23 está conectado com a unidade eletrônica de energia 5, com o controlador de carga / descarga 26 da bateria 7, com o controlador de res- posta da rede elétrica 21 e com a ligação de comunicação de dados 30. O controlador do conversor de energia 23 calcula os pontos de ajuste de refe- rência da corrente ou da energia ativa e reativa para a unidade eletrônica de energia 5. As entradas a partir do controlador de carga / descarga 26 da bateria 7, do controlador de resposta da rede elétrica 21 e da ligação de co- municação de dados podem, em uma concretização preferida da invenção, ser processadas em uma ordem de prioridade pelo controlador do conversor de energia 23 de modo a proporcionarem a resposta de perturbação da rede elétrica 21 à medida que requeridas pelo controlador de resposta da rede elétrica 21, proporcionarem proteção da bateria 7 como solicitado pelo con- trolador de carga / descarga 26 da bateria e controlarem a carga / descarga da bateria 7 à medida que solicitado pelo centro remoto de controle 31. A ordem de prioridade pode ser configurada de modos diferentes, mas uma ordem típica pode ser:

1. Fornecimento da resposta de perturbação da rede elétrica 1;

2. Proteção da bateria 7;

3. Execução da carga / descarga da bateria 7 à medida que soli- citado pelo operador.

Claims

1. Sistema de intercâmbio de energia para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica, o sistema de intercâmbio compreendendo: - uma unidade retificadora para converter corrente alternada da rede elétrica para corrente contínua para carregar a bateria; - um dispositivo de medição da rede elétrica para medir um pa- râmetro elétrico da rede elétrica; e - uma unidade controladora para ajustar a corrente contínua pa- ra carregar a bateria em função do parâmetro elétrico da rede elétrica.

2. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com a reivindi- cação 1, em que o parâmetro da rede elétrica é selecionado do grupo con- sistindo em corrente, tensão elétrica e freqüência da rede elétrica.

3. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com a reivindi- cação 1 ou 2, em que a unidade controladora é configurada de modo que uma corrente contínua predefinida para carregar ou descarregar a bateria seja proporcionada em função do parâmetro elétrico.

4. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a unidade de controle é configurada de modo que uma perturbação local da rede elétrica dentro da rede elétrica possa ser detectada e/ou suporte para a rede elétrica possa ser proporcio- nado.

5. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o sistema de intercâmbio de energia com- preende um circuito principal de corrente, o qual é selecionado do grupo consistindo em circuito de fase única, circuito bifásico e circuito trifásico.

6. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o sistema de intercâmbio de energia com- preende uma unidade inversora para converter corrente contínua da bateria para corrente alternada para fornecer para a rede elétrica a corrente alternada.

7. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o dispositivo de medição da rede elétrica e/ou a unidade controladora são fisicamente separados da rede elétrica e/ou da bateria.

8. Sistema de intercâmbio de energia, de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o sistema de intercâmbio de energia pode ser monitorado e/ou controlado a partir de uma localização remota.

9. Disposição de pelo menos dois sistemas de intercâmbio de energia, como definidos em uma das reivindicações 1 até 8, em que os sis- temas de intercâmbio de energia podem ser operados em paralelo.

10. Método para intercambiar energia elétrica entre uma bateria e uma rede elétrica por operar um sistema de intercâmbio de energia como definido em uma das reivindicações 1 até 8, o método compreendendo: a) proporcionar o sistema de intercâmbio de energia, a bateria e uma rede elétrica, em que a bateria e a rede elétrica são interconectadas de modo que a energia elétrica pode ser intercambiada entre a bateria e a rede elétrica; b) medir o parâmetro elétrico da rede elétrica pelo dispositivo de medição da rede elétrica do sistema de intercâmbio de energia; c) ajustar a corrente contínua para carregar a bateria em função do parâmetro da rede elétrica pela unidade controladora do sistema de inter- câmbio de energia; d) converter corrente alternada da rede elétrica para corrente contínua para carregar a bateria; e d) carregar a bateria pela corrente contínua.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a medi- ção, o ajuste, a conversão e/ou a carga são executados simultaneamente.

12. Uso do sistema de intercâmbio de energia para carregar uma bateria.

13. Uso do sistema de intercâmbio de energia, de acordo com a reivindicação 12, em que a bateria é selecionada do grupo consistindo em bateria para um veículo, bateria de fluxo e bateria eletroquímica.