CN107078540A - 用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述和示出了一种用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，所述应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件，其中所述应急能量存储装置被设计成为至少一个能量消耗装置提供应急电能，其中确定可从所述应急能量存储装置汲取的能量(EL)和/或可从所述应急能量存储装置汲取的峰值输出(Pmax)，并且一旦可从所述应急能量存储装置汲取的所述能量(EL)和/或可从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出(Pmax)已经达到可限定最小能量值，就确认操作就绪状态。在一种用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法中，所述应急能量存储装置经由放电装置放电，并且在内阻(Ri)处出现的热量用于加热所述应急能量存储装置。
Description
本发明涉及一种用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件，其中应急能量存储装置被设计成为至少一个能量消耗装置提供应急电能，其中确定可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax，并且一旦可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax已经达到限定的最小输出值，就确认操作就绪状态。
本发明还涉及一种用于准备风力涡轮机系统的变桨系统来用于操作的方法，其中变桨系统具有至少一个应急能量存储装置，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件。本发明还涉及一种具有用于执行根据本发明的方法的程序指令的计算机程序产品。本发明还涉及一种用于风力涡轮机系统的变桨系统，其中变桨系统具有至少一个应急能量存储装置，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件。本发明还涉及一种具有此类变桨系统的风力涡轮机系统。
在许多领域中都使用了用于利用电能向能量消耗装置供应能量的应急能量存储装置。通常，向能量消耗装置供应的应急能量是与安全相关。这种类型的安全相关能量消耗装置的例子具体地讲是电梯中的电机或风力涡轮机系统中的变桨系统。
当外部电网出现故障时，如例如在建筑发生火灾的情况下会出现的状况，电梯必须能够移向下一楼层，并且在外部电网无法提供能量的情况下将门打开，使得当时在电梯中的任何人都可获得安全。
现代风力涡轮机系统通常配备电力变桨系统，电力变桨系统每转子叶片有至少一个电机，该电机表征为变桨电机。通过使转子叶片绕它们相应纵向轴线旋转，此类变桨系统对转子叶片相对于风的位置进行调节，并且通常是使风力涡轮机系统的转子停止的唯一安全选项。这在变桨系统使转子叶片在所谓轮叶位置中旋转并且转子在没有驱动器的情况下因风停止时发生。对变桨系统的能量供应通常通过电网进行，风力涡轮机系统还将所产生的电流供应到电网中。如果电网发生故障，就会造成危险状况，例如，在风增大的情况下，风力涡轮机系统的转子的旋转速度超过允许的最大值，因此风力涡轮机系统可能受损或者附近的人可能受伤。
为了防止该类型的危险状况，即使是在电网故障的情况下，就算外部电网不向变桨系统供应能量，也必须使转子叶片能移动到轮叶位置。为此，从本领域的现有技术中已知的是，变桨系统配备一个或多个应急能量存储装置，这样至少在转子叶片置于安全轮叶位置前，即使电网故障，也会确保对变桨系统的能量供应并因此确保该变桨系统的使用性能。
为了能够在电网无法供应能量的应急状况期间执行所述措施，能量消耗装置必须能够从应急能量存储装置汲取最小量的能量和/或最小输出。
在从应急能量存储装置汲取能量期间，始终存在损失EV，这种损失基本又与应急能量存储装置的内阻Ri有关。因此，存储在应急能量存储装置中的能量EC等于损失EV和可汲取的能量EL的总和：
EC＝EV+EL
这意味着可汲取的能量EL是在扣除不可避免损失EV之后可有效地提供给能量消耗装置的能量。
可汲取的能量EL是取决于在应急状况期间的假定负载电流曲线I(t)，其中负载电流曲线I(t)指示在应急状况下由能量消耗装置从应急能量存储装置汲取的电流。因此，可将可汲取的能量EL近似地表述为所存储的能量EC与内阻Ri和负载电流曲线I(t)平方的乘积的时间积分的差值：
确定积分极限，以及进而确定能量消耗装置在应急状况下从应急能量存储装置汲取能量的开始时间t0和能量消耗装置不再从应急能量存储装置汲取任何能量的结束时间t1。在此计算中的近似包括忽略除了在应急能量存储装置的内阻Ri处发生的损失之外的其他损失。
为了确定可汲取的能量EL，因此仅有存储在应急能量存储装置中的能量、内阻Ri和假定负载电流曲线I(t)是必需的。应急能量存储装置的可汲取的能量EL和应急能量存储装置的内阻Ri的确定可以不同方式进行。一个方法是使应急能量存储装置在某个时间范围内短期负载，并且测量在短期负载之前和之后的电压差以及测量充电电流。由此而计算出从应急能量存储装置汲取的能量EL和应急能量存储装置的内阻Ri。相较于经由放电过程测量可汲取的能量，经由充电过程测量可汲取的能量具有的优点是，经由充电过程来测量的过程增加应急能量存储装置容量，而非在相同水平的复杂度下减少应急能量存储装置容量。
可从应急能量存储装置汲取的输出是内阻Ri的函数。当负载电阻RL对应内阻Ri时，可汲取的输出最大。据此，限定可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。可汲取的峰值输出Pmax与内阻Ri的倒数成比例：
具体地讲，风力涡轮机系统和其中使用的应急能量存储装置可暴露于极端温度。低温尤其引起风力涡轮机系统内的问题。这种情况的例子是形成霜或冷凝，这自然对电子设备造成问题。电子设备不仅会间接地受到低温影响，而且还间接地受到例如冷凝影响。因此，具体地讲，典型地利用电子功率部件进行的加热可能引起电子装置内的强烈温度差异，由此导致可损坏例如焊点的机械应力。
应急能量存储装置中的应急存储元件基本也受到了低温影响。随着温度升高，当前常用的能量存储元件的内阻Ri呈现强烈增大。因为较高内阻Ri就意味着较高损失Ev，所以在低温下可从应急能量存储装置汲取的能量EL显著小于在较高温度下可汲取的能量EL。相同情况也适用于可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。
为了确保可从应急能量存储装置汲取足够能量EL，在现有技术中，在冷风涡轮机系统开始操作前，应急能量存储装置所在的配电箱中的空气会被加热风扇加热。一旦空气达到预设温度，例如5℃，就借助于热敏开关产生信号，该信号指示了应急能量存储装置操作就绪状态。这种暖机过程相对耗时，并且因此显著延迟风力涡轮机系统进入操作就绪状态。此外，关于实际可移除的能量EL存在一定不确定性，因为空气温度并不一定能够可靠表明能量存储元件温度、具体地是核心温度。因此，常常在安全边界下进行操作。例如，直到在该配电箱中的空气温度为10℃而非5℃时，才会产生指示该操作就绪状态的信号。然而即使该配电箱内达到10℃的温度；仍无法保证应急能量存储装置此时也达到了这一温度、或是至少使应急能量存储装置可靠地起作用的温度，或者已经达到所需最小能量、或是对应低的电阻，因为对应急能量存储装置的加热本来就在配电箱的加热后延迟一定时间才进行。在计算中考虑对应安全边界还延迟了风力涡轮机系统启动，这意味着该风力涡轮机系统的运营方因较长停机时间而遭受损失。如果根据空气温度估计可汲取的能量EL太高，并且风力涡轮机系统即使在可汲取的能量EL没有达到转子叶片的应急移动的轮叶位置时也投入运行，那么恐怕将会出现更严重的影响。如果在这种情况下电网发生故障，转子叶片会在应急情况期间至少部分地保持在风中，由此风力涡轮机系统将会在强风情况下进入超速状态并且可能受损。
因此，本发明的目的在于提供一种用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法、一种用于准备风力涡轮机系统的变桨系统来用于操作的方法、以及一种计算机程序产品，它们在该应急能量存储装置的较低启动温度下也可使用，并且还提供了一种变桨系统和一种风力涡轮机系统，它们即使在较低启动温度下也会快速且安全地操作就绪。
先前推导和指出的目的是从先前所述用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法开始实现，其中应急能量存储装置经由放电装置放电，以便使用在使应急能量存储装置放电期间在内阻Ri处出现的热量加热应急能量存储装置。
本发明利用了在低温下使内阻Ri增大的本来不利效应，以便通过使应急能量存储装置放电从内部加热应急能量存储装置。通过加热应急能量存储装置，内阻Ri降低。因为内阻Ri是造成损失EV的主要部分的原因，寿命将同样随着对应急能量存储装置的加热而缩短。因此，可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax由于内阻Ri的减小而增大。
在此，对应急能量存储装置的加热可以根据测量到的温度(例如，系统外部温度或者也容纳应急能量存储装置的外壳内的温度)进行。代替在应急能量存储装置被外部热源诸如加热风扇加热之前一直等待，可以仅从内部或甚至是另外地从内部加热应急能量存储装置。替代地或除了温度测量之外，可以确定应急能量存储装置的内阻Ri，并且可以根据为应急能量存储装置的内阻Ri指定的极限的阈值的减小确定应急能量存储装置的加热。
利用本发明的一有利实施方案，提供的是，测量至少一个物理变量，所述至少一个物理变量使得能够表明应急能量存储装置的一个能量存储元件或多个能量存储元件的核心温度；核心温度基于所述一个物理变量或所述多个物理变量计算，并且对应急能量存储装置的放电至少在核心温度已经达到可限定的温度阈值之前一直发生。相较于本领域的现有技术的确定空气温度的方法，这意味着用于温度确定的显著更有意义的选项。在此，在达到温度阈值后，才会视为表明操作就绪状态，也就是说可以进行对应急能量存储装置的启动。
或者，应急能量存储装置可基本上总是被放电持续固定时间范围，其中选择所述时间范围，使得确保对应急能量存储装置的充分加热。在此所选择的时间范围取决于应急能量存储装置的参数。
据本发明的另一个有利实施方案，提供的是，在计算核心温度时，考虑应急能量存储装置的改变所述一个物理变量或所述多个物理变量与核心温度之间的关系的老化效应。所述一个物理变量或所述多个物理变量与核心温度之间的关系可随着时间和/或随着应急能量存储装置的充电/放电循环的数目而发生变化。这些变化的类型和范围是众所周知的，并且因此可以在计算核心温度时被考虑到，由此即使对于已老化的应急能量存储装置，也可保持计算精度。
在本发明的一个尤其有利实施方案中，提供的是，所述一个物理变量或所述多个物理变量包括应急能量存储装置的电容C和/或应急能量存储装置的内阻Ri。如前所述，内阻Ri表现出了显著的温度依赖性；因此，从内阻Ri，可推导出应急能量存储装置或能量存储元件的温度。另外，电容C也是温度相关的，并且可以类似方式应用，以便确定应急能量存储装置或能量存储元件的温度。
尤其优选的是，连续确定在放电期间的可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。这将确保应急能量存储装置仅放电至必要程度。根据具体情况，应急能量存储装置可以通过放电过程被加热到使足够残余能量/残余输出可供用于应急操作而不重复充电的程度。通过这一措施，就确保了在尽可能短时间内实现操作状态。或者，对应急能量存储装置的放电可以进行持续预定时间范围，或者在已经从应急能量存储装置汲取预定的能量数量前都一直进行。
优选地，应急能量存储装置经由放电装置加载负载电阻RL，该负载电阻小于应急能量存储装置的内阻Ri，具体地是不大于内阻Ri的一半，或者尤其优选的是，不大于内阻Ri的10％。以此方式，在放电期间从应急能量存储装置汲取的能量的大部分在内阻Ri处被转换成热量。
根据本发明的另一有利实施方案，提供的是，当重新确定的结果为可从应急能量存储装置汲取的能量EL未达到可限定最小能量值和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax未达到可限定最小输出值时，为应急能量存储装置充电。在仅通过使应急能量存储装置放电而无法实现必要最小能量和/或必要最小输出的情况下，该目标或多个目标仍可通过简单地对应急能量存储装置充电实现。应急能量存储装置可例如在预定时间范围内被充电以预定的能量数量，或被充电达预定水平，其中该水平尤其为可存储在应急能量存储装置中的最大能量数量的至少80％、或优选地至少90％，并尤其优选地至少95％。
在应急能量存储装置在根据本发明的方法开始时仅具有非常小的能量数量、或甚至是完全放电的情况下，有利的是，为应急能量存储装置充电以使得能够随后使该应急能量存储装置放电。本发明的一有利实施方案的特征在于，在应急能量存储装置放电前，应急能量存储装置仅充在应急能量存储装置放电之后对于加热应急能量存储装置使得存在至少可实现操作就绪状态的残余能量的目的所必需的量的电。为给应急能量存储装置充电，优选地提供了充电装置。
充电装置可例如由整流器形成，该整流器将供电电网的交流电整流成直流电。具体地讲，当能量消耗装置例如具有也可作为发电机操作并且由应急能量存储装置中的能量供电的电机时，充电装置还可以由能量消耗装置本身形成。
根据本发明的一个尤其更有利的实施方案，提供的是，对应急能量存储装置的充电在不超过应急能量存储装置的最大允许充电电流时进行。通过这一电流限制，保护应急能量存储装置免于过载，并且应急能量存储装置的使用寿命增长。
在本发明的一个优选实施方案中，提供的是，放电装置包括一个能量消耗装置或多个能量消耗装置中的至少一个。因此，所述一个能量消耗装置或所述多个能量消耗装置中的至少一个可起负载电阻器的作用，应急能量存储装置可经由其放电。这意味着可以省去仅仅用于使应急能量存储装置放电的单独负载电阻器。如果能量消耗装置例如是变桨系统的电机，那么不仅可以在应急能量存储装置的放电期间通过电机加热应急能量存储装置，而且同时电机也被加热，并且因此准备用于待进行的操作。如果存在用于耗散过量能量的制动电阻器(也称制动斩波器)，那么所述制动电阻器也可用作负载电阻器。
在本发明的另一优选实施方案中，提供的是，放电装置具有至少一个加热电阻器，加热电阻器的废热继而用于直接或间接地加热应急能量存储装置。加热电阻器可例如布置在应急能量存储装置的紧密相邻的位置，可与应急能量存储装置直接接触，或者同时用作加热风扇的加热电阻器。以此方式，不仅在应急能量存储装置的放电期间在内部电阻器处出现的热量用于加热应急能量存储装置，而且还有在放电装置中转换成热量的电输出也会用于加热应急能量存储装置。
根据本发明的另一优选实施方案，提供的是，能量存储元件具有电容器，尤其是超电容器。应急能量存储装置可以具有单独的电容器单元以及多个电容器单元的并联电路和/或串联电路。当存在多个彼此连接的电容器单元时，应急能量存储装置的电容C因此表征连接的电容器单元所得到的总电容C。
术语超电容器包括具有双层电容以及伪电容的电化学电容器。有时，也会使用术语超级电容器。根据这两个电容中的哪个是主导的，超电容器被分类为三个系列中的一个。超电容器被表征为双电层电容器(EDLC)，其中双层电容是主导的。其中伪电容占主导的超电容器被表征为伪电容器。其中双层电容和伪电容对超电容器的总电容C的贡献程度大致相同的超电容器被表征为混合电容器。温度对内阻Ri的影响对于电容器来说特别重要，并且通常在小于0℃的温度下最强。
可借助于电阻和电压的测量值以及放电电流通过使应急能量存储装置短期放电来确定应急能量存储装置的电容C，就像应急能量存储装置的内阻Ri那样。
因此，存储在应急能量存储装置中的能量EC的结果为：
影响该计算的充电电压UL同样能通过最简单的测量来限定。因此，可利用先前所述近似来如下计算可汲取的能量EL：
此外，当将放电电流限制到最大值时是有利的，其中具体地讲，最大值被选择为小于或等于放电装置的最大允许损耗输出的值。以此方式，防止放电装置过载。
对于较冷应急能量存储装置，其内阻Ri具体可高到使得在放电过程开始时，放电电流低得在初始时不发生过载。随着应急能量存储装置变暖以及应急能量存储装置的内阻Ri的相应降低，放电电流随后可随时间变大，以致在负载电阻或多个负载电阻诸如变桨电机的电机绕组和/或制动斩波器处的输出损失变得过大。这些负载电阻原本用于不同目的，并且因此针对不同负载设定尺寸。根据本发明的另一更优选的实施方案，提供的是，对放电电流的限制借助于脉冲宽度调制进行，其中具体地讲，峰值放电电流限于包括应急能量存储装置和放电装置的电流电路的最大允许脉冲电流。在此，放电电流是对多个脉冲求平均的所得电流强度。峰值放电电流表征该脉冲宽度调制的单个脉冲所实现的最大电流强度。
当先前所述方法中的一种方法被应用于一个应急能量存储装置，或至少应用于变桨系统的应急能量存储装置的一者时，从先前所述用于使风力涡轮机系统的变桨系统操作就绪的方法开始实现先前推导和示出的目标。当变桨系统被设计为用于实现上述方法时，从先前所述变桨系统开始实现先前推导和示出的目标。当风力涡轮机系统包括这种变桨系统时，从先前所述风力涡轮机系统开始实现先前推导和示出的目标。
根据本发明的方法的各个方法步骤可例如通过计算机程序来实现，计算机程序存储在存储介质(例如半导体存储装置、磁性存储装置或光学存储装置)上，并借助于控制机构处理。
详细地讲，于是存在多种选项来用于设计和进一步开发根据本发明的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法。为此目的，参考从属于权利要求1的权利要求，以及参考附图对本发明的优选的示例性实施方案的后续详细描述。
附图示出如下：
图1示意性地示出能量存储元件的温度T与其内阻Ri之间的联系；
图2示出根据本发明的方法的一优选实施方案的流程图；以及
图3示意性地示出根据本发明的一变桨系统的一部分。
图1示意性地示出能量存储元件的温度T与其内阻Ri之间的联系。为此目的，温度T已应用到y轴，并且示例性能量存储装置的内阻Ri已应用到x轴和图1的示意图。清楚示出，当温度T降至低于某值时，内阻Ri大大增加。内阻Ri大大增加时的温度T取决于能量存储装置类型。对于超电容器，这个温度T通常为0；然而，根据类型，某些情况下的内阻甚至从-15℃起就足以实现可靠应急操作。因此，温度取决于所选择的应急能量存储装置的属性、以及对变桨驱动器和护罩的其他尺寸设定；因此，可单独地针对任何类型进行选择。
图2示出了根据本发明的方法的一优选实施方案的流程图。在方法开始(S)后，首先向应急能量存储装置充电(L)，以便确保在应急能量存储装置中为后续方法步骤存储足够能量。特别地，所述方法步骤在可以假定已在应急能量存储装置中为后续方法步骤存储足够能量时可省略，例如当自前一次启动存储了足够能量并且系统仅在短暂中断之后，例如在维护工作后，又返回到操作状态时。
在下一步骤中，确定(B)可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。对可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax的确定可优选地通过不需要应急能量存储装置完全放电的方法进行。相较于化学应急能量存储装置(例如，铅酸电池)，对于用作应急能量存储装置的电容器来说，在部分放电过程的开始和结束时的电压差与汲取的输出之间存在直接关系，使得可仅从几秒的放电时间或充电时间中可靠地推导出所存储的残余能量。由于仅使应急能量存储装置加载放电电流几秒，所以仍然存在足够残余能量，使得在经由放电过程测量时及此之后无需重新充电。然而优选地，电容确定借助于充电过程进行，使得能量被供应给应急能量存储装置，而非从应急能量存储装置中汲取能量。
如果对可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax的确定(B)是可从应急能量存储装置汲取的能量EL达到可限定最小能量值和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax达到可限定最小能量值的结果，那么确定(X)操作就绪状态，并且具体地讲，信号被产生至优先控制装置，其中该信号指示操作就绪状态。
如果确定(B)的结果为可从应急能量存储装置汲取的能量EL未达到可限定最小能量值和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax未达到可限定最小输出值，那么首先经由放电装置来使应急能量存储装置放电(E)，以便借助于其内阻Ri加热应急能量存储装置。在此之后，再次确定(B)可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。不管应急能量存储装置是否处于低温，这个过程都会加热应急能量存储装置。当该应急能量存储装置的参数可靠地指示出应急能量存储装置不会因一次放电而过热时，就可始终应用这个过程。当负载电阻高至足以限制放电电流以使应急能量存储装置不会过热时，情况也总是如此。例如，如果选择所谓的制动斩波器作为放电电阻器，那么制动斩波器不仅本身自然地配置成这一负载，而且以典型地10欧姆的电阻(如7kW的电机通常那样)来防止应急能量存储装置过载而不需要额外措施。
或者，在决定应急能量存储装置应当首先被放电以借助于其内阻Ri加热应急能量存储装置(1)还是应当在未预先放电的情况而与充电同时开始之前，所述决定可取决于温度降至测量到的温度以下，例如容纳有应急能量存储装置(1)的外壳内的温度和/或应急能量存储装置(1)的Ri的温度。
通常，在电网连接与提供例如420V的中间电路电压的电机之间设有转换器。在这种情况下，应急能量存储装置通常布置在逆变器初级侧上，而电机以及因此电位负载电阻器连接到逆变器次级侧。在应用时可获得的超级电容器例如在-40℃的温度下具有0.08欧姆的内阻。对于输出为7kW的变桨电机，绕组电阻通常为0.2欧姆。如果加载包括具有该变桨电机的绕组的超级电容器的组，那么在-40℃较冷应急能量存储装置开始放电时设定约150A的放电电流，而非为电容器设定的可允许的30A。放电电流可以基于以20％开始的脉冲宽度调制而限制到30A的平均值，例如在转换器的一个周期内负载电阻器接通和经四个周期的等待时间才会进行下次接通。在典型应用中，转换器的开关频率可为例如8kHz，使得该变桨电机的绕组以交替的方式接通例如125μs，然后与应急能量装置断开达500μs的持续时间。
基于60Ws/K的超级电容器单元的典型加热能力和11K/W的典型加热电阻，放电电流为30A的超级电容器的核心温度可提高约30K，因此，在1000秒内达到-15℃的操作温度。利用在该示例性实施方案中选择的电容器类型，系统就可在这个温度下投入操作，因为单元在很大程度上实现了其原始电容以及足够低的内阻。
或者，重新确定(B)也可以在放电(E)期间连续进行，使得两个方法步骤基本上并行地进行。如果重新确定(B)的结果为可从应急能量存储装置汲取的能量EL达到可限定最小能量值和/或可从可应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax达到可限定最小能量值，那么确定操作就绪状态(X)，并且具体地讲，信号被产生至优先控制装置，其中该信号指示操作就绪状态。
如果重新确定(B)的结果为可从应急能量存储装置汲取的能量EL未达到可限定最小能量值和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax未达到可限定最小输出值，那么对应急能量存储装置充电(L)。例如在应急能量存储装置充电90％前，可一直进行充电(L)。随后，再次确定(B)可从应急能量存储装置汲取的能量EL和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax。
由这些步骤L、B、E和B形成的循环将会继续运行，直到其中一次确定(B)的结果为可从应急能量存储装置汲取的能量EL实现可限定最小能量值和/或可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax实现可限定最小输出值。或者，可以在所限定最大运行次数之后中断循环，并向控制装置产生错误信号。因此，例如，当应急能量存储装置在100次循环运行后仍不具有所需最小能量时，就可断定应急能量存储装置已达到其使用寿命终点。利用错误信号，可以告知技术人员在系统重新投入操作前必须更换应急能量存储装置。
如果根据本发明的方法用于例如仅可从应急能量存储装置汲取的能量EL是相关的而可从应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax不起任何作用的应用领域，那么仅可从应急能量存储装置汲取的能量EL被确定(B)，并且一旦可从应急能量存储装置汲取的能量EL达到指定的最小能量值，就确定(X)操作就绪状态。
图3示意性地示出根据本发明的一变桨系统的一部分。应急能量存储装置(1)具有多个能量存储元件(2)，这些能量存储元件由附图中的多个电容器的电路符号详细描述。应急能量存储装置(1)与此连接，以便为能量消耗装置(3)提供应急电能。此外，应急能量存储装置(1)还连接到放电装置(4)和充电装置(5)。应急能量存储装置(1)可以经由放电装置(4)放电，以便进行加热。充电装置(5)用于为应急能量存储装置(1)充电。另外，提供控制装置(6)，其设置为处理用于执行根据本发明的方法的程序指令。为此目的，可将具有对应程序指令的计算机程序存储在控制装置(6)的数据存储中。控制装置(6)被连接到其余部件，以便经由信号线交换控制信号。为了清楚起见，部件在图3中单独示出。在本发明的范围内，也可将两个或更多个部件组合成一个组件。单个部件也可承担多个部件的任务。因此，在发电机操作中，电机可以同时成为能量消耗装置(3)、放电装置(4)且甚至是充电装置(5)。
附图标记列表
1 应急能量存储装置
2 能量存储元件
3 能量消耗装置
4 放电装置
5 充电装置
6 控制装置
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，所述应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件，其中所述应急能量存储装置被设计成为至少一个能量消耗装置提供应急电能，其中确定能从所述应急能量存储装置汲取的能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的峰值输出Pmax，并且一旦能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax已经达到限定的最小输出值，就确认操作就绪状态，
其特征在于，
当所述确定的结果是能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL还未达到可限定的最小能量值和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax还未达到可限定的最小输出值时，则所述应急能量存储装置经由放电装置放电，以便借助于其内阻Ri加热所述应急能量存储装置。
2.根据权利要求1所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，再次确定在所述应急能量存储装置放电以加热所述应急能量存储装置之后能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax，并且当对能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax的所述再次确定的结果是能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL还未达到可限定的最小能量值和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax还未达到可限定的最小输出值时，对所述应急能量存储装置再次充电。
3.根据权利要求1或2所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，所述应急能量存储装置的所述放电过程进行持续指定的时间范围，或者视情况而定针对每个放电过程重新确定所述时间范围。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，对能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax的所述确定在所述放电期间连续地确定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，在所述应急能量存储装置放电之前，所述应急能量存储装置被充电一定量，使得在所述应急能量存储装置的所述放电之后，能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax足以确定所述操作就绪状态。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，所述放电装置包括所述一个能量消耗装置或者所述多个能量消耗装置中至少一者。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，放电电流借助于脉冲宽度调制进行，由此，特别地，峰值放电电流限于包括所述应急能量存储装置和所述放电装置的电流电路的最大允许脉冲电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，测量能够表明所述一个能量存储元件或所述应急能量存储装置的所述多个能量存储元件的核心温度的至少一个物理变量，所述核心温度基于所述一个物理变量或所述多个物理变量计算，并且所述应急能量存储装置的所述放电进行至少直到所述核心温度已达到可限定的温度阈值。
9.根据权利要求8所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，在计算所述核心温度时，考虑所述应急能量存储装置的老化效应，所述老化效应改变所述一个物理变量或所述多个物理变量与所述核心温度之间的关系。
10.根据权利要求8或9所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，所述一个物理变量或所述多个物理变量包括所述应急能量存储装置的电容C和/或所述应急能量存储装置的所述内阻Ri。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置来用于操作的方法，其特征在于，所述能量存储元件具有电容器，尤其是超电容器。
12.一种用于准备风力涡轮机系统的变桨系统来用于操作的方法，其中所述变桨系统具有至少一个应急能量存储装置，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件，
其特征在于，
根据权利要求1至11中任一项所述的方法被应用于所述一个应急能量存储装置或者所述变桨系统的所述应急能量存储装置中至少一个。
13.具有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的程序指令的计算机程序产品。
14.一种用于风力涡轮机系统的变桨系统，其中所述变桨系统具有至少一个应急能量存储装置，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件，
其特征在于，
所述变桨系统被设计为用于执行根据权利要求12所述的方法。
15.具有根据权利要求14所述的变桨系统的风力涡轮机系统。
Claims (15)
1.一种用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，所述应急能量存储装置(1)具有至少一个能量存储元件(2)，其中所述应急能量存储装置(1)被设计成为至少一个能量消耗装置(3)提供应急电能，其中确定能从所述应急能量存储装置(1)汲取的能量EL和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的峰值输出Pmax，并且一旦能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述峰值输出Pmax已经达到可限定的最小输出值，就确认操作就绪状态，
其特征在于，
所述应急能量存储装置(1)经由放电装置(4)放电，以便使用在使所述应急能量存储装置(1)放电期间在内阻Ri处出现的热量加热所述应急能量存储装置(1)。
2.根据权利要求1所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，再次确定在使所述应急能量存储装置(1)放电以加热所述应急能量存储装置(1)后能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述峰值输出Pmax，并且在能从所述应急能量存储装置(1)汲取的能量EL和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的峰值输出Pmax的所述再次确定的结果为能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述能量EL未达到可限定最小能量值和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述峰值输出Pmax未达到可限定最小输出值时，所述应急能量存储装置(1)被再次充电。
3.根据权利要求1或2所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，所述应急能量存储装置(1)的所述放电过程发生持续特定时间范围，或者视情况而定针对每个放电过程重新确定所述时间范围。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，对能从所述应急能量存储装置汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置汲取的所述峰值输出Pmax的所述确定是在所述放电期间连续确定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，在所述应急能量存储装置(1)放电前，所述应急能量存储装置(1)被充电一定量，使得在对所述应急能量存储装置(1)的所述放电后，能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述能量EL和/或能从所述应急能量存储装置(1)汲取的所述峰值输出Pmax足以用来确定所述操作就绪状态。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，所述放电装置(4)包括一个能量消耗装置(3)或所述能量消耗装置(3)中的至少一个。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，放电电流借助于脉冲宽度调制来发生，由此，具体地讲，峰值放电电流限于包括所述应急能量存储装置(1)和所述放电装置(4)的电流电路的最大允许脉冲电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，测量至少一个物理变量，所述至少一个物理变量能够表明所述应急能量存储装置(1)的一个能量存储元件(2)或多个能量存储元件(2)的核心温度，所述核心温度基于一个所述物理变量或多个所述物理变量计算，并且对所述应急能量存储装置(1)的所述放电至少在所述核心温度已经达到可限定的温度阈值之前一直发生。
9.根据权利要求8所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，在对所述核心温度的所述计算中，考虑所述应急能量存储装置(1)的老化效应，所述老化效应改变所述一个物理变量或所述多个物理变量与所述核心温度之间的关系。
10.根据权利要求8或9所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，所述一个所述物理变量或所述多个物理变量包括所述应急能量存储装置(1)的电容C和/或所述应急能量存储装置(1)的所述内阻Ri。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于准备应急能量存储装置(1)来用于操作的方法，其特征在于，所述能量存储元件(2)具有电容器，尤其是超电容器。
12.一种用于准备风力涡轮机系统的变桨系统来用于操作的方法，其中所述变桨系统具有至少一个应急能量存储装置(1)，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件(2)，
其特征在于，
根据权利要求1至11中任一项所述的方法被应用于所述应急能量存储装置(1)或者所述变桨系统的所述应急能量存储装置(1)中的至少一个。
13.一种具有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的程序指令的计算机程序产品。
14.一种用于风力涡轮机系统的变桨系统，其中所述变桨系统具有至少一个应急能量存储装置(1)，所述至少一个应急能量存储装置具有至少一个能量存储元件(2)，
其特征在于，
所述变桨系统被设计为用于执行根据权利要求12所述的方法。
15.具有根据权利要求14所述的变桨系统的风力涡轮机系统。
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