CN109792151B - 控制能量存储系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于控制能量存储系统的控制装置(1)，该能量存储系统包括能量存储装置(10)、双向AC/DC变流器(11)以及到配电网(13)的电网连接(12)。控制装置包括：处理器(60)；外部存储器接口(50)，用于从外部可移动存储器装置(51)读取外部指令(56)；控制接口(53)，用于控制能量存储系统；以及内部存储器(64)。内部存储器存储内部指令(66)，当该内部指令由处理器执行时使控制装置为外部指令提供对控制接口的访问，当外部指令由处理器执行时，该外部指令从外部可移动存储器装置被读取。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制能量存储系统的控制装置、方法、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
配电网用于能量供应者与能量消耗者之间的电力分配。电网通常是AC(交流)电网，并且在电力供应、电力消耗、故障等方面经常受到各种条件的影响。
包括能量存储(诸如电池)的能量存储系统可以由能量消耗者和能量供应者使用，以在功率水平(有效和/或无功)、频率方面更好地控制与配电网的电力交换，并且甚至可以用于对电力消耗或电力供应进行时移。
需要适当地控制这种能量存储系统以实现期望的功能。因此，具有用户界面的控制装置通常设置有能量存储系统，以允许能量存储系统的所有者配置其功能。
能量存储系统的每个所有者可能希望将他们自己的逻辑应用于如何控制能量存储系统。但是，能量存储系统的供应商只能提供一定数目的程序。如果能量存储系统的供应商在每次用户请求针对能量存储系统的新的控制策略时就提供新的操作方案，这将是不合理的情况。
发明内容
一个目的是为能量存储系统的控制装置如何运行提供更大的灵活性。
根据第一方面，提供了一种用于控制能量存储系统的控制装置，能量存储系统包括能量存储装置、双向AC/DC变流器以及到配电网的电网连接。控制装置包括：处理器；外部存储器接口，用于从外部可移动存储器装置读取外部指令；控制接口，用于控制能量存储系统；以及内部存储器。内部存储器存储内部指令，当该内部指令由处理器执行时使控制装置为外部指令提供对控制接口的访问，当外部指令由处理器执行时，该外部指令从外部可移动存储器装置被读取。
控制装置还可以包括用户接口装置，在这种情况下，内部指令还包括：当由处理器执行时使控制装置为外部指令提供对用户接口装置的访问的指令，当外部指令由处理器执行时，该外部指令从外部可移动存储器装置被读取。
内部指令可以包括：当由处理器执行时使控制装置为外部指令提供对用户接口装置的子集的访问的指令。
控制装置还可以包括网络接口，在这种情况下，内部指令还包括：当由处理器执行时使控制装置为外部指令提供对网络接口的访问的指令，当外部指令由处理器执行时，该外部指令从外部可移动存储器装置被读取。
控制接口可以包括用以读取能量存储系统的参数的接口。
控制接口可以包括用以为能量存储系统设定一个设定点的接口。
根据第二方面，提供了一种用于控制能量存储系统的方法，该能量存储系统包括能量存储装置、双向AC/DC变流器以及到配电网的电网连接。该方法在能量存储系统的控制装置中被执行，并且包括以下步骤：经由外部存储器接口从外部可移动存储器读取外部指令；从内部存储器执行内部指令，从而为外部指令提供对控制接口的访问，以用于控制能量存储系统；以及执行外部指令。
执行步骤还可以包括从内部存储器执行内部指令，从而为外部指令提供对用户接口装置的访问。
执行步骤还可以包括从内部存储器执行内部指令，从而为外部指令提供对网络接口的访问。
控制接口可以包括用以读取能量存储系统的参数的接口。
控制接口可以包括用以为能量存储系统设定一个设定点的接口。
根据第三方面，提供了一种用于控制能量存储系统的计算机程序，该能量存储系统包括能量存储装置、双向AC/DC变流器以及到配电网的电网连接。该计算机程序包括计算机程序代码，当该计算机程序代码在能量存储系统的控制装置上运行时使控制装置：经由外部存储器接口从外部可移动存储器读取外部指令；从内部存储器执行内部指令，从而为外部指令提供对控制接口的访问，以用于控制能量存储系统；以及执行外部指令。
根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括根据第三方面的计算机程序和计算机可读装置，计算机程序被存储在计算机可读装置上。
通过允许外部可移动存储器上的外部指令访问控制接口以及可选地访问用户接口装置和/或网络接口，实现了很大的灵活性。能量存储系统的所有者可以开发任何合适的控制方案并在外部指令中提供该控制方案。如果需要，控制方案可以被轻松地重新编程并且按需在新的外部可移动存储器上提供。
通常，权利要求中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另有明确定义。除非另外明确说明，否则所有对“一/一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等”的引用将被开放地解释为指代元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
附图说明
现在参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1是图示可以应用本文给出的实施例的环境的示意图；
图2是图示图1的控制装置的组件的示意图，该控制装置被提供用于控制能量存储系统；
图3是图示在控制装置中执行的用于控制图1的能量存储系统的方法的实施例的流程图；以及
图4示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，这些实施例作为示例被提供，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。
图1是示出可以应用本文呈现的实施例的环境的示意图。这里提出了一种能量存储系统3，该能量存储系统3具有用于连接到配电网13的电网连接12。
可选地，提供变压器18，以用于将来自/到配电网13的电压转换为更合适的电压，最终用于存储在能量存储装置10中。
提供双向AC/DC变流器11，以用于将AC转换为DC(直流)并且将DC转换为AC。在其AC侧，双向AC/DC变流器11连接到变压器18或者在省略变压器18时连接到电网连接12。在其DC侧，双向AC/DC变流器11连接到能量存储装置10。可选地，DC滤波器(未示出)设置在AC/DC变流器11的DC侧上，并且/或者AC滤波器(未示出)设置在AC/DC变流器11的AC侧上。
当要增加额定电压时，能量存储装置10可以包含串联连接的电池、电容器、超级电容器等，或者包含并联的电池、电容器、超级电容器等以用于为给定的额定电压提供增加的能量存储容量。可选地，能量存储装置10本身不是电气的并且可以例如是热的、机械的、化学的，只要设置进出AC/DC变流器11的DC侧的转换器即可。
消耗和/或供应电力的装置可以连接到电网连接器12。
控制装置1连接到能量存储装置10和AC/DC变流器，以控制能量存储系统3的操作。
能量存储系统3在如何消耗或供应来自电网13的电力方面提供了很大的灵活性。能量存储系统3的一个应用是将电网连接上的有功功率和/或无功功率控制在给定范围内、或总是寻求目标值。能量存储系统3的第二应用是可再生能源供应者向电网提供更均匀的电力供应。能量存储系统3的第三应用是用于能量消耗者以减少峰值能量使用，即，当能量使用低时存储能量、并且当能量使用将以其他方式超过电网功率限制时从存储消耗能量。能量存储系统3的第四应用是能量消耗者在能量成本降低时从电网存储电力，并且当能量成本高时从存储消耗电力。能量存储系统3的第五应用是能量消耗者存储来自电网的功率以在发生停电的情况下使用，从而大大提高供电的可靠性。将来可能会出现更多的应用。使用这里给出的实施例，提供了能量存储系统3的控制策略的很大灵活性。
图2是示出图1的控制装置1的组件的示意图，该控制装置1被提供以用于控制能量存储系统3。使用以下一项或多项的任何组合来提供处理器60：合适的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路等，从而能够执行存储在存储器64中的内部软件指令66，因此存储器64可以是计算机程序产品。处理器60可以被配置为执行下面参考图3描述的方法。
存储器64可以是读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。存储器64还包括永久存储，永久存储例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或者甚至远程安装的存储器中的任何单个或组合。
还提供数据存储器67，以用于在处理器60中执行(内部和/或外部)软件指令期间读取和/或存储数据。数据存储器67可以是读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任何组合。
控制接口53被配置为与能量存储系统的其他组件(例如，双向AC/DC变流器11和能量存储装置10)通信。控制接口53可以例如基于CAN(控制器区域网络)总线或通过主控板的连接。控制接口53允许控制装置从任何连接的装置读取数据，例如测量电压、电流、频率、功率、温度等。此外，控制接口可以将一个或多个设定点的命令发送到任何连接的装置(例如，双向AC/DC变流器11)，从而控制整个能量存储系统的操作。设定点可以例如是有功功率P和/或无功功率Q。在这种情况下，可以使用值的符号来指示例如通过双向AC/DC变流器消耗电力还是供应电力。
网络接口62允许控制装置1与其他装置通信，例如通过LAN(局域网)和/或WAN(广域网)(诸如因特网)通信。网络接口62可以例如基于以太网、任何IEEE 802.11x标准等，以允许基于IP(因特网协议)的通信。
用户接口装置52包括一个或多个组件以允许操作员与控制装置1交互。例如，用户接口装置52可以包括触摸屏，从而为操作员提供高效且直观的用户界面。备选地或另外地，用户接口装置52可以包括常规显示器、小键盘(keypad)/键盘、指针装置、扬声器、麦克风等。
外部存储器接口50允许外部可移动存储器51被连接到控制装置1。例如，外部存储器接口50可以基于USB(通用串行总线)接口、SD(安全数字)卡接口、miniSD卡接口、microSD卡接口、记忆棒接口等。外部可移动存储器51可以例如是USB存储器、SD卡、miniSD卡、micro SD卡、记忆棒等。在任何情况下，外部存储器接口50都允许处理器60获得对存储在外部可移动存储器51中的外部指令56的访问。
当由处理器60执行时，内部指令66使控制装置1在由处理器60执行外部指令56时提供对控制接口53的访问。外部指令56从外部可移动存储装置51被读取。外部指令56可以直接被访问并从外部存储器装置51执行，或者外部指令可以首先被复制到内部存储器64/67并从内部存储器64/67被执行。可选地，外部指令56还被提供对用户接口装置52和/或网络接口62的访问。可选地，仅为外部指令56提供用户接口装置52的子集。例如，外部指令可以被提供覆盖触摸屏大部分区域的面板，而顶部部分被保留用于某些基本和/或关键功能，该基本和/或关键功能由总是需要可用的内部指令66来控制。
通过允许外部可移动存储器51上的外部指令56访问控制接口53以及可选地访问用户接口装置52和/或网络接口62，实现了很大的灵活性。能量存储系统的所有者可以开发任何合适的控制方案并在外部指令56中提供该控制方案。如果需要，控制方案可以被容易地重新编程并提供在新的外部可移动存储器51上。
此外，当网络接口62可用于外部指令56时，外部指令56可以根据需要与服务器通信以用于额外的灵活性。换句话说，外部信息因此可以使用网络接口而向/从服务器传送。重要的是，能量存储系统3的操作者不需要提供任何单独的外部控制装置来执行所期望的逻辑，因为外部指令56被简单地加载在外部可移动存储器51上并连接到控制装置1，从而节省成本。另外，如果所有者操作多个能量存储系统3，则外部指令56可以被复制到多个外部可移动存储器51，每个外部可移动存储器51用于相应的能量存储系统3的每个控制装置。
图3是示出在控制装置1中执行的用于控制图1的能量存储系统的方法的实施例的流程图。
在读取外部指令步骤40中，经由外部存储器接口50从外部可移动存储器读取外部指令56。
在执行内部指令步骤42中，来自内部存储器64的内部指令66被执行，从而为外部指令56提供对控制接口53的访问，以用于控制能量存储系统3。如上所述，控制接口53可以包括用以从任何连接的装置读取能量存储系统3的参数的接口，参数例如为电流配置和/或电压、电流、频率、功率、温度等的测量。而且，控制接口53可以包括用以为能量存储系统3设定一个设定点的接口，设定点例如为有功功率P和/或无功功率Q。
可选地，该步骤包括为外部指令56提供对控制装置1的用户接口装置52的访问，从而为外部指令提供与控制装置1的用户交互的方式。
可选地，该步骤包括为外部指令56提供对网络接口62的访问，从而为能量存储系统的操作者提供更大的灵活性。
在执行外部指令步骤44中，外部指令56被执行，然后外部指令56被给予对控制接口53以及可选的用户接口装置52和/或网络接口62的访问。
应注意，执行内部指令步骤42和执行外部指令步骤44可以并行执行。此外，读取外部指令步骤40可以可选地形成执行外部指令步骤44的一部分。
图4示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。在该计算机可读装置上，可以存储计算机程序91，该计算机程序可以使处理器执行根据本文描述的实施例的方法。在该示例中，计算机程序产品是光盘，诸如CD(压缩盘)或DVD(数字多功能盘)或蓝光盘。如上所述，计算机程序产品也可以被体现在装置的存储器中，诸如图2的计算机程序产品64。尽管计算机程序91在这里示意性地示出为所描绘的光盘上的轨道，然而计算机程序可以以适合于计算机程序产品的任何方式被存储，诸如可移动固态存储器，例如通用串行总线(USB)驱动器。
以上主要参考几个实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了上面公开的实施例之外的其他实施例同样可以在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种用于控制能量存储系统（3)的控制装置（1)，所述能量存储系统（3)包括能量存储装置（10)、双向AC/DC变流器（11)以及到配电网（13)的电网连接（12)，所述控制装置（1)包括：处理器(60);外部存储器接口（50)，用于从外部可移动存储器装置（51)读取外部软件指令（56);控制接口（53)，用于控制所述能量存储系统（3);以及存储内部软件指令（66)的内部存储器（64)，当所述内部软件指令（66)由所述处理器（60)执行时使所述控制装置（1)为外部软件指令（56)提供对所述控制接口（53)的访问，当所述外部软件指令（56)由所述处理器（60)执行时，所述外部软件指令（56)从所述外部可移动存储器装置（51)被读取，其中，所述控制装置（1)还包括用户接口装置(52)，并且其中，所述内部软件指令（66)包括：当由所述处理器（60)执行时使所述控制装置（1)为所述外部软件指令（56)提供对所述用户接口装置（52)的屏幕空间的子集的访问的指令。
2.根据权利要求1所述的控制装置（1)，其中所述内部软件指令（66)还包括：当由所述处理器(60)执行时使所述控制装置（1)为所述外部软件指令（56)提供对所述用户接口装置（52)的访问的指令，当所述外部软件指令（56)由所述处理器（60)执行时，所述外部软件指令（56)从所述外部可移动存储器装置（51)被读取。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置（1)，还包括网络接口（62)，并且其中所述内部软件指令（66)还包括：当由所述处理器（60)执行时使所述控制装置（1)为所述外部软件指令（56)提供对所述网络接口（62)的访问的指令，当所述外部软件指令（56)由所述处理器（60)执行时，所述外部软件指令（56)从所述外部可移动存储器装置（51)被读取。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置（1)，其中所述控制接口（53)包括用以读取所述能量存储系统（3)的参数的接口。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置(1)，其中所述控制接口（53)包括用以为所述能量存储系统（3)设定一个设定点的接口。
6.一种用于控制能量存储系统（3)的方法，所述能量存储系统(3)包括能量存储装置（10)、双向AC/DC变流器（11)以及到配电网（13)的电网连接（12)，所述方法在所述能量存储系统（3)的控制装置（1)中被执行，并且包括以下步骤：经由外部存储器接口（50)从外部可移动存储器读取（40)外部软件指令(56);从内部存储器（64)执行（42)内部软件指令（66)，从而为所述外部软件指令（56)提供对控制接口（53)的访问，以用于控制所述能量存储系统（3)；以及执行（44)所述外部软件指令（56)，其中，所述执行（42)的步骤还包括：从所述内部存储器（64)执行内部软件指令（66)，从而为所述外部软件指令（56)提供对用户接口装置（52)的屏幕空间的子集的访问。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述执行（42)的步骤还包括：从所述内部存储器（64)执行内部软件指令（66)，从而为所述外部软件指令（56)提供对网络接口（62)的访问。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述控制接口（53)包括用以读取所述能量存储系统（3)的参数的接口。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述控制接口（53)包括用以为所述能量存储系统（3)设定一个设定点的接口。
10.一种用于控制能量存储系统（3)的计算机可读介质，所述能量存储系统（3)包括能量存储装置（10)、双向AC/DC变流器(11)以及到配电网（13)的电网连接（12)，所述计算机可读介质包括存储在其上的计算机程序代码，当所述计算机程序代码在所述能量存储系统（3)的控制装置（1)上运行时使所述控制装置：经由外部存储器接口（50)从外部可移动存储器读取外部软件指令（56);从内部存储器（64)执行内部软件指令（66)，从而为所述外部软件指令（56)提供对控制接口（53)的访问，以用于控制所述能量存储系统(3)；以及执行所述外部软件指令（56)，其中，所述执行内部软件指令（66)还包括：从所述内部存储器（64)执行内部软件指令（66)，从而为所述外部软件指令（56)提供对用户接口装置（52)的屏幕空间的子集的访问。
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