EP3665756A1 - Elektrische energiespeicheranordnung - Google Patents

Elektrische energiespeicheranordnung

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Publication number
EP3665756A1
EP3665756A1 EP18758543.5A EP18758543A EP3665756A1 EP 3665756 A1 EP3665756 A1 EP 3665756A1 EP 18758543 A EP18758543 A EP 18758543A EP 3665756 A1 EP3665756 A1 EP 3665756A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical energy
line segment
energy storage
storage arrangement
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18758543.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Beck
Alexander Wittkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innogy SE
Original Assignee
Innogy SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innogy SE filed Critical Innogy SE
Publication of EP3665756A1 publication Critical patent/EP3665756A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J3/381—Dispersed generators
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the application relates to an electrical energy storage device, comprising at least one memory module, configured for storing electrical energy.
  • the application relates to a system having at least one electrical energy storage arrangement and a method for operating an electrical energy storage arrangement.
  • a wind turbine is set up to convert the kinetic energy of the wind into electrical energy.
  • a photovoltaic array is set up to convert the light energy of the sun into electrical energy.
  • FIG. 1 shows an exemplary system 100 with an electrical energy storage arrangement 102 according to the prior art.
  • the system 100 includes an internal power grid 104, such as an internal power grid 104 of a building or part of a building (e.g.
  • the internal power network 104 is via a network connection 108 and a sub-distribution device 110 connected to an external power network 106, such as a public power grid 106.
  • the sub-distribution device 110 also called distribution box or fuse box, includes fuse and switching elements for distributing the electrical energy from the external power network 106 to at least one consumer 112, which is located in the internal power network 104.
  • the electrical energy is distributed to a plurality of line segments 116.
  • line segments 116 For the sake of a better overview, only two consumers 112 are shown in more detail on only one wiring harness 116 or a line segment 116.
  • the lines of a line segment 116 of the internal power network 104 are designed for a certain maximum permissible state parameter [value], in particular a maximum permissible current (value) (for example 16 A).
  • value a maximum permissible current
  • an electrical energy storage arrangement of the prior art were connected directly to the internal power supply, for example to the lines of a line segment, via a conventional socket (e.g., Schuko box), there would be a risk of overloading the lines. In particular, there is a risk that a higher current than the maximum allowable current can flow. For example, a current of 16 A can be fed from the external network. If, in addition, power is supplied from a connected electrical energy store, the current flowing in the lines exceeds the maximum permissible current. This can lead to considerable damage to the internal power grid and / or the building. For this reason, it is provided in the prior art, the electrical
  • Energy storage arrangement 102 not in the internal power grid 104, but in front of the internal power grid 104, in particular in front of the sub-distribution device 110 to order.
  • Energy storage device 102 102 at this point, however, extremely complex and complex. In particular, an installation is to be made regularly only by professionals. Therefore, the application is based on the object to provide an electrical energy storage device available, which is a simple
  • the object is achieved according to a first aspect of the application by an electrical energy storage device according to claim 1.
  • Energy storage arrangement comprises at least one memory module, configured for storing electrical energy.
  • the electrical energy storage arrangement comprises at least one electrical connection module, configured for electrically connecting the electrical energy storage arrangement to a first
  • the electrical energy storage arrangement comprises at least one current steering device, configured for feeding electrical energy into at least one second line segment, such that a maximum permissible state parameter of the second line segment is maintained.
  • the electrical energy storage arrangement comprises at least one storage module.
  • the memory module is configured to store electrical energy.
  • the memory module may be charged by an electric current and discharged in an infeed mode by an electric current.
  • the memory module may be a rechargeable memory module in the form of a rechargeable battery.
  • the electrical energy storage arrangement comprises at least one electrical connection module.
  • the electrical connection module is at least configured to establish an electrical connection to a line segment (in particular of the internal power network) in order to allow at least one transmission of electrical energy from the line segment to a memory module
  • the electrical connection module may be used for bi-directional transmission of
  • an electrical connection module may be a plug (possibly with cable), a socket or a means for wireless power transmission. It is understood that a coupling with another power grid is possible.
  • an internal power network is to be understood as meaning a power network which is connected to a sub-distribution device and may have a plurality of electrical consumers. According to the application, in contrast to the prior art
  • the current-steering device is set up for feeding electrical energy into at least one second line segment, such that a maximum permissible state parameter of the second line segment is maintained.
  • a state parameter of a line segment is, in particular, to be understood as meaning a parameter which provides information about the current carrying capacity of the line Line segments are.
  • a maximum permissible state parameter indicates a permissible value at which no damage to the line segment (due to electrical energy) occurs.
  • Exemplary state parameters are
  • a maximum permissible state parameter can therefore be a maximum permissible current, a maximum permissible temperature, etc.
  • the first line segment may be identical to the second line segment or the first line segment and the second line segment may be different (electrically separate) line segments.
  • the first line segment and the second line segment may be different line segments.
  • Stromlenkungs may comprise at least one switching module, adapted for feeding the electrical energy into the only with the electrical
  • Energy storage arrangement connectable second line segment.
  • two separate electrical connection modules may be provided. Via a first connection module and via the switching module, electrical energy can be conducted to the at least one memory module. In particular, a corresponding current can flow from the first line segment into the memory module via the switching module (in a charging mode). Furthermore, via a further connection module and via the switching module electrical energy from the
  • Memory module (only) are passed into the second line segment, in particular, a corresponding current in the second line segment (in a
  • Feed mode are fed.
  • a current flow in the first line segment from a memory module is not possible in this embodiment.
  • electrical energy can be conducted from the first line segment via the first connection module, the switching module and the further connection module in the second line segment.
  • a corresponding current can flow.
  • this electrical connection is at least opened, while electrical energy is fed from the memory module into the second line segment.
  • Line segment is limited in the second line segment to a predetermined current value. It is understood that the switching module can be formed of a plurality of switching elements. An overload of the second line segment of the internal power network can be prevented in a secure manner.
  • the current steering device may comprise at least one limiting module.
  • the limiting module can be set to limit the supplied electrical energy in the second line segment to a fixed, maximum allowable amount of electrical energy.
  • Energy amount (eg a maximum current (eg 2A, in particular 1.3A)) that can be fed, be chosen so that even at a maximum load of the line element (ie maximum possible supply of energy or electricity from the external power grid and maximum possible supply of energy or power from the memory module according to the predetermined, maximum allowable amount of electrical energy) no damage to the line segment may occur.
  • the maximum permissible status parameter of the line segment is maintained.
  • Line segment and the second line segment to be identical. This means in particular that the electrical energy storage arrangement only with one
  • Line segment is connected, can be tapped from the electrical energy and fed into the electrical energy. Sufficient security can be achieved in a particularly simple manner.
  • the electrical energy storage arrangement the
  • Stromlenkungs might comprise at least one controllable limiting module.
  • the controllable limiting module can be used to limit the supplied electrical energy into the second line segment as a function of at least one
  • the rule information may be based on at least one detected state parameter value ⁇ of the second line segment.
  • the first line segment and the second line segment may be identical.
  • at least one instantaneous state parameter (value) of the line segment can be detected. Based on the instantaneous state parameter of the line segment, the supplied electrical energy, in particular the fed-in electric current, can be regulated from the electrical energy storage arrangement such that the maximum permissible state parameter of the line segment is maintained. Damage can be prevented safely and intelligently.
  • the electrical energy storage arrangement may be formed in a modular manner.
  • the electrical energy storage arrangement may comprise at least one converter device, configured for releasably coupling at least one of the memory module, preferably of a plurality of memory modules, and for coupling the current-steering device.
  • a modular design allows for easy addition of storage capacity by adding or replacing additional memory modules.
  • a current-steering device can also be releasably coupled in order to enable an exchange.
  • the electrical energy storage arrangement can be operated in different operating modes. According to a preferred embodiment
  • the electrical energy storage device at least one Include control module.
  • the control module may be configured to control the operating mode of the electrical energy storage device.
  • the controller may depend on a receivable external control signal.
  • the control of the operating mode can in particular the switching at least between one
  • Charge mode and a feed mode include.
  • Other operating modes are possible, such as a sleep mode, etc.
  • the system comprises at least one electrical energy storage arrangement with a
  • Power steering device comprising at least one controllable limiting module.
  • the system comprises at least one measuring device, configured to detect the at least one state parameter of the second line segment.
  • the system can be arranged at least partially in a building.
  • the electrical energy storage arrangement can be connected to a line segment of an internal power network of the building via the electrical connection module in order to be able to receive and feed in electrical energy or electricity.
  • the electrical energy storage arrangement comprises at least one
  • the controllable limiting module can be designed to limit the electrical energy fed into the second line segment as a function of at least one receivable control information, the control information being based on at least one detected state parameter of the second line segment.
  • the system identifies the at least one state parameter
  • the measuring device can at least one current measuring means, voltage measuring means, power measuring means,
  • Frequency measuring means and / or temperature measuring means include to detect the at least one state parameter.
  • the system may comprise at least one wireless and / or wired communication network. Data can be exchanged via the communication network.
  • at least the measuring device and the electrical energy storage arrangement can be connectable to the communication network via corresponding transmitting and / or receiving modules.
  • a controllable limiting module is in particular arranged, the fed-in electrical energy in accordance with a
  • control information may include the sensed instantaneous state parameter (e.g., the current flowing in the line segment). Then, for example, the limiting module can compare the instantaneous state parameter with the maximum permissible state parameter in an evaluation and the feeding of the energy or the current from the electrical energy storage arrangement into the line segment
  • the evaluation can also be carried out in another device / element.
  • the evaluation in the measuring device or an additional evaluation device can be performed.
  • the evaluation in the measuring device or an additional evaluation device can be performed.
  • Energy storage device be receivable.
  • the aforementioned evaluation is particularly advantageous if the instantaneous total current is detected as the state parameter.
  • a central evaluation device can be used.
  • the system may comprise at least one evaluation device.
  • the evaluation device can be set up to evaluate a plurality of state parameters received via the communication network from a corresponding plurality of measuring devices.
  • Evaluation device may be configured to determine a control information based on the evaluation of the plurality of state parameters.
  • Evaluation device may be configured to cause a sending of the control information to at least one electrical energy storage device.
  • the evaluation may include forming an overall state parameter (value), for example, by summing
  • the evaluation device may be a central evaluation device, at least for the second line segment, into which energy can be supplied by the electrical energy storage arrangement
  • Evaluation device may preferably be integrated in a home automation controller. Alternatively, the evaluation device can also be integrated in the electrical energy storage arrangement.
  • system may include at least one (smart) socket electrically coupled to the second line segment.
  • the socket can be arranged in particular in a branch described above.
  • Socket can have the at least one measuring device.
  • the current drawn by the at least one consumer which can be coupled to the socket can be detected as the state parameter.
  • Condition parameters can be detected alternatively or additionally.
  • a plurality of sockets of a line segment can be configured accordingly.
  • the respectively detected state parameters can be transmitted to an evaluation device.
  • the system can be at least one with the second
  • Line segment electrically coupled (intelligent) segment security device include.
  • the segment securing device can be located in particular between the first consumer and a sub-distribution device.
  • Segment security device may have the at least one measuring device.
  • Yet another aspect is a method of operating an electrical
  • Energy storage arrangement in particular an electrical
  • Energy storage arrangement with a current steering device comprising at least one controllable limiting module.
  • the method comprises:
  • Energy storage device can be fed, and
  • Devices, modules and devices can be formed at least partially from hardware and at least partially from software.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary system according to FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an embodiment of a system according to the present application
  • Fig. 3 is a schematic view of another embodiment of a
  • 3a is a schematic diagram showing the flow of current in a
  • Fig. 4 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 5 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 6 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 7 is a schematic view of an embodiment of a
  • Figure 2 shows a schematic view of an embodiment of a system 200 according to the present application with an embodiment of a
  • the system 200 is arranged in particular in (or on) a building 201.
  • the building 201 may be a residential building or an office building.
  • an internal power grid 204 is arranged.
  • the internal power grid 204 is connected via a sub-distributor 210 and a grid connection 208 to an external power grid 206, such as a public power grid 206.
  • This electrical connection can be a bidirectional electrical connection to draw electrical power from the external power grid 206 and generate electrical energy the external power grid 206 feed.
  • the sub-distribution apparatus 210 has circuit components and fuse components (not shown). These components are used in particular for distributing the electrical energy (electric current) to, in particular, a plurality of line segments 216.1, 216.2. It is understood that more than two
  • Line segments can be provided.
  • a photovoltaic array 218 is connected to the internal power grid 204.
  • the photovoltaic array 218 is configured to convert the light energy of the sun into electrical energy and transfer it into the internal power grid 204 (and / or the external power grid 206). feed.
  • further components eg inverters
  • system 200 includes at least one electrical
  • Energy storage arrangement 202 (two arrangements are exemplified here). In particular, it can be seen that an electrical energy storage arrangement 202 according to the application is electrically connected to a line segment 216.1, 216.2 of the internal power network 204 in a system 200 according to the application.
  • An illustrated electrical energy storage device 202 includes at least one memory module 222 configured to store electrical energy.
  • the memory module 222 can be charged by an electric current into the energy store in a charging mode.
  • the stored energy may be fed into the internal power network 204 from the memory module 222 in a feed mode.
  • an electrical energy storage arrangement 202 comprises a current steering device 228.
  • the current steering device 228 makes it possible, according to an application electrical energy storage device 202 to the internal power grid 204 of a building 201 or part of a building
  • the electrical energy storage arrangement 202 comprises the at least one current steering device 228, which is set up for feeding electrical energy into at least one second line segment 216.1, 216.2, such that one permissible current and / or another maximum permissible current
  • FIG. 3 shows a further schematic view of an exemplary embodiment of a system 300 according to the present application with a further one
  • Embodiment of an electrical energy storage device 302 according to the present application. To avoid repetition, essentially only the differences from the exemplary embodiment according to FIG. 2 will be described below. For the other components of the system 300, reference is made in particular to the above statements. In this embodiment (and also in the following embodiments), in order to provide a better overview, the presentation of further elements, such as electrical generators (e.g.
  • Photovoltaic system external power supply, mains connection, etc. omitted.
  • the sub-distribution device 310 is configured to receive the electrical energy received from the external power network, preferably to a plurality of first ones
  • an electrical connection module 326 for example a cable with a plug, is provided in order to couple the electrical energy storage arrangement 302 to the first line segment 316.1, for example via a socket.
  • Energy storage arrangement 302 two memory modules 322, which with a
  • Inverter 324 are coupled.
  • the inverter 324 is connected to a power steering device 328.
  • the current steering device 328 has in the present case at least one switching module 330.
  • the switching module 330 is configured to feed the electrical energy into a second line segment 316.2. Present are the first and the second
  • the second Line segment 316.2 can in this case via a further electrical
  • Connection module 332 may be connected.
  • the switching module 330 and in particular the electrical connection module 332 are configured such that electrical energy from the electrical energy storage arrangement, ie the electrical energy stored in the memory modules 322, can be fed only into the second line segment 316.2. In other words, it is not possible to feed stored electrical energy into the first line segment 316. 1 of the internal power grid 304.
  • FIG. 3a schematically shows the current flows which are correspondingly determined by the FIG. 3a
  • Reference numeral 311 denotes a first current flow. In particular, it is indicated by the arrow 311 that current can flow from the first line segment 316.1 into the further line segment 316.2. This current flow can for example be reduced or interrupted in a feed-in mode by a predefinable value.
  • a current may flow from the first line segment into the memory modules 322. This is indicated by the arrow 313.
  • the switching module 330 is electrically connected such that a current from the memory modules 322 can only flow into the second line segment 316.2. In particular, it becomes clear that a flow of current from the memory modules 322 into the first line segment 316.1 is not possible.
  • FIG. 4 shows a further schematic view of an exemplary embodiment of a system 400 according to the present application with a further one
  • the system 400 comprises at least one electrical energy storage arrangement 402, which is electrically connected to a line segment 416 of the internal power network 404 via an electrical connection module 426
  • Line segment 416 a first and second line segment.
  • Connection module 426 is set up in particular for bidirectional current flow.
  • the illustrated electrical energy storage arrangement 402 has a
  • the receiving module 438 is set up to receive at least one control information, in particular in the form of an (instantaneous) state parameter of the line segment 416.
  • control information may also be received that is based on a (current) state parameter of the
  • the receiving module 438 is configured for communication via at least one wireless communication channel of a communication network 442. It is understood that according to other variants, a wired communication channel and / or additionally a transmission module can be provided.
  • the system 400 comprises a measuring device 441, configured to detect the at least one state parameter.
  • exemplary state parameters which can be measured by suitably established measuring sensors are the (instantaneous) current, the (instantaneous) voltage, in particular the temperatures caused by the current flow
  • the measuring device 441 is presently integrated in a segment securing device 440.
  • the (intelligent) segment securing device 440 is in particular designed such that the associated line segment 416, that is, that of the
  • Measuring device 441 monitored line segment 416, such that at least one permissible current is not exceeded. For example, a maximum current flow of 16 A may be allowed. To ensure that this value is not exceeded, the measuring device 441 is set up in particular for continuous monitoring. In particular, the instantaneous current can be measured and transmitted via a transmission module 443 of the segment security device 440 to the reception module 438.
  • the controllable limiting module 436 is set up in a feed mode to regulate the fed-in electrical energy or the injected current as a function of the state parameter, that is to say in the present case the instantaneous current.
  • the regulation can take place in such a way that at most only so much current is supplied by the electrical energy storage arrangement 402 that the maximum permissible current, that is to say the maximum permissible state parameter of the line segment 416, is not exceeded. If, for example, a maximum current of 16 A is permitted and a current of 12 A has been measured, a feed current of at most 4 A can be supplied by the controllable limiting module 436.
  • FIG. 5 shows a further schematic view of an embodiment of a system 500 according to the present application with a further one
  • Energy storage device 502 a current steering device 528 with a controllable limiting module 536 on.
  • the system 500 includes a wireless and / or wired communication network 542.
  • the representation of transmitting and / or receiving modules in FIG. 5 has been dispensed with.
  • a plurality of measuring devices 541 are provided.
  • a measuring device 541 may in particular be formed in accordance with a measuring device 441 from the previous exemplary embodiment.
  • a measuring device 541 is integrated in a socket 546 electrically coupled to the first line segment 516. Via a (smart) socket 546, at least one electrical load 512 can be connected to the line segment 516.
  • the measuring device 541 detects, as the state parameter, in particular the current flowing via the corresponding socket 546. It is understood that in other variants, other or other state parameters can be detected.
  • Line segment 516 (to which the electrical energy storage device 502 is connected) connected sockets 546 have a measuring device 541.
  • the evaluation device 549 provided.
  • the evaluation device 549 can
  • the resources of the home automation controller 548 can be used by the evaluation device 549, for example a software module.
  • each measuring device 541 transmits the respectively detected
  • the evaluation device 549 is set up to evaluate the received state parameters and to generate at least one control information based on the evaluation.
  • the evaluation may in particular comprise the summation of all current values.
  • the Summation is the (instantaneous) total load of the line segment 516, ie in particular the total current determined.
  • the evaluation device 549 may determine a control information based on the determined total load of the line segment 516, that is based on at least one detected state parameter. For example, a maximum allowable current for the line segment 516 may be specified. In a comparison operation, a control information can be determined based on the maximum allowable current and the specific total current. If, for example, a maximum current of 16 A is permitted and a total current of 14 A has been measured, the evaluation device determines a permissible differential current of 2 A as control information.
  • This control information is sent to the at least one electrical
  • control information is made available to the controllable limiting module 536 of the current steering device 528.
  • the controllable limiting module 536 is set up in the
  • Feed mode the current that is fed into the line segment 516, according to the control information (for example, 2 A] limit.
  • the evaluation device may be configured to determine a corresponding number of control information, such that the maximum allowable current is not exceeded.
  • Energy storage arrangements may, for example, control information
  • FIG. 6 shows a schematic view of a still further embodiment of a system 600 according to the present application with another one
  • Embodiment of an electrical energy storage device 602 according to the present application To avoid repetition, essentially only the differences from the exemplary embodiments according to FIGS. 2, 3, 4 and 5 will be described below.
  • the other components of the system 600 is
  • the electrical energy storage arrangement 602 has in the present
  • a current steering device 628 with a non-adjustable limiting module 650 is configured to limit the current supplied to the line segment 616 during a feed mode to a fixed amount of energy such as a fixed maximum current.
  • the sub-distribution device 610 is arranged to enter the line segment of e.g. to limit the current supplied to an external power supply to a maximum value (for example 16 A). It has been recognized that a line segment (typically) has a higher current carrying capacity (e.g., 16 A + x A). In particular, a tolerance of 10% can be provided as a rule, which can be exploited according to the application. In the present embodiment it is provided that the
  • predetermined maximum current is limited to x A (e.g., 1.3 A).
  • x A e.g., 1.3 A
  • a current-steering device can have a switching module and a limiting module.
  • different electrical energy storage devices may be connected to a common internal power grid.
  • an electrical energy storage arrangement is constructed in a modular manner in particular and can therefore be easily expanded and / or changed. Thus, more memory modules can be added or a power steering device can be replaced.
  • FIG. 7 shows a schematic view of a (further) exemplary embodiment of an electrical energy storage arrangement 702 according to the present invention
  • the electrical energy storage arrangement 702 is particularly made to the above statements.
  • the electrical energy storage arrangement 702 comprises a control module 752.
  • the control module 752 is set up, the operating mode of the electrical
  • control module 752 may effect switching between a feed mode and a load mode. The switching may be based on an external control signal receivable by the control module 752.
  • the control signal may be based on the state of the internal and / or external power network.
  • the grid frequency of the external power grid can be detected and based on this the control signal can be generated.
  • the charging mode can be activated. In addition to the grid frequency, this can also be determined by evaluating the price of electricity.
  • a corresponding signal can be transmitted by a network operator.
  • the control module 752 performs the switching time-dependent (and / or demand-dependent). For example, switching times can be specified by a user (eg via a home automation controller). Alternatively or additionally, the control signal may be based on weather data.
  • a switchover can be effected depending on the weather data. If, for example, the weather data indicate that the sun is currently shining, switching to the charging mode can take place; in particular, in this case it can be assumed that the photovoltaic array generates electrical energy. On the other hand, if the weather data indicate heavy cloud cover, you can switch to the feed mode (or another mode). It is understood that also the weather data.
  • Energy generation of the photovoltaic array monitored and the control module 752 can be controlled based on this monitoring with a control signal.
  • Operating modes can give. For example, there may be a sleep mode in which neither power is supplied nor tapped from the line segment for charge.
  • the electrical energy storage arrangement - as already described - be connected to the home automation system.
  • Energy storage device evaluated and / or via a user terminal for example, tablet computer, smartphone, smartwatch, workstation, etc. are displayed.
  • FIG. 8 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method according to the present application.
  • the method for operating an electrical energy storage arrangement according to the embodiments of Figures 4 and 5 can be used.
  • a first step 801 at least one state parameter of the
  • Line segment to which the electrical energy storage device is connected are detected. Based on this at least one (current) state parameter, the supply of the current from the electrical
  • Energy storage arrangement are regulated in the line segment in a further step 802 such that a maximum permissible state parameter of the line segment, such as a maximum allowable current or a maximum temperature is not exceeded.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft eine elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702), umfassend mindestens ein Speichermodul (222, 322, 422, 522, 622, 722), eingerichtet zum Speichern elektrischer Energie, mindestens ein elektrisches Verbindungsmodul (226, 326, 426, 526, 626, 726), eingerichtet zum elektrischen Verbinden der elektrischen Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) mit einem ersten Leitungssegment (216, 316.1, 416, 516, 616) eines internen Stromnetzes (204, 304, 404, 504, 604), von dem zumindest elektrische Energie abgreifbar ist, und mindestens eine Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 728), eingerichtet zum Einspeisen elektrischer Energie in mindestens ein zweites Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616), derart, dass ein maximal zulässiger Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments (216, 316.2, 416, 516, 616) eingehalten wird.

Description

Elektrische Energiespeicheranordnung
Die Anmeldung betrifft eine elektrische Energiespeicheranordnung, umfassend mindestens ein Speichermodul, eingerichtet zum Speichern elektrischer Energie.
Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein System mit mindestens einer elektrischen Energiespeicheranordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeicheranordnung.
In der heutigen Zeit wird elektrische Energie vermehrt aus regenerativen Quellen generiert Beispielsweise ist eine Windkraftanlage eingerichtet, die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie zu wandeln. Eine Photovoltaikanordnung ist eingerichtet, die Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie umzuwandeln.
Aufgrund der Fluktuation dieser Energiearten ist es ein stetiges Anliegen, elektrische Energiespeicher bzw. elektrische Energiespeicheranordnungen bereitzustellen, um in Zeiten, in denen mehr elektrische Energie aus regenerative Quellen zur Verfügung steht, als gleichzeitig verbraucht werden kann, die überschüssige elektrische Energie zu speichern. Die gespeicherte Energie kann dann in Zeiten, in denen ein Bedarf an elektrischer Energie besteht, wieder in ein Stromnetz eingespeist werden. Aus dem Stand der Technik sind elektrische Energiespeicher für den Anschluss an ein Stromnetz eines Gebäudes, also für ein Niederspannungsnetz, bekannt. Problematisch bei bekannten elektrischen Energiespeichern für Niederspannungsnetze ist jedoch der erforderliche Installationsaufwand. Figur 1 zeigt ein beispielhaftes System 100 mit einer elektrischen Energiespeicheranordnung 102 gemäß dem Stand der Technik.
Das System 100 umfasst ein internes Stromnetz 104, wie ein internes Stromnetz 104 eines Gebäudes oder eines Teils eines Gebäudes (z.B. Wohnung) oder eines
bestimmten Geländes. Das interne Stromnetz 104 ist über einen Netzanschluss 108 und einer Unterverteilvorrichtung 110 mit einem externen Stromnetz 106, beispielsweise einem öffentlichen Stromnetz 106, verbunden.
Die Unterverteilvorrichtung 110, auch Verteilerkasten oder Sicherungskasten genannt, umfasst Sicherungs- und Schaltelemente zur Verteilung der elektrischen Energie aus dem externen Stromnetz 106 an mindestens einen Verbraucher 112, der sich im internen Stromnetz 104 befindet. Insbesondere wird die elektrische Energie auf eine Mehrzahl von Leitungssegmenten 116 verteilt. Zu Gunsten einer besseren Übersicht sind nur zwei Verbraucher 112 an nur einem Leitungsstrang 116 bzw. einem Leitungssegment 116 näher dargestellt.
Die Leitungen eines Leitungssegments 116 des internen Stromnetzes 104 sind auf einen bestimmten maximal zulässigen Zustandsparameter[wert), insbesondere einem maximal zulässigen Strom(wert) (z.B. 16 A), ausgelegt. Würde eine elektrische Energiespeicheranordnung des Standes der Technik an das interne Stromnetz, beispielsweise an die Leitungen eines Leitungssegments, über eine herkömmliche Steckdose (z.B. Schuko-Dose) direkt angeschlossen werden, besteht die Gefahr einer Überlastung der Leitungen. Insbesondere besteht die Gefahr, dass ein höherer Strom als der maximal zulässige Strom fließen kann. Beispielsweise kann aus dem externen Netz ein Strom von 16 A eingespeist werden. Wird nun zusätzlich Strom aus einem angeschlossen elektrischen Energiespeicher eingespeist, übersteigt der in den Leitungen fließende Strom den maximal zulässigen Strom. Dies kann zu erheblichen Beschädigungen des internen Stromnetzes und/oder des Gebäudes führen. Aus diesem Grund ist es im Stand der Technik vorgesehen, die elektrische
Energiespeicheranordnung 102 nicht im internen Stromnetz 104, sondern vor dem internen Stromnetz 104, insbesondere vor der Unterverteilvorrichtung 110, anzuordnen. In der Praxis gestaltet sich die Installierung einer elektrischen
Energiespeicheranordnung 102 an dieser Stelle 102 jedoch äußerst aufwändig und komplex. Insbesondere ist eine Installation regelmäßig nur durch Fachleute vorzunehmen. Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Energiespeicheranordnung zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache
Installierung der elektrischen Energiespeicheranordnung in einem internen
Stromnetz bei gleichzeitig ausreichender Sicherheit vor einer Überbelastung der Leitungen des internen Stromnetzes ermöglicht.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung durch eine elektrische Energiespeicheranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die elektrische
Energiespeicheranordnung umfasst mindestens ein Speichermodul, eingerichtet zum Speichern elektrischer Energie. Die elektrische Energiespeicheranordnung umfasst mindestens ein elektrisches Verbindungsmodul, eingerichtet zum elektrischen Verbinden der elektrischen Energiespeicheranordnung mit einem ersten
Leitungssegment eines internen Stromnetzes, von dem zumindest elektrische Energie abgreifbar ist. Die elektrische Energiespeicheranordnung umfasst mindestens eine Stromlenkungseinrichtung, eingerichtet zum Einspeisen elektrischer Energie in mindestens ein zweites Leitungssegment, derart, dass ein maximal zulässiger Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments eingehalten wird. Indem im Gegensatz zum Stand der Technik anmeldungsgemäß bei der Einspeisung elektrischer Energie in ein Leitungssegment eines internen Stromnetzes die
Stromtragfähigkeit von diesem Leitungssegment berücksichtigt wird, wird eine einfache Installierung der elektrischen Energiespeicheranordnung in einem internen Stromnetz bei gleichzeitig ausreichender Sicherheit vor einer Überbelastung der Leitungen des internen Stromnetzes ermöglicht. Insbesondere bietet die
anmeldungsgemäße elektrische Energiespeicheranordnung die Möglichkeit, diese beispielsweise durch (bloßes) Einstecken eines Steckers in eine Steckdose mit dem internen Stromnetz elektrisch zu verbinden. Die elektrische Energiespeicheranordnung umfasst mindestens ein Speichermodul. Das Speichermodul ist eingerichtet, elektrische Energie zu speichern. Insbesondere kann das Speichermodul in einem Lademodus durch einen elektrischen Strom geladen werden und in einem Einspeisemodus durch einen elektrischen Strom entladen werden. Vorzugsweise kann das Speichermodul ein wiederaufladbares Speichermodul in Form eines Akkumulators sein.
Darüber hinaus umfasst die elektrische Energiespeicheranordnung mindestens ein elektrisches Verbindungsmodul auf. Das elektrische Verbindungsmodul ist zumindest eingerichtet, eine elektrische Verbindung mit einem Leitungssegment (insbesondere des internen Stromnetzes} herzustellen, um zumindest eine Übertragung elektrischer Energie aus dem Leitungssegment in ein Speächermodul zu ermöglichen. Mit anderen Worten kann über das elektrische Verbindungsmodul zumindest elektrische Energie aus einem ersten Leitungssegment bezogen werden. In einer Ausführungsform kann das elektrische Verbindungsmodul für eine bidirektionale Übertragung von
elektrischer Energie eingerichtet sein. So kann in diesem Fall zusätzlich elektrische Energie über das elektrische Verbindungsmodul in das Leitungssegment gespeist werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres elektrisches Verbindungsmodul hierfür vorgesehen sein. Ein elektrisches Verbindungsmodul kann ein Stecker (ggf. mit Kabel), eine Steckdose oder ein Mittel für eine drahtlose Energieübertragung sein. Es versteht sich, dass auch eine Kopplung mit einem anderen Stromnetz möglich ist. Ferner ist vorliegend unter einem internen Stromnetz ein Stromnetz zu verstehen, welches an eine Unterverteilvorrichtung angeschlossen ist und eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern aufweisen kann. Anmeldungsgemäß ist im Gegensatz zum Stand der Technik eine
Stromlenkungseinrichtung in der elektrischen Energiespeicheranordnung
angeordnet. Die Stromlenkungseinrichtung ist zum Einspeisen elektrischer Energie in mindestens ein zweites Leitungssegment eingerichtet, derart, dass ein maximal zulässiger Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments eingehalten wird. Unter einem Zustandsparameter eines Leitungssegments ist vorliegend insbesondere ein Parameter zu verstehen, der eine Aussage zur Stromtragfähigkeit des Leitungssegments gibt. Ein maximal zulässiger Zustandsparameter gibt insbesondere einen zulässigen Wert an, bei der noch keine Beschädigung des Leitungssegments (durch elektrische Energie) auftritt. Beispielhafte Zustandsparameter sind
insbesondere elektrische Parameter des Leitungssegments, wie Strom, Spannung, Frequenz, Leistung, etc. und Parameter, die durch einen elektrischen Parameter bewirkt werden können, wie die Temperatur des Leitungssegments. Ein maximal zulässiger Zustandsparameter kann daher ein maximal zulässiger Strom, eine maximal zulässige Temperatur, etc. sein. Es sei angemerkt, dass das erste Leitungssegment mit dem zweiten Leitungssegment identisch sein kann oder das erste Leitungssegment und das zweite Leitungssegment unterschiedliche (elektrisch getrennte) Leitungssegmente sein können.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen elektrischen
Energiespeicheranordnung können das erste Leitungssegment und das zweite Leitungssegment unterschiedliche Leitungssegmente sein. Die
Stromlenkungseinrichtung kann mindestens ein Schaltmodul umfassen, eingerichtet zum Einspeisen der elektrischen Energie in das nur mit der elektrischen
Energiespeicheranordnung verbindbare zweite Leitungssegment. In dieser
Ausführungsform können zwei separate elektrische Verbindungsmodule vorgesehen sein. Über ein erstes Verbindungsmodul und über das Schaltmodul kann elektrische Energie zu dem mindestens einen Speichermodul geleitet werden. Insbesondere kann ein entsprechender Strom aus dem ersten Leitungssegment in das Speichermodul über das Schaltmodul (in einem Lademodus) fließen. Ferner kann über ein weiteres Verbindungsmodul und über das Schaltmodul elektrische Energie aus dem
Speichermodul (nur) in das zweite Leitungssegment geleitet werden, insbesondere kann ein entsprechender Strom in das zweite Leitungssegment (in einem
Einspeisemodus) eingespeist werden. Ein Stromfluss in das erste Leitungssegment aus einem Speichermodul ist in dieser Ausführungsform nicht möglich. Zudem kann elektrische Energie von dem ersten Leitungssegment über das erste Verbindungsmodul, das Schaltmodui und das weitere Verbindungsmodul in das zweite Leitungssegment geleitet werden. Insbesondere kann ein entsprechender Strom fließen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass diese elektrische Verbindung zumindest geöffnet wird, während elektrische Energie aus dem Speichermodul in das zweite Leitungssegment eingespeist wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest während des Einspeisemodus der Strom von dem ersten
Leitungssegment in das zweite Leitungssegment auf einen vorgebbaren Stromwert begrenzt wird. Es versteht sich, dass das Schaltmodul aus mehreren Schaltelementen gebildet sein kann. Eine Überbelastung des zweiten Leitungssegments des internen Stromnetzes kann in sicherer Weise verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Stromlenkungseinrichtung mindestens ein Begrenzungsmodul umfassen. Das Begrenzungsmodul kann zum Begrenzen der eingespeisten elektrischen Energie in das zweite Leitungssegment auf eine fest vorgegebene, maximal zulässige elektrische Energiemenge eingerichtet sein. Insbesondere kann die fest vorgegebene maximal zulässige elektrischen
Energiemenge (z.B. ein maximaler Strom (z.B. 2A, insbesondere 1,3A)), die eingespeist werden kann, derart gewählt sein, dass auch bei einer maximalen Belastung des Leitungselement (also maximal mögliche Einspeisung von Energie bzw. Strom aus dem externen Stromnetz und maximal mögliche Einspeisung von Energie bzw. Strom aus dem Speichermodul entsprechend der vorgegebenen, maximal zulässigen elektrischen Energiemenge) keine Beschädigung des Leitungssegments auftreten kann. Der maximal zulässige Zustandsparameter des Leitungssegments wird eingehalten. Insbesondere können bei dieser Ausführungsform das erste
Leitungssegment und das zweite Leitungssegment identisch sein. Dies bedeutet insbesondere, dass die elektrische Energiespeicheranordnung nur mit einem
Leitungssegment verbunden ist, von dem elektrische Energie abgreifbar und in das elektrische Energie einspeisbar ist. Eine ausreichende Sicherheit kann in besonders einfacher Weise erreicht werden. Darüber hinaus kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen elektrischen Energiespeicheranordnung die
Stromlenkungseinrichtung mindestens ein regelbares Begrenzungsmodul umfassen. Das regelbare Begrenzungsmodul kann zum Begrenzen der eingespeisten elektrischen Energie in das zweite Leitungssegment in Abhängigkeit mindestens einer
empfangbaren Regelinformation eingerichtet sein. Die Regelinformation kann auf mindestens einem erfassten Zustandsparameterfwert} des zweiten Leitungssegments basieren. Auch bei dieser Ausführungsform können das erste Leitungssegment und das zweite Leitungssegment identisch sein. Vorzugsweise kann zumindest ein augenblicklicher Zustandsparameter(wert) des Leitungssegments erfasst werden. Basierend auf dem augenblicklichen Zustandsparameter des Leitungssegments kann die eingespeiste elektrische Energie, insbesondere der eingespeiste elektrische Strom, aus der elektrischen Energäespeicheranordnung derart geregelt werden, dass der maximal zulässige Zustandsparameter des Leitungssegments eingehalten wird. Eine Beschädigung kann sicher und intelligent verhindert werden.
Vorzugsweise kann die elektrische Energiespeicheranordnung modulartig gebildet sein. Insbesondere kann die elektrische Energiespeicheranordnung mindestens eine Umrichtereinrichtung umfassen, eingerichtet zum lösbaren Koppeln von zumindest dem einen Speichermodul, vorzugsweise von einer Mehrzahl von Speichermodulen, und zum Koppeln der Stromlenkungseinrichtung. Eine modulartige Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise eine einfache Hinzufügung von Speicherkapazität, indem weitere Speichermodule hinzugefügt oder ausgetauscht werden können.
Insbesondere kann auch eine Stromlenkungseinrichtung lösbar gekoppelt sein, um einen Austausch zu ermöglichen. Auch können zwei oder mehr
Stromlenkungseinrichtungen ankoppelbar sein. Entsprechendes gilt für elektrische Verbindungsmodule.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die elektrische Energiespeicheranordnung in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform kann die elektrische Energiespeicheranordnung mindestens ein Steuermodul umfassen. Das Steuermodul kann zum Steuern des Betriebsmodus der elektrischen Energiespeicheranordnung eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Steuerung von einem empfangbaren externen Steuersignal abhängen. Das Steuern des Betriebsmodus kann insbesondere das Umschalten zumindest zwischen einem
Lademodus und einem Einspeisemodus umfassen. Weitere Betriebsmodi sind möglich, wie ein Ruhemodus, etc.
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein System. Das System umfasst mindestens eine elektrische Energiespeicheranordnung mit einer
Stromlenkungseinrichtung, die zumindest ein regelbares Begrenzungsmodul umfasst. Das System umfasst mindestens eine Messeinrichtung, eingerichtet zum Erfassen des mindestens einen Zustandsparameters des zweiten Leitungssegments.
Das System kann insbesondere zumindest teilweise in einem Gebäude angeordnet sein. Die elektrische Energiespeicheranordnung kann mit einem Leitungssegment eines internen Stromnetzes des Gebäudes über das elektrische Verbindungsmodul verbunden sein, um elektrische Energie bzw. Strom beziehen und einspeisen zu können. Die elektrische Energiespeicheranordnung umfasst mindestens eine
Stromlenkungseinrichtung mit mindestens einem regelbaren Begrenzungsmodul. Das regelbare Begrenzungsmodul kann zum Begrenzen der in das zweite Leitungssegment eingespeisten elektrischen Energie in Abhängigkeit mindestens einer empfangbaren Regelinformation eingerichtet sein, wobei die Regelinformation auf mindestens einem erfassten Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments basiert Zur Erfassung des mindestens einen Zustandsparameters weist das System
mindestens eine Messeinrichtung auf. Beispielsweise kann die Messeinrichtung zumindest ein Strommessmittel, Spannungsmessmittel, Leistungsmessmittel,
Frequenzmessmittel und/oder Temperaturmessmittel umfassen, um den mindestens einen Zustandsparameter zu erfassen. Vorzugsweise kann eine (nahezu)
kontinuierliche Erfassung erfolgen. Um eine Regelänformation der elektrischen Energiespeicheranordnung zur Verfügung zu stellen, kann das System mindestens ein drahtloses und/oder drahtgebundenes Kommunikationsnetz umfassen. Über das Kommunikationsnetz können Daten ausgetauscht werden. Insbesondere können zumindest die Messeinrichtung und die elektrische Energiespeicheranordnung mit dem Kommunikationsnetz über entsprechende Sende- und/oder Empfangsmodule verbindbar sein.
Wie bereits beschrieben wurde, ist ein regelbares Begrenzungsmodul insbesondere eingerichtet, die eingespeiste elektrische Energie entsprechend einer
Regelinformation zu regeln. In einem Fall kann die Regelinformation den erfassten augenblicklichen Zustandsparameter (z.B. der im Leitungssegment augenblicklich fließende Strom) umfassen. Dann kann beispielsweise das Begrenzungsmodul in einer Auswertung den augenblicklichen Zustandsparameter mit dem maximal zulässigen Zustandsparameter vergleichen und die Einspeisung der Energie bzw. des Stromes aus der elektrischen Energiespeicheranordnung in das Leitungssegment
entsprechend der bestimmten Differenz regeln.
Die Auswertung kann auch in einer anderen Einrichtung/Element durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Auswertung in der Messeinrichtung oder einer zusätzlichen Auswerteinrichtung durchgeführt werden. Als Regelinformation kann in diesem Fall insbesondere die bestimmte Differenz von der elektrischen
Energiespeicheranordnung empfangbar sein. Die vorgenannte Auswertung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Zustandsparameter der augenblickliche Gesamtstrom erfasst wird.
Für den Fall, dass das Leitungssegment mehrere Abzweigungen beispielsweise zu jeweils unterschiedlichen Verbrauchern aufweist und als Zustandsparameter zwei oder mehr Ströme erfasst werden, die durch die Abzweigungen fließen, kann vorzugsweise eine zentrale Auswerteeinrichtung eingesetzt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das System mindestens eine Auswerteeinrichtung umfassen. Die Auswerteeinrichtung kann zum Auswerten einer Mehrzahl von über das Kommunikationsnetz empfangenen Zustandsparameter von einer entsprechenden Mehrzahl von Messeinrichtungen eingerichtet sein. Die
Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, basierend auf der Auswertung der Mehrzahl von Zustandsparameter eine Regelinformation zu bestimmen. Die
Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, ein Aussenden der Regelinformation an mindestens eine elektrische Energiespeicheranordnung zu bewirken. Wenn eine Mehrzahl von augenblicklichen Zustandsparameterwerten, beispielsweise eine Mehrzahl von Stromwerten, ausgewertet wird, kann die Auswertung das Bilden eines Gesamtzustandsparameter(werts], beispielsweise durch eine Summenbildung, umfassen. Der Gesamtzustandsparameter(wert) kann dann entsprechend den vorherigen Ausführungen ausgewertet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung eine zentrale Auswerteeinrichtung zumindest für das zweite Leitungssegment sein, in das von der elektrischen Energiespeicheranordnung Energie einspeisbar ist. Die
Auswerteeinrichtung kann vorzugsweise in einem Hausautomationscontroller integriert sein. Alternativ kann die Auswerteeinrichtung auch in der elektrischen Energiespeicheranordnung integriert sein.
Darüber hinaus kann das System mindestens eine mit dem zweiten Leitungssegment elektrisch gekoppelte (intelligente) Steckdose umfassen. Die Steckdose kann insbesondere in einer zuvor beschriebenen Abzweigung angeordnet sein. Die
Steckdose kann die mindestens eine Messeinrichtung aufweisen. Hierdurch kann als Zustandsparameter insbesondere der von dem mindestens einen mit der Steckdose koppelbaren Verbraucher bezogene Strom erfasst werden. Andere
Zustandsparameter können alternativ oder zusätzlich erfasst werden. Insbesondere kann eine Vielzahl von Steckdosen eines Leitungssegments entsprechend konfiguriert sein. Wie beschrieben, können die jeweils erfassten Zustandsparameter an eine Auswerteeinrichtung übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das System mindestens eine mit dem zweiten
Leitungssegment elektrisch gekoppelte (intelligente) Segmentsicherungsvorrichtung umfassen. Die Segmentsicherungsvorrichtung kann sich insbesondere zwischen dem ersten Verbraucher und einer Unterverteilvorrichtung befinden. Die
Segmentsicherungsvorrichtung kann die mindestens eine Messeinrichtung aufweisen.
Ein noch weiterer Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen
Energiespeicheranordnung, insbesondere einer elektrische
Energiespeicheranordnung mit einer Stromlenkungseinrichtung, die zumindest ein regelbares Begrenzungsmodul umfasst. Das Verfahren umfasst:
Erfassen von mindestens einem Zustandsparameter eines zweiten
Leitungssegments, in das elektrische Energie von der elektrischen
Energiespeicheranordnung einspeisbar ist, und
- Regeln der von der elektrischen Energiespeicheranordnung in das zweite
Leitungssegment eingespeisten elektrischen Energie zumindest in
Abhängigkeit des erfassten Zustandsparameter und mindestens einem maximal zulässigen Zustandsparameters. Einrichtungen, Module und Vorrichtungen können zumindest teilweise aus Hardware und zumindest teilweise aus Software gebildet sein.
Die Merkmale der elektrischen Energäespeicheranordnungen, Systeme und Verfahren sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der
Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße elektrische Energiespeicheranordnung, das anmeldungsgemäße System und das
anmeldungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Systems gemäß dem
Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3a eine schematisches Diagramm, welches den Stromfluss in einem
Ausführungsbeispiel einer Stromlenkungseinrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung darstellt,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Systems gemäß der vorliegenden Anmeldung
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer
elektrischen Energiespeicheranordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung, und Fig. 8 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung.
Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems 200 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem Ausführungsbeispiel einer
elektrischen Energiespeicheranordnung 202 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das System 200 ist insbesondere in (bzw. an) einem Gebäude 201 angeordnet. Vorliegend kann es sich bei dem Gebäude 201 um ein Wohngebäude oder ein Bürogebäude handeln.
Insbesondere in und/oder an dem Gebäude 201 ist ein internes Stromnetz 204 angeordnet. Das interne Stromnetz 204 ist über eine Unterverteilvorrichtung 210 und einem Netzanschluss 208 mit einem externen Stromnetz 206 verbunden, wie einem öffentlichen Stromnetz 206. Diese elektrische Verbindung kann eine bidirektionale elektrische Verbindung sein, um elektrische Energie aus dem externen Stromnetz 206 zu beziehen und elektrische Energie in das externe Stromnetz 206 einzuspeisen. Die Unterverteilvorrichtung 210 weist (nicht gezeigte) Schaltungskomponenten und Sicherungskomponenten auf. Diese Komponenten dienen insbesondere zur Verteilung der elektrischen Energie (elektrischer Strom) an insbesondere eine Mehrzahl von Leitungssegmenten 216.1, 216.2. Es versteht sich, dass mehr als zwei
Leitungssegmente vorgesehen sein können.
An einem Leitungssegment 216.1, 216.2 kann mindestens ein elektrischer
Verbraucher 212 angeordnet sein. Ferner ist vorliegend eine Photovoltaikanordnung 218 an das interne Stromnetz 204 angeschlossen. Die Photovoltaikanordnung 218 ist eingerichtet, die Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie umzuwandeln und diese in das interne Stromnetz 204 (und/oder das externe Stromnetz 206) einzuspeisen. Zu Gunsten einer besseren Übersicht wurde auf die Darstellung weiterer Komponenten (z.B. Wechselrichter) verzichtet
Darüber hinaus umfasst das System 200 mindestens eine elektrische
Energiespeicheranordnung 202 (vorliegend sind zwei Anordnungen beispielhaft dargestellt). Insbesondere ist zu erkennen, dass eine anmeldungsgemäße elektrische Energiespeicheranordnung 202 bei einem anmeldungsgemäßen System 200 elektrisch mit einem Leitungssegment 216.1, 216.2 des internen Stromnetzes 204 verbunden ist.
Eine dargestellte elektrische Energiespeicheranordnung 202 umfasst mindestens ein Speichermodul 222, eingerichtet zum Speichern elektrischer Energie. Insbesondere kann das Speichermodul 222 durch einen elektrischen Strom in den Energiespeicher in einem Lademodus aufgeladen werden. Die gespeicherte Energie kann von dem Speichermodul 222 in einem Einspeisemodus in das interne Stromnetz 204 eingespeist werden.
Darüber hinaus umfasst eine elektrische Energiespeicheranordnung 202 eine Stromlenkungseinrichtung 228. Die Stromlenkungseinrichtung 228 ermöglicht es, eine anmeldungsgemäße elektrische Energiespeicheranordnung 202 an das interne Stromnetz 204 von einem Gebäude 201 oder einem Teil eines Gebäudes
anzuschließen, ohne dass es hierdurch zu einer Überlastung des internen
Stromnetzes, insbesondere von einem Leitungssegment 216.1, 216.2, kommen kann. Um dies zu ermöglichen, umfasst die elektrische Energiespeicheranordnung 202 die mindestens eine Stromlenkungseinrichtung 228, die zum Einspeisen elektrischer Energie in mindestens ein zweites Leitungssegment 216.1, 216.2 eingerichtet ist, derart, dass ein zulässiger Strom und/oder ein anderer maximal zulässiger
Zustandsparameter des jeweiligen zweiten Leitungssegment 216.1, 216.2 eingehalten wird. Dies wird nachfolgend näher erläutert. Die Figur 3 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems 300 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel einer elektrischen Energiespeicheranordnung 302 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 beschrieben. Für die anderen Komponenten des Systems 300 wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen. In diesem Ausführungsbeispiel (und auch in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen) wurde zu Gunsten einer besseren Übersicht auf die Darstellung weiterer Elemente, wie elektrische Erzeuger (z.B.
Photovoltaikanlage), externes Stromnetz, Netzanschluss, etc. verzichtet.
Die Unterverteilvorrichtung 310 ist konfiguriert, die von dem externen Stromnetz erhaltene elektrische Energie auf vorzugsweise eine Mehrzahl von ersten
Leitungssegmenten 316.1 des internen Stromnetzes zu verteilen. Eines dieser ersten Leitungssegmente 316.1 ist vorliegend näher dargestellt. eben ersten elektrischen Verbrauchern 312.1 ist eine elektrische
Energiespeicheranordnung 302 mit dem ersten Leitungssegment 316.1 gekoppelt. Insbesondere ist ein elektrisches Verbindungsmodul 326, beispielsweise ein Kabel mit einem Stecker, vorgesehen, um die elektrische Energiespeicheranordnung 302 mit dem ersten Leitungssegment 316.1, beispielsweise über eine Steckdose, zu koppeln.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die elektrische
Energiespeicheranordnung 302 zwei Speichermodule 322 auf, die mit einer
Umrichtereinrichtung 324 gekoppelt sind. Die Umrichtereinrichtung 324 ist mit einer Stromlenkungseinrichtung 328 verbunden.
Die Stromlenkungseinrichtung 328 weist vorliegend mindestens ein Schaltmodul 330 auf. Das Schaltmodul 330 ist zum Einspeisen der elektrischen Energie in ein zweites Leitungssegment 316.2 eingerichtet. Vorliegend sind das erste und das zweite
Leitungssegment 316.1, 316.2 unterschiedliche Leitungssegmente. Das zweite Leitungssegment 316.2 kann hierbei über ein weiteres elektrisches
Verbindungsmodul 332 angeschlossen sein. Das Schaltmodul 330 und insbesondere das elektrische Verbindungsmodul 332 sind derart eingerichtet, dass elektrische Energie von der elektrischen Energiespeicheranordnung, also die elektrische Energie, die in den Speichermodulen 322 gespeichert ist, nur in das zweite Leitungssegment 316.2 einspeisbar ist. Mit anderen Worten ist eine Einspeisung gespeicherter elektrischer Energie in das erste Leitungssegment 316.1 des internen Stromnetzes 304 nicht möglich. Die Figur 3a zeigt schematisch die Stromflüsse, die durch das entsprechend
eingerichtete Schaltmodul 330 fließen können. Mit dem Bezugszeichen 311 ist ein erster Stromfluss gekennzeichnet. Insbesondere wird durch den Pfeil 311 angedeutet, dass Strom von dem ersten Leitungssegment 316.1 in das weitere Leitungssegment 316.2 fließen kann. Dieser Stromfluss kann beispielsweise in einem Einspeisemodus um einen vorgebbaren Wert reduziert oder unterbrochen werden.
Darüber hinaus kann in einem Lademodus ein Strom von dem ersten Leitungssegment in die Speichermodule 322 fließen. Dies wird durch den Pfeil 313 angedeutet. In einem Einspeisemodus ist das Schaltmodul 330 elektrisch derart verschaltet, dass ein Strom aus den Speichermodulen 322 nur in das zweite Leitungssegment 316.2 fließen kann. Insbesondere wird deutlich, dass ein Stromfluss von den Speichermodulen 322 in das erste Leitungssegment 316.1 nicht möglich ist.
Die Figur 4 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems 400 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel einer elektrischen Energiespeicheranordnung 402 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 2 und 3 beschrieben. Für die anderen Komponenten des Systems 400 wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen. Das System 400 umfasst mindestens eine elektrische Energiespeicheranordnung 402, die über ein elektrisches Verbindungsmodul 426 mit einem Leitungssegment 416 des internen Stromnetzes 404 elektrisch verbunden ist Vorliegend ist das
Leitungssegment 416 ein erstes und zweites Leitungssegment. Das elektrische
Verbindungsmodul 426 ist insbesondere für einen bidirektionalen Stromfluss eingerichtet.
Die dargestellte elektrische Energiespeicheranordnung 402 weist eine
Stromlenkungseinrichtung 428 mit einem regelbaren Begrenzungsmodul 436 auf, Ferner ist zumindest ein Empfangsmodul 438 vorgesehen. Das Empfangsmodul 438 ist vorliegend eingerichtet, mindestens eine Regelinformation insbesondere in Form eines (augenblicklichen) Zustandsparameters des Leitungssegmentes 416 zu empfangen. Bei alternativen Ausführungsformen kann auch eine Regelinformation empfangen werden, die auf einem (augenblicklichen) Zustandsparameter des
Leitungssegmentes 416 basiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Empfangsmodul 438 für eine Kommunikation über mindestens einen drahtlosen Kommunikationskanal eines Kommunikationsnetzes 442 eingerichtet. Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten auch ein drahtgebundener Kommunikationskanal und/oder zusätzlich ein Sendemodul vorgesehen sein können.
Wie ferner zu erkennen ist, umfasst das System 400 eine Messeinrichtung 441, eingerichtet zum Erfassen des mindestens einen Zustandsparameters. Beispielhafte Zustandsparameter, die durch entsprechend eingerichtete Messsensoren gemessen werden können, sind der (augenblickliche) Strom, die (augenblickliche) Spannung, die insbesondere durch den Stromfluss hervorgerufenen Temperaturen des
Leitungssegments 416, etc.
Die Messeinrichtung 441 ist vorliegend in einer Segmentsicherungsvorrichtung 440 integriert. Die (intelligente) Segmentsicherungsvorrichtung 440 ist insbesondere eingerichtet, dass zugeordnete Leitungssegment 416, also das von der
Messeinrichtung 441 überwachte Leitungssegment 416, abzusichern, derart, dass zumindest ein zulässiger Strom nicht überschritten wird. Beispielsweise kann ein maximaler Stromfluss von 16 A erlaubt sein. Um sicherzustellen, dass dieser Wert nicht überschritten wird, ist die Messeinrichtung 441 insbesondere für eine kontinuierliche Überwachung eingerichtet. Insbesondere kann der augenblickliche Strom gemessen und über ein Sendemodul 443 der Segmentsicherungsvorrichtung 440 an das Empfangsmodul 438 übertragen werden.
Das regelbare Begrenzungsmodul 436 ist eingerichtet, in einem Einspeisemodus die eingespeiste elektrische Energie bzw. den eingespeisten Strom abhängig von dem Zustandsparameter, also vorliegend dem augenblicklichen Strom zu regeln.
Insbesondere kann die Regelung derart erfolgen, dass maximal nur so viel Strom von der elektrische Energiespeicheranordnung 402 eingespeist wird, dass der maximal zulässige Strom, also der maximal zulässige Zustandsparameter des Leitungssegments 416, nicht überschritten wird. Wenn beispielsweise ein maximaler Strom von 16 A zugelassen ist und ein Strom von 12 A gemessen wurde, ist von dem regelbaren Begrenzungsmodul 436 ein Einspeisestrom von maximal 4 A einspeisbar.
Die Figur 5 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Systems 500 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel einer elektrischen Energiespeicheranordnung 502 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 2, 3 und 4 beschrieben. Für die anderen Komponenten des Systems 500 wird
insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die elektrische
Energiespeicheranordnung 502 eine Stromlenkungseinrichtung 528 mit einem regelbaren Begrenzungsmodul 536 auf. Ferner umfasst das System 500 ein drahtloses und/oder drahtgebundenes Kommunikationsnetz 542 auf. Zu Gunsten einer besseren Übersicht wurde auf die Darstellung von Sende- und/oder Empfangsmodulen in der Figur 5 verzichtet. Wie der Figur 5 zu entnehmen ist, ist eine Mehrzahl von Messeinrichtungen 541 vorgesehen. Eine Messeinrichtung 541 kann insbesondere entsprechend einer Messeinrichtung 441 aus dem vorherigen Ausführungsbeispiel gebildet sein.
Vorliegend ist eine Messeinrichtung 541 in einer mit dem ersten Leitungssegment 516 elektrisch gekoppelten Steckdose 546 integriert. Über eine (intelligente) Steckdose 546 ist mindestens ein elektrischer Verbraucher 512 mit dem Leitungssegment 516 verbindbar. Die Messeinrichtung 541 erfasst als Zustandsparameter insbesondere den über die entsprechende Steckdose 546 fließenden Strom. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten weitere oder andere Zustandsparameter erfasst werden können.
Vorzugsweise kann jede, zumindest ein überwiegender Teil der an das
Leitungssegment 516 (an dem auch die elektrische Energiespeicheranordnung 502 angeschlossen ist) angeschlossenen Steckdosen 546 über eine Messeinrichtung 541 verfügen.
Darüber hinaus ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine (zentrale)
Auswerteeinrichtung 549 vorgesehen. Die Auswerteeinrichtung 549 kann
insbesondere in einem zentralen Hausautomationscontroller 548 integriert sein. Hierdurch können die Ressourcen des Hausautomationscontrollers 548 (Prozessor, Speicher, etc.) von der Auswerteeinrichtung 549, beispielsweise ein Softwaremodul, genutzt werden.
Vorzugsweise jede Messeinrichtung 541 überträgt den jeweils erfassten
Zustandsparameter an die Auswerteeinrichtung 549. Die Auswerteeinrichtung 549 ist eingerichtet, die empfangenen Zustandsparameter auszuwerten und basierend auf der Auswertung mindestens eine Regelinformation zu generieren. Für den Fall, dass der jeweilig erfasste Zustandsparameter ein Strom ist, der (augenblicklich) von dem jeweils angeschlossenen Verbraucher 512 bezogen wird, kann die Auswertung insbesondere die Summierung sämtlicher Stromwerte umfassen. Durch die Summenbildung wird die (augenblickliche] Gesamtbelastung des Leitungssegments 516, also insbesondere der Gesamtstrom, bestimmt.
In einem weiteren Teilschritt kann die Auswerteeinrichtung 549 basierend auf der bestimmten Gesamtbelastung des Leitungssegments 516, also basierend auf mindestens einem erfassten Zustandsparameter, eine Regelinformation bestimmen. Beispielsweise kann ein maximal zulässiger Strom für das Leitungssegment 516 vorgegeben sein. In einer Vergleichsoperation kann basierend auf dem maximal zulässigen Strom und dem bestimmten Gesamtstrom eine Regelinformation bestimmt werden. Wenn beispielsweise ein maximaler Strom von 16 A zugelassen ist und ein Gesamtstrom von 14 A gemessen wurde, wird von der Auswerteeinrichtung als Regelinformation ein erlaubter Differenzstrom von 2 A bestimmt.
Diese Regelinformation wird an die mindestens eine elektrische
Energiespeicheranordnung 502 übertragen. Insbesondere wird die Regelinformation dem regelbaren Begrenzungsmodul 536 der Stromlenkungseinrichtung 528 zur Verfügung gestellt. Das regelbare Begrenzungsmodul 536 ist eingerichtet, im
Einspeisemodus den Strom, der in das Leitungssegment 516 eingespeist wird, entsprechend der Regelinformation (z.B. 2 A] zu begrenzen.
Für die Variante, dass zwei oder mehr elektrische Energiespeicheranordnungen an dem gleichen Leitungssegment angeschlossen sind, kann die Auswerteeinrichtung eingerichtet sein, eine entsprechende Anzahl von Regelinformationen zu bestimmen, derart, dass der maximal zulässige Strom nicht überschritten wird. Basierend auf dem obigen numerischen Beispiel und unter der Annahme von zwei elektrischen
Energiespeicheranordnungen kann zum Beispiel eine Regelinformation einen
Stromwert von 1 A und die weitere Regelinformation einen weiteren Stromwert von 1 A vorgeben. Es versteht sich, dass andere Aufteilungen des erlaubten Stroms basierend auf hinterlegten Regeln möglich sind. Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems 600 gemäß der vorliegenden Anmeldung mit einem weiteren
Ausführungsbeispiel einer elektrischen Energiespeicheranordnung 602 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 2, 3, 4 und 5 beschrieben. Für die anderen Komponenten des Systems 600 wird
insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Die elektrische Energiespeicheranordnung 602 weist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel eine Stromlenkungseinrichtung 628 mit einem nicht regelbaren Begrenzungsmodul 650 auf. Das Begrenzungsmodul 650 ist eingerichtet, den Strom, der während eines Einspeisemodus in das Leitungssegment 616 eingespeist wird, (pauschal] auf eine fest vorgegebene Energiemenge, wie ein fest vorgegebener maximaler Strom, zu begrenzen.
Die Unterverteilvorrichtung 610 ist eingerichtet, den in das Leitungssegment von z.B. einem externen Stromnetz eingespeisten Strom auf einen maximalen Wert (z.B. 16 A) zu begrenzen. Es ist erkannt worden, dass ein Leitungssegment (in der Regel) eine höhere Stromtragfähigkeit (z.B. 16 A + x A) aufweist. Insbesondere kann in der Regel eine Toleranz von 10 % vorgesehen sein, die anmeldungsgemäß ausgenutzt werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der
vorgegebenen maximalen Strom auf x A (z.B. 1,3 A) begrenzt wird. Mit anderen Worten wird in einem Einspeisemodus von der elektrischen
Energiespeicheranordnung ein maximaler Strom von x A (z.B. 1,3 A) in das
Leitungssegment eingespeist.
Es versteht sich, dass die einzelnen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise kann eine Stromlenkungseinrichtung über ein Schaltmodul und ein Begrenzungsmodul verfügen. Auch können unterschiedliche elektrische Energiespeicheranordnungen an einem gemeinsamen internen Stromnetz angeschlossen sein. Wie ferner bereits ausgeführt wurde, ist eine elektrische Energiespeicheranordnung insbesondere modulartig aufgebaut und kann daher in einfacher Weise erweitert und/oder geändert werden. So können weitere Speichermodule hinzugefügt oder eine Stromlenkungseinrichtung ausgetauscht werden.
Die Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht eines (weiteren) Ausführungsbeispiels einer elektrischen Energiespeicheranordnung 702 gemäß der vorliegenden
Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im
Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 2, 3, 4, 5 und 6 beschrieben. Für die anderen Komponenten der elektrischen
Energiespeicheranordnung 702 wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die elektrische Energiespeicheranordnung 702 umfasst ein Steuermodul 752. Das Steuermodul 752 ist eingerichtet, den Betriebsmodus der elektrischen
Energiespeicheranordnung 702 zu steuern. Insbesondere kann das Steuermodul 752 ein Umschalten zwischen einem Einspeisemodus und einem Lademodus bewirken. Das Umschalten kann auf einem externen, von dem Steuermodul 752 empfangbaren, Steuersignal beruhen.
Beispielsweise kann das Steuersignal auf dem Zustand des internen und/oder externen Stromnetzes beruhen. Beispielsweise kann die Netzfrequenz des externen Stromnetzes erfasst und basierend hierauf das Steuersignal generiert werden. Wenn beispielsweise die in das externe Stromnetz eingespeiste Energie größer ist, als die entnommene Energie, kann der Lademodus aktiviert werden. Neben der Netzfrequenz kann dies auch durch Auswertung des Strompreises bestimmt werden. Auch kann ein entsprechendes Signal von einem Netzbetreiber übertragen werden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Steuermodul 752 die Umschaltung zeitabhängig (und/oder bedarfsabhängig) durchführt. Beispielsweise können von einem Nutzer (z.B. über einen Hausautomationscontroller) Umschaltzeitpunkte vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal auf Wetterdaten basieren.
Insbesondere wenn das System eine Photovoltaikanordnung umfasst, kann abhängig von den Wetterdaten eine Umschaltung bewirkt werden. Wenn beispielsweise die Wetterdaten indizieren, dass die Sonne derzeit scheint, kann eine Umschaltung in den Lademodus erfolgen, insbesondere kann in diesem Fall davon ausgegangen werden, dass die Photovoltaikanordnung elektrische Energie generiert. Wenn die Wetterdaten hingegen eine starke Bewölkung indizieren, kann in den Einspeisemodus (oder einen anderen Modus) umgeschaltet werden. Es versteht sich, dass auch die
Energiegenerierung der Photovoltaikanordnung überwacht und das Steuermodul 752 basierend auf dieser Überwachung mit einem Steuersignal angesteuert werden kann.
Es versteht sich ferner, dass es neben dem Einspeise- und Lademodus weitere
Betriebsmodi geben kann. Beispielsweise kann es einen Ruhemodus geben, in dem weder Strom eingespeist noch von dem Leitungssegment für eine Ladung abgegriffen wird.
Darüber hinaus kann die elektrische Energiespeicheranordnung - wie bereits beschrieben wurde - an das Hausautomationssystem angebunden sein. Hierdurch können beispielsweise verschiedene Zustandsdaten der elektrischen
Energiespeicheranordnung ausgewertet und/oder über ein Nutzerendgerät (z.B. Tablet-Computer, Smartphone, Smartwatch, Arbeitsplatzrechner, etc.) angezeigt werden.
Die Figur 8 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise kann das Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeicheranordnung entsprechend den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 und 5 verwendet werden. In einem ersten Schritt 801 kann mindestens ein Zustandsparameter des
Leitungssegments, an dem die elektrische Energiespeicheranordnung angeschlossen ist, erfasst werden. Basierend auf diesem mindestens einen (augenblicklichen) Zustandsparameter kann die Einspeisung des Stroms von der elektrischen
Energiespeicheranordnung in das Leitungssegment in einem weiteren Schritt 802 derart geregelt werden, dass ein maximal zulässiger Zustandsparameter des Leitungssegments, beispielsweise ein maximal zulässiger Strom oder eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702),
umfassend:
mindestens ein Speichermodul (222, 322, 422, 522, 622, 722), eingerichtet zum Speichern elektrischer Energie,
mindestens ein elektrisches Verbindungsmodul (226, 326, 426, 526, 626, 726), eingerichtet zum elektrischen Verbinden der elektrischen
Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) mit einem ersten Leitungssegment (216, 316.1, 416, 516, 616) eines internen Stromnetzes (204, 304, 404, 504, 604), von dem zumindest elektrische Energie abgreifbar ist, und
mindestens eine Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 728), eingerichtet zum Einspeisen elektrischer Energie in mindestens ein zweites Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616), derart, dass ein maximal zulässiger Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments (216, 316.2, 416, 516, 616) eingehalten wird.
2. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Leitungssegment (316.1) und das zweite Leitungssegment (316.2) unterschiedliche Leitungssegmente (316.1, 316.2) sind, und
die Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 728) mindestens ein Schaltmodul (330) umfasst, eingerichtet zum Einspeisen der elektrischen Energie in das nur mit der elektrischen Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) verbindbare zweite Leitungssegment (316.2).
3. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 728) mindestens ein Begrenzungsmodul (650) umfasst, eingerichtet zum Begrenzen der eingespeisten elektrischen Energie in das zweite Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616) auf eine fest vorgegebene, maximal zulässige elektrische Energiemenge.
4. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach
einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 728) mindestens ein regelbares Begrenzungsmodul (436, 536) umfasst, eingerichtet zum Begrenzen der eingespeisten elektrischen Energie in das zweite Leitungssegment (228, 328, 428, 528, 628, 728) in Abhängigkeit mindestens einer empfangbaren
Regelinformation, die auf mindestens einem erfassten Zustandsparameter des zweiten Leitungssegments (216, 316.2, 416, 516, 616) basiert.
5. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach
einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702)
mindestens eine Umrichtereinrichtung (324, 424, 524, 624, 724) umfasst, eingerichtet zum lösbaren Koppeln von zumindest dem einen Speichermodul (222, 322, 422, 522, 622, 722), vorzugsweise von einer Mehrzahl von
Speichermodulen (222, 322, 22, 522, 622, 722), und zum Koppeln der
Stromlenkungseinrichtung (228, 328, 428, 528, 628, 28).
6. Elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach
einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) mindestens ein Steuermodul (752) umfasst, eingerichtet zum Steuern des Betriebsmodus der elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702), wobei das Steuern des Betriebsmodus insbesondere das Umschalten zumindest zwischen einem Lademodus und einem Einspeisemodus umfasst.
7. System (200, 300, 400, 500, 600), umfassend:
mindestens eine elektrische Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, und
mindestens eine Messeinrichtung (441, 541), eingerichtet zum Erfassen des mindestens einen Zustandsparameters des zweiten Leitungssegments (216, 316.2, 416, 516, 616).
8. System (200, 300, 400, 500, 600) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
das System (200, 300, 400, 500, 600) mindestens eine Auswerteeinrichtung (549) umfasst, eingerichtet zum Auswerten einer Mehrzahl von über ein Kommunikationsnetz (442, 542) empfangenen Zustandsparameter von einer entsprechenden Mehrzahl von Messeinrichtungen (441, 541), und die Auswerteeinrichtung (549) eingerichtet ist, basierend auf der Auswertung der Mehrzahl von Zustandsparameter eine Regelinformation zu bestimmen.
9. System (200, 300, 400, 500, 600) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass
das System (200, 300, 400, 500, 600) mindestens eine mit dem zweiten Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616) elektrisch gekoppelte Steckdose (546) umfasst, wobei die Steckdose (546) die mindestens eine
Messeinrichtung (541) aufweist,
und/oder
das System (200, 300, 400, 500, 600) mindestens eine mit dem zweiten Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616) elektrisch gekoppelte Segmentsicherungsvorrichtung (440) umfasst, wobei die Segmentsicherungsvorrichtung (440) die mindestens eine Messeinrichtung (441) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeicheranordnung (202,
302, 402, 502, 602, 702), umfassend:
Erfassen von mindestens einem Zustandsparameter eines zweiten
Leitungssegments (216, 316.2, 416, 516, 616), in das elektrische Energie von der elektrischen Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) einspeisbar ist, und
Regeln der von der elektrischen Energiespeicheranordnung (202, 302, 402, 502, 602, 702) in das zweite Leitungssegment (216, 316.2, 416, 516, 616) eingespeisten elektrischen Energie zumindest in Abhängigkeit des erfassten Zustandsparameters und mindestens einem maximal zulässigen
Zustandsparameters.
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