EP4204959A1 - Apparatus for storing energy and/or generating energy, having a control device, and operating method for the control device - Google Patents

Apparatus for storing energy and/or generating energy, having a control device, and operating method for the control device

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Publication number
EP4204959A1
EP4204959A1 EP21798003.6A EP21798003A EP4204959A1 EP 4204959 A1 EP4204959 A1 EP 4204959A1 EP 21798003 A EP21798003 A EP 21798003A EP 4204959 A1 EP4204959 A1 EP 4204959A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
control device
strategy
designed
trigger
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
EP21798003.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander POLLETI
Christian Stahl
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4204959A1 publication Critical patent/EP4204959A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/445—Program loading or initiating
    • G06F9/44521—Dynamic linking or loading; Link editing at or after load time, e.g. Java class loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00036—Charger exchanging data with battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters

Definitions

  • the invention relates to a device for storing and/or generating energy with a control device and an operating method for the control device for the device, the control device having a microcontroller for controlling the device and the microcontroller being set up to execute a control program.
  • the control device is designed to operate the device using a control strategy.
  • Energy systems such as battery storage typically do not permanently follow a single control strategy in their operation, but use different algorithms depending on the situation. For example, a battery storage system can be used in the morning to reduce peak loads, in the afternoon to buffer solar power and at night to store electricity at a cheaper rate for the next day.
  • a change in the control strategies used is possible, for example, via parameterization, d. H . via a change of predefined variables. These can be, for example, the times when a control strategy is used.
  • the disadvantage is that another intervention in the control strategy or the addition of a new control strategy is not immediately possible and requires an interruption in operation and a software update of the control program.
  • a device for energy storage and/or energy generation with the features of claim 1 .
  • a solution consists in a method with the features of claim 12 .
  • the device according to the invention for storing and/or generating energy comprises a control device, the control device having a microcontroller for controlling the device and the microcontroller being set up to execute a control program for this purpose.
  • the controller is also configured to operate the device using a first of at least two control strategies stored in the device.
  • the control strategy is changed so that, following the trigger, the device is operated using a second control strategy that is different from the first.
  • the first and second control strategies are stored separately from one another and separately from the control program in the control device, and the control strategy is changed by the control device while the control program is running.
  • the control device uses a microcontroller to control the device, a control program being executed on the microcontroller. Furthermore, the controller controls the device using a first of at least two stored control strategies. In response to a trigger, a change made the control strategy, so that following the trigger operation of the device is made using a second, different from the first control strategy.
  • the first and second control strategies are stored separately from one another and separately from the control program in the control device, and the control strategy is changed while the control program is running.
  • a control strategy is understood to mean a set of rules implemented in a programming language for controlling the device.
  • the set of rules can include, for example, the definition of different target values for the state of charge of the energy store as a function of influencing variables such as time.
  • control strategies can be deleted and overwritten individually as program blocks.
  • erasable and overwritable is understood to mean the possibility that can be implemented in a practical manner, which is given, for example, by storage as a separate file in each case. What is not meant, however, is the purely theoretical possibility of also removing program parts from a monolithic compiled program, which can only be carried out with great effort.
  • a change in control strategy during runtime means that the control program does not have to be stopped in order to make the change.
  • the control program can include an interface that must be implemented by the control strategies to be used.
  • an interface designates a fixed form of public methods, i.e. callable and externally visible functions or subprograms.
  • a class and its instantiated objects implement this interface if they meet the specified form of public methods, i.e. at least include the corresponding methods in the prescribed form.
  • the interface of the control program thus creates a clearly defined interface that the control strategies can fulfill in order to be usable as such.
  • control strategies can be developed and maintained by a different group of developers or in a different company than the control program. Furthermore, this also increases operational reliability, since changes in the control strategies do not require changes to the control program, but are independent of them. Changes in the control strategies therefore lead to errors in the control of the device much less easily. Furthermore, developers of control strategies do not have to be given any insight into the functionality of the device or the control program if they are preferably to be kept secret by the manufacturer. It is expedient if the first and second control strategy, which the control device already includes, implement the interface described. In the simplest case, the interface can only include a single method, for example a method that returns the target point for the charge level of the energy store as a result. In other configurations, however, the interface can also include a number of different methods.
  • control strategies are stored separately in the control device as program libraries that can be dynamically linked.
  • program libraries are known, for example, as “dynamic link libraries” or “shared libraries” in various operating system environments and can be generated with available programs on PCs.
  • a date or a month can be used, for example, as a trigger upon which a change in the control strategy used takes place, ie all types of temporal triggers.
  • the control strategy to be adapted to the main influencing factor, i.e. the time of day. For example, a different control strategy can be selected at night than during the day.
  • the availability of other devices in the local network can also be used as a trigger as an alternative or in addition.
  • the control strategy can be switched when power from a PV array is available or becomes unavailable, or when an electrified vehicle is connected or disconnected from the network.
  • the availability of power from regenerative sources can also be used as a trigger, which are not assigned locally to the building network, but to the front end via the general supply network. direction are connected.
  • the current electricity price can also be used as a trigger.
  • the control device preferably includes a communication interface for establishing a connection to a data network, in particular the Internet.
  • a communication interface can function wired, for example as a LAN connection, or wirelessly, for example as a WiFi interface.
  • the connection to the Internet can be established indirectly, for example via a router.
  • the microcontroller is expediently designed to control the communication interface, i. H . it controls the receipt and transmission of data packets.
  • the control device is designed to use a control signal received from a system connected to the data network, in particular an Internet-based system, as a trigger.
  • control strategies are advantageously not changed based on a check or a comparison of a predetermined variable with a threshold value, as is the case when using a time of day as a trigger. Rather, the control strategy is changed by a trigger from outside the device that cannot be foreseen by the device. In this way, a change in control strategy, for example be done through a cloud service.
  • the control strategy can also be changed by user input on a tablet PC, which generates a corresponding control signal.
  • the control program itself does not have to be designed to query the user input directly, ie to provide a user interface. Rather, the control program acts only as a receiver.
  • VPP virtual power plant
  • the control device is preferably designed to receive control commands which are embedded in a data packet, the data packet also comprising a control strategy and the control device storing the control strategy received in the data packet as a reaction to the control command.
  • This makes it possible to transmit new control strategies or modified versions of existing control strategies, ie updates, to the device.
  • the control device stores the transmitted control strategy and overwrites an already existing control strategy if it is an update. It is particularly advantageous here that the control program itself does not have to be changed or interrupted in the process.
  • control device can also be designed to take a trigger from the data packet, when it occurs, there is a switch to operation with the received control strategy. Its implementation can also be regulated, for example, by an interface with a suitable method, so that it can be used by an unchanged control program.
  • a battery storage system that includes an electrical accumulator can advantageously be constructed.
  • Figure 1 an internal building electricity network with a battery storage system
  • Figure 2 shows the battery storage system to a first
  • FIG. 4 shows the battery storage system and a connected cloud service
  • Figure 5 is a class diagram.
  • FIG. 1 shows a battery storage system 10 which is connected in a building 12 to the building-internal electricity network 14 and indirectly to the supply network 16 via it.
  • the exemplary building should also include a photovoltaic system 18 which is connected to the building's internal power supply system 14 and is therefore also connected to the battery storage system 10 .
  • the battery storage system 10 itself includes the actual electrical chargeable and dischargeable accumulator 21 and a power converter 22, which is connected between external terminals 23 and the accumulator 21 and carries out an inversion and rectification depending on the power flow. Furthermore, the battery storage system 10 includes a control device 24 which is set up to control the power converter 22 and all other components of the battery storage system 10 . Part of the control device 24 is also a communication interface 25 which enables the control device 24 to be connected to the Internet 30 .
  • the communication interface 25 can also enable a wireless connection, for example as a WLAN interface or via a Bluetooth connection.
  • FIG. 2 shows the battery storage system 10 at a first time of operation, the control device 24 being shown in greater detail in FIG. 2 than in FIG.
  • a control program 110 and three different control strategies 101 . . . 103 are stored as separate files in memory 42 .
  • the microcontroller 41 does this during operation Control program 110 from . Since the microcontroller 41 has limited computing and processing capacity and working memory compared to modern MPUs (English microprocessor unit or microprocessor), the control program 110 is expediently present in the memory 42 in a compiled form that can be executed directly by the microcontroller 41 .
  • the control program 110 is designed in such a way that the battery storage system 10 is controlled and/or regulated according to one of the control strategies 101 . . . 103 .
  • the control program 110 is advantageously designed in such a way that the control strategy
  • control strategies 101 does not contain and is therefore not monolithic in nature. Rather, the control strategies 101 .
  • control strategies are not firmly anchored in the source code of the control program 110, but instead are addressed as separate objects.
  • One of these objects namely the one whose control strategy
  • control program 110 while it is running, in that its methods are called as required, for example a method for determining a state of charge that is ideal at a point in time.
  • a method is used to designate a function or subprogram of an object.
  • the control program 110 uses the first control strategy 101 to regulate the battery storage system 10 .
  • the first control strategy 101 is designed in such a way that the battery storage system 10 contributes to the reduction of peak loads. In the first control strategy 101 , therefore, an output of electrical power is preferred to a full charging of the accumulator 21 .
  • FIG. 3 shows the battery storage system 10 at a second operating time, which in this example should be a time in the afternoon of the same day.
  • the control program 110 uses the second control strategy 102 for the operation of the battery storage system 10 .
  • the second control strategy 102 provides a buffer away from solar power for the battery storage system 10 . This means that at this second operating time, charging of the accumulator 102 is preferred to a power output, with the charging not taking place from the supply network 16 but from the photovoltaic system 18 .
  • the object corresponding to the first control strategy 101 is replaced in the control program by one from the second control strategy.
  • all calls of methods of the control strategy are processed automatically and without interruption by the second control strategy 102 from the point in time of the switchover.
  • the replacement of the first control strategy 101 by the second control strategy 102 is advantageously done by changing a stored pointer, ie a reference to a specific location (address ) in the memory 42 of the microcontroller 41 .
  • this pointer points to the address of the object that corresponds to the first control strategy 101 . This address is changed for the switch so that the pointer now points to the shows the address of the object representing the second control strategy 102 .
  • the third control strategy 103 is integrated into the operation of the battery storage system 10 in an analogous manner.
  • the third control strategy 103 can be used at night, for example, and leads to the storage of electricity at a more favorable tariff for the next day, ie to the charging of the accumulator 21 from the supply network 16 .
  • control program 110 in which the control strategies 101 . . . 103 are fully integrated.
  • the separate storage of the control strategies 101...103 and their dynamic integration by the control program 110 make it possible to change one or more of the control strategies during operation, i.e. to carry out an update without interrupting the control program and changing it yourself have to .
  • one of the control strategies can be adapted to changes in circumstances such as tariff changes or other new operating circumstances without the need to interrupt operation and update the entire firmware.
  • the control strategy itself can be overwritten by the new version, for example.
  • FIG. 4 shows a cloud service 40 in addition to the battery storage system 10 .
  • the cloud service 40 can be reached via the internet and is connected to the control device 24 via the internet.
  • the cloud service 40 sends a message 45 to the control device 24 via the Internet.
  • the message 45 contains a control command 46 and a fourth control strategy 104 .
  • the fourth control strategy can, for example, be based on charging a locally connected electric vehicle from the battery storage in the late night hours.
  • the fourth control strategy 104 is individually compiled and may be stored in memory 42 .
  • the controller 24 receives the control command 46 and the fourth control strategy 104 and processes both.
  • the control command 46 contains a call to a method of the control program 110 provided for this purpose, with which a new or changed control strategy 104 is registered in the control program and included in the control strategies used.
  • This method which can be called registerNewControlAlgorithm( ) in a program, for example, contains the strategy itself as an input parameter.
  • the strategy supplied must fulfill the strategy interface already described in order to be able to be used.
  • Other input parameters can be time limits, for example, within which the new control strategy 104 is to be used.
  • the control device 24 After the control device 24 has stored the new control strategy 104 , it is dynamically integrated into the operating sequence by registering. Again, this happens without a firmware update. As a result, the changeover takes place without disruptive interruptions and without the problems that can occur with firmware updates, for example if the update is interrupted.
  • control strategy can advantageously be adopted in operation, with the control for this being able to take place in a decentralized manner, for example by means of an Internet-based cloud service 40 .
  • Another example of a control strategy added later is a strategy by means of which a purchasable reserve power is made available for other participants of a local energy market in a selected time window.
  • Figure 5 shows a class diagram that shows the connection between the control program 110 and the control strategies 101...103.
  • Control strategies 101...103 implement interface 120, which specifies a method named determinePowerSetpoint( ).
  • the control program 110 also includes the swapControlAlgorithm( ) method, with which a new control strategy 101 . . . 104 is selected for ongoing operation.
  • the swapControlAlgorithm ( ) method requires an object that implements the interface 120 as an input parameter .

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Abstract

The invention relates to an apparatus for storing energy and/or generating energy, having a microcontroller-based control device, which apparatus executes a control program, which carries out operation of the apparatus using one of a plurality of control strategies, which control strategies implement an interface and are stored, separately from each other and separately from the control program, as shared libraries.

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung mit einer Steuereinrichtung und Betriebsverfahren für die Steuereinrichtung Device for storing and/or generating energy with a control device and operating method for the control device
Die Erfindung betri f ft eine Vorrichtung zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung mit einer Steuereinrichtung und ein Betriebsverfahren für die Steuereinrichtung für die Vorrichtung, wobei die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller zur Steuerung der Vorrichtung aufweist und wobei der Mikrocontroller eingerichtet ist , ein Steuerprogramm aus zuführen . Dabei ist die Steuereinrichtung ausgestaltet , einen Betrieb der Vorrichtung unter Anwendung von einer Steuerstrategie vorzunehmen . The invention relates to a device for storing and/or generating energy with a control device and an operating method for the control device for the device, the control device having a microcontroller for controlling the device and the microcontroller being set up to execute a control program. The control device is designed to operate the device using a control strategy.
Energiesysteme wie beispielsweise Batteriespeicher folgen in ihrem Betrieb typischerweise nicht dauerhaft nur einer einzigen Steuerstrategie , sondern verwenden situationsbedingt verschiedene Algorithmen . So kann ein Batteriespeicher beispielsweise vormittags zur Reduktion von Spitzenlasten, nachmittags zum Puf fern von Solarleistung und Nachts zum Speichern von Strom zu einem günstigeren Tari f für den nächsten Tag verwendet werden . Energy systems such as battery storage typically do not permanently follow a single control strategy in their operation, but use different algorithms depending on the situation. For example, a battery storage system can be used in the morning to reduce peak loads, in the afternoon to buffer solar power and at night to store electricity at a cheaper rate for the next day.
Eine Veränderung der verwendeten Steuerstrategien ist dabei beispielsweise über eine Parametrierung möglich, d . h . über eine Veränderung von vordefinierten Variablen . Diese können beispielsweise die Zeiten sein, zu denen eine Steuerstrategie verwendet wird . A change in the control strategies used is possible, for example, via parameterization, d. H . via a change of predefined variables. These can be, for example, the times when a control strategy is used.
Nachteilig ist , dass ein anderer Eingri f f in die Steuerstrategien oder das Hinzufügen einer neuen Steuerstrategien nicht unmittelbar möglich sind und eine Unterbrechung des Betriebs und ein Software-Update des Steuerprogramms erfordern . The disadvantage is that another intervention in the control strategy or the addition of a new control strategy is not immediately possible and requires an interruption in operation and a software update of the control program.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung mit einer verbesserten Steuereinrichtung und verbessertes Betriebsverfahren für die Steuereinrichtung anzugeben, womit die eingangs genannten Nachteile vermindert werden . It is an object of the present invention to provide a device for storing energy and/or generating energy with a specify improved control device and improved operating method for the control device, whereby the disadvantages mentioned above are reduced.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch eine Vorrichtung zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst . Hinsichtlich des Verfahrens besteht eine Lösung in einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 . With regard to the device, this object is achieved by a device for energy storage and/or energy generation with the features of claim 1 . With regard to the method, a solution consists in a method with the features of claim 12 .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung umfasst eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller zur Steuerung der Vorrichtung aufweist und der Mikrocontroller eingerichtet ist , zu diesem Zweck ein Steuerprogramm aus zuführen . The device according to the invention for storing and/or generating energy comprises a control device, the control device having a microcontroller for controlling the device and the microcontroller being set up to execute a control program for this purpose.
Die Steuereinrichtung ist ferner ausgestaltet , einen Betrieb der Vorrichtung unter Anwendung von einer ersten von wenigstens zwei in der Vorrichtung gespeicherten Steuerstrategien vorzunehmen . In Reaktion auf einen Trigger wird ein Wechsel der Steuerstrategie vorgenommen, sodass auf den Trigger folgend ein Betrieb der Vorrichtung unter Anwendung von einer zweiten, von der ersten verschiedenen Steuerstrategie stattfindet . The controller is also configured to operate the device using a first of at least two control strategies stored in the device. In response to a trigger, the control strategy is changed so that, following the trigger, the device is operated using a second control strategy that is different from the first.
Dabei sind die erste und zweite Steuerstrategie separat voneinander und separat von dem Steuerprogramm in der Steuereinrichtung gespeichert und der Wechsel der Steuerstrategie wird durch die Steuereinrichtung während der Lauf zeit des Steuerprogramms vorgenommen . The first and second control strategies are stored separately from one another and separately from the control program in the control device, and the control strategy is changed by the control device while the control program is running.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für die Steuereinrichtung verwendet die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller zur Steuerung der Vorrichtung, wobei auf dem Mikrocontroller ein Steuerprogramm ausgeführt wird . Weiterhin steuert die Steuereinrichtung die Vorrichtung unter Anwendung von einer ersten von wenigstens zwei gespeicherten Steuerstrategien . In Reaktion auf einen Trigger wird ein Wechsel der Steuerstrategie vorgenommen, sodass auf den Trigger folgend ein Betrieb der Vorrichtung unter Anwendung von einer zweiten, von der ersten verschiedenen Steuerstrategie vorgenommen wird . Die erste und zweite Steuerstrategie werden dabei separat voneinander und separat von dem Steuerprogramm in der Steuereinrichtung gespeichert und der Wechsel der Steuerstrategie wird während der Lauf zeit des Steuerprogramms vorgenommen . In the operating method according to the invention for the control device, the control device uses a microcontroller to control the device, a control program being executed on the microcontroller. Furthermore, the controller controls the device using a first of at least two stored control strategies. In response to a trigger, a change made the control strategy, so that following the trigger operation of the device is made using a second, different from the first control strategy. The first and second control strategies are stored separately from one another and separately from the control program in the control device, and the control strategy is changed while the control program is running.
Unter einer Steuerstrategie wird dabei ein in einer Programmiersprache umgesetztes Regelwerk für die Steuerung der Vorrichtung verstanden . Das Regelwerk kann beispielsweise die Festlegung von verschiedenen Zielwerten für den Ladestand des Energiespeichers in Abhängigkeit von Einflussgrößen wie der Zeit umfassen . A control strategy is understood to mean a set of rules implemented in a programming language for controlling the device. The set of rules can include, for example, the definition of different target values for the state of charge of the energy store as a function of influencing variables such as time.
Unter einer separaten Speicherung wird verstanden, dass die Steuerstrategien einzeln als Programmblöcke löschbar und überschreibbar sind . Dabei ist mit löschbar und überschreibbar die praktisch sinnvoll realisierbare Möglichkeit verstanden, die beispielsweise durch eine Speicherung als j eweils eigene Datei gegeben ist . Nicht gemeint ist hingegen die rein theoretische Möglichkeit , auch Programmteile eines monolithischen kompilierten Programms zu entfernen, die nur unter großem Aufwand durchführbar ist . Unter einem Wechsel der Steuerstrategie während der Lauf zeit wird verstanden, dass das Steuerprogramm nicht gestoppt werden muss , um den Wechsel vorzunehmen . Separate storage means that the control strategies can be deleted and overwritten individually as program blocks. In this case, erasable and overwritable is understood to mean the possibility that can be implemented in a practical manner, which is given, for example, by storage as a separate file in each case. What is not meant, however, is the purely theoretical possibility of also removing program parts from a monolithic compiled program, which can only be carried out with great effort. A change in control strategy during runtime means that the control program does not have to be stopped in order to make the change.
Durch die Erfindung wird ein verbesserter Betrieb der Vorrichtung erreicht , bei dem eine Anpassung oder Erneuerung der Steuerstrategien möglich ist , ohne das gesamte Steuerprogramm erneuern zu müssen . Vielmehr kann das Steuerprogramm vorteilhaft weiterlaufen, während ein Wechsel der Steuerstrategie stattfindet und auch während ein Update einer Steuerstrategie statt findet . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Betriebsverfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor . Dabei kann die Aus führungs form nach einem der unabhängigen Ansprüche mit den Merkmalen eines der Unteransprüche oder vorzugsweise auch mit denen aus mehreren Unteransprüchen kombiniert werden . Demgemäß können für die Vorrichtung und das Betriebsverfahren noch zusätzlich folgende Merkmale vorhanden sein : Improved operation of the device is achieved by the invention, in which it is possible to adapt or update the control strategies without having to update the entire control program. Rather, the control program can advantageously continue to run while the control strategy is changing and also while a control strategy is being updated. Advantageous configurations of the device and the operating method emerge from the dependent claims. The embodiment according to one of the independent claims can be combined with the features of one of the subclaims or preferably also with those of several subclaims. Accordingly, the following features can also be present for the device and the operating method:
Das Steuerprogramm kann ein Interface umfassen, das von zu verwendenden Steuerstrategien implementiert sein muss . Ein Interface bezeichnet in obj ektorientierten Programmiersprachen eine festgelegte Form von öf fentlichen Methoden (public methods ) , also aufrufbaren und nach außen sichtbaren Funktionen oder Unterprogrammen . Eine Klasse und deren instantiierte Obj ekte implementieren dieses Interface , wenn sie die festgelegte Form der öf fentlichen Methoden erfüllen, also zumindest die entsprechenden Methoden in der vorgeschriebenen Form umfassen . Durch das Interface des Steuerprogramms wird also eine eindeutig festgelegte Schnittstelle geschaf fen, die die Steuerstrategien erfüllen können, um als solche verwendbar zu sein . The control program can include an interface that must be implemented by the control strategies to be used. In object-oriented programming languages, an interface designates a fixed form of public methods, i.e. callable and externally visible functions or subprograms. A class and its instantiated objects implement this interface if they meet the specified form of public methods, i.e. at least include the corresponding methods in the prescribed form. The interface of the control program thus creates a clearly defined interface that the control strategies can fulfill in order to be usable as such.
Dadurch wird auch vorteilhaft erreicht , dass die Entwicklung und Wartung von Steuerstrategien entkoppelt ist von der Entwicklung und Wartung des Steuerprogramms . So können die Steuerstrategien beispielsweise von einer anderen Gruppe von Entwicklern oder in einer anderen Firma entwickelt und betreut werden als das Steuerprogramm . Weiterhin wird dadurch auch die Betriebssicherheit gesteigert , da Änderungen der Steuerstrategien nicht Änderungen am Steuerprogramm erfordern, sondern davon unabhängig sind . Änderungen der Steuerstrategien führen daher wesentlich weniger leicht zu Fehlern in der Steuerung der Vorrichtung . Weiterhin muss auch Entwicklern von Steuerstrategien kein Einblick in die Funktionalität der Vorrichtung oder des Steuerprogramms gegeben werden, wenn diese vom Hersteller bevorzugt geheim gehalten werden sollen . Es ist zweckmäßig, wenn die erste und zweite Steuerstrategie , die die Steuereinrichtung bereits umfasst , das beschriebene Interface implementieren . Das Interface kann im einfachsten Fall nur eine einzelne Methode umfassen, beispielsweise eine Methode , die den Zielpunkt für den Ladestand des Energiespeichers als Ergebnis zurückgibt . In anderen Ausgestaltungen kann das Interface aber auch mehrere verschiedene Methoden umfassen . This also advantageously means that the development and maintenance of control strategies is decoupled from the development and maintenance of the control program. For example, the control strategies can be developed and maintained by a different group of developers or in a different company than the control program. Furthermore, this also increases operational reliability, since changes in the control strategies do not require changes to the control program, but are independent of them. Changes in the control strategies therefore lead to errors in the control of the device much less easily. Furthermore, developers of control strategies do not have to be given any insight into the functionality of the device or the control program if they are preferably to be kept secret by the manufacturer. It is expedient if the first and second control strategy, which the control device already includes, implement the interface described. In the simplest case, the interface can only include a single method, for example a method that returns the target point for the charge level of the energy store as a result. In other configurations, however, the interface can also include a number of different methods.
Besonders vorteilhaft ist es , wenn die Steuerstrategien separat als dynamisch einbindbare Programmbibliotheken in der Steuereinrichtung gespeichert sind . Solche Programmbibliotheken sind beispielsweise als „dynamic link libraries" oder „shared libraries" in verschiedenen Betriebssystemumgebungen bekannt und können mit verfügbaren Programmen auf PCs erzeugt werden . It is particularly advantageous if the control strategies are stored separately in the control device as program libraries that can be dynamically linked. Such program libraries are known, for example, as "dynamic link libraries" or "shared libraries" in various operating system environments and can be generated with available programs on PCs.
Als Trigger, auf den hin ein Wechsel der verwendeten Steuerstrategie stattfindet , kann beispielsweise das Erreichen einer festlegbaren Tages zeit , eines Datums oder eines Monats verwendet werden, also alle Arten von zeitlichen Triggern . Diese erlauben eine Anpassung der Steuerstrategie an den Haupteinfluss faktor, also die Tages zeit . So kann beispielsweise nachts eine andere Steuerstrategie gewählt werden als tagsüber . Reaching a definable time of day, a date or a month can be used, for example, as a trigger upon which a change in the control strategy used takes place, ie all types of temporal triggers. These allow the control strategy to be adapted to the main influencing factor, i.e. the time of day. For example, a different control strategy can be selected at night than during the day.
Daneben kann als Trigger alternativ oder zusätzlich auch die Verfügbarkeit von anderen Geräten im lokalen Netzwerk, also beispielsweise Gebäudenetzwerk verwendet werden . Beispielsweise kann die Steuerstrategie gewechselt werden, wenn Leistung einer PV-Anlage verfügbar ist oder nicht mehr verfügbar ist oder wenn ein elektrisch betriebenes Fahrzeug an das Netzwerk angeschlossen oder vom Netzwerk getrennt wird . In addition, the availability of other devices in the local network, for example the building network, can also be used as a trigger as an alternative or in addition. For example, the control strategy can be switched when power from a PV array is available or becomes unavailable, or when an electrified vehicle is connected or disconnected from the network.
Als weitere Möglichkeit kann als Trigger auch die Verfügbarkeit von Leistung aus regenerierbaren Quellen verwendet werden, die nicht lokal dem Gebäudenetzwerk zugeordnet sind, sondern über das allgemeine Versorgungsnetzwerk an die Vor- richtung angeschlossen sind . Schließlich kann auch der gegenwärtige Strompreis als Trigger verwendet werden . As a further possibility, the availability of power from regenerative sources can also be used as a trigger, which are not assigned locally to the building network, but to the front end via the general supply network. direction are connected. Finally, the current electricity price can also be used as a trigger.
Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle zur Herstellung einer Verbindung mit einem Da- tennetzwerk, insbesondere dem Internet . Eine solche Kommunikationsschnittstelle kann drahtgebunden, beispielsweise als LAN-Anschluss , oder drahtlos , beispielsweise als WiFi- Schnittstelle , funktionieren . Die Verbindung zum Internet kann dabei indirekt , beispielsweise über einen Router, hergestellt werden . Der Mikrocontroller ist zweckmäßig zur Steuerung der Kommunikationsschnittstelle ausgestaltet , d . h . er steuert den Empfang und Versand von Datenpaketen . Ferner ist die Steuereinrichtung ausgestaltet , als Trigger ein von einem an das Datennetzwerk angebundenen, insbesondere internetbasierten, System empfangenes Steuersignal zu verwenden . The control device preferably includes a communication interface for establishing a connection to a data network, in particular the Internet. Such a communication interface can function wired, for example as a LAN connection, or wirelessly, for example as a WiFi interface. The connection to the Internet can be established indirectly, for example via a router. The microcontroller is expediently designed to control the communication interface, i. H . it controls the receipt and transmission of data packets. Furthermore, the control device is designed to use a control signal received from a system connected to the data network, in particular an Internet-based system, as a trigger.
Vorteilhaft erfolgt mit einem solchen Trigger der Wechsel der Steuerstrategien nicht basierend auf einer Überprüfung oder einem Vergleich einer vorgegebenen Größe mit einem Schwellwert , wie bei der Verwendung einer Tages zeit als Trigger . Vielmehr erfolgt der Wechsel der Steuerstrategie durch einen nicht durch die Vorrichtung vorhersehbaren Trigger von außerhalb der Vorrichtung . Auf diese Weise kann ein Wechsel der Steuerstrategie bspw . durch einen Cloud-Service erfolgen . Ebenso kann der Wechsel der Steuerstrategie durch eine Nutzereingabe an einem Tablet-PC erfolgen, durch die ein entsprechendes Steuersignal erzeugt wird . In diesem Fall muss das Steuerprogramm selbst nicht ausgestaltet sein, direkt die Nutzereingabe abzufragen, also ein User Interface zur Verfügung zu stellen . Vielmehr agiert das Steuerprogramm nur als Empfänger . Dadurch wird erreicht , dass die Entscheidung über den Wechsel der Steuerstrategie von der Vorrichtung weg auf eine externe Stelle , beispielsweise einen Cloud-Service verlagert wird . So kann der Wechsel zwischen den Steuerstrategien leichter an veränderte Rahmenbedingungen angepasst werden . Dadurch wird auch ermöglicht , diese Entscheidungen für mehrere Geräte gleichzeitig zu tref fen . Diese Geräte kön- nen einen Verbund wie beispielsweise ein virtuelles Kraftwerk (VPP ) bilden . With such a trigger, the control strategies are advantageously not changed based on a check or a comparison of a predetermined variable with a threshold value, as is the case when using a time of day as a trigger. Rather, the control strategy is changed by a trigger from outside the device that cannot be foreseen by the device. In this way, a change in control strategy, for example be done through a cloud service. The control strategy can also be changed by user input on a tablet PC, which generates a corresponding control signal. In this case, the control program itself does not have to be designed to query the user input directly, ie to provide a user interface. Rather, the control program acts only as a receiver. The result of this is that the decision about changing the control strategy is shifted away from the device to an external location, for example a cloud service. In this way, switching between the control strategies can be more easily adapted to changed framework conditions. This also makes it possible to make these decisions for several devices at the same time. These devices can form a network such as a virtual power plant (VPP).
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgestaltet , Steuerbefehle zu empfangen, die in ein Datenpaket eingebettet sind, wobei das Datenpaket auch eine Steuerstrategie umfasst und wobei die Steuereinrichtung als Reaktion auf den Steuerbefehl die im Datenpaket empfangene Steuerstrategie abspeichert . Dadurch ist es möglich, der Vorrichtung neue Steuerstrategien oder veränderte Versionen bereits vorhandener Steuerstrategien, also Updates , zu übermitteln . Die Steuereinrichtung speichert die übermittelte Steuerstrategie ab und überschreibt dabei eine bereits bestehende Steuerstrategie , wenn es sich um ein Update handelt . Hierbei ist es besonders vorteilhaft , dass das Steuerprogramm an sich dafür nicht verändert oder im Ablauf unterbrochen werden muss . The control device is preferably designed to receive control commands which are embedded in a data packet, the data packet also comprising a control strategy and the control device storing the control strategy received in the data packet as a reaction to the control command. This makes it possible to transmit new control strategies or modified versions of existing control strategies, ie updates, to the device. The control device stores the transmitted control strategy and overwrites an already existing control strategy if it is an update. It is particularly advantageous here that the control program itself does not have to be changed or interrupted in the process.
Weiterhin kann die Steuereinrichtung auch ausgestaltet sein, einen Trigger aus dem Datenpaket zu entnehmen, bei dessen Eintritt zu einem Betrieb mit der empfangenen Steuerstrategie gewechselt wird . Auch dessen Implementierung kann beispielsweise durch ein Interface mit einer passenden Methode geregelt sein, sodass eine Verwendung durch ein unverändertes Steuerprogramm ermöglicht wird . Furthermore, the control device can also be designed to take a trigger from the data packet, when it occurs, there is a switch to operation with the received control strategy. Its implementation can also be regulated, for example, by an interface with a suitable method, so that it can be used by an unchanged control program.
Mit der Erfindung und/oder den beschriebenen Ausgestaltungen lässt sich vorteilhaft ein Batteriespeichersystem aufbauen, das einen elektrischen Akkumulator umfasst . With the invention and/or the configurations described, a battery storage system that includes an electrical accumulator can advantageously be constructed.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung im Zusammenhang mit einem Aus führungsbeispiel näher beschrieben und erläutert . Dabei zeigen The invention is described and explained in more detail below with reference to the figures of the drawing in connection with an exemplary embodiment. show it
Figur 1 ein gebäudeinternes Stromnetz mit einem Batteriespeichersystem, Figure 1 an internal building electricity network with a battery storage system,
Figur 2 das Batteriespeichersystem zu einem erstenFigure 2 shows the battery storage system to a first
Zeitpunkt , Figur 3 das Batteriespeichersystem zu einem zweiten Zeitpunkt , Figur 4 das Batteriespeichersystem und einen verbundenen Cloud- Service , time , 3 shows the battery storage system at a second point in time, FIG. 4 shows the battery storage system and a connected cloud service,
Figur 5 ein Klassendiagramm . Figure 5 is a class diagram.
Figur 1 zeigt ein Batteriespeichersystem 10 , das in einem Gebäude 12 an das gebäudeinterne Stromnetz 14 und darüber indirekt an das Versorgungsnetzwerk 16 angeschlossen ist . Das beispielhafte Gebäude soll weiterhin neben den üblichen Verbrauchern wie Beleuchtung 13 und anderen elektrischen Geräten eine Photovoltaik-Anlage 18 umfassen, die an das gebäudeinterne Stromnetz 14 angeschlossen ist und daher ebenfalls mit dem Batteriespeichersystem 10 verbunden ist . FIG. 1 shows a battery storage system 10 which is connected in a building 12 to the building-internal electricity network 14 and indirectly to the supply network 16 via it. In addition to the usual consumers such as lighting 13 and other electrical devices, the exemplary building should also include a photovoltaic system 18 which is connected to the building's internal power supply system 14 and is therefore also connected to the battery storage system 10 .
Das Batteriespeichersystem 10 selbst umfasst den eigentlichen elektrischen be- und entladefähigen Akkumulator 21 und einen Stromrichter 22 , der zwischen äußere Anschlüsse 23 und den Akkumulator 21 geschaltet ist und eine Wechselrichtung und Gleichrichtung j e nach Leistungs fluss vornimmt . Ferner umfasst das Batteriespeichersystem 10 eine Steuereinrichtung 24 , die zur Steuerung des Stromrichters 22 und aller sonstigen Komponenten des Batteriespeichersystems 10 eingerichtet ist . Teil der Steuereinrichtung 24 ist auch eine Kommunikationsschnittstelle 25 , die eine Verbindung der Steuereinrichtung 24 mit dem Internet 30 ermöglicht . Die Kommunikationsschnittstelle 25 ist in diesem Beispiel eine LAN- Schnittstelle ( LAN = local area network) , die kabelgebunden eine Verbindung zu einem Router 19 ermöglicht , wobei der Router 19 die eigentliche Verbindung in das Internet 30 herstellt . In anderen Ausgestaltungen kann die Kommunikationsschnittstelle 25 auch eine kabellose Verbindung ermöglichen, beispielsweise als WLAN-Schnittstelle oder über eine Bluetooth-Verbindung . The battery storage system 10 itself includes the actual electrical chargeable and dischargeable accumulator 21 and a power converter 22, which is connected between external terminals 23 and the accumulator 21 and carries out an inversion and rectification depending on the power flow. Furthermore, the battery storage system 10 includes a control device 24 which is set up to control the power converter 22 and all other components of the battery storage system 10 . Part of the control device 24 is also a communication interface 25 which enables the control device 24 to be connected to the Internet 30 . In this example, the communication interface 25 is a LAN interface (LAN=local area network) that enables a wired connection to a router 19 , the router 19 producing the actual connection to the Internet 30 . In other configurations, the communication interface 25 can also enable a wireless connection, for example as a WLAN interface or via a Bluetooth connection.
Figur 2 zeigt das Batteriespeichersystem 10 zu einem ersten Betriebs zeitpunkt , wobei in Figur 2 die Steuereinrichtung 24 in größerem Detailgrad gezeigt ist als in Figur 1 . Die Steuereinrichtung 24 umfasst neben der Kommunikationsschnittstelle 25 einen Mikrocontroller 41 ( auch als Englisch MCU = microcontroller unit bezeichnet ) und einen Speicher 42 . In dem Speicher 42 sind ein Steuerprogramm 110 und drei verschiedene Steuerstrategien 101...103 als separate Dateien abgelegt . Der Mikrocontroller 41 führt im laufenden Betrieb das Steuerprogramm 110 aus . Da der Mikrocontroller 41 im Vergleich zu modernen MPUs (Englisch microprocessor unit oder Mikroprozessor ) über begrenzte Rechen- und Verarbeitungskapazität und begrenzten Arbeitsspeicher verfügt , liegt das Steuerprogramm 110 im Speicher 42 zweckmäßig in einer kompilierten und direkt durch den Mikrocontroller 41 aus führbaren Form vor . FIG. 2 shows the battery storage system 10 at a first time of operation, the control device 24 being shown in greater detail in FIG. 2 than in FIG. In addition to the communication interface 25 , the control device 24 includes a microcontroller 41 (also referred to as an MCU=microcontroller unit) and a memory 42 . A control program 110 and three different control strategies 101 . . . 103 are stored as separate files in memory 42 . The microcontroller 41 does this during operation Control program 110 from . Since the microcontroller 41 has limited computing and processing capacity and working memory compared to modern MPUs (English microprocessor unit or microprocessor), the control program 110 is expediently present in the memory 42 in a compiled form that can be executed directly by the microcontroller 41 .
Das Steuerprogramm 110 ist so gestaltet , dass das Batteriespeichersystem 10 nach einer der Steuerstrategien 101...103 gesteuert und/oder geregelt wird . Vorteilhaft ist das Steuerprogramm 110 dabei so beschaf fen, dass es die SteuerstrategieThe control program 110 is designed in such a way that the battery storage system 10 is controlled and/or regulated according to one of the control strategies 101 . . . 103 . The control program 110 is advantageously designed in such a way that the control strategy
101...103 nicht enthält und somit nicht monolithisch beschaf fen ist . Vielmehr liegen die Steuerstrategien 101...103 getrennt vom Steuerprogramm 110 und getrennt voneinander vor und können vom Steuerprogramm 110 dynamisch eingebunden werden . 101...103 does not contain and is therefore not monolithic in nature. Rather, the control strategies 101 .
Dazu ist es vorteilhaft , wenn im Quellcode des Steuerprogramms 110 die Steuerstrategien nicht fest verankert sind, sondern vielmehr als eigene Obj ekte angesprochen werden . Eines dieser Obj ekte , nämlich dasj enige , dessen SteuerstrategieTo this end, it is advantageous if the control strategies are not firmly anchored in the source code of the control program 110, but instead are addressed as separate objects. One of these objects, namely the one whose control strategy
101...103 verwendet werden soll , wird vom Steuerprogramm 110 während seiner Lauf zeit in den Ablauf eingebunden, indem seine Methoden bei Bedarf aufgerufen werden, beispielsweise eine Methode zur Ermittlung eines zu einem Zeitpunkt idealen Ladezustands . Mit Methode ( engl . method) wird dabei eine Funktion oder Unterprogramm eines Obj ekts bezeichnet . 101 . . . 103 is to be used is integrated into the process by the control program 110 while it is running, in that its methods are called as required, for example a method for determining a state of charge that is ideal at a point in time. A method is used to designate a function or subprogram of an object.
Um eine solche dynamische Anbindung der SteuerstrategienTo such a dynamic connection of the control strategies
101...103 und damit der mit ihnen verbundenen Obj ekte zu ermöglichen, ist es vorteilhaft , wenn für die Obj ekte eine feste Regel definiert wird, welche Methoden vorliegen müssen und welche Eingangsparameter und Ausgangsparameter verwendet werden . Eine solche Regel wird in Programmiersprachen wie C# und Java als Interface bezeichnet . Dieses Strategie- Interface wird von den hinterlegten Steuerstrategien erfüllt und dadurch können diese dynamisch während der Lauf zeit des Steuerprogramms 110 in den Steuerablauf eingebunden werden . Zum ersten Betriebs zeitpunkt , der beispielhaft ein Zeitpunkt am Vormittag eines beliebigen Tages ist , verwendet das Steuerprogramm 110 die erste Steuerstrategie 101 zur Regelung des Batteriespeichersystems 10 . Die erste Steuerstrategie 101 ist in diesem Beispiel so gestaltet , dass das Batteriespeichersystem 10 zur Reduktion von Spitzenlasten beiträgt . In der ersten Steuerstrategie 101 wird also eine Abgabe von elektrischer Leistung einer vollen Aufladung des Akkumulators 21 vorgezogen . 101 . . . 103 and thus the objects connected to them, it is advantageous if a fixed rule is defined for the objects as to which methods must be present and which input parameters and output parameters are used. Such a rule is called an interface in programming languages like C# and Java. This strategy interface is fulfilled by the stored control strategies and as a result these can be dynamically integrated into the control sequence while the control program 110 is running. At the first operating time, which is, for example, a time in the morning of any given day, the control program 110 uses the first control strategy 101 to regulate the battery storage system 10 . In this example, the first control strategy 101 is designed in such a way that the battery storage system 10 contributes to the reduction of peak loads. In the first control strategy 101 , therefore, an output of electrical power is preferred to a full charging of the accumulator 21 .
Figur 3 zeigt das Batteriespeichersystem 10 zu einem zweiten Betriebs zeitpunkt , der in diesem Beispiel ein Zeitpunkt am Nachmittag desselben Tages sein soll . Zu diesem Zeitpunkt verwendet das Steuerprogramm 110 die zweite Steuerstrategie 102 für den Betrieb des Batteriespeichersystems 10 . Die zweite Steuerstrategie 102 sieht ein Puf fern von Solarleistung für das Batteriespeichersystem 10 vor . Das bedeutet , dass zu diesem zweiten Betriebs zeitpunkt eine Aufladung des Akkumulators 102 einer Leistungsabgabe vorgezogen wird, wobei die Aufladung aber nicht aus dem Versorgungsnetzwerk 16 erfolgen soll , sondern aus der Photovoltaik-Anlage 18 . FIG. 3 shows the battery storage system 10 at a second operating time, which in this example should be a time in the afternoon of the same day. At this point, the control program 110 uses the second control strategy 102 for the operation of the battery storage system 10 . The second control strategy 102 provides a buffer away from solar power for the battery storage system 10 . This means that at this second operating time, charging of the accumulator 102 is preferred to a power output, with the charging not taking place from the supply network 16 but from the photovoltaic system 18 .
Bei der Umschaltung von der ersten zu der zweiten Steuerstrategie 101 , 102 wird im Steuerprogramm das der ersten Steuerstrategie 101 entsprechende Obj ekt durch eines der zweiten Steuerstrategie ersetzt . Alle Aufrufe von Methoden der Steuerstrategie werden dadurch ab dem Zeitpunkt der Umschaltung automatisch und unterbrechungs frei durch die zweite Steuerstrategie 102 verarbeitet . Das Ersetzen der ersten Steuerstrategie 101 durch die zweite Steuerstrategie 102 passiert dabei vorteilhaft durch die Änderung eines gespeicherten Zeigers , also eines Verweises auf eine bestimmte Stelle (Adresse ) im Speicher 42 des Mikrocontrollers 41 . Dieser Zeiger zeigt zum ersten Zeitpunkt auf die Adresse des Obj ekts , das der ersten Steuerstrategie 101 entspricht . Diese Adresse wird für die Umschaltung so geändert , dass der Zeiger nun auf die Adresse des Obj ekts zeigt , das die zweite Steuerstrategie 102 darstellt . When switching from the first to the second control strategy 101 , 102 , the object corresponding to the first control strategy 101 is replaced in the control program by one from the second control strategy. As a result, all calls of methods of the control strategy are processed automatically and without interruption by the second control strategy 102 from the point in time of the switchover. The replacement of the first control strategy 101 by the second control strategy 102 is advantageously done by changing a stored pointer, ie a reference to a specific location (address ) in the memory 42 of the microcontroller 41 . At the first point in time, this pointer points to the address of the object that corresponds to the first control strategy 101 . This address is changed for the switch so that the pointer now points to the shows the address of the object representing the second control strategy 102 .
Zu einem dritten Betriebs zeitpunkt , der nicht in den Figuren dargestellt ist , wird die dritte Steuerstrategie 103 in einer analogen Weise eingebunden in den Betrieb des Batteriespeichersystems 10 . Die dritte Steuerstrategie 103 kann beispielsweise nachts verwendet werden und führt zum Speichern von Strom zu einem günstigeren Tari f für den nächsten Tag, also zur Aufladung des Akkumulators 21 aus dem Versorgungsnetzwerk 16 . At a third operating time, which is not shown in the figures, the third control strategy 103 is integrated into the operation of the battery storage system 10 in an analogous manner. The third control strategy 103 can be used at night, for example, and leads to the storage of electricity at a more favorable tariff for the next day, ie to the charging of the accumulator 21 from the supply network 16 .
Im Prinzip wäre der beschriebene Ablauf auch mit einem Steuerprogramm 110 möglich, in dem die Steuerstrategien 101...103 voll integriert sind . Vorteilhaft wird aber durch die separate Speicherung der Steuerstrategien 101...103 und durch ihre dynamische Einbindung durch das Steuerprogramm 110 ermöglicht , eine oder mehrere der Steuerstrategien im laufenden Betrieb zu verändern, also ein Update vorzunehmen, ohne dabei das Steuerprogramm unterbrechen und selbst verändern zu müssen . Beispielsweise kann so eine Anpassung einer der Steuerstrategien an Veränderungen in den Gegebenheiten wie Tari fänderungen oder andere neue Betriebsumstände vorgenommen werden, ohne dass eine Unterbrechung des Betriebs und ein Update der gesamten Firmware nötig ist . Die Steuerstrategie an sich kann beispielsweise durch die neue Version überschrieben werden . In principle, the process described would also be possible with a control program 110 in which the control strategies 101 . . . 103 are fully integrated. Advantageously, however, the separate storage of the control strategies 101...103 and their dynamic integration by the control program 110 make it possible to change one or more of the control strategies during operation, i.e. to carry out an update without interrupting the control program and changing it yourself have to . For example, one of the control strategies can be adapted to changes in circumstances such as tariff changes or other new operating circumstances without the need to interrupt operation and update the entire firmware. The control strategy itself can be overwritten by the new version, for example.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Ausgestaltung wird im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert . Figur 4 zeigt neben dem Batteriespeichersystem 10 einen Cloud-Service 40 . Der Cloud- Service 40 ist über das Internet erreichbar und mit der Steuereinrichtung 24 über das Internet verbunden . Zu einem vierten Betriebs zeitpunkt schickt der Cloud-Service 40 eine Nachricht 45 über das Internet an die Steuereinrichtung 24 . Die Nachricht 45 enthält einen Steuerbefehl 46 und eine vierte Steuerstrategie 104 . Die vierte Steuerstrategie kann beispielsweise auf eine Aufladung eines lokal angeschlossenen Elektrofahrzeugs aus dem Batteriespeicher in den späten Nachtstunden gerichtet sein . Die vierte Steuerstrategie 104 ist wie auch die erste bis dritte Steuerstrategie individuell kompiliert und kann im Speicher 42 abgelegt werden . A further advantage of the embodiment described is explained in connection with FIG. FIG. 4 shows a cloud service 40 in addition to the battery storage system 10 . The cloud service 40 can be reached via the internet and is connected to the control device 24 via the internet. At a fourth operating time, the cloud service 40 sends a message 45 to the control device 24 via the Internet. The message 45 contains a control command 46 and a fourth control strategy 104 . The fourth control strategy can, for example, be based on charging a locally connected electric vehicle from the battery storage in the late night hours. Like the first through third control strategies, the fourth control strategy 104 is individually compiled and may be stored in memory 42 .
Die Steuereinrichtung 24 empfängt den Steuerbefehl 46 und die vierte Steuerstrategie 104 und verarbeitet beide . Der Steuerbefehl 46 enthält dabei einen Aufruf einer dafür vorgesehenen Methode des Steuerprogramms 110 , mit der eine neue oder veränderte Steuerstrategie 104 im Steuerprogramm registriert und in die verwendeten Steuerstrategien aufgenommen wird . Diese Methode , die in einem Programm beispielsweise registerNewCon- trolAlgorithm ( ) heißen kann, enthält als Eingangsparameter die Strategie selbst . Die mitgelieferte Strategie muss dabei das bereits beschriebene Strategie- Interface erfüllen, um verwendet werden zu können . The controller 24 receives the control command 46 and the fourth control strategy 104 and processes both. The control command 46 contains a call to a method of the control program 110 provided for this purpose, with which a new or changed control strategy 104 is registered in the control program and included in the control strategies used. This method, which can be called registerNewControlAlgorithm( ) in a program, for example, contains the strategy itself as an input parameter. The strategy supplied must fulfill the strategy interface already described in order to be able to be used.
Weitere Eingangsparameter können beispielsweise zeitliche Grenzen sein, innerhalb derer die neue Steuerstrategie 104 verwendet werden soll . Nachdem die Steuereinrichtung 24 die neue Steuerstrategie 104 gespeichert hat , wird sie durch das Registrieren dynamisch in den Betriebsablauf eingebunden . Wiederum passiert das ohne ein Firmware-Update . Dadurch passiert die Umstellung ohne störende Unterbrechung und ohne die Probleme , die beim Firmware-Update eintreten können, wenn beispielsweise das Aufspielen des Updates unterbrochen wird . Other input parameters can be time limits, for example, within which the new control strategy 104 is to be used. After the control device 24 has stored the new control strategy 104 , it is dynamically integrated into the operating sequence by registering. Again, this happens without a firmware update. As a result, the changeover takes place without disruptive interruptions and without the problems that can occur with firmware updates, for example if the update is interrupted.
Vorteilhaft können auf diese Weise also neue und veränderte Steuerstrategien in den Betrieb übernommen werden, wobei die Steuerung dafür dezentral beispielsweise durch einen internetbasierten Cloud-Service 40 erfolgen kann . Ein weiteres Beispiel für eine später zugefügte Steuerstrategie ist eine Strategie , mittels derer in einem ausgewählten Zeitfenster eine kaufbare Reserveleistung für andere Teilnehmer eines lokalen Energiemarkts zur Verfügung gestellt wird . In this way, new and changed control strategies can advantageously be adopted in operation, with the control for this being able to take place in a decentralized manner, for example by means of an Internet-based cloud service 40 . Another example of a control strategy added later is a strategy by means of which a purchasable reserve power is made available for other participants of a local energy market in a selected time window.
Figur 5 zeigt ein Klassendiagramm, das den Zusammenhang des Steuerprogramms 110 und der Steuerstrategien 101...103 zeigt . Die Steuerstrategien 101...103 implementieren das Interface 120 , das eine Methode mit dem Namen determinePowerSetpoint ( ) vorschreibt . Das Steuerprogramm 110 umfasst neben der bereits beschriebenen Methode registerNewControlAlgorithm ( ) auch die Methode swapControlAlgorithm ( ) , mit der eine neue Steuerstrategie 101...104 ausgewählt wird für den laufenden Betrieb . Die Methode swapControlAlgorithm ( ) benötigt als Eingangsparameter ein Obj ekt , das das Interface 120 implementiert . Figure 5 shows a class diagram that shows the connection between the control program 110 and the control strategies 101...103. Control strategies 101...103 implement interface 120, which specifies a method named determinePowerSetpoint( ). In addition to the registerNewControlAlgorithm( ) method already described, the control program 110 also includes the swapControlAlgorithm( ) method, with which a new control strategy 101 . . . 104 is selected for ongoing operation. The swapControlAlgorithm ( ) method requires an object that implements the interface 120 as an input parameter .
Bezugs zeichenliste reference character list
10 Batteriespeichersystem 10 battery storage system
12 Gebäude 12 buildings
13 Beleuchtung 13 lighting
14 Stromnetz 14 power grid
16 Versorgungsnetzwerk 16 supply network
18 Photovoltaik-Anlage 18 photovoltaic system
19 Router 19 routers
21 Akkumulator 21 accumulator
22 Stromrichter 22 converters
23 äußere Anschlüsse 23 outer terminals
24 Steuereinrichtung 24 controller
25 Kommunikationsschnittstelle25 communication interface
30 Internet 30 Internet
40 Cloud-Service 40 cloud service
41 Mikrocontroller 41 microcontrollers
42 Speicher 42 memory
45 Nachricht 45 message
46 Steuerbefehl 46 control command
101...104 Steuer-Strategien 101...104 control strategies
120 Interface 120 interfaces

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Vorrichtung (10) zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung, umfassend eine Steuereinrichtung (24) , wobei 1. Device (10) for energy storage and / or energy generation, comprising a control device (24), wherein
- die Steuereinrichtung (24) einen Mikrocontroller (41) zur Steuerung der Vorrichtung (10) aufweist, wobei der Mikrocontroller (41) eingerichtet ist, ein Steuerprogramm auszuführen, - the control device (24) has a microcontroller (41) for controlling the device (10), the microcontroller (41) being set up to execute a control program,
- die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, einen Betrieb der Vorrichtung (10) unter Anwendung von einer ersten von wenigstens zwei in der Vorrichtung (10) gespeicherten Steuerstrategien (101...104) vorzunehmen, - the control device (24) is designed to operate the device (10) using a first of at least two control strategies (101...104) stored in the device (10),
- die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, in Reaktion auf einen Trigger einen Wechsel der Steuerstrategie (101...104) vorzunehmen, sodass auf den Trigger folgend ein Betrieb der Vorrichtung (10) unter Anwendung von einer zweiten, von der ersten verschiedenen Steuerstrategie (102) vorgenommen wird, wobei die erste und zweite Steuerstrategie (101, 102) separat voneinander und separat von dem Steuerprogramm in der Steuereinrichtung (24) gespeichert sind und der Wechsel der Steuerstrategie (101...104) während der Laufzeit des Steuerprogramms erfolgt. - the control device (24) is designed to change the control strategy (101...104) in response to a trigger, so that following the trigger the device (10) is operated using a second control strategy that is different from the first (102) is carried out, the first and second control strategy (101, 102) being stored separately from one another and separately from the control program in the control device (24) and the control strategy (101...104) being changed during the runtime of the control program .
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der das Steuerprogramm ein Interface (120) umfasst, das von zu verwendenden Steuerstrategien (101...104) implementiert sein muss. 2. Device (10) according to claim 1, in which the control program comprises an interface (120) which must be implemented by control strategies (101...104) to be used.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der die erste und zweite Steuerstrategie (101, 102) das Interface (120) implementieren . 3. Device (10) according to claim 2, wherein the first and second control strategy (101, 102) implement the interface (120).
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Steuerstrategien (101...104) separat als dynamisch einbindbare Programmbibliotheken in der Steuereinrichtung (24) gespeichert sind. 4. Device (10) according to one of the preceding claims, in which the control strategies (101 ... 104) are stored separately as dynamically linkable program libraries in the control device (24).
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, als Trigger das Erreichen einer festlegbaren Tageszeit, Datum oder Monat zu verwenden. 5. Device (10) according to one of the preceding claims, in which the control device (24) is designed to use the achievement of a definable time of day, date or month as a trigger.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, als Trigger einen Strompreis oder eine Verfügbarkeit von Leistung aus regenerierbaren Quellen zu verwenden. 6. Device (10) according to one of the preceding claims, in which the control device (24) is designed to use an electricity price or an availability of power from regenerative sources as a trigger.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der 7. Device (10) according to any one of the preceding claims, wherein
- die Steuereinrichtung (24) eine Kommunikationsschnittstelle (25) zur Herstellung einer Verbindung mit einem Datennetzwerk, insbesondere dem Internet (30) , aufweist, - the control device (24) has a communication interface (25) for establishing a connection to a data network, in particular the Internet (30),
- der Mikrocontroller (41) zur Steuerung der Kommunikationsschnittstelle (25) ausgestaltet ist, - the microcontroller (41) is designed to control the communication interface (25),
- die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, als Trigger ein von einem an das Datennetzwerk angebundenen, insbesondere internetbasierten, System empfangenes Steuersignal zu verwenden . - The control device (24) is designed to use a control signal received from a system connected to the data network, in particular an Internet-based system, as a trigger.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, als an das Datennetzwerk angebundene System einen internetbasierten Cloud-Service (40) zu verwenden. 8. Device (10) according to one of the preceding claims, in which the control device (24) is designed to use an internet-based cloud service (40) as the system connected to the data network.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, Steuerbefehle zu empfangen, die in ein Datenpaket eingebettet sind, wobei das Datenpaket eine vierte Steuerstrategie (104) umfasst und wobei die Steuereinrichtung (24) als Reaktion auf den Steuerbefehl die im Datenpaket empfangene vierte Steuerstrategie (104) abspeichert. 9. Device (10) according to one of the preceding claims, in which the control device (24) is designed to receive control commands which are embedded in a data packet, the data packet comprising a fourth control strategy (104) and the control device (24) in response to the control command, stores the fourth control strategy (104) received in the data packet.
10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, bei der die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist, einen Trigger aus dem Daten- 18 paket zu entnehmen, bei dessen Eintritt zu einem Betrieb mit der empfangenen Steuerstrategie (104) gewechselt wird. 10. The device (10) as claimed in claim 9, in which the control device (24) is designed to generate a trigger from the data 18 packet to be removed, upon entry of which a switch is made to operation with the received control strategy (104).
11. Batteriespeichersystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das einen elektrischen Akkumulator (21) umfasst. 11. Battery storage system (10) according to any one of the preceding claims, which comprises an electrical accumulator (21).
12. Betriebsverfahren für eine Steuereinrichtung für eine Vorrichtung (10) zur Energiespeicherung und/oder Energieerzeugung, bei dem 12. Operating method for a control device for a device (10) for energy storage and / or energy generation, in which
- die Steuereinrichtung (24) einen Mikrocontroller (41) zur Steuerung der Vorrichtung (10) verwendet, wobei auf dem Mikrocontroller (41) ein Steuerprogramm ausgeführt wird, - the control device (24) uses a microcontroller (41) to control the device (10), a control program being executed on the microcontroller (41),
- die Steuereinrichtung (24) die Vorrichtung (10) unter Anwendung von einer ersten von wenigstens zwei gespeicherten Steuerstrategien (101, 102) steuert, - the control device (24) controls the device (10) using a first of at least two stored control strategies (101, 102),
- die Steuereinrichtung (24) in Reaktion auf einen Trigger einen Wechsel der Steuerstrategie (101...104) vornimmt, sodass auf den Trigger folgend ein Betrieb der Vorrichtung (10) unter Anwendung von einer zweiten, von der ersten verschiedenen Steuerstrategie (102) vorgenommen wird, wobei die erste und zweite Steuerstrategie (101, 102) separat voneinander und separat von dem Steuerprogramm in der Steuereinrichtung (24) gespeichert werden und der Wechsel der Steuerstrategie (101...104) während der Laufzeit des Steuerprogramms vorgenommen wird. - the control device (24) changes the control strategy (101...104) in response to a trigger, so that following the trigger the device (10) is operated using a second control strategy (102) that is different from the first is carried out, the first and second control strategy (101, 102) being stored separately from one another and separately from the control program in the control device (24) and the control strategy (101...104) being changed during the runtime of the control program.
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