ES2880320T3

ES2880320T3 - Gestión de energía adaptable para un sistema de recuperación de energía autosuficiente

Info

Publication number: ES2880320T3
Application number: ES16734492T
Authority: ES
Inventors: Melwyn Sequeira; Stewart Hall
Original assignee: Sensormatic Electronics LLC
Current assignee: Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2036-06-01

Abstract

Un método para administrar la energía de manera adaptativa para un sistema de recuperación de energía, EHS, (100), que comprende: medir un nivel de intensidad de luz disponible en un entorno circundante del EHS (100); comunicar de forma inalámbrica una primera señal inalámbrica desde el EHS (100) a un dispositivo remoto para aumentar el nivel de intensidad de la luz al encender de forma remota una fuente de luz o abrir una cubierta que evita que la luz emitida por la fuente de luz llegue a un circuito de recuperación de energía, EHC, cuando el nivel de intensidad de la luz está por debajo de un nivel preestablecido; utilizar el EHC para recargar una batería recargable (310) del EHS (100) cuando el nivel de intensidad de la luz aumenta a un nivel por encima del nivel preestablecido; y comunicar de forma inalámbrica una segunda señal inalámbrica desde el EHS (100) al dispositivo remoto para hacer que la fuente de luz se apague o la cubierta se cierre, cuando la capacidad o estado de carga, SOC, de la batería recargable (310) del EHS (100) alcanza un valor preestablecido; en donde el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que la energía disponible en la batería recargable no es suficiente para satisfacer los requisitos de energía de una carga eléctrica; o el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que una fecha actual coincide con una fecha previamente almacenada o una hora actual coincide con una hora previamente almacenada; o el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que existe la posibilidad de una tormenta o un déficit energético en las próximas N horas, días, semanas o meses, donde N es un número entero.

Description

DESCRIPCIÓN

Gestión de energía adaptable para un sistema de recuperación de energía autosuficiente

Campo de la invención

El presente documento se refiere, en general, a sistemas de gestión de energía. Más particularmente, esta divulgación se refiere a sistemas y métodos para la gestión de energía adaptativa para sistemas de recuperación de energía autosuficientes.

Antecedentes de la invención

La sensorización inalámbrica está reemplazando a los sistemas de detección de protección contra incendios cableados. Normalmente, sistemas de detección de protección (por ejemplo, detectores de humo) están cableados a la central de incendios principal del sistema de protección contra incendios. El panel de incendios principal a menudo se encuentra en la parte delantera o en el sótano de un edificio. Los sistemas de detección de protección contra incendios cableados se implementan en toda la infraestructura del edificio y obtienen su energía de la fuente de energía centralizada (es decir, el panel de incendios principal). Se requieren cables relativamente largos por todo el edificio para facilitar el suministro de energía desde el panel de incendios principal a cada uno de los sistemas de detección de protección contra incendios cableados. En efecto, los sistemas tienen grandes costes de instalación como resultado de la cantidad de mano de obra y el tiempo necesarios para instalar los mismos dentro del edificio.

La sensorización inalámbrica también se está implementando utilizando baterías para proporcionar energía al sensor y al transceptor. Sin embargo, por lo general, estas baterías deben reemplazarse en uno o dos años. En algunos escenarios, se pueden implementar miles de sensores dentro de un solo edificio. Se puede apreciar que es bastante caro (en términos de mano de obra, tiempo y costes de piezas) para reemplazar las baterías cada pocos años para cada uno de estos sensores.

Estos sistemas de detección inalámbricos (por ejemplo, sistemas contra incendios y sistemas de detección de gas) se pueden implementar en áreas (por ejemplo, casa de vacaciones y escaleras) donde una fuente de recuperación de energía primaria (por ejemplo, iluminación) puede estar apagada durante períodos de tiempo relativamente largos (por ejemplo, como durante la noche, durante un fin de semana, durante las vacaciones o bloqueado por cortinas/persianas/nubes). Incluso en entornos en los que la fuente de recuperación de energía puede ser intermitente o estar apagada durante períodos de tiempo prolongados, estos sistemas de detección inalámbricos deben continuar funcionando y brindar seguridad y protección a su entorno.

El documento US 2006/0172782 A1 divulga un control de luz ambiental en un edificio que utiliza un sensor alimentado por un supercondensador. El supercondensador se carga recolectando la luz ambiental a través de una fotocélula. En una realización, si se determina que hay muy poca energía en el supercondensador, las luces se encienden para recargarlo.

Sumario de la invención

La divulgación se refiere a la implementación de sistemas y métodos para administrar la energía de manera adaptativa para un Sistema de recuperación de energía ("EHS") de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas. Los métodos implican: medir un nivel de intensidad de luz disponible en un entorno circundante del EHS; comunicar de forma inalámbrica una primera señal inalámbrica desde el EHS a un dispositivo remoto para hacer que el nivel de intensidad de la luz aumente encendiendo una fuente de luz de forma remota o abriendo una cubierta (por ejemplo, una persiana) evitando que la luz emitida por la fuente de luz llegue al EHC, cuando el nivel de intensidad de la luz está por debajo de un nivel preestablecido; usar un circuito de recuperación de energía ("EHC") para recargar una batería recargable del EHS cuando el nivel de intensidad de la luz se eleva a un nivel por encima del nivel preestablecido; y comunicar de forma inalámbrica una segunda señal inalámbrica desde el EHS al dispositivo remoto para hacer que la fuente de luz se apague o la cubierta se cierre, cuando la capacidad o el estado de carga ("SOC") de la batería recargable alcanza un valor preestablecido.

El nivel de intensidad de la luz se mide cuando: la energía disponible en la batería recargable no es suficiente para satisfacer los requisitos de energía de una carga eléctrica; una fecha actual coincide con una fecha almacenada previamente o una hora actual coincide con una hora almacenada previamente; y/o existe la posibilidad de una tormenta o un déficit energético en las próximas N horas, días, semanas o meses. La fecha almacenada previamente y/o la hora almacenada previamente se seleccionan basándose en al menos uno de (a) patrones de consumo de energía del EHS, (b) perfiles de energía de las fuentes de luz; (c) déficit energético futuro estimado del sistema EHS y/o de las fuentes de luz, (d) las horas de operación de una entidad comercial, (e) tiempo actual y futuro del medio ambiente circundante, y (f) tiempos de baja demanda de energía en una red eléctrica de CA.

Descripción de los dibujos

Las realizaciones se describirán con referencia a las siguientes figuras, en las que los mismos números representan los mismos elementos en todas las figuras, y en las que:

La figura 1 es una ilustración esquemática que muestra un sistema EHS ilustrativo acoplado al techo de un edificio.

La figura 2 es una ilustración esquemática del sistema EHS de la figura 1.

La figura 3 es un diagrama de bloques de los circuitos de gestión de energía del sistema EHS mostrado en las figuras 1-2.

La figura 4 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo para alimentar una carga eléctrica en un entorno.

Las figuras 5A-5B (a las que se hace referencia colectivamente en el presente documento como "figura 5") proporcionan un diagrama de flujo de un método ilustrativo para gestionar de forma adaptativa la energía para un sistema de recuperación de energía autosostenible.

Las figuras 6A-6B (a las que se hace referencia colectivamente en el presente documento como "figura 6") proporcionan un diagrama de flujo de un método ilustrativo para gestionar de forma adaptativa la energía para un sistema de recuperación de energía autosostenible.

La figura 7 es una ilustración esquemática de un sistema ilustrativo que comprende una pluralidad de sistemas EHS acoplados de forma inalámbrica y comunicativa a un dispositivo informático remoto.

Descripción detallada de la invención

Se entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones como generalmente descritos en esta memoria e ilustrados en las figuras anexas podrían ser dispuestos y diseñados en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por tanto, la siguiente descripción más detallada de diversas realizaciones, como se representa en las figuras, pero no pretende limitar el ámbito de la presente divulgación, sino que es simplemente representativa de diversas realizaciones. Si bien los diversos aspectos de las realizaciones se presentan en dibujos, los dibujos no están necesariamente dibujados a escala a menos que se indique específicamente.

La presente invención puede realizarse en otras formas específicas sin apartarse de las características esenciales. Las presentes realizaciones, por lo tanto, deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas. El ámbito de la invención debería, por tanto, indicado por las reivindicaciones adjuntas más que por esta descripción detallada.

La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a características, ventajas o lenguaje similar no implica que todas las características y ventajas que pueden realizarse con la presente invención deban estar o estén en una única forma de realización de la invención. Por el contrario, el lenguaje que se refiere a las características y ventajas se entiende que significa que una característica, ventaja o rasgo específico descrito en conexión con una realización se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por tanto, discusiones sobre las características y ventajas, y lenguaje similar, a lo largo de la memoria descriptiva puede, pero no necesariamente, referirse a la misma realización.

Así mismo, las características, ventajas y rasgos descritos de la invención se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. Un experto en la materia relevante reconocerá, en vista a la descripción en el presente documento, que se puede poner en práctica la invención sin una o más de las características o ventajas específicas de una realización particular. En otros casos, pueden reconocerse rasgos y ventajas adicionales en ciertas realizaciones que pueden no estar presentes en todas las realizaciones de la invención.

La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a "una realización", o lenguaje similar significa que una característica, estructura o rasgo particular descrito en conexión con la realización indicada se incluye en al menos una realización de la presente invención. Por tanto, las expresiones "en una realización", y lenguaje similar a lo largo de esta memoria descriptiva puede, pero no necesariamente, referirse todas a la misma realización.

Como se usa en este documento, la forma singular "un", "una" y "el/la" incluyen referencias en plural a no ser que el contexto lo defina claramente de otra forma. A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen los mismos significados según se entienden comúnmente por un experto en la materia. Como se usa en este documento, el término "que comprende" significa "que incluye, pero no se limita a".

La presente divulgación contempla el uso de un sistema EHS autosostenible. El sistema EHS entrega energía de manera efectiva y opera una o más cargas del mismo (por ejemplo, detectores de humo), sin tener un requisito para el reemplazo frecuente de la(s) fuente(s) de energía del mismo (como es el caso en los sistemas de detección convencionales como el discutido anteriormente en la Sección de Antecedentes de este documento). En este sentido, el sistema EHS generalmente recolecta y convierte energía de una fuente de luz ubicada dentro del entorno circundante (por ejemplo, dentro de un edificio). La energía convertida se almacena en un primer elemento de almacenamiento del sistema EHS (por ejemplo, una batería recargable). A partir de entonces, el primer elemento de almacenamiento suministra energía a un segundo elemento de almacenamiento (por ejemplo, un supercondensador), que posteriormente suministra energía a una carga (por ejemplo, un sensor).

Concretamente, el sistema EHS de la presente divulgación funciona de manera eficiente en ambientes interiores donde la cantidad relativamente pequeña de energía disponible de las fuentes de luz del mismo es suficiente para cargar el primer elemento de almacenamiento (por ejemplo, tan solo 100 mV a decenas de pAmps). Por el contrario, dicha energía disponible no es suficiente para operar circuitos de convertidor elevador convencionales de sistemas de sensores convencionales con una eficiencia satisfactoria. Como resultado, la cantidad de tiempo necesaria para iniciar las operaciones de estos sistemas de sensores convencionales (por ejemplo, decenas a cientos de horas) es significativamente más largo en comparación con el actual sistema EHS (por ejemplo, casi instantáneo).

Adicionalmente, en algunos sistemas EHS convencionales, el primer elemento de almacenamiento comprende un supercondensador. Dichos sistemas EHS convencionales no funcionan en entornos interiores ya que la cantidad relativamente pequeña de energía disponible de fuentes del entorno interior no es suficiente para cargar el supercondensador al nivel necesario para que funcionen los sistemas EHS. Por el contrario, el primer elemento de almacenamiento del presente sistema EHS comprende una batería recargable. En consecuencia, el presente sistema EHS es operable en ambientes interiores ya que la batería recargable tiene una cantidad inicial de carga (por ejemplo, 3,3 V) suficiente para que el sistema EHS realice sus funciones previstas casi instantáneamente después de encenderlo, así como para cargar rápidamente un supercondensador. La batería es recargada por las fuentes interiores mientras la carga(s) (por ejemplo, un sensor de humo) está(n) suministrando energía desde el segundo elemento de almacenamiento (por ejemplo, un supercondensador).

La presente divulgación también se refiere a sistemas y métodos para gestionar de forma autónoma la energía de un sistema EHS. La gestión autónoma se logra mediante el comando bajo demanda y la activación de fuentes de recuperación de energía disponibles con el entorno del sistema EHS. Los métodos generalmente implican: detectar la energía recolectable presente en el entorno de un sistema EHS; evaluar la energía cosechable detectada; habilitar automáticamente una fuente de recuperación de energía en función de los resultados de la evaluación, de modo que el sistema EHS pueda utilizar la fuente de recuperación de energía para cargar dinámicamente sus elementos de almacenamiento y alimentar su sistema de detección; y deshabilitar automáticamente la fuente de recuperación de energía después de que se complete la carga para conservar energía y/o extender la vida operativa de la fuente de recuperación de energía. La fuente de recuperación de energía incluye, aunque no está limitada a, una luz interior o una luz exterior. En los escenarios de luz al aire libre, la luz exterior se habilita abriendo las persianas y se desactiva cerrando las persianas.

Haciendo referencia a continuación a la figura 1, se proporciona una ilustración esquemática de un sistema EHS ilustrativo 100 acoplado a un techo 102 de la habitación interior de un edificio. La única fuente de energía en esta habitación interior es la producida por la dispersión lateral de la luz de las luces fluorescentes 106, 108. Como resultado, se proporciona una luminancia de aproximadamente cincuenta a cien lux en el sistema EHS 100. Tal luminancia es insuficiente para alimentar la(s) carga(s) del sistema EHS 100. Como tal, el sistema EHS 100 comprende un circuito de administración de energía ("PMC") (no mostrado en la figura 1) para asegurar que la energía esté disponible para la carga o cargas casi instantáneamente después de que el sistema se haya implementado en el ambiente interior.

El PMC se describirá en detalle a continuación en relación con la figura 3. Aun así, debe entenderse en este momento que el PMC comprende células fotovoltaicas 110 para convertir la energía de la luz fluorescente en electricidad de corriente continua utilizando materiales semiconductores que exhiben el efecto fotovoltaico, tal como se muestra en las figuras 1-2. Cuando las células fotovoltaicas 110 están expuestas a una luminancia de aproximadamente cincuenta a cien lux, de este modo se genera una energía de salida de energía extremadamente baja. Por ejemplo, en algunos escenarios, la salida eléctrica de corriente continua generada por las células fotovoltaicas es de quinientos milivoltios a aproximadamente trescientos microamperios, lo que da como resultado una energía de salida de ciento cincuenta microvatios. Tal nivel de energía no es suficiente para cargar un elemento de almacenamiento basado en supercondensador en una cantidad de tiempo satisfactoria. Como tal, el presente PMC emplea una batería recargable (no mostrada en las figuras 1-2) para almacenar una energía de salida de las células fotovoltaicas 110, en lugar de un elemento de almacenamiento basado en supercondensadores (como se hace en algunos sistemas de sensores convencionales). A continuación, se carga un elemento de almacenamiento basado en un supercondensador (no mostrado en las figuras 1-2) del PMC mediante la energía de salida de la batería recargable. En efecto, la(s) carga(s) (no mostradas en las figuras 1-2) del presente sistema EHS 100 suministra(n) energía casi instantáneamente después de la implementación del sistema en el ambiente interior. Adicionalmente, el actual sistema EHS 100 puede operar de forma totalmente autónoma y disponible continuamente para realizar sus funciones previstas.

Haciendo referencia a continuación a la figura 3, se proporciona un diagrama de bloques de una arquitectura ilustrativo 300 para el PMC del sistema EHS 100. El PMC está configurado para proporcionar una forma en que el sistema EHS 100 es: implementable como un sensor inalámbrico plug-n-play de recuperación de energía que está listo para funcionar tan pronto como se enciende; y un sistema de sensor autosostenible en el que su fuente de energía virtualmente nunca necesitaría ser reemplazada. En este sentido, el PMC 300 comprende un circuito de recuperación de energía 302, interruptores 304, 306, un administrador de energía del recolector de energía ("EHPM") 308, una batería recargable 310, un elemento de almacenamiento de supercondensador ("SC") 314, un cargador inteligente 312 para el elemento de almacenamiento SC, un microcontrolador 316, un convertidor de tensión CC-CC 320, carga(s) 322 y un transceptor inalámbrico 340. En algunos escenarios, el circuito de recuperación de energía 302 comprende un circuito de células solares. La presente invención no está limitada a este respecto. Se pueden usar en el presente documento otros tipos de circuitos de recuperación de energía que generan una cantidad relativamente baja de energía de salida.

En el encendido inicial del sistema EHS 100, el elemento de almacenamiento SC 314 se supone que está en un estado completamente descargado. Por tanto, la carga inicial del elemento de almacenamiento Sc 314 está en un nivel de aproximadamente o sustancialmente igual a cero voltios. Sin embargo, la batería recargable 310 está en un estado cuasi descargado en el que su carga inicial está a un nivel superior a cero voltios (por ejemplo, 3 voltios). Como tal, la batería recargable 310 tiene una cantidad suficiente de energía almacenada inicial para permitir casi instantáneamente las operaciones de la electrónica de control del sistema EHS 100 (es decir, la EHPM 308 y el microcontrolador 316). En este sentido, una tensión de salida 336 se alimenta de la batería recargable 310 a la EHPM 308 a través de interruptor 304, mediante el cual operaciones de convertidores impulsores 324 contenido en el EHPM 308 se inician inmediatamente después de encender el sistema EHS 100. La tensión de salida 336 también se alimenta de la batería recargable 310 al microcontrolador 316 a través del EHPM 308.

La energía disponible de la batería recargable también se usa en este momento para cargar el elemento de almacenamiento SC 314. En este sentido, la tensión de salida 336 de la batería recargable 310 se suministra al elemento de almacenamiento SC 314 a través de interruptor 306 y cargador inteligente 312, por lo que se acelera la carga del elemento de almacenamiento SC. Una tensión de salida 338 del elemento de almacenamiento SC se suministra a la(s) carga(s) 322 a través del convertidor de tensión 320. La carga(s) puede incluir, pero no se limitan a, detectores de humo, detectores de gas y/o similares. El sistema EHS 100 se considera completamente operativo cuando la tensión de salida 338 alcanza un nivel (por ejemplo, 3,8 V) que sea suficiente para hacer que la carga(s) realicen las operaciones previstas.

Durante todo el funcionamiento del sistema EHS 100, el microcontrolador 316 monitorea la tensión de salida 334 del circuito de células solares 302, así como la tensión de salida 336 de la batería recargable 310 y la tensión de salida 338 del elemento de almacenamiento SC 314. Una vez que la tensión de salida 338 del elemento de almacenamiento SC 314 alcanza una tensión deseada (por ejemplo, 3,8 V) después de la activación del sistema (o encendido), el microcontrolador 316 habilita un temporizador para cronometrar la carga del elemento de almacenamiento SC 314. Después de un período de tiempo predeterminado (por ejemplo, 6 horas), se asume que el elemento de almacenamiento SC 314 ha alcanzado su equilibrio de corriente de fuga y, por lo tanto, ya no necesita cargarse. En efecto, el microcontrolador 316 opcionalmente puede realizar operaciones en este momento para terminar el suministro de tensión de salida 336 al elemento de almacenamiento SC 314 a través de interruptor 306 y cargador inteligente 312.

Cuando la tensión de salida 338 del elemento de almacenamiento SC 314 cae por debajo de un valor umbral (por ejemplo, 3,3 V), el microcontrolador 316 comunica una señal de control del interruptor 332 para cambiar 306 para que la tensión de salida 336 de la batería recargable 310 para volver a ser suministrado al elemento de almacenamiento SC 314 a través del cargador inteligente 312. La tensión de salida 336 se suministra al elemento de almacenamiento SC 314 hasta que la tensión de salida 338 del mismo excede un valor de umbral superior. En efecto, el elemento de almacenamiento SC 314 se recarga por lo que la energía gastada mientras que las carga(s) de accionamiento 322 es (son) restauradas.

Cuando el circuito de celdas solares 302 está activo, la tensión de salida 334 del circuito de células solares 302 se suministra a la batería recargable 310 vía EHPM 308. En efecto, la batería recargable 310 se recarga por el circuito de células solares 302, mediante el cual la energía gastada en cargar y recargar el elemento de almacenamiento SC 314 se restaura mientras el sistema EHS 100 se mantiene en su estado completamente operativo.

El proceso descrito anteriormente de usar la batería recargable 310 para cargar el elemento de almacenamiento SC 314 se repite según sea necesario. Por tanto, el sistema EHS descrito anteriormente 100 realiza el autocontrol y carga sus respectivos elementos recargables durante todo su funcionamiento.

Además del procedimiento anterior, el PMC 300 realiza operaciones para gestionar de forma autónoma la energía del sistema EHS 100. La gestión autónoma se logra mediante el comando bajo demanda y la activación de fuentes de recuperación de energía (por ejemplo, luces fluorescentes 106, 108 de la figura 1) disponible con el entorno del sistema EHS. Los métodos generalmente implican: detectar la energía recolectable presente en el entorno de un sistema EHS; evaluar la energía cosechable detectada; habilitar automáticamente una fuente de recuperación de energía en función de los resultados de la evaluación, de modo que el sistema EHS pueda utilizar la fuente de recuperación de energía para cargar dinámicamente su batería recargable 310 y alimentar su sistema de detección 322; y deshabilitar automáticamente la fuente de recuperación de energía después de que se complete la carga para conservar energía y/o extender la vida operativa de la fuente de recuperación de energía. La fuente de recuperación de energía incluye, aunque no está limitada a, una luz interior o una luz exterior. En los escenarios de luz al aire libre, la luz exterior se habilita abriendo las persianas y se desactiva cerrando las persianas.

Haciendo referencia a continuación a la figura 4, se proporciona un diagrama de flujo de un método ilustrativo 400 para alimentar una carga eléctrica en un entorno. El método 400 comienza con la etapa 402 y continúa con la etapa 404. En la etapa 404, una batería (por ejemplo, batería recargable 310) se utiliza para suministrar simultáneamente energía eléctrica para controlar la electrónica (por ejemplo, electrónica de control 308, 316 de la figura 3) y un elemento de almacenamiento SC (por ejemplo, elemento de almacenamiento SC 314 de la figura 3) de un sistema (por ejemplo, sistema 100 de la figura 1) inmediatamente después de que el sistema se haya desechado en el medio ambiente y se haya activado (o encendido). En efecto, se hace que la electrónica de control realice las funciones previstas de la misma casi instantáneamente después de activar (o encender) el sistema. El elemento de almacenamiento SC se carga desde un primer estado de carga en el que existen aproximadamente cero voltios en sus terminales hasta un segundo estado de carga en el que existe más de cero voltios en los terminales. El elemento de almacenamiento SC se utiliza luego en la etapa 406 para suministrar energía eléctrica a la carga eléctrica (por ejemplo, carga 322 de la figura 3) del sistema para hacer que la carga eléctrica realice las funciones previstas del mismo.

Concretamente, el sistema monitorea continuamente una primera tensión de salida de la batería, una segunda tensión de salida del elemento de almacenamiento SC y una tercera tensión de salida de un circuito de recuperación de energía del sistema (por ejemplo, circuito de recuperación de energía 302 de la figura 3). El suministro de energía eléctrica desde la batería al elemento de almacenamiento SC se termina en la etapa 410 basado en un nivel de al menos la segunda tensión de salida. Por ejemplo, en algunos escenarios, El suministro de energía eléctrica de la batería al elemento de almacenamiento SC se interrumpe cuando se determina que el elemento de almacenamiento SC ha alcanzado un equilibrio de corriente de fuga o se determina que la tensión de salida del elemento de almacenamiento SC supera un valor umbral superior del mismo. Se determina que el equilibrio de la corriente de fuga se alcanza tras la expiración de un período de tiempo predefinido (por ejemplo, 6 horas) que se detectó basándose en una salida de un temporizador previamente habilitado.

El circuito de recuperación de energía se utiliza en la etapa 412 para recargar la batería una vez que se active. En la siguiente etapa 416, la batería se utiliza para recargar el elemento de almacenamiento SC cuando la segunda tensión de salida cae por debajo de un primer valor de umbral (por ejemplo, cuando la tensión de salida del elemento de almacenamiento SC cae por debajo de un valor umbral inferior). Después de completar la etapa 416, se lleva a cabo la etapa 418 donde finaliza el método 400 o realizar otras acciones.

Con referencia ahora a las figuras 5A-5B, se proporciona un diagrama de flujo de un método ilustrativo 500 para gestionar de forma adaptativa la energía para un EHS autosuficiente. El método 500 comienza con la etapa 502 y continúa con la etapa 504 donde una batería recargable (por ejemplo, la batería recargable 310 de la figura 3) de una PMC (por ejemplo, PMC 300 de la figura 3) se utiliza para suministrar energía eléctrica para controlar la electrónica y un elemento de almacenamiento SC (por ejemplo, elemento de almacenamiento SC 314 de la figura 3) de un sistema EHS (por ejemplo, el sistema EHS 100 de la figura 1). En la siguiente etapa 506, el elemento de almacenamiento SC se utiliza para suministrar energía eléctrica a una carga eléctrica (por ejemplo, carga 322 de la figura 3) del sistema EHS para hacer que la carga eléctrica realice funciones no deseadas del mismo.

Al completar la etapa 506, se puede realizar una etapa opcional 508. La etapa opcional 508 implica el cálculo de los requisitos de energía eléctrica de la carga eléctrica. En algunos escenarios, los requisitos de energía eléctrica se calculan previamente antes de la implementación del sistema EHS. En ambos casos, la etapa 510 se realiza cuando se realiza una medición con respecto a la energía disponible en la batería recargable. Esta medición puede implicar la medición de la capacidad y/o SOC de la batería recargable. El término "Estado de carga" o "SOC", tal como se usa en el presente documento, se refiere a un porcentaje de carga (por ejemplo, 0 %-100 %). El término "capacidad", tal como se usa en el presente documento, se refiere a una medida (por ejemplo, Amp-hr) de la carga almacenada por una fuente de energía (por ejemplo, una batería), y está determinada por la masa del material activo contenido en la fuente de energía. La capacidad medida y/o el SOC pueden usarse luego para determinar la duración del funcionamiento que puede proporcionar la energía almacenada.

A continuación, se determina si la energía disponible es suficiente para cumplir con los requisitos de energía eléctrica de la carga eléctrica. Esta determinación se puede realizar comparando la capacidad y/o el SOC con un valor umbral predefinido. El valor de umbral predefinido puede seleccionarse basándose en los requisitos de energía eléctrica medidos de la carga eléctrica. Si la energía disponible es suficiente para cumplir con los requisitos de energía eléctrica de la carga eléctrica [512: SÍ], entonces el método 500 vuelve a la etapa 506 para que la carga eléctrica siga recibiendo energía. Por el contrario, si la energía disponible no es suficiente para cumplir con los requisitos de energía eléctrica de la carga eléctrica [512: NO], a continuación el método 500 continúa con la etapa 513.

La etapa 513 implica medir un nivel de intensidad de luz disponible en un entorno circundante que se puede utilizar para reponer la energía gastada por el PMC para alimentar la carga. A continuación, se hace una evaluación de si el nivel de intensidad de luz disponible es adecuado para un EHC (por ejemplo, EHC 302 de la figura 3). Si el nivel de intensidad de la luz está por encima de un valor umbral predefinido [516: SÍ], entonces se realizan las etapas 518 520. Estas etapas implican: usar el EHC para convertir la luz en una tensión de salida; y suministrar la tensión de salida a la batería recargable para recargar la misma. A continuación, la etapa 522 se realiza donde el método 500 termina, se realiza otro procesamiento o método 500 vuelve a la etapa 504.

Por el contrario, si el nivel de intensidad de la luz está por debajo del valor umbral predefinido [516: NO], entonces el método 500 continúa con la etapa 524 de la figura 5B. La etapa 524 implica la comunicación inalámbrica de una señal desde el EHS a un Dispositivo de Computación Remota ("RCD") que indica que el nivel de intensidad de la luz es inadecuado para el EHC. El RCD (por ejemplo, RCD 700 de la figura 7) puede incluir, pero no se limita a, un servidor u otro dispositivo de procesamiento informático. Toda una porción del RCD puede estar ubicada en la misma instalación o en una instalación diferente en la que se desecha el sistema EHS. La comunicación inalámbrica se puede lograr utilizando cualquier protocolo inalámbrico conocido o por ser conocido. Por ejemplo, la comunicación inalámbrica se logra mediante tecnología WiFi, tecnología bluetooth, tecnología Zigbee, tecnología Z-Wave, tecnología celular, tecnología personalizada de subgigas y/o tecnología Ethernet.

En respuesta a la señal inalámbrica, opcionalmente, se pueden tomar medidas para verificar si las fuentes de recuperación de energía en el entorno circundante funcionan correctamente, como se muestra en la etapa 526. Por ejemplo, se puede determinar si las luces interiores funcionan correctamente, si las persianas mecánicas/eléctricas funcionan correctamente y/o si se está suministrando energía a las luces y/o persianas. Si las fuentes de recuperación de energía no funcionan correctamente [528: NO], luego etapa opcional 530 se realiza cuando se toman medidas para solucionar cualquier problema operativo con la(s) fuente(s) de recuperación de energía. Por ejemplo, una persona puede ser desplegada para cambiar una bombilla, arreglar un componente mecánico de las persianas mecánicas/eléctricas, encender un generador para que se suministre energía a las luces y/o persianas, y/o comunicarse con una compañía eléctrica para informarles de una pérdida de energía. A continuación, la etapa 532 se realiza que se describirá a continuación.

Si la(s) fuente(s) de recuperación de energía está(n) funcionando correctamente [528: SÍ], luego la etapa 532 se realiza donde el RCD realiza operaciones para encender la(s) fuente(s) de recuperación de energía y/o abrir una cubierta (por ejemplo, una persiana) evitando que la luz emitida por la(s) fuente(s) de recuperación de energía llegue al EHC. Luego, el EHC se usa en la etapa 534 para convertir la luz emitida por la(s) fuente(s) de recuperación de energía en una tensión de salida. Luego, la tensión de salida se suministra a la batería recargable para recargar la misma, como se muestra en la etapa 536. A continuación, se determina si la capacidad o el SOC de la batería recargable ha alcanzado un cierto nivel.

Si la capacidad o el SOC de la batería recargable no supera un valor umbral predefinido [538: NO], entonces el método 500 vuelve a la etapa 536 para que la tensión de salida del EHC continúe suministrándose a la batería recargable. Si la capacidad o el SOC de la batería recargable está por encima de un valor umbral predefinido [538: SÍ], entonces el método 500 continúa con las etapas 540-542. Estas etapas implican: comunicar de forma inalámbrica una señal del sistema EHS al RCD que indica que la capacidad o el s Oc de la batería recargable está por encima del valor umbral predefinido; y realizar operaciones por el RCD para apagar la fuente de recuperación de energía y/o cerrar la cubierta para bloquear la luz emitida por la fuente de recuperación de energía. Posteriormente, la etapa 544 se realiza donde el método 500 termina, se realiza otro procesamiento, o el método 500 vuelve a la etapa 504.

Con referencia ahora a la figura 6A-6B, se proporciona un diagrama de flujo de un método ilustrativo 600 para gestionar de forma adaptativa la energía para un EHS autosuficiente. El método 600 comienza con la etapa 602 y continúa con la etapa 604 donde una batería recargable (por ejemplo, la batería recargable 310 de la figura 3) de una PMC (por ejemplo, PMC 300 de la figura 3) se utiliza para suministrar energía eléctrica para controlar la electrónica y un elemento de almacenamiento SC (por ejemplo, elemento de almacenamiento SC 314 de la figura 3) de un sistema EHS (por ejemplo, el sistema EHS 100 de la figura 1). En la siguiente etapa 606, el elemento de almacenamiento SC se utiliza para suministrar energía eléctrica a una carga eléctrica (por ejemplo, carga 322 de la figura 3) del sistema EHS para hacer que la carga eléctrica realice funciones no deseadas del mismo.

Al completar la etapa 606, el método 600 continúa con las etapas 608-610 o la etapa 611. Las etapas 608-610 involucran: monitorear una fecha y/o hora; y determinar si la fecha y/o la hora coinciden con una fecha y/o hora almacenadas previamente. La fecha y/o hora almacenadas previamente se pueden seleccionar en función de: patrones de consumo de energía del sistema EHS; perfiles de energía de las fuentes de recuperación de energía; déficit energético futuro estimado del sistema EHS y/o fuente(s) de energía de recuperación de energía; el horario de atención de una entidad comercial; clima actual y futuro de un entorno circundante; y/o tiempo de baja demanda de energía en una red eléctrica de CA (por ejemplo, 2 AM a las que una compañía eléctrica cobra una tarifa reducida). Al completar la etapa 610, el método 600 continúa a la etapa 612.

La etapa 611 implica determinar si existe la posibilidad de una tormenta o un déficit energético en los próximos N días o semanas, donde N es un número entero. Si no existe la posibilidad de una tormenta o un déficit de energía en el período de tiempo dado [611: NO], a continuación el método vuelve 600 a la etapa 606. Por el contrario, si existe la posibilidad de una tormenta o un déficit de energía en el período de tiempo dado [611: SÍ], a continuación se realiza la etapa 612.

La etapa 612 implica medir una intensidad de luz disponible en un entorno circundante que se puede utilizar para reponer la energía gastada por el PMC para alimentar la carga. Después, en la etapa 614, se hace una evaluación de si el nivel de intensidad de la luz es adecuado para un EHC (por ejemplo, EHC 302 de la figura 3). Si el nivel de intensidad de la luz está por encima de un valor umbral predefinido [616: SÍ], se realizan las etapas 618-620. Estas etapas implican: usar el EHC para convertir la luz en una tensión de salida; y suministrar la tensión de salida a la batería recargable para recargar la misma. A continuación, la etapa 622 se realiza donde el método 600 termina, se realiza otro procesamiento, o el método 600 vuelve a la etapa 604.

Por el contrario, si el nivel de intensidad de la luz no está por encima de un valor umbral predefinido [616: NO], entonces el método 600 continúa con la etapa 624 de la figura 6B. La etapa 624 implica la comunicación inalámbrica de una señal del sistema EHS a un RCD (por ejemplo, RCD 700 de la figura 7) indica que el nivel de intensidad de la luz es inadecuado para el EHC. Al completar la etapa 624, la etapa opcional 626 se puede realizar cuando se toman medidas para verificar si las fuentes de recuperación de energía en un entorno circundante están funcionando correctamente. Si las fuentes de recuperación de energía funcionan correctamente [628: SÍ], luego se realiza la etapa 632 que se describirá a continuación. Por el contrario, si las fuentes de recuperación de energía no funcionan correctamente [628: NO], a continuación se puede realizar la etapa 630. La etapa opcional 630 implica tomar medidas para solucionar cualquier problema operativo con la(s) fuente(s) de recuperación de energía. Al completar la etapa opcional 630, se lleva a cabo la etapa 632.

En la etapa 632, las operaciones son realizadas por el RCD para encender la(s) fuente(s) de recuperación de energía y/o abrir una cubierta que evita que la luz emitida por la(s) fuente(s) de recuperación de energía llegue al EHC. Después, en la etapa 634, el EHC se utiliza para convertir la luz emitida por la fuente de recuperación de energía en una tensión de salida. La tensión de salida se suministra a la batería recargable para recargar la misma, como se muestra en la etapa 636.

Si la capacidad o el SOC de la batería recargable no supera un valor umbral predefinido [638: NO], el método 600 vuelve a la etapa 636. Por el contrario, si la capacidad o el SOC de la batería recargable está por encima del valor umbral predefinido [638: SÍ], se realizan las etapas 640-642. Estas etapas implican: comunicar de forma inalámbrica una señal desde el sistema EHS al RCD que indica que la capacidad o SOC está por encima del valor umbral predefinido; y realizar operaciones por el r Cd para apagar la(s) fuente(s) de recuperación de energía y/o cerrar la cubierta para bloquear la luz emitida por la(s) fuente(s) de recuperación de energía. Posteriormente, la etapa 644 se realiza donde el método 600 termina, se realiza otro procesamiento, o el método 600 vuelve a la etapa 604.

Todos los aparatos, métodos y algoritmos descritos y reivindicados en el presente documento pueden realizarse y ejecutarse sin experimentación indebida a la luz de la presente divulgación. Si bien la invención se ha descrito en términos de realizaciones preferentes, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden aplicar variaciones al aparato, métodos y secuencia de etapas del método sin apartarse del concepto y ámbito de la invención. Más específicamente, será evidente que ciertos componentes se pueden agregar a, combinar con, o sustituir por los componentes descritos en el presente documento, mientras que se obtendrían resultados iguales o similares. Se considera que todos estos sustitutos y modificaciones similares evidentes para los expertos en la técnica están dentro del ámbito concepto de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Las características y funciones divulgadas anteriormente, así como las alternativas, se pueden combinar en muchos otros diferentes sistemas o aplicaciones. Los expertos en la materia pueden realizar varias alternativas, modificaciones, variaciones o mejoras actualmente imprevistas o no anticipadas, cada una de las cuales también está destinada a estar incluida en las realizaciones descritas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para administrar la energía de manera adaptativa para un sistema de recuperación de energía, EHS, (100), que comprende:

medir un nivel de intensidad de luz disponible en un entorno circundante del EHS (100); comunicar de forma inalámbrica una primera señal inalámbrica desde el EHS (100) a un dispositivo remoto para aumentar el nivel de intensidad de la luz al encender de forma remota una fuente de luz o abrir una cubierta que evita que la luz emitida por la fuente de luz llegue a un circuito de recuperación de energía, EHC, cuando el nivel de intensidad de la luz está por debajo de un nivel preestablecido; utilizar el EHC para recargar una batería recargable (310) del EHS (100) cuando el nivel de intensidad de la luz aumenta a un nivel por encima del nivel preestablecido; y comunicar de forma inalámbrica una segunda señal inalámbrica desde el EHS (100) al dispositivo remoto para hacer que la fuente de luz se apague o la cubierta se cierre, cuando la capacidad o estado de carga, SOC, de la batería recargable (310) del EHS (100) alcanza un valor preestablecido; en donde

el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que la energía disponible en la batería recargable no es suficiente para satisfacer los requisitos de energía de una carga eléctrica; o el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que una fecha actual coincide con una fecha previamente almacenada o una hora actual coincide con una hora previamente almacenada; o

el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que existe la posibilidad de una tormenta o un déficit energético en las próximas N horas, días, semanas o meses, donde N es un número entero.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además suministrar energía a la carga eléctrica (322) si la energía disponible en la batería recargable (310) es suficiente para cumplir con los requisitos de energía de la carga eléctrica (322).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

determinar si las fuentes de recuperación de energía en el entorno circundante están funcionando correctamente en respuesta a la primera señal inalámbrica; y

curar cualquier problema operativo con las fuentes de recuperación de energía antes de usar el EHC para recargar la batería recargable (310).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además el uso de la batería recargable (310) para suministrar simultáneamente energía eléctrica a la electrónica de control y un elemento de almacenamiento de condensador.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además usar la batería recargable (310) para cargar un elemento de almacenamiento de condensador (314) del EHS (100), y usar el elemento de almacenamiento de condensador para suministrar energía eléctrica a una carga eléctrica (322) del EHS (100).

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta es una persiana.

7. Un sistema, que comprende:

un sistema de recuperación de energía, EHS, (100) configurado para medir un nivel de intensidad de luz disponible en un entorno circundante, comunicar de forma inalámbrica una primera señal inalámbrica a un dispositivo remoto para aumentar el nivel de intensidad de la luz encendiendo una fuente de luz de forma remota o abriendo una cubierta que evita que la luz emitida por la fuente de luz llegue a un circuito de recuperación de energía, EHC, cuando el nivel de intensidad de la luz está por debajo de un nivel preestablecido, utilizar un circuito de recuperación de energía interno, EHC, para recargar una batería recargable interna (310) cuando el nivel de intensidad de la luz se eleva a un nivel por encima del nivel preespecificado, y comunicar de forma inalámbrica una segunda señal inalámbrica al dispositivo remoto para hacer que la fuente de luz se apague o la cubierta se cierre, cuando la capacidad o estado de carga, SOC, de la batería recargable (310) del e Hs (100) alcanza un valor preestablecido; en donde

el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que la energía disponible en la batería recargable no es suficiente para satisfacer los requisitos de energía de una carga eléctrica; o

el nivel de intensidad de la luz se mide cuando se determina que una fecha actual coincide con una fecha previamente almacenada o que una hora actual coincide con una hora previamente almacenada; o

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el EHS (100) además

determina si la energía disponible en la batería recargable (310) es suficiente para cumplir con los requisitos de energía de una carga eléctrica (322), y

suministra energía a la carga eléctrica (322) si la energía disponible en la batería recargable (310) es suficiente para cumplir con los requisitos de energía de la carga eléctrica (322).

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el dispositivo remoto está configurado para determinar si las fuentes de recuperación de energía en el entorno circundante están funcionando correctamente en respuesta a la primera señal inalámbrica, y

realizar acciones para solucionar cualquier problema operativo con las fuentes de recuperación de energía antes de que se utilice el EHC para recargar la batería recargable (310).

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que particularmente al menos una de la fecha almacenada previamente y la hora almacenada previamente se seleccionan basándose en al menos uno de (a) patrones de consumo de energía del EHS (100), (b) perfiles de energía de las fuentes de luz, (c) déficit energético futuro estimado del EHS (100) y/o de las fuentes de luz, (d) las horas de operación de una entidad comercial, (e) tiempo actual y futuro del medio ambiente circundante, y (f) tiempos de baja demanda de energía en una red eléctrica de Ca .

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la batería recargable (310) se utiliza para suministrar simultáneamente energía eléctrica a la electrónica de control y un elemento de almacenamiento de condensador (314) del EHS.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la batería recargable se usa para cargar un elemento de almacenamiento de condensador (314) del EHS (100), y el elemento de almacenamiento de condensador (314) se usa para suministrar energía eléctrica a una carga eléctrica (322) del EHS (100).

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la cubierta es una persiana.