JP2023509972A - エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステム - Google Patents

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Abstract

Figure 2023509972000001
エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムが提供され、該ストレージシステムは、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリと、接続するように構成された複数のマイクロインバータと、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリがいつ充電または放電するかを検出して、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足しているときに使用できるように構成されたコントローラとを備える。

Description

本開示の実施形態は、概して電力システムに関し、より詳細には、エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムに関する。
グリッド接続の太陽光発電(PV)システムは、電力網(utility electrical grid)に接続(すなわち結合)され、グリッドが利用可能な場合に動作する太陽光エネルギーシステムである。停電中、グリッド接続のPVシステムは電力の生成を停止し、グリッドの電力が利用可能になるまでシャットダウンされたままである。
住宅は通常、特定の量のリソース負荷への接続および電力会社接続のためにサイズ設定されたメインパネルで構築される。この特定の量は、メインパネルの容量を超えるリソースの設置を防止する米国電気工事基準(National Electric Code(NEC))のNECセクション705によって決まっている。既存の住宅に新規のPV回路またはバッテリストレージシステムを追加することは、パネルに接続されるリソースの合計量がメインパネルの制限を超える状況を導くことになることがある。メインパネルのこの制限に対処するための従来の方法は、次のことを含むことがある：(1)メインパネルの上限までのPV回路およびストレージを設置すること、これは非常に限定的になり得る、(2)メインパネルを、より多くのPVおよびストレージを受け入れることができるより大きなサイズのパネルにアップグレードすること、これにより、追加の費用が発生する場合がある。
本開示のいくつかの態様によれば、エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムが、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリと、接続するように構成された複数のマイクロインバータと、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリがいつ充電または放電するかを検出して、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足しているときに使用できるように構成されたコントローラとを備える。
本開示のいくつかの態様によれば、エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムが、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリと、接続するように構成された複数のマイクロインバータと、単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリがいつ充電または放電するかを検出して、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足しているときに使用できるように構成されたコントローラとを備える。
本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができ、そのいくつかは添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではなく、開示のために、他の同等に効果的な実施形態を認めることができることに留意されたい。
本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムの単相AC結合バッテリ(SPバッテリ)および三相AC結合バッテリ(3Pバッテリ)の斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、統合されたDC切断スイッチを含むSPバッテリの部分的な斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、SPバッテリのための壁取り付けブラケットの正面図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、SPバッテリのための壁取り付けブラケットの斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、3Pバッテリのための壁取り付けブラケットの正面図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、3Pバッテリのための壁取り付けブラケットの斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、レースウェイの斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、隣接するSPバッテリに設置された図6のレースウェイの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、SPバッテリの部分的な斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、カバーなしの3Pバッテリおよびカバーが設置された3Pバッテリの斜視図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、それぞれカバー付きのSPバッテリと3Pバッテリの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムでの使用のためのクラウドインターフェースのスクリーンショットの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムのゲートウェイを含むコンバイナの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムのスマートスイッチの様々なビューである。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、回路ブレーカの設置、メインブレーカ位置のラグ、およびスマートスイッチのメインブレーカ位置に設置したブレーカの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチの電気的詳細を含む電気パネルの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチの電気的詳細を含む電気パネルの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチの電気的詳細を含む電気パネルの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチの電気的詳細を含む電気パネルの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチを取り付けるために使用するマウントの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、ブラケットの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、図16のマウントおよび図17のブラケットを使用して取り付け面上に取り付けたスマートスイッチの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。
本開示では、エネルギー管理システムは、例えばメインパネルではなく、スマートスイッチ(マイクログリッド・インターコネクト・デバイス(MID))に追加のPVおよびストレージシステムを接続することによって、メインパネルアップグレード(MPU)に進歩的なソリューションを提供し、住宅全体およびサブパネルバックアップシステムのMPUを回避する。住宅全体のバックアップに関して、スマートスイッチは、メインパネルに流れ得る電流の量を制限する過電流保護デバイスを用いて、電力メータおよびメインパネルの間に接続され、MPUを回避する。サブパネルのバックアップの場合、据付者はメインパネルからサブパネルにできるだけ多くの負荷回路を移動できる。
エネルギー管理システムのスマートスイッチの内側の全てのブレーカは、例えば、エネルギー管理システムがシャットダウンとするなど、エネルギー管理システム全体の電源を切るために開くように構成される。
グリッドの停電中にバックアップされる負荷回路は、エネルギー管理システムの設置中に事前に選択される。ユーザがサブパネルバックアップを選択する場合、ユーザは、エネルギー管理システムの設置中にどの回路のバックアップを望むか選択できる。この場合、選択された負荷回路のみがバックアップされ、他の必須ではない負荷は、停電中に電源がオンにならない。そのような例では、ユーザ(例えば、家主)がサブパネルバックアップオプションを選択する場合、ブレーカを手動で開く必要がない。
ユーザが住宅全体のバックアップオプションを選択する場合、住宅の全ての回路がバックアップされる。ユーザが、停電中にバックアップ回路を限定することを望む場合、ユーザは、それらの特定のアプライアンスを使用したり、特定の回路のブレーカを手動で開いたりする必要がなくてもよい。
少なくともいくつかの実施形態では、エネルギー管理システムは、三相アプリケーションのために構成され得る。少なくともいくつかの実施形態では、ハードウェアおよびソフトウェア能力を含む発電機が、エネルギー管理システムに一体化され得る。
エネルギー管理システムがバックアップシステムとして構成される場合、エネルギー管理システムをグリッドから切断することは、例えば、エネルギー管理システムが停電中に住宅に電力を供給しているので、住宅(住居または敷地)への電力をオフにしない。例えば、単相AC結合バッテリ(SPバッテリ)および三相AC結合バッテリ(3Pバッテリ)は、エネルギー管理システムのグリッド形成要素であり、エネルギー管理システムから分離する、あるいは敷地への電力を切断するためにシャットダウンできる。
少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも4つの3Pバッテリまたは12個のSPバッテリ(例えば、最大40kWhを追加)が、スマートスイッチに接続され得る。さらに、最大2つの3Pバッテリが、デイジーチェーン接続され、スマートスイッチに直接接続され得る。より多くのバッテリの場合、外部のサブパネルを使用して、回路を組み合わせ、それらをスマートスイッチに接続することができる。
ENPHASE(登録商標)から入手可能なENPHASE(登録商標)エネルギー管理システムなど、エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムが本明細書に説明される。
図1は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システムによってサポートされるバックアップ構成の図である。エネルギー管理システム100は、既存の設置および新規の設置の両方に対して、1つまたは複数のマイクロインバータと互換性がある。エネルギー管理システム100は、MシリーズまたはSシリーズのマイクロインバータシステムとの下位互換性で使用するように構成することができる。少なくともいくつかの実施形態では、エネルギー管理システム100は、パネルごとの監視機能およびリアルタイム監視機能を提供するように構成することができる。
エネルギー管理システム100はキットとして提供され得る。例えば、グリッド接続のPVのみ、グリッド接続のPVおよびストレージ、および/またはグリッドに依存しないエネルギー管理システムの場合、1つまたは複数のPV、SPバッテリ、3Pバッテリ、スマートスイッチ、コンバイナ/ゲートウェイ、Qケーブルおよび/またはQアクセサリがキットにおいて提供され得る。さらに、スマートスイッチの給電側および負荷側の2つのメインブレーカと、PVおよびストレージシステムの接続のための回路ブレーカとが、キットにおいて提供され得る。
図1を続けると、少なくともいくつかの実施形態では、エネルギー管理システム100は、ストレージシステム108、スマートスイッチ110(例えば、転送スイッチ)、ワイヤレスアダプタを含むコンバイナ107を含み、通信ゲートウェイ、1つまたは複数の光起電力(PV)106、および三次制御112(例えば、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)を使用するクラウドベースの三次制御)に接続するUSBドングルであってよく、無線ファームウェアアップグレードを提供できる。コンバイナ107は、ワイヤレス接続(または、AC電源線などのワイヤード接続)を介して、かつWiFiまたはセルラ接続を介してインターネットおよび/またはクラウドを用いてスマートスイッチ110およびストレージシステム108と接続/通信できる。例えば、コンバイナ107は、通信ゲートウェイ(図12)を備え、ワイヤレスアダプタが、該通信ゲートウェイに接続して、スマートスイッチ110、ストレージシステム108、およびインターネットおよび/またはクラウドと通信する。コンバイナ107は、PV106と接続し、AC電源線上の電力線通信(PLC)を介してPV106と通信でき、エネルギー管理システム100の他の構成要素は、AC電源線を介して互いに接続できる。エネルギー管理システム100での使用に適したコンバイナは、カリフォルニア州ペタルマのエンフェーズエナジー社から入手可能なコンバイナのIQ(登録商標)ラインである。
少なくともいくつかの実施形態では、図1のエネルギー管理システム100は、引込口に位置した(例えば、電力グリッド101に接続されたメータ105に接続される)エネルギー管理システム100のスマートスイッチ110を用いた住宅全体のバックアップ(あるいは、住宅の部分的なバックアップおよびサブパネルバックアップ)として構成され得る。ユーザは、1つまたは複数の負荷103(例えば、重要な負荷またはバックアップ負荷)に接続するメイン負荷パネル104(例えば、シーメンスMC3010B1200SECWまたはMC1224B1125SEC、GE 200Amp 20/40など)をバックアップすることができる。そのような実施形態では、スマートスイッチ110は、コンバイナ107(例えば、PVコンバイナ(ソーラー))に接続されたPV106のために最大80Aのブレーカと、バッテリストレージ回路のための(例えば、ストレージシステム108のための)最大80Aのブレーカとをサポートできる。既存のコンバイナ107がメイン負荷パネル104に接続されるとき、ユーザは、コンバイナ107をメイン負荷パネル104に接続したままにし、ストレージシステム108のみをスマートスイッチ110に接続することができ、コンバイナ107のためのスマートスイッチ110のスペースは空のままにして、追加のバッテリストレージに使用できる。
ストレージシステム108は、エネルギー管理システム100の一部であり、容量および需要応答などのグリッドサービスに参加するように構成される。ストレージシステム108は、耐久性のあるNEMAタイプ3R屋外定格である。ストレージシステム108は、使用時間(ToU)およびバックアップ機能を備えたモジュール式のAC結合バッテリストレージシステムとして構成され、これにより、容易な設置が可能になる。
ストレージシステム108は、スマートスイッチ110およびコンバイナ107に接続し、住宅またはサイトに設置されたときにバックアップ電力を提供するように構成される。ストレージシステム108は、PV106に接続(または一体化)された対応する内部マイクロインバータを含む、SPバッテリ(120V)また3Pバッテリ(240V)(例えば、互いに接続された3つのSPバッテリ、以降、3Pバッテリ)の1つまたは複数を含む。ストレージシステム108は、SPバッテリおよび/または3Pバッテリを充電または放電するのに最適な時期を検出するように構成することができ、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足するときに使用することができる。
ストレージシステム108は、バッテリパックの低充電状態(例えば、1％未満)、または極低警告域にあるセル電圧に対して自己保護するように構成される。例えば、ストレージシステム108は、必要なときに、ACバスおよび/またはDCバスをシャットダウンして、SPバッテリおよび/または3SPバッテリのセル放電を防ぐように構成される。
さらに、ストレージシステム108は、例えば、コンバイナ107を介して通知警告をユーザに送るように構成される。例えば、通知は、SPバッテリまたは3Pバッテリのセルの充電の状態が、低い、例えば、バッテリセルの充電が非常に低い状態であることを示す適切なテキストであってよい。他のテキストがユーザへの警告に使用され得る。警告はまた、ユーザおよび/または技術者またはカスタマーサービス担当者に利用可能であり、SPバッテリおよび/または3Pバッテリへのダメージを回避するための積極的な適切な予防措置を可能にできる。さらに、ストレージシステム108は、通知が、ユーザ、技術者、および/またはカスタマーサービス担当者に送られた後、例えば、少なくとも7日間、ストレージシステムの自己放電損失に起因する、SPバッテリおよび/または3Pバッテリのバッテリセルの極低充電状態から自己保護するための適切なエネルギーリザーブを含む。少なくともいくつかの実施形態では、ストレージシステム108は、ユーザが毎日の残充電の状態を設定できるように構成される。
図2は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、SPバッテリ200および3Pバッテリ202それぞれの裏側の図である。少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200および3Pバッテリ202は、リン酸鉄リチウム(LFP)バッテリなど、リチウムイオンバッテリであり、受動冷却用に構成することができ、屋内および/または屋外設置用に構成することができ、無線通信用(例えば、以降により詳細に説明されるように、Zigbee、Wi-Fi、Bluetoothなど)に構成でき、かつモジュール式で拡張可能な電力およびエネルギー定格で構成できる。受動冷却機能は、可動部品(例えば、機械的ファン、冷却剤など)の存在を排除し、それによって、ストレージシステム108を故障しにくくする。
SPバッテリ200および3Pバッテリ202は、マイクロインバータとAC結合または一体化されてよく、バックアップ動作およびブラックスタートをサポートできる。SPバッテリ200は、3.36kWhの容量および1.28kVAの定格連続出力電力を有する。3Pバッテリ202は、3つのSPバッテリ200を含み、10.08kWhの容量および3.84kVAの定格連続出力電力を有する。モジュール性により、ユーザは、エネルギー管理システム100の最初の設置後に、できるだけ多くのSPバッテリ200または3Pバッテリ202を設置することができ、したがって、エネルギー管理システム100がシームレスに機能することを可能にする。
SPバッテリ200は、1つまたは複数のマイクロインバータに接続されるように構成される。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200は、SPバッテリの1つまたは複数のバッテリセルコアパック(battery cell core pack)に接続し、電力グリッドが下がったときに、ユーザの住宅にグリッド(例えば、ローカルグリッド)を形成する、最大4つのマイクロインバータ204に接続されるように構成される。同様に、3つのSPバッテリ200である3Pバッテリ202は、3Pバッテリの1つまたは複数のバッテリセルコアパックに接続し、電力グリッドが下がったときに、ユーザの住宅にグリッド(例えば、ローカルグリッド)を形成する、最大12つのマイクロインバータに接続されるように構成される。少なくともいくつかの実施形態では、マイクロインバータ204は、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202の両方に対してフィールド交換可能である。すなわち、SPバッテリ200での使用のために構成されたマイクロインバータ204はまた、3Pバッテリ202での使用のために構成される。さらに、少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200用のバッテリセルパック(図示せず)は、交換可能ではなく、3Pバッテリ202での使用のために構成されず、逆も同様である。代替的に、SPバッテリ200用のバッテリセルパックは、3Pバッテリ202での使用のために構成可能であり、逆も同様である。同様に、バッテリコントローラ113(図1)、バッテリ管理ユニット(BMU)、および/またはACインターフェースボード(いずれも図示せず)は、交換可能ではなく、3Pバッテリ202での使用のために構成されず、逆も同様であるが、少なくともいくつかの実施形態では可能である。
SPバッテリ200および3Pバッテリ202は、所与のCレート(例えば、充電/放電レート)で命令された充電または放電に応答するとともに、異なるCレートで充電および放電のための所定の時間単位、日単位、および月単位のスケジュールを受け入れ、または受け取るように構成される。SPバッテリ200または3Pバッテリ202のいずれかの1つのマイクロインバータが故障する(エネルギー管理システム100が1000未満のDPPM値を有する)場合、ストレージシステム108は、残りのマイクロインバータで動作およびバックアップを提供し続け、故障したマイクロインバータが容易に置き換えることができる。さらに、10.08kWhの使用可能エネルギー容量を有する3Pバッテリ202では、1つの3.36kWhのSPバッテリ200が故障する場合、ストレージシステム108は、その残りのベースユニットで動作およびバックアップ電力を供給し続ける。
SPバッテリ200は、PV自己消費、PV非エクスポート、および他のグリッド接続のアプリケーションのために使用され得る。SPバッテリ200はまた、バックアップシステムにおいて3Pバッテリ202ユニットを増強するために使用され得、3Pバッテリ制限を超えてPVとペアリングするために必要とされる数のSPバッテリを提供する。各SPバッテリ200を使用して、例えば、サイズが1.9kWac未満の、比較的小さいPVシステムでバックアップを可能にする。より多くのSPバッテリまたは3Pバッテリがより大きいPVシステムサイズのために追加できる。最大1.9kWacのPVが、各SPバッテリ200を使用してバックアップのためにサポートされ得る。最大5.7kWacのPVが、バックアップのために1つの3Pバッテリ202とペアリングされ得る。ペアリングされたPVのサイズがこの値より大きい場合、追加のバッテリが設置され得る。
上記に加えて、ストレージシステム108は、例えば、シームレス転送(例えば、100ms未満)を伴うSPバッテリ200または3Pバッテリ202のサポートバックアップなど、バックアップ(オフグリッドの)能力を提供し、PVモジュール設置との互換性を提供する。例えば、ストレージシステム108は、新しいPVの設置、改造、最大200Aの住宅全体のバックアップ動作、最大200Aのサブパネルバックアップ動作、グリッド接続動作:ToU、自己消費、および/または毎日のサイクルでの使用のために構成でき、PVモジュールなしのスタンドアロン設置で構成することもできる。
図3は、SPバッテリ200または3Pバッテリ202いずれかの構成での使用のために構成された、統合されたDC切断スイッチ300を含むSPバッテリ200の部分的な、斜視図である。少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202の取り付け中に、DC切断スイッチ300が、電気ショックを避けるためにロックまたはオフ構成であってよく、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202が設置された後、DC切断スイッチ300は、ロック解除またはオン構成に移ることができる。
図4Aおよび図4Bは、SPバッテリのための壁取り付けブラケット400の正面図および斜視図である。図5Aおよび図5Bは、3Pバッテリのための壁取り付けブラケット500の正面図および斜視図である。SPバッテリ200または3Pバッテリ202を取り付けるために、ユーザはそれらを平らな取り付け面に正しい面を上にして置くことができる。少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200および3Pバッテリ202は、メイン電源の最も近くに位置できる。次いで、ユーザは、SPバッテリ200または3Pバッテリ202を下から支えながら、SPバッテリ200または3Pバッテリ202を持ち上げ、SPバッテリ200または3Pバッテリ202の頂部が壁取り付けブラケット400、500それぞれの頂部に設置されるような角度でそれらを固定できる。SPバッテリ200または3Pバッテリ202の頂部が、壁取り付けブラケット400および壁取り付けブラケット500の頂部タブ402、502に係合すると、ユーザは、バッテリを比較的垂直に維持して、SPバッテリ200または3Pバッテリ202がそれぞれの壁取り付けブラケットと同じ高さになるようにし、SPバッテリ200または3Pバッテリ202をそれぞれの壁取り付けブラケット棚404、504に完全に装着されるまで下げることができる。次いで、ユーザは、SPバッテリ200または3Pバッテリ202の頂部のネジ穴302(図3)を、壁取り付けブラケット400および壁取り付けブラケット500の頂部の対応するネジ穴406、506と揃えることによって、SPバッテリ200または3Pバッテリ202を取り付けブラケットに取り付けることができる。少なくともいくつかの実施形態では、壁取り付けブラケット400および壁取り付けブラケット500を取り付け面に固定するために、複数の取り付け口408、508を壁取り付けブラケット400および壁取り付けブラケット500に設けることができる。
図6は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、3Pバッテリ202(例えば、3つのSPバッテリ200)を設置する際に使用され得る、あるタイプのレースウェイ600の斜視図である。図7は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、隣接SPバッテリ上に設置されたレースウェイ600の図である。3Pバッテリ202を設置する際、1つまたは複数のレースウェイ600が使用され得る。例えば、レースウェイ600を設置するために、ユーザは、3Pバッテリ202の前面(例えば、3つのSPバッテリ200の前面)に対面でき、レースウェイ600のアーム602が上を向くように、フィールド配線コンパートメント702内から右側ユニットの左側導管開口部700(例えば、図8を参照)を通してレースウェイ600を挿入できる。次いで、ユーザは、レースウェイ600の本体604を、左側導管開口部700を通して、3つのSPバッテリ200の隣接バッテリの左側ユニットの右側導管開口部704(明示されていない)に、レースウェイ600上の1つまたは複数のスナップフィーチャ606(例えば、スナップフィーチャのペアなど、1つが示される)が、左側ユニットのエンクロージャと係合するまで、押すことができる。完全に挿入されると、ユーザは、アーム602が停止するまで、アーム602を回転(例えば、ユーザに向かってまたは下向きに)できる。少なくともいくつかの実施形態では、アーム602は、固定された構成またはロックされた構成でアーム602をロックするために、対応する突起(図示せず)を係合するように構成されたC字型ノッチ610を含むことができる。3つのSPバッテリ202の各々の左側導管開口部700は、追加の特徴のない平坦な表面を有する。レースウェイ600上の比較的大きなシールは、左側導管開口部700と嵌合するように構成される。Oリングのペア608は、アーム602とスナップフィーチャ606の間に配置される。例えば、右側導管開口部704は、レースウェイ600のOリング608に適合するために穴の周りに溝を有し、左側導管開口部700は、レースウェイ600の他のOリング608に適合するために穴の周りに溝を有する。Oリング608は、3Pバッテリ202エンクロージャと、Oリング608に隣接するレースウェイ600のフランジ612の間の溝に捕捉される(例えば、図7参照)。
図8は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、SPバッテリ200の部分的な斜視図である。導体および1つまたは複数の適切な導管を使用して、ユーザは、AC切断(図示せず)をSPバッテリ200に接続できる。ユーザは、導管開口部800を使用して、導管に接続し、それらにワイヤを通すことができる。ある実施形態では、スマートスイッチ110が見通し内になる場合、ブレーカはAC切断として機能できる。次いで、ユーザは、フィールド配線コンパートメント702内の端子ブロック802の各ワイヤを、それらの対応する導体(例えば、配線およびグランド)に接続することができ、各端子は、2つの12-8AWG導体(11mm/7/16インチのストリップ長)を受け入れ、14インチポンドまで締め付けることができる。3Pバッテリ202を設置する場合、レースウェイ600を介してSPバッテリ200から隣接するSPバッテリ200までワイヤを配線できる。端子ブロック802内の各配線およびグランドのために2つの位置があり、デイジーチェーン接続ができる。追加のSPバッテリまたは3Pバッテリが接続される必要がある場合、ユーザは、追加の導管およびワイヤの追加のセットを使用して、フィールド配線コンパートメント間を接続できる。
図9は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、カバー900を設置していないおよびカバー900を設置(エンクロージャ)した、3Pバッテリ202の斜視図である。ユーザは、カバー900を3Pバッテリ202(例えば、3つのSPバッテリ)の上に置き、カバー900の内部ガイド(図示せず)が3Pバッテリ202上のガイド(図示せず)上を容易にスライドするように、カバー900を3Pバッテリ202上にスライドさせることができる。次に、ユーザは、カバー900の頂部のネジ穴が3Pバッテリ上の対応するネジ穴(例えば、ネジ穴302)と揃っていることを確認でき、1つまたは複数の適切なネジを使用して3Pバッテリにカバーを接続できる。同様の処理を使用して、カバーをSPバッテリ200に接続できる。
図10は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、カバー1000およびカバー900を有するSPバッテリ200および3Pバッテリ202の図である。SPバッテリ200および3Pバッテリ202は、NEMの完全性を維持するように構成された、カバー1000(例えば、第1のカバー)、900(例えば、第2のカバー)をそれぞれ含む、完全に組み立てられた構成で示されている。上記のように、SPバッテリ200は3.36kWh/1.28kW動作用に構成でき、カバー1000は約45.3kg(100ポンド)の重量で、約26.1"x14.4"x12.5"(HxLxD)のサイズを持ち得る。上述したように、3Pバッテリ202は、10.08kWh/3.84kW動作に構成され、カバー1002付きで、約3×45.3kg(136kg,300ポンド)であり、約26.1"x42.1"x12.5"(HxLxD)のサイズを持ち得る。
少なくともいくつかの実施形態では、LEDディスプレイ1003または複数のLED1004あるいは他の適切なデバイスが、ユーザまたは技術者に見えるように配置されてよい。例えば、LEDディスプレイ1003および複数のLED1004が、カバー900およびカバー1000の前面を通して見えるように配置され得る(例えば、図10参照)。少なくともいくつかの実施形態では、LEDディスプレイ1003および複数のLED1004の各々が、情報を表示するように構成される。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、LEDディスプレイ1003および複数のLED1004は、パフォーマンス情報、単相AC結合バッテリおよび三相AC結合バッテリのセル情報、マイクロインバータステータス情報、例えば、デバックなど技術者へのガイダンス、および、バッテリ障害、マイクロインバータ障害、あるいはファームウェアアップグレードを含む単相AC結合バッテリおよび三相AC結合バッテリのステータス情報を表示するように構成される。少なくともいくつかの実施形態では、LEDシグナリングを復号する命令が、例えば技術者のマニュアルに提供され、処理フローおよびステータスを提示できる。
例えば、カバー1000がSPバッテリ200に接続され、かつ/またはカバー900が3Pバッテリ202に接続された後、エネルギー管理システム100のストレージシステム108は電源オンになり(例えば、スタートアップ処理になり)、LED1004は、スタートアップ処理の間、黄、赤、緑など、1つまたは複数の適切な色を点滅するように構成され得る。少なくともいくつかの実施形態では、ストレージシステム108は、LEDがスタートアップの間に1つまたは複数の色で点滅しないことが故障を示し得るように構成できる。SPバッテリ200および3Pバッテリ202が電源オンになり、ゲートウェイがSPバッテリ200および3Pバッテリ202を検出した後、LED1004が以下のように構成され得る。少なくともいくつかの実施形態では、LED1004は、SPバッテリ200および3Pバッテリ202の各々が起動する間、黄(または、他の適切な色)に点滅できる。少なくともいくつかの実施形態では、LED1004が2分間以上(あるいは他の適切な時間フレーム)素早く緑(あるいは他の適切な色)に点滅する場合、このことがSPバッテリ200と3Pバッテリ2020がトリクル充電モードであることを示すことができ、SPバッテリ200および3Pバッテリ202が最小充電状態に達するまで(最大30分あるいは他の適切な時間フレームまで)、それを維持する。SPバッテリ200および3Pバッテリ202が起動した後、LED1004は充電レベルに依存して、青または緑(あるいは他の適切な色)になるように構成され得る。LED1004が1時間後(あるいは他の適切な時間フレーム後)に黄(あるいは他の適切な色)に点滅するか、または赤(あるいは他の適切な色)点滅状態に変わる場合、このことは故障を示し得る。表1は、ストレージシステム108での使用に適した様々なLED動作の例である。
Figure 2023509972000002
マイクロインバータ204は、電力線通信(PLC)を介して通信するように構成される。例えば、PLCは、ストレージシステム108のバッテリコントローラ113と、SPバッテリ200および3Pバッテリ202の各々の内部のマイクロインバータ204との間の内部通信のために構成される。加えて、SPバッテリ200または3Pバッテリ202の各々を含むストレージシステム108のバッテリコントローラ113が、例えば、2.4GHzおよび900MHzなどのゲートウェイと通信するためのワイヤレス通信をサポートするように構成される。ワイヤレス通信インターフェースは、ZigBee上で実行されているIEEE802.15.4(ZigBee上で実行されているMODBUSまたはSEP2.0)、または、Wi-Fi、Bluetoothなどの他の適切なワイヤレス通信インターフェースを介することができる。少なくともいくつかの実施形態では、SPバッテリ200または3Pバッテリ202は、Zigbeeのトップで実行されている1つまたは複数のより高いレベルのプロトコルを介して通信するように構成され得る。SPバッテリ200または3Pバッテリ202は、ソフトウェアアップグレードで新しいプロトコルに更新するように構成される。ストレージシステム108に含まれるすべてのソフトウェアおよびファームウェア構成要素は、例えば、ユーザがサーバからダウンロードする必要なく、遠隔でアップグレードされる。バッテリコントローラ113は、例えば、ゲートウェイおよびPVの間でメッセージを翻訳し、各サイドから適切な選択されたメッセージを送信するなど、ゲートウェイにトラフィックを送る前にマイクロインバータ204から受信したメッセージを翻訳/限定/集約するように構成される。例えば、ストレージシステム108のバッテリコントローラ113は、ゲートウェイと通信するために、複数の事前定義されたパラメータ(および/またはイベント)を選択(使用)するように構成される。
SPバッテリ200または3Pバッテリ202を含むストレージシステム108は、限定ではなく、グリッド接続モードの自己消費、グリッド接続モードのToU最適化、グリッド接続モードのデマンドチャージ削減、グリッド接続モードのデマンド管理、および/またはオフグリッドモードの範囲拡張を含む、グリッド接続モードおよびオフグリッドモードの両方において、既存のグリッド接続動作モードおよび特徴をサポートし、機能をサポートするように構成される。
最小AC電源は、約3.36kWhであってよく、ストレージシステム108は、モジュール式で拡張可能であるので、ユーザは、12個のSPバッテリ200または4個の3Pバッテリ202とともに、ユーザが望む電化製品の電力に必要なだけストレージシステム108を設置できる。エネルギー管理システム100により、ユーザに最大の柔軟性を提供するように、ユーザは、最大40kWhの定格エネルギー容量および15kWを超える電力定格まで、住宅を全体的または部分的にバックアップすることができる。
ストレージシステム108はリモート監視システムを含む。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、ストレージシステム108は、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202の充電状態が極端に低い場合(例:0.5%未満)に通知警告を送信するように構成された、クラウドインターフェースまたは他のサーバベースシステム(例えば、3次制御112)を含む。リモート監視システムは、ストレージシステム108の自己放電率に基づいて充電状態の推測と、例えば、ストレージシステムがコンバイナ/ゲートウェイを介して通信していないときなど通知を送信することを可能にするために、ストレージシステム108からの情報を提供するように構成される。エネルギー管理システム100およびその構成要素は、業界標準の暗号化されたメッセージングおよび認証を使用して、互いに通信し、クラウドインターフェースと通信する。
図11は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システム100での使用のためのクラウドインターフェース(例えば、3次制御112)のスクリーンショット1100の図である。スクリーンショット1100に示すように、リモート監視システムのクラウドインターフェースは、ローカルのグリッド接続の状態および制御を備えたリアルタイムの電力フローを提供し、構成可能な単相AC結合バッテリと三相AC結合バッテリのプロファイルを提供して、少なくとも自己消費または使用時間のいずれかを最適化し、住宅所有者に、ストレージシステムのサイジングおよび太陽光発電のサイジングのための推測ツール、またはエネルギー管理システム100の問題を特定して修正するためのトラブルシューティング機能を提供する。
図12は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、ゲートウェイ1200およびワイヤレス通信インターフェースキット1202(例えば、カリフォルニア州ペタルマのエンフェーズエナジー社から入手可能な通信キットのENSEMBLE(登録商標)ラインなど)を含むコンバイナ107の図である。ゲートウェイ1200は、PV生産および住宅エネルギー消費を測定するように構成される。ゲートウェイ1200はまた、上述のように、バスに結合され、例えばパワーコンディショナ(例えば、PLCを介して)および/または他のタイプのワイヤードおよび/またはワイヤレス技術(例えば、2.4GHzおよび900MHz)と通信するゲートウェイコントローラ1204を備える。ゲートウェイコントローラ1204(およびバッテリコントローラ113)は、トランシーバ、サポート回路、およびメモリを備え、各々がCPU(図示せず)に結合される。CPUは、1つまたは複数の従来の利用可能なマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを備え、あるいは、CPUは、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)を含み得る。ゲートウェイコントローラ1204は、コマンドおよび制御信号を1つまたは複数のパワーコンディショナに送り、および/または1つまたは複数のパワーコンディショナからデータ(例えば、ステータス情報、パフォーマンス情報など)を受け取る。いくつかの実施形態では、ゲートウェイコントローラ1204は、ワイヤレスおよび/またはワイヤード技術によって、(例えば、パフォーマンス情報など)マスタコントローラにデータを通信する/マスタコントローラからデータを受け取るために通信ネットワーク(例えば、インターネット)を介してマスタコントローラにさらに結合されるゲートウェイであってよい。少なくともいくつかの実施形態では、ゲートウェイコントローラ1204は、ストレージシステム108のバッテリコントローラ113として機能するように構成され得る。
コンバイナ107またはゲートウェイ1200は、1つまたは複数の回路をサポートするように構成される。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、ゲートウェイ1200は、例えば、バスバー(例えば、Eatonバスバー)、ブレーカ(例えば、BRブレーカ、10Aゲートウェイブレーカなど)のうちの1つまたは複数を使用して、最大4つの回路(例えば、ソーラーおよびストレージ構成のいずれか)をサポートできる。
コンバイナ107またはゲートウェイ1200は、ストレージシステムに周波数および電圧の値(例えば、ドループ制御)を、どの程度のエネルギーがSPバッテリ200および3Pバッテリ202から充電および放電されているかのガイドとして提供する。例えば、ゲートウェイ1200は、周波数(F)および電圧(V)の値(バイアス)をストレージシステム108のバッテリコントローラ113に送り、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202のマイクロインバータ204を制御できる。FおよびVの値は、2次制御のためにバッテリコントローラ113に送られ、これは数秒にわたって発生する可能性があり、バッテリコントローラ113は、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202の充電および放電の電力を決定できる。加えて、PVモジュールは、自身のFとVをローカルに測定し、バックアップ操作中にそれらを制御するように構成される(例えば、数ミリ秒ごとに)。
ゲートウェイ1200は、シングルスタッド取り付け用に構成され、そのため、取り付けが簡単で、エンクロージャの側面、底面、および/または背面に沿ってコンジットエントリを受け入れることができる、エンクロージャ(例えば、SPバッテリ200または3Pバッテリ202のエンクロージャまたはカバーと同様の耐久性のあるNEMAタイプ3Rエンクロージャ)内に提供される。
図13は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチ110の様々なビューを示す。スマートスイッチ110は、信頼性が高く耐久性のあるNEMAタイプ3Rエンクロージャを含む。スマートスイッチ110は、幅約19.7インチおよび高さ約36インチの前面カバー1301を備えるハウジング1300を含むことができる。スマートスイッチ110は、幅約18.8インチ、高さ約33.8インチ、深さ約7.2インチのメインエンクロージャ1302を含むことができ、メインエンクロージャ1302の背面1304と前カバーの前面1303の間の距離は約9.7インチである。
スマートスイッチ110は、相互接続機器を単一のエンクロージャに統合し、PV106のグリッドに依存しない機能およびバッテリストレージ設備を合理化するように、ユーザ(例えば、住宅ユーザ)に一貫した配線済みのソリューションを提供するように構成される。スマートスイッチ110の機能と共に、スマートスイッチ110はまた、PV106、ストレージシステム108、および発電機109入力回路を含む。スマートスイッチ110は、引込口のメータ105またはメイン負荷パネル104の1つに接続するように構成された入力を含む。
エネルギー管理システム100での使用に適したスマートスイッチには、カリフォルニア州ペタルマのエンフェーズエナジー社から入手可能なスマートスイッチのENSEMBLE(登録商標)ラインがある。スマートスイッチ110は、以下でより詳細に説明するように、壁取り付けブラケットを使用して設置することができ、国および地域の電気規則および規格に準拠して設置することができる。
スマートスイッチ110はMID(例えば、NECセクション705による)であり、100A、150A、または200Aの電流容量を切断してバックアップ用に構成することができ、電力グリッド停止中のバックアップへのシームレスな移行を提供する。スマートスイッチ110は、バックアップにおいて120V/240Vをサポートする自動変圧器を含み、SPバッテリ200および3Pバッテリ202の内部接続、コンバイナ107(AC)、およびバックアップ負荷パネルをサポートする。スマートスイッチ110は、住宅全体とサブパネルのバックアップをサポートし、屋内と屋外の設置用のエンクロージャを含み、2.4GHzと900MHzのワイヤレス通信をサポートでき、発電機の統合をサポートする。
スマートスイッチ110は、電力グリッド101への安全な制御接続を提供し、電力グリッド101の停止を自動的に検出し、バックアップへのシームレスな移行を提供するように構成される。スマートスイッチ110は、1つまたは複数の負荷103またはメイン負荷パネル104(図1)の引込口側に接続でき、1つまたは複数の取り付け面への取り付けをサポートする中央取り付けブラケットを含み、底部、左下側、および/または右下側からのコンジットエントリをサポートし、住宅全体、部分的な住宅バックアップ、およびサブパネルのバックアップをサポートし、最大200Aのメインブレーカをサポートし、分割フェーズ120/240Vのバックアップ動作用のニュートラル形成変圧器を含む。スマートスイッチ110は、PV106のグリッドに依存しない機能およびストレージシステム108設置を合理化する。
図14は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチ110のサーキットブレーカの設置、メインブレーカ位置のラグ、およびメインブレーカ位置に設置されたブレーカの図を含む。スマートスイッチ110は、スマートスイッチ110の電気部品をサポートし、メインブレーカ1402(例えば、200A)を露出させるように構成された背面1400を含む。メインブレーカ1402は、メインブレーカ1402が接続する接続領域1406を含むメインラグハウジング1404に接続される。メインラグハウジング1404は、背面1400上で支持される。メインブレーカ1402は、スイッチ1408と、対応するワイヤ(図示せず)を受け入れるように構成された2つの接続領域1410とを含む。スマートスイッチ110は、内部接続装置を単一のエンクロージャに連結し、ユーザに一貫した配線済みのソリューションを提供することによって、PV106とストレージ設備のグリッドに依存しない機能を合理化する。上記機能に加えて、スマートスイッチ110は、PV、ストレージシステム、および発電機入力回路を含むように構成され得る。
図15A～15Dは、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、スマートスイッチ110の電気的詳細を含む電気パネル1500の図である。図15Aは、スマートスイッチ110の電気パネル1500を部分的覆う背面カバー1502を示す。背面カバー1502は、制御PCBA1506(図15B)および単巻変圧器(図示せず)を覆うドア1504を含む。背面カバー1502は、1つまたは複数のブレーカ、Eatonブレーカ、リレー、MIDリレー、コネクタ、バスバー、および電気パネル1500(図15A)の他の電気構成要素がそれを介して延びる開口を含む。例えば、電気パネル1500は、ACコンバイナブレーカ1508、バッテリストレージシステムブレーカ1510、自動変圧ブレーカ1512、発電機ブレーカ1514、メインブレーカ1402、メインリレー(例えば、200A)、サービス切断のためのメインブレーカ1518、I/Oコネクタ1520、かつコンバイナ107、ストレージシステム108、および発電機109(図15Aおよび15C)のための1つまたは複数のコネクタ1522を含むことができる。電気パネル1500からの配線は、スマートスイッチ110からエネルギー管理システム100の種々の構成要素(例えば、コンバイナ107、ストレージシステム108、および発電機109)あるいは、例えば、メイン負荷パネル104(図15D)などエネルギー管理システム100に接続された構成要素に供給される。
図16は、エネルギー管理システム100のスマートスイッチ110を取り付けるために使用される壁取り付け1600の図であり、図17は、スマートスイッチ110のブラケット1700の図であり、図18は、取り付け面1800上に取り付けられたスマートスイッチ110の図であり、いずれも本開示の少なくともいくつかの実施形態による。壁取り付け1600は複数の開口部1602を含む。開口部1602は、壁取り付け1600を取り付け面1800に取り付けるために、1つまたは複数の留め具を貫通して受け入れるように構成される。ブラケット1700は、スマートスイッチ110の背面および壁取り付け1600に接続するように構成される。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、ブラケット1700は、スマートスイッチ110の側面をかみ合わせるように構成された、固定タブ1702(例えば、一般にL字型)を含む。設置の間、ユーザは、壁取り付け1600の複数の開口部1602と、ブラケット1700の複数の開口部1704を位置合わせして、開口部1602および開口部1704を通して、例えば、単一のスタッド、木材、レンガ、またはコンクリートの壁などの取り付け面1800まで1つまたは複数の留め具(例えば、ボルト、ネジなど、図示せず)を動かす。次いで、ユーザは、固定タブ1702がスマートスイッチ110のハウジング1300の側面に嵌合するまで、スマートスイッチ110をブラケット1700に押しつけることによって、スマートスイッチ110をブラケット1700に取り付け/接続できる。
スマートスイッチ110は、住宅をグリッドから独立するようにできるMID機能を提供するように構成され、グリッドに依存しない機能を有効にする。スマートスイッチ110はまた、ストレージシステム、PVモジュール、および発電機のユーザの住宅のエネルギーシステムへの一体化のより簡易的な設置のための接続を提供するように構成される。スマートスイッチ110はまた、ユーザの住宅の負荷の不均衡を管理するように構成することができる。例えば、スマートスイッチ110は、負荷および負荷サブパネルを制御し、暖房および空調サーモスタット、給湯器、電気充電器、および他の電気負荷を制御するための電力コンタクタおよびリレーなど、外部デバイスを作動させるために使用できる汎用リレーを含むことができる。少なくともいくつかの実施形態では、スマートスイッチ110は、2つの常開および2つの常閉汎用リレーI/Oと、1つの発電機制御リレーI/Oとを含む。発電機I/Oは、発電機や、燃料電池などの発電および蓄電デバイスなどの他のリソースをリモートで開始および停止できる。
マイクログリッドシステムは、発電、エネルギー貯蔵、および負荷、またはそれらの任意の組み合わせを備えた構内配線システムとして定義でき、1次電源から切り離して並列にする機能を含む。そのようなシステムはまた、意図的に孤立したシステムとも呼ばれる。
本開示によれば、スマートスイッチ110は、以下に準拠することができる:(1)マイクログリッドシステムと1次電源との間の任意の接続に必要である、(2)アプリケーションのためにリストまたフィールドラベル付けされている、(3)すべてのソースからの過電流保護を提供するために十分な数の過電流デバイスを配置する。
複数のスマートスイッチ(複数のMID)が、個別の200A負荷パネルをバックアップするように構成され得る。そのような実施形態では、各スマートスイッチは、対応するコンバイナ/ゲートウェイを必要とし、バックアップモードで独立したシステムとして設定され得る。スマートスイッチは、バックアップ動作の間、関連する負荷パネルを用いて独立したアイランドを形成できる。少なくともいくつかの実施形態では、これらのアイランドは、バックアップ動作の間、互いに接続される必要はなく、各アイランド内にある負荷、ストレージシステム、およびPVモジュールは、各スマートスイッチを介してエネルギー管理システムの他の部分から分離され得る。
スマートスイッチ110は、1つまたは複数の適切なワイヤレスインターフェースを介してゲートウェイ1200と通信する(例えば、IEEE802.15.4仕様を用いて、低いデータ転送速度、エネルギー効率、および安全なネットワークを必要とするパーソナルエリアネットワークを作成するために)。このために、ワイヤレスアダプタ(USBドングル)が、コンバイナ/ゲートウェイ(コンバイナ/ゲートウェイエンクロージャ内など)に配置されたUSBポートに接続するように構成できる。少なくともいくつかの実施形態では、ワイヤレスアダプタは、フェイルセーフメカニズムとして構成され得る。そのような実施形態では、ワイヤレスアダプタは、2.4GHzと915MHzなどの2つ以上の周波数帯域で動作するように構成でき、前者は1次通信帯域であり、1次通信が失敗した場合、スマートスイッチは後者との通信を確立する。
図1の設置構成に加えて、エネルギー管理システム100は他の構成で設置できる。例えば、図19は、引込口のエネルギー管理システム100と、メイン負荷パネル104に接続されたコンバイナ107(あるいはゲートウェイ1200)を用いた住宅全体のバックアップを示す。ユーザが、メイン負荷パネル104をバックアップするとき、コンバイナ107のコンバイナ回路のサイズは約80Aであり、スマートスイッチ110のコンバイナ接続スペースは、空けておくことができる。したがって、既存のコンバイナがメイン負荷パネル104に接続されると、ユーザは、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202を含む追加のストレージシステムをエネルギー管理システム100に追加でき、ユーザは、メイン負荷パネル104に接続されたコンバイナを維持して、ストレージシステム108および/または追加のSPバッテリおよび3Pバッテリをスマートスイッチ110に接続できる。
図20は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システム100によってサポートされるバックアップ構成の図である。エネルギー管理システム100は、例えば、PV106回路が80Aを超える場合、引込口およびサブパネル2000に接続されたコンバイナ107において、他の負荷111(例えば、重要な負荷またはバックアップ負荷)に接続されたメイン負荷パネル104と共に、負荷103(例えば、重要な負荷またはバックアップ負荷)のためのサブパネル2000バックアップを使用して、部分的な住宅用バックアップのために構成することができる。コンバイナ107接続のためにエネルギー管理システム100のスマートスイッチ110において利用可能なスペースは、空けておくことができる。
図21は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システム100によってサポートされるバックアップ構成の図である。エネルギー管理システム100は、例えば、PV106回路が80A未満の場合、引込口およびエネルギー管理システム100のスマートスイッチ110に接続されたコンバイナ107において、メイン負荷パネル104を用いてサブパネル2000(例えば、重要な負荷)バックアップを使用して、部分的な住宅用バックアップのために構成することができる。
図22は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による、エネルギー管理システム100によってサポートされるバックアップ構成の図である。少なくともいくつかの実施形態では、エネルギー管理システム100は、自己消費のために、例えばスマートスイッチを用いずに、構成され得る。そのような構成では、SPバッテリ200および/または3Pバッテリ202を含むストレージシステム108と、停電中にバックアップのためのオプションなしに、グリッド接続されたアプリケーションにおいて自己消費のためのコンバイナとを追加するとき、コンバイナ107およびストレージシステム108は、グリッドが利用できないときに動作しない。
少なくともいくつかの実施形態では、部分的なバックアップのためのエネルギー管理システム100は、異なる電力ブレーカダウングレードで構成され得る。例えば、200Aのメインパネルバスバー(例えば、120%の容量で240A)に対して、200A電力ブレーカのためのブレーカダウングレードが、PVおよびストレージのために利用可能な240A-200A=40Aの合計容量を使用して、150A電力ブレーカのためのブレーカダウングレードは、PVおよびストレージのために利用可能な240A-150A=90Aの合計容量を使用して、計算され得る。電力ブレーカダウングレードを決定するために他の計算も使用できる。
少なくともいくつかの実施形態では、エネルギー管理システム100が全体のバックアップ用に構成される場合、PV106およびストレージシステム108はメイン負荷パネル104の電力網側でスマートスイッチ110に接続され、メインパネルアップグレードは不要であり、メイン負荷パネル104は依然として、例えば、120％ルールに違反することなく、PV106およびストレージシステム108に接続する前にメイン負荷パネル104を保護していたメイン負荷パネル104のメインブレーカによって保護される。同様に、エネルギー管理システム100は、たとえば、メイン負荷パネル104において電力ブレーカをダウンサイズすることによって、部分的なバックアップのために構成され、MPUを回避できる。例えば、200Aのメイン負荷パネルに対して、200Aブレーカを150Aにダウンサイジングすることによって、PV106およびストレージシステム108容量の90AはMPUなしに利用可能であろう。エネルギー管理システム100のいくつかの利点は、限定ではなく、実証済みの高信頼性IQシリーズマイクロ、分散型ACアーキテクチャとストリングインバータおよびDC結合ソリューションの単一障害点、パッシブ冷却(故障率の高い可動部品、ファン、ポンプがない)、すべての顧客ニーズに対応する単一の信頼できるパートナなどの信頼性:インストール、監視、カスタマーサービス、および保証;新規および改造設置用の柔軟なPVおよびストレージソリューション、3.36kWh/1.28kW単位のバッテリストレージ、および将来の拡張が容易なAC結合を含むスケーラビリティ、シンプルで設計とインストールが簡単で統合されたコントロール、バックアップへのシームレスな移行、ワイヤレス通信などのスマートさ、AC電圧の安全性、LFPセルの安全性、およびクラス最高のバッテリストレージの安全性を含む安全性:UN38.3、UL1973、UL1998、UL991、9540、9540Aなどを含み得る。
上述の内容は本開示の実施形態に向けられている一方で、本開示の他のまたはさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく導出され、その範囲は以降の特許請求の範囲によって決定される。
100 エネルギー管理システム
101 電力グリッド
103 負荷
104 メイン負荷パネル
106 PV
107 コンバイナ
108 ストレージシステム
110 スマートスイッチ
112 3次制御
113 バッテリコントローラ

Claims (20)

  1. エネルギー管理システムでの使用のために構成されたストレージシステムであって、
    単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリと、
    接続するように構成された複数のマイクロインバータと、
    前記単相AC結合バッテリまたは前記三相AC結合バッテリがいつ充電または放電するかを検出して、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足しているときに使用できるように構成されたコントローラと
    を備える、ストレージシステム。
  2. 前記複数のマイクロインバータは、前記単相AC結合バッテリでの使用のために構成された前記複数のマイクロインバータがさらに、前記三相AC結合バッテリでの使用のために構成されるように、フィールド交換可能である、請求項1に記載のストレージシステム。
  3. 前記単相AC結合バッテリまたは前記三相AC結合バッテリは、所与のCレートで命令された充電または放電に応答し、異なるCレートで充電および放電するために、所定の時間単位、日単位、および月単位のスケジュールの少なくとも1つを受け取るように構成される、請求項1に記載のストレージシステム。
  4. 前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリは、リン酸鉄リチウムバッテリを含むリチウムイオンバッテリである、請求項1に記載のストレージシステム。
  5. 前記単相AC結合バッテリは、3.36kWhの容量と1.28kVAの定格連続出力電力を有し、
    前記三相AC結合バッテリは、三相AC結合バッテリを備え、10.08kWhの容量と3.84kVAの定格連続出力電力を有する、請求項1に記載のストレージシステム。
  6. 前記三相AC結合バッテリの隣接するバッテリは、レースウェイを介して互いに接続されている、請求項5に記載のストレージシステム。
  7. 前記レースウェイは、本体、アーム、スナップ機構、および前記スナップ機構と前記アームの間に配置された一対のOリングを備える、請求項6に記載のストレージシステム。
  8. 前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリは、統合されたDC切断スイッチを備える、請求項1に記載のストレージシステム。
  9. 前記単相AC結合バッテリを囲うように構成された第1のカバーリング、または前記三相AC結合バッテリを囲うように構成された第2のカバーリングをさらに備える、請求項1に記載のストレージシステム。
  10. 前記単相AC結合バッテリを取り付けるために、前記単相AC結合バッテリに接続するように構成された第1のマウント、または前記三相AC結合バッテリを取り付けるために、前記三相AC結合バッテリに接続するように構成された第2のマウントをさらに備える、請求項1に記載のストレージシステム。
  11. 前記第1のマウントおよび前記第2のマウントの各々は、頂部タブ、ブラケットシェルフ、および前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリの頂部の対応するネジ穴と整列するネジ穴を備える、請求項10に記載のストレージシステム。
  12. 第1のマウントおよび第2のマウントの各々は、LEDディスプレイまたは複数のLEDの少なくとも1つを備える、請求項1に記載のストレージシステム。
  13. 前記LEDディスプレイおよび前記複数のLEDの各々は、パフォーマンス情報、前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリのセル情報、マイクロインバータステータス情報、技術者へのガイダンス、およびバッテリ障害、マイクロインバータ障害、あるいはファームウェアアップグレードを含む前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリのステータス情報を表示するように構成される、請求項12に記載のストレージシステム。
  14. 前記複数のマイクロインバータは、電力線通信を介して、互いにおよび前記コントローラと通信するように構成される、請求項1に記載のストレージシステム。
  15. 前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリの各々を含む前記コントローラは、前記エネルギー管理システムのゲートウェイと通信するためにワイヤレス通信をサポートするように構成される、請求項1に記載のストレージシステム。
  16. 前記コントローラは、前記ゲートウェイから周波数および電圧の値を受け取り、前記複数のマイクロインバータを制御し、前記単相AC結合バッテリおよび前記三相AC結合バッテリの各々の充電電力および放電電力を決定するように構成される、請求項15に記載のストレージシステム。
  17. ローカルグリッドの接続ステータスによるリアルタイム電力フロー、
    自己消費または使用時間の少なくとも1つを最適化するための構成可能な単相AC結合バッテリおよび三相AC結合バッテリプロファイル、
    ストレージシステムサイジングおよび太陽光発電サイジングのための推測ツール、または、
    前記エネルギー管理システムでの問題を特定して修正するためのトラブルシューティング機能の少なくとも1つを提供するように構成されたクラウドインターフェースを提供するように構成された3次制御をさらに備える、請求項1に記載のストレージシステム。
  18. 引込口のメータまたはメイン負荷パネルの1つに接続するように構成された入力を含むスマートスイッチであって、前記スマートスイッチは、住宅全体のバックアップ、住宅の部分的なバックアップ、およびサブパネルバックアップの1つをサポートするように構成される、スマートスイッチと、
    前記スマートスイッチに接続されたストレージシステムとを備え、前記ストレージシステムが、
    単相AC結合バッテリまたは三相AC結合バッテリと、
    ローカルグリッドを形成する1つまたは複数のバッテリセルコアパックに接続するように構成された複数のマイクロインバータと、
    前記単相AC結合バッテリまたは前記三相AC結合バッテリがいつ充電または放電するかを検出して、エネルギーが豊富なときにエネルギーを蓄え、エネルギーが不足しているときに使用できるように構成されたコントローラと、
    前記スマートスイッチまたは前記メイン負荷パネルの1つと、1つまたは複数の太陽光発電とに接続されたコンバイナとを含む、
    エネルギー管理システム。
  19. 前記複数のマイクロインバータは、前記単相AC結合バッテリでの使用のために構成された前記複数のマイクロインバータがさらに、前記三相AC結合バッテリでの使用のために構成されるように、フィールド交換可能である、請求項18に記載のエネルギー管理システム。
  20. 前記単相AC結合バッテリまたは前記三相AC結合バッテリは、所与のCレートで、命令された充電または放電に応答し、異なるCレートで充電および放電するために、所定の時間単位、日単位、および月単位のスケジュールの少なくとも1つを受け取るように構成される、請求項18に記載のエネルギー管理システム。
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