СПОСОБ И СИСТЕМА МОДУЛЬНОГО СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ Российский патент 2019 года по МПК H04B7/00 

Уровень техники

Настоящее изобретение направлено на продукт для сохранения энергии в форме системы узла батареи, которая может модульно использоваться на объекте сохранения энергии. Энергия, которая сохраняется в батареях узла сохранения, может использоваться во множестве различных сценариев, включая в себя такие приложения, как ограничение пиковой нагрузки, питание в случае чрезвычайной ситуации и управление стабильностью системы с рабочими циклами в диапазоне от нескольких секунд до нескольких часов.

Сущность изобретения

Подсистема управления, выполненная с возможностью управления передачей энергии, включает в себя: источник питания постоянного/переменного тока; источник бесперебойного питания; процессор; переключатель Ethernet; первый интерфейс передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы сохранения, который отслеживает одну или больше батарей; первый интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему сохранения; второй интерфейс передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы питания, которая включает в себя преобразователь энергии, и подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач; и второй интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему электропередач, в которой процессор выполнен с возможностью передачи сигналов с управлением зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи из одной или больше батарей в подсистеме сохранения.

Система сохранения и распределения энергии, включает в себя: узел, который включает в себя: подсистему сохранения, подсистему управления и подсистему питания; подсистема сохранения включает в себя одну или больше батарей, которые выполнены съемными и с возможностью заряда и/или разряда, и подсистема сохранения включает в себя процессор, который выполнен с возможностью отслеживания, по меньшей мере, одной батареи из, по меньшей мере, одной или больше батарей, и выполнен с возможностью обмена данными с подсистемой управления; подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач, и подсистема питания включает в себя преобразователь энергии, который преобразует энергию переменного тока в энергию постоянного тока, когда происходит заряд, по меньшей мере, одной батареи, и преобразует электроэнергию постоянного тока в электроэнергию переменного тока, когда происходит разряд, по меньшей мере, одной батареи; и подсистема управления соединена с подсистемой сохранения и соединена с подсистемой питания, подсистема управления включает в себя процессор, и процессор выполнен с возможностью управления передачей энергии между модулем управления батареей и подсистемой питания, в котором процессор выполнен с возможностью передавать сигналы, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи, и в котором процессор выполнен с возможностью отслеживания рабочего статуса одной или больше батарей.

Система сохранения и распределения энергии, включает в себя: множество узлов, каждый узел, включает в себя: подсистему сохранения, подсистему управления и подсистему питания; подсистема сохранения включает в себя одну или больше батарей, которые выполнены съемными и с возможностью заряда, и подсистема сохранения включает в себя процессор, который выполнен с возможностью отслеживания, по меньшей мере, одной батареи из, по меньшей мере, одной или больше батарей, и выполнен с возможностью обмена данными с подсистемой управления; подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач, и подсистема питания включает в себя преобразователь энергии, который преобразует энергию переменного тока в энергию постоянного тока, когда происходит заряд, по меньшей мере, одной батареи, и преобразует энергию постоянного тока в энергию переменного тока, когда происходит разряд, по меньшей мере, одной батареи; подсистема управления соединена с подсистемой сохранения и соединена с подсистемой питания, подсистема управления включает в себя процессор, и процессор выполнен с возможностью управления передачей энергии между подсистемой сохранения и подсистемой питания, в котором процессор выполнен с возможностью передачи сигналов, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи, и в котором процессор выполнен с возможностью отслеживать рабочий статус одной или больше батарей; и подсистема управления модулем соединена с каждым из множества узлов, и подсистема управления модулем выполнена с возможностью отслеживать текущее состояние множества узлов.

Эти и другие свойства и преимущества конкретных вариантов осуществления узла на основе способа и системы модульного сохранения энергии будут описаны ниже со ссылкой на примерные варианты осуществления, которыми они не ограничены.

Краткое описание чертежей

Объем настоящего раскрытия лучше всего можно понять из следующего подробного описания примерных вариантов осуществления, которые следует считать совместно с приложенными чертежами. На включенных чертежах представлены следующие фигуры:

на фиг. 1 показана архитектура аппаратных средств подсистемы управления в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 2 показана архитектура аппаратных средств подсистемы управления в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 3 показана передняя панель подсистемы управления в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 4 показана архитектура системы питания в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 5 показаны взаимные соединения компонентов в узле в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 6 показана иерархическая архитектура системы питания в соответствии с примерным вариантом выполнения;

на фиг. 7 показана архитектура аппаратных средств блока управления батареей в соответствии с примерным вариантом выполнения; и

на фиг. 8 показана архитектура аппаратных средств подсистемы питания в соответствии с примерным вариантом выполнения.

Дополнительные области применимости настоящего раскрытия станут очевидными из подробного описания изобретения, представленного ниже. Следует понимать, что подробное описание примерных вариантов выполнения предназначено только для иллюстрации и, поэтому, не предназначено для обязательного ограничения объема раскрытия.

Подробное описание изобретения

В данном описании представлены только примерные варианты осуществления, и они не предназначены для ограничения объема, возможностей применения или конфигурации узла на основе способа и системы модульного сохранения энергии. Скорее, следующее описание вариантов осуществления будет предоставлять для специалиста в данной области техники описание, позволяющее воплотить варианты осуществления узла на основе способа и системы модульного сохранения энергии. Различные изменения могут быть выполнены в отношении функции и компоновки элементов, без выхода за пределы сущности и объема системы и способа, которые представлены в приложенной формуле изобретения. Таким образом, различные варианты осуществления могут исключать, заменять или добавлять различные процедуры или компоненты соответствующим образом. Например, следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления способы могут быть выполнены в другом порядке, кроме описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, исключены или скомбинированы. Кроме того, свойства, описанные в отношении некоторых вариантов осуществления, могут быть скомбинированы в различных других вариантах осуществления. Различные аспекты и элементы вариантов осуществления могут быть скомбинированы аналогичным образом.

1. Архитектура подсистемы управления узлом

А. Электрические соединения компонентов, расположенных в пределах подсистемы управления узлом

Подсистема 100 управления представляет собой модуль управления, который формирует интерфейсы с подсистемой 408 питания и подсистемой 434 сохранения, которая включает в себя модуль 404 управления батареей и, по меньшей мере, одну батарею 406. Подсистема 100 управления, подсистема 408 питания и подсистема 434 сохранения содержат модуль питания, называемый узлом 410. Узел более подробно поясняется ниже. Подсистема 100 управления может передавать сигналы в подсистему 408 питания и модуль 404 управления батареей, который выполняет заряд или разряд батареи или батарей 406 с использованием компонентов в подсистеме 408 питания. Модуль 404 управления батареей может соединять и отсоединять батареи 406 в подсистеме 434 сохранения. Подсистема 100 управления может отслеживать/администрировать текущим состоянием, работоспособностью (например, долгосрочной и краткосрочной), и/или рабочими характеристиками (например, долгосрочными и краткосрочными) батареи и/или других компонентов в системе сохранения энергии. Текущее состояние и параметры работоспособности будут более подробно описаны ниже.

На фиг. 1 показана подсистема 100 управления, и электрические соединения различных компонентов, расположенных в подсистеме 100 управления. Как показано в списке условных обозначений на фиг. 1, пунктирной линией обозначена линия переменного тока (AC) с напряжением, например, 120 В. Возможно, что напряжение переменного тока может быть любым другим напряжением, кроме 120 В. Кроме того, на фиг. 1, сплошной линией обозначена линия постоянного тока (DC). Возможно использовать линии AC вместо линий DC и использовать линии DC вместо линий AC. Также возможно, что все линии на фиг. 1 будут представлять собой все линии AC или все линии будут представлять собой линии DC, или любую комбинацию линий DC и линий AC.

Подсистема 100 управления выполнена с возможностью управления передачей энергии. Подсистема 100 управления включает в себя: источник 104 питания AC/DC (например, источник питания DC, как на фиг. 1); источник 106 бесперебойного питания (UPS); процессор 102; переключатель 108 Ethernet; переключатель 116 питания; и модуль 120 ввода энергии (фильтр EMI, плавкий предохранитель и т.д.). Процессор 102 может представлять собой компьютерный процессор любого типа, включая в себя одноплатный компьютер и т.д. Например, процессор 102 может представлять собой один процессор, множество процессоров или их комбинации. Процессор 102 может иметь одно или больше "ядер" процессора. Одноплатный компьютер может, например, представлять собой одноплатный компьютер Raspberry Pi. Одноплатный компьютер может включать в себя, например, 32-битный процессор с архитектурой ядра ARM или х86. В примерном варианте осуществления в одноплатном компьютере может использоваться процессор, поддерживающий встроенный код компании Math Works, Inc. В примерном варианте осуществления одноплатный компьютер может включать в себя запоминающее устройство, имеющее емкость 512 Мбайт или больше. В качестве альтернативы, емкость сохранения запоминающего устройства одноплатного компьютера может иметь любой размер. Запоминающее устройство может представлять собой RAM, ROM и т.д. В примерном варианте осуществления программное обеспечение подсистемы 100 управления может быть сохранено за пределами подсистемы 100 управления.

Переключатель 108 Ethernet может представлять собой, например, контроллер Ethernet 10/100 Мбит/с или более быстрый. Переключатель 108 Ethernet может иметь любое количество портов, например, по меньшей мере, пять портов. Первый порт для одноплатного компьютера 102, второй порт для бесперебойного источника 106 питания, третий порт для модуля 404 управления батареей, расположенного (показан на фиг. 5) в подсистеме 434 сохранения, четвертый порт для подсистемы 408 питания и пятый порт для соединения с сетью восходящего канала передачи данных.

Подсистема 100 управления также включает в себя первый интерфейс 216 передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы 434 сохранения, которая отслеживает одну или больше батарей 406, которые выполняют съемными и с возможностью заряда

Батареи могут представлять собой батареи любого типа, включая в себя перезаряжаемые батареи (например, проточную батарею, топливный элемент, свинцово-кислотную, литий-воздушную, литий-ионную батарею, батарею на расплавленной соли, никель-кадмиевую (NiCd), никель-водородную, никель-железную, никель-металло-гидридную, никель-цинковую батарею, батарею на органическом радикале, батарею на основе полимера, батарею на основе полисульфидбромида, калий-ионную, перезаряжаемую алкалиновую, кремний-воздушную, натрий-ионную, натрий-серную, суперионную, цинк-бромидную, цинковую матрицу и т.д.) и/или неперезаряжаемую батарею (например, алкалиновую, алюминий-воздушную, атомную батарею, ячейку Бунзена, ячейку с хромовой кислотой, ячейку Кларка, ячейку Даниеля, сухую ячейку, батарею из лягушек, гальванический элемент, элемент Грове, элемент Лекланше, лимонный, литиевый, литий-воздушный, ртутный элемент, элемент на расплавленной соли, никель-оксигидроксидный элемент, элемент на органических радикалах, из бумаги, картофеля, цепь Пулвермахера, резервный, серебряно-оксидный, твердотельный, гальванический элемент, элемент активируемый водой, элемент Вестона, цинково-воздушный, цинково-угольный элемент, элемент на хлористом цинке и т.д.). Подсистема 434 сохранения может включать в себя только один тип батареи или комбинацию разных типов батарей.

Первый интерфейс 216 передачи данных может представлять собой, например, разъем RJ-45, как показано на фиг. 2. Первый интерфейс передачи данных также может представлять собой любой другой тип разъема для передачи данных и может состоять из одного или больше разъемов.

Подсистема 100 управления также включает в себя первый интерфейс 112 передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в блок 404 управления батареей. Например, переданная энергия может представлять собой энергию управления и/или вспомогательную энергию. Первый интерфейс 112 передачи может представлять собой, например, разъем AC IEC320 C13, как показано на фиг. 1. Первый интерфейс 112 передачи также может представлять собой любой другой тип разъема для передачи данных и может включать в себя один или больше разъемов.

Подсистема 100 управления также включает в себя, второй интерфейс 218 передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы 408 питания. Второй интерфейс 218 передачи данных может представлять собой, например, разъем RJ-45, как показано на фиг. 2. Второй интерфейс 218 передачи данных также может представлять собой любой другой тип разъема для передачи данных и может включать в себя один или больше разъемов. Подсистема 100 управления также включает в себя запасной выходной разъем 110 AC, который может представлять собой, например, разъем AC IEC320 С13. Подсистема 408 питания, показанная на фиг. 4, включает в себя преобразователь 416 энергии, и подсистема 408 питания выполнена с возможностью ее соединения с линией электропередач. Преобразователь 416 питания может представлять собой обратный преобразователь AC или DC, обратный преобразователь имеет возможность самостоятельного соединения или отсоединения. Примерный вариант осуществления подсистемы 408 питания показан на фиг. 8. В дополнение к преобразователю 416 энергии, подсистема 408 может включать в себя, например, по меньшей мере, один датчик 802, по меньшей мере, один процессор 804, по меньшей мере, один прерыватель 806, по меньшей мере, один конденсатор 808, по меньшей мере, одно запоминающее устройство 810, по меньшей мере, один плавкий предохранитель 812, и, по меньшей мере, один контактор 814.

В примерном варианте осуществления подсистема 100 управления может включать в себя третий интерфейс передачи данных и/или интерфейсы энергии управления для измерителя энергии, используемого для измерения одного или больше из: напряжения, тока и качества питания.

Подсистема 100 управления на фиг. 1 также включает в себя второй интерфейс 114 передачи, который выполнен с возможностью передачи энергии в подсистему 408 питания. Например, передаваемая энергия может представлять собой энергию управления и/или вспомогательную энергию. Второй интерфейс 114 передачи может представлять собой, например, разъем AC IEC320 С13, как показано на фиг. 1. Второй интерфейс 114 передачи также может представлять собой любой другой тип разъема для передачи данных и может включать в себя один или больше разъемов. В примерном варианте осуществления, один или больше из первого интерфейса 112 передачи, второго интерфейса 114 передачи, и запасной выходной разъем 110AC может не получать питание от источника 106 бесперебойного питания.

Процессор 102 выполнен с возможностью передачи сигналов, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи 406 в подсистеме 434 сохранения. Подсистема 100 управления используется для координирования передачи энергии между подсистемой 434 сохранения и подсистемой 408 питания. Подсистема 408 питания выполнена так, что она реагирует на отбор энергии из сети и передачу ее в батарею или батареи 406. Система 408 питания также может отбирать энергию от батареи или батарей и передать ее в сеть.

Источник 106 бесперебойного питания, показанный на фиг. 1, обеспечивает временное питание 120 В AC в случае отсоединения подсистемы 100 управления от линий питания объекта. Источник 106 бесперебойного питания может подавать, например, 250 Вт при 120 В AC, как в нормальном состоянии (то есть, доступны внешние 120 В AC), так и в состоянии потери питания (то есть, когда не доступны внешние 120 В AC, работая от батарей). Источник 106 бесперебойного питания может временно подавать питание с любым другим напряжением или уровнем мощности. Как показано на фиг. 5, источник 106 бесперебойного питания может подавать питание в модуль 408 подсистемы питание и в модуль 404 управления батареей (BMU) (то есть, процессор компьютера) подсистемы 434 питания. Модуль 404 управления батареей сообщает в подсистему 408 питания, когда он может управлять (например, зарядом или разрядом) батареи или батареями 406. Источник 106 бесперебойного питания может, например, иметь достаточную емкость для обеспечения, по меньшей мере, в течение пяти минут работы с выводом 120 В AC 250 Вт в условиях потери питания. Источник 106 бесперебойного питания может также включать в себя защитные устройства (плавкие предохранители, прерыватели и т.д.) для каждого выходного разъема 120 В AC источника 106 бесперебойного питания.

Подсистема 100 управления на фиг. 1 также включает в себя датчик 105 приближения, выполненный с возможностью определения человека или объекта в непосредственной близости к подсистеме 100 управления, и когда определяется присутствие человека или объекта в непосредственной близости к подсистеме 100 управления, модифицируется поведение подсистемы 100 управления. Например, человек или робот может быть обнаружен, когда человек или робот располагается на расстоянии нескольких футов (например, 1-10 футов) перед датчиком приближения. Кроме того, когда датчик 105 приближения определяет человека или объект в непосредственной близости к узлу 410, и когда человека или объект определяют в непосредственной близости к узлу 410, поведение узла 410, подсистемы 100 управления, подсистемы 434 сохранения или подсистемы 408 питания модифицируется. В примерном варианте осуществления поведение узла 410 может быть модифицировано путем отключения питания узла или перехода в режим с отключением от сети для выполнения технического обслуживания. Поведение одной, некоторых или всех подсистемы 100 управления, подсистемы 434 сохранения или подсистемы 408 питания можно модифицировать так, что можно выполнять операции по техническому обслуживанию, например, добавляя батареи или накопитель энергии в подсистеме 434 сохранения, и т.д. В примерном варианте осуществления поведение узла 410 или подсистемы 100 управления может быть модифицировано узлом 410 или подсистемой 100 управления, вырабатывающей сигнал (например, шумовой, световой и т.д.), когда человек или робот проходит мимо узла 410, для того, чтобы помочь человеку или роботу идентифицировать определенный узел 410, вырабатывающий сигнал. Такое свойство могло бы помочь оператору, выполняющему техническое обслуживание легко идентифицировать узел 410, который должен выполнять техническое обслуживание или выполнять некоторое другое действие среди множества других узлов 410.

Примерный вариант осуществления модуля 404 управления батареей показан на фиг. 7. Модуль 404 управления батареей может включать в себя, например, по меньшей мере, один датчик 702, по меньшей мере, один процессор 704, по меньшей мере, один прерыватель 706, по меньшей мере, один конденсатор 708, по меньшей мере, одно запоминающее устройство 710, по меньшей мере, один плавкий предохранитель 712 и, по меньшей мере, один контактор 714.

Источник 104 питания AC/DC обеспечивает питание для компонентов подсистемы 100 управления и имеет такие параметры, которые обеспечивают непрерывную работу компонентов. Подсистема 100 управления используется для координирования взаимодействий между подсистемой 434 сохранения и подсистемой 408 питания и для управления общими рабочими функциями узла 410а, 410b, 410c и т.д., включая в себя режим заряда, режим разряда, состояние ожидания с выработкой постоянного тока, режим безопасного отключения и аварийный режим.

В примерном варианте осуществления процессор 102 принимает данные батареи из модуля 404 управления батареей и на основе информации о принятых данных батареи, процессор 102 передает инструкции в подсистему 408 питания для управления (например, зарядом или разрядом), по меньшей мере, одной батареей 406. Данные батареи могут обозначать уровень заряда батареи, которым управляет модуль 404 управления батареей, могут обозначать неисправности/статус батарей, рабочие параметры, параметры работоспособности и т.д. Параметры рабочей характеристики и параметры работоспособности более подробно будут описаны ниже. Процессор 102 также передает инструкции в подсистему 434 накопителя для того, чтобы предпринять действия, требуемые для заряда или разряда, например, соединение или отсоединение (в случае остановки/предотвращения заряда или разряда), процессор 102 также может передавать инструкции в подсистему 434 сохранения для выполнения самостоятельного технического обслуживания. Кроме того, рабочую характеристику системы, оптимизируют путем выбора и использования батареи или узлов, которые наилучшим образом пригодны для определенного приложения (например, короткая длительность и высокая мощность по сравнению с большой длительностью и большой энергией, количество доступной энергии в узле, возможности по току, стоимость использования сохраненной энергии, стоимость ассоциированной деградации батарей и т.д.).

В примерном варианте осуществления процессор 102 выполнен с возможностью оптимизации работоспособности и характеристик одной или больше батарей 406 в подсистеме 434 сохранения. Работоспособность и характеристики одной или больше батарей 406 могут представлять собой долгосрочную работоспособность и характеристики или краткосрочную работоспособность и характеристики. Параметры, которые обозначают текущее состояние, рабочие характеристики или краткосрочную/долгосрочную работоспособность батарей, могут включать в себя все или некоторые из следующих:

текущее состояние/статус узла 410 (например, работает ли он режиме онлайн/офлайн, текущий режим, ошибки, которые возникли и/или присутствуют и т.д.); температура подсистемы 408 питания (например, минимальная температура, максимальная температура, средняя минимальная температура, средняя максимальная температура и т.д.);

измерение температуры подсистемы 408 питания (например, количество раз X градусов в течение Y времени и т.д.);

температура батареи (например, минимальная температура, максимальная температура, средняя минимальная температура, средняя максимальная температура и т.д.);

измерение температуры батареи (например, количество раз X градусов в течение Y времени и т.д.);

возраст батарей (например, средний возраст батарей и т.д.);

наиболее эффективный диапазон отправки батарей, возможный диапазон отправки батарей, текущий диапазон отправки батарей и т.д.;

состояние заряда (SoC) батарей (например, среднее значение SoC);

пропускная способность (например, средняя пропускная способность);

емкость (например, заряда/разряда);

время после последней отправки;

напряжение на элементе (например, минимальное и/или максимальное на уровне стойки и т.д.);

скорость заряда (С-скорость);

эквивалентное количество полных циклов;

информация о гарантии батарей;

кривая эффективности батарей;

максимальная эффективность обратного преобразователя; и

срок службы компонентов, и т.д.

Некоторые или все из представленных выше параметров статуса/работоспособности могут использоваться для оптимизации рабочей характеристики и/или работоспособности батарей. В примерном варианте осуществления процессор 102 выполнен с возможностью отслеживания рабочего статуса одной или больше батарей 406. Рабочий статус может включать в себя неисправность, заряд подсистемы 434 сохранения, разряд подсистемы 434 сохранения, процент доступной энергии и т.д. В неограничительном варианте осуществления рабочие характеристики одной или больше батарей, узла и множества узлов могут быть оптимизированы путем учета количества времени до истечения срока гарантии, распределенного использования батарей, узлов, узлов питания (например, даже для равномерного использования узлов, для обеспечения, что конкретный узел не будет чрезмерно использоваться).

На фиг. 4 показаны три примерных узла 410а, 410b, 410c. Каждый узел 410а, 410b, 410c может включать в себя подсистему 434 сохранения, которая включает в себя, по меньшей мере, одну батарею 406 и модуль 404 управления батареей, который включает в себя процессор 432; подсистему 100 управления; и подсистему 408 питания, включающую в себя преобразователь 416 энергии, такой как обратный преобразователь. В примерном варианте осуществления компоненты узла (подсистема 100 управления, подсистема 408 питания и подсистема 434 сохранения) выполнены с возможностью установки в стойку. В примерном варианте осуществления стойка для сохранения соответствует, по меньшей мере, одному из ETSI, EIA, IEC, СЕА, DIN или аналогичных стандартов стоек. Однако компоненты узла могут быть расположены в пределах контейнера, судна и т.д., и не обязательно должны быть установлены в стойке. Кроме того, узел может состоять из одной стойки компонентов или множества стоек компонентов. На фиг. 4 показано, что узел включает в себя одну подсистему 434 сохранения, одну подсистему 100 управления и одну подсистему 408 питания; однако, узел может содержать любое количество подсистем. Например, узел может содержать множество подсистем сохранения, множество подсистем 408 питания и множество подсистем 100 управления. Кроме того, в примерном варианте осуществления узел может включать в себя другую подсистему, чем подсистема 100 управления, подсистема 434 сохранения и подсистемы 408 питания, например, подсистемы реактивной энергии или подсистемы генерирования энергии. В другом примерном варианте осуществления узел может не включать в себя подсистему 408 питания, которая включает в себя батареи, поскольку узел не обязательно должен включать в себя подсистему питания.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, подсистема 100 управления включает в себя индикатор, например, плату 118 управления светодиодами, выполненную с возможностью управления множеством LED 222, которые обозначают статус подсистемы 100 управления и/или узла 410 сохранения энергии. Например, на фиг. 3 множество LED 222 могут обозначать заряд или разряд, в качестве статуса контактора AC, статуса контактора DC, и неисправность. Подсистема управления 100 может включать в себя плату драйвера LCD, вместо платы 118 драйвера LED или в дополнение к плате 118 драйвера LED. Например, на фиг. 3 представлен LCD экран, которым управляют с помощью платы драйвера LCD. Кроме того, индикатор может представлять собой устройство любого типа, позволяющее обозначать статус подсистемы управления и/или узла 410 сохранения энергии.

В. Соединения для передачи данных компонентов, размещенных в подсистеме управления узлом

На фиг. 2 показана подсистема 100 управления, и соединения для передачи данных различных компонентов, расположенных в пределах подсистемы 100 управления. На фиг. 2 разъем 220 USB соединен с хост-устройством 210 USB в одноплатном компьютере 102 через соединение USB. Одноплатный компьютер 102 также включает в себя модуль 208 цифрового I/O, который соединен с платой 118 драйвера LED через цифровое соединение I/O. Плата 118 драйвера LED управляет индикаторами 222 LED, которые выводят информацию о состоянии, относящуюся к подсистеме 100 управления и/или узлу 410а. В примерном варианте осуществления общая мощность, требуемая во время нормальной работы и во время включения подсистемы 100 управления, составляет меньше, чем 80 Вт. В другом примерном варианте осуществления подсистема 100 управления выполнена с возможностью выполнения вывода цикла питания источника 106 бесперебойного питания.

На фиг. 2 также показан модуль 204 USB, который соединен с источником 106 бесперебойного питания через соединение USB. Одноплатный компьютер 102 также включает в себя контроллер 206 Ethernet, который соединен (например, через соединение Ethernet) с переключателем 108 Ethernet, который расположен за пределами одноплатного компьютера или процессора 102. Переключатель 108 Ethernet соединен с каждым из разъемов 214, 216 и 218 через отдельные линии Ethernet.

В примерном варианте осуществления подсистема 100 управления включает в себя порт, который позволяет программировать или перепрограммировать процессор 102. Например, порт может представлять собой порт 220 USB (USB 2.0, USB 3.0 и т.д.), как показано на фиг. 2. Порт может представлять собой порт для любых других данных, который принимает и/или передает данные, например, RS-232, порт Ethernet и т.д. Вместо физического порта 220 или в дополнение к физическому порту 220, процессор 102 может быть запрограммирован или перепрограммирован дистанционно через Wi-Fi, NFC и т.д.

В примерном варианте осуществления подсистема 100 управления включает в себя интерфейс 212 карты SD, выполненный с возможностью приема карты SD. Интерфейс 212 может, вместо этого, принимать карту SDHC или карту микро SD и т.д. На карте SD предпочтительно содержатся 4 Гб или больше данных. Одноплатный компьютер 102 может включать в себя любой другой тип запоминающего устройства (RAM, ROM, привод жесткого диска, привод и т.д.), кроме интерфейса 212 карты SD и карты SD.

Примерная подсистема 100 управления на фиг. 2 также включает в себя концентратор 224 USB, который соединен с разъемом 220 USB-A, UPS 106, печатной платой 118 драйвера LED и модулем 204 USB через разъемы USB. Разъемы цифрового I/O и USB, показанные на фиг. 2, являются взаимозаменяемыми.

С. Передняя панель подсистемы управления узлом

На фиг. 3 показан примерный вариант осуществления передней панели подсистемы 100 управления, используемой, например, для управления узлом. Передняя панель включает в себя переключатель 302 включения/выключения питания. Переключатель 302 включения/выключения питания может представлять собой механический переключатель или мембранный переключатель. Переключатель 302 включения/выключения питания позволяет без перерывов подавать всю выходную мощность 120 В AC от источника 106 бесперебойного питания. Таким образом, переключатель 302 включения/выключения питания может обеспечивать возможность перерыва в подаче питания AC 120 В для сброса подсистемы 100 управления, подсистемы 408 питания и подсистемы 434 сохранения для обслуживания/установки.

На фиг. 3 показано множество LED 222, которые представляют собой визуальные индикаторы статуса, которые обозначают, например, состояние питания, состояние заряда/разряда, состояние заряда батареи, состояние контактора AC, состояние контактора DC, состояние отказов/ошибок и т.д. Индикатор статуса питания может обозначать присутствие питания AC на выходе источника 106 бесперебойного питания. Индикатор статуса заряда/разряда может представлять собой двухцветный LED, в котором один цвет обозначает заряд, и другой цвет обозначает разряд. Кроме того, индикатор статуса контактора AC может представлять собой двухцветный LED, в котором один цвет обозначает, что контактор AC разомкнут, и другой цвет обозначает, что контактор AC замкнут. Аналогично, индикатор статуса контактора DC может представлять собой двухцветный LED, в котором один цвет обозначает, что контактор DC разомкнут, и другой цвет обозначает, что контактор DC замкнут.

На фиг. 3 также показан экран 304 LCD, который отображает дополнительную информацию статуса. Например, на фиг. 3, экран 304 LCD обозначает, что подсистема 100 управления работает, как контроллер узла питания, то есть, она выполняет отслеживание компонентов узла, например, компонентов, содержащихся в одной стойке сохранения. Экран 304 LCD также отображает, что батареи заряжаются, и каким является текущий процент доступного заряда батареи. В конечном итоге, экран 304 LCD обозначает, что питание включено. На фиг. 3 также содержится множество ключей 306, которые можно нажимать для перемещения через меню или информацию, отображаемую на экране 304 LCD. На фиг. 3 также показан порт 308 (например, порт USB-A), который расположен на передней панели подсистемы 100 управления. Этот порт 308 может быть таким же, как и порт 220, показанный на фиг. 2, или другой порт. На фиг. 3 также показан порт 310 HDMI, который расположен на передней панели подсистемы 100 управления. В примерном варианте осуществления порт 310 HDMI может использоваться для вывода видеоданных, которые включают в себя различные рабочие параметры, в устройство дисплея, такое как экран LCD, и т.д. В другом примерном варианте осуществления порт 310 HDMI может использоваться для программирования или перепрограммирования процессора 102.

2. Архитектура системы узла питания

На фиг. 4 иллюстрируется система узла питания, которая включает в себя три системы 410а, 410b, 410c узла. Множество узлов 410а, 410b, 410c формируют модуль или объект, который ниже называется узлом питания. Любое количество узлов может использоваться в системе узла питания на фиг. 4, поскольку система выполнена с возможностью масштабирования от одного до сотен или тысяч параллельных узлов 410а, 410b, 410c и т.д. Каждый узел 410а может включать в себя: стойку сохранения или другой контейнер, выполненный с возможностью надежного содержания подсистемы 100 управления, подсистемы 408 питания и подсистемы 434 сохранения, которые включают в себя одну или больше батарей 406, которые являются съемными и перезаряжаемыми.

Таким образом, благодаря модульности компонентов в узле, обеспечивается физическое и логическое разделение, и независимость компонентов. В результате масштабируемости системы питания, можно выполнять отдельное масштабирование характеристик питания и длительности. Кроме того, размер системы питания можно легко адаптировать на основе требований проекта и изменений бизнеса. Модульность устраняет одну точку отказа, и минимизирует конструкцию, поскольку компоненты могут обладать возможностью автоматического распознавания и конфигурирования при подключении.

Батареи 406 в подсистеме 434 сохранения могут включать в себя батареи разных производителей, или они все могут быть изготовлены одним и тем же производителем. Кроме того, все батареи могут быть одного типа (например, NiCd), или могут быть разных типов. Подсистема 434 сохранения включает в себя модуль 404 управления батареей, включающий в себя процессор 432 компьютера, который выполнен с возможностью отслеживания, по меньшей мере, одной батареи, для одной или больше батарей 406 в подсистеме 434 сохранения, и модуль 404 управления батареей выполнен с возможностью связи с подсистемой 100 управления. В примерном варианте осуществления модуль 404 управления батареей содержит электронные схемы на основе компьютера и встроенного микропрограммного обеспечения, которые обеспечивают безопасный заряд/разряд всех батареей, и связывается с подсистемой 100 управления.

На фиг. 4 подсистема 408 питания может быть выполнена с возможностью соединения с линией питания. Например, на фиг. 5 показано, что подсистема 408 питания соединена, например, с электрической системой подключения трехфазной линии 400 В AC. Электрическая система подключения трехфазной линии может иметь любую другую величину напряжения. Подсистема 408 питания включает в себя преобразователь 416 энергии (например, обратный преобразователь), который преобразует мощность AC, мощность DC, когда происходит заряд, по меньшей мере, одной батареи 406, и преобразует мощность DC в мощность AC, когда выполняется разряд, по меньшей мере, одной батареи.

На фиг. 4 и 5, подсистема 100 управления соединена с подсистемой 434 сохранения и соединена с подсистемой 408 питания. Как показано на фиг. 2, подсистема 100 управления включает в себя процессор 102, и процессор 102 выполнен с возможностью управления передачей питания между подсистемой 434 сохранения и подсистемой 408 питания. На фиг. 5 показано, что модуль 404 управления батареей электрически соединен между подсистемой 408 питания и модулями 406 батареи.

В примерном варианте осуществления процессор 102 подсистемы 100 управления выполнен с возможностью передачи сигналов, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи 406, расположенной в подсистеме 434 сохранения. Кроме того, процессор 102 выполнен с возможностью отслеживания рабочего статуса одной или больше батарей 406, расположенных в подсистеме 434 сохранения.

Как показано на фиг. 1 и 2, и описано выше, примерный вариант осуществления подсистемы 100 управления включает в себя: источник 104 питания AC/DC; источник 106 бесперебойного питания; процессор 102; переключатель 108 Ethernet; первый интерфейс 216 передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы 434 сохранения; первый интерфейс 112 передачи, выполненный с возможностью передачи питания в подсистему 434 сохранения; второй интерфейс 218 передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы 408 питания; и второй интерфейс 114 передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему 408 питания.

В примерном варианте осуществления процессор 102 принимает данные батареи из подсистемы 434 сохранения, и на основе информации в принятых данных батареи, процессор 102 инструктирует подсистему 408 питания управлять (например, зарядом или разрядом) по меньшей мере, одной батареи 406. Данные батареи могут, например, представлять собой статус энергии, статус заряда/разряда, статус заряда батареи (например, процент заряда), статус контактора AC, статус контактора DC, статус отказа/ошибки и т.д. Данные батареи также могут включать в себя любой из параметров статуса/рабочей характеристики/работоспособности, которые были описаны выше.

В примерном варианте осуществления процессор 102 подсистемы 100 управления выполнен с возможностью оптимизации работоспособности и рабочих характеристик одной или больше батарей 406, отслеживаемых/управляемых подсистемой 434 сохранения, используя параметры статуса/работоспособности/рабочих характеристик, описанные выше.

А. Соединения между подсистемой управления, подсистемой питания и подсистемой сохранения в системе узла

На фиг. 5 иллюстрируются, как различные компоненты, которые составляют узел, могут (подсистема 100 управления, подсистема 408 питания и подсистема 434 сохранения) быть соединены друг с другом. На фиг. 5 протоколы, показанные в списке условных обозначений, представляют собой пример. На фиг. 5 подсистема 100 управления соединена с подсистемой 408 питания, например, через три соединения. Два из соединений представляют собой соединения 120 В AC, и одно из соединений представляет собой соединение Ethernet, которое соединяет переключатель 108 Ethernet подсистемы 100 управления с контроллером 416 обратного преобразователя подсистемы 408 питания. Одно из соединений 120 В AC представляет собой соединение между источником 106 бесперебойного питания и трансформатором 400 В/120 В, содержащимся в подсистеме 408 питания. В дополнение к трансформатору подсистема 408 питания включает в себя контактор AC и мост IGBT, и контроллер 416 обратного преобразователя. В примерном варианте осуществления энергия в источник 106 бесперебойного питания не обязательно должна поступать из подсистемы 408 питания.

Подсистема 408 питания соединена с подсистемой 434 сохранения через два соединения DC. Подсистема 434 сохранения также включает в себя контактор DC, реле предварительного заряда, модуль 404 управления батареей (например, компьютерный процессор) и плавкий предохранитель/прерыватель внешнего доступа. Подсистема 408 питания соединена с батареей 406 через соединения DC. Подсистема 408 питания также может быть соединена с одним или больше вентиляторами стойки, которые используются для охлаждения компонентов, если они содержатся в стойке.

На фиг. 5 также показано, что подсистема 100 управления соединена с подсистемой 434 сохранения через соединение Ethernet. В частности, переключатель 108 Ethernet соединен с модулем 404 управления батареей подсистемы 434 сохранения. На фиг. 5 также показана линия ввода для остановки в случае чрезвычайной ситуации, с которой может быть соединен переключатель с нажимной кнопкой для прекращения работы в чрезвычайной ситуации. Переключатель с нажимной кнопкой для прекращения работы в чрезвычайной ситуации может быть установлен в доступном местоположении, и когда на него нажимают, происходит отсоединение источников питания. Например, подсистема 408 питания может быть отсоединена от подсистемы 434 сохранения и от шины AC объекта сохранения энергии.

3. Иерархия и архитектура системы сохранения и распределения энергии

A. Множество узлов

На фиг. 4 иллюстрируется система 400 сохранения и распределения энергии, которая включает в себя больше, чем один (например, три) узла 410а, 410b и 410c. Каждый из узлов 410а, 410b и 410c включает в себя, как описано выше: стойку сохранения, выполненную с возможностью надежного содержания подсистемы 100 управления, подсистемы 408 питания и подсистемы 434 сохранения, включая в себя одну или больше батарей 406. Одна или больше батарей 406 выполнены с возможностью съема и заряда. Таким образом, батареи можно легко заменять, если требуется. Узлы могут содержаться в стойках, которые могут содержать колесики или любое другое устройство, которое позволяют легко перемещать узлы на основе стойки. Узел может, например, представлять собой систему 40 кВт. Кроме того, каждый узел может представлять собой узел с разделенным напряжением, который можно масштабировать. Другими словами, каждый узел может иметь одинаковый общий уровень напряжения. Также возможно, чтобы узлы имели разные уровни напряжения.

B. Подсистема/подсистемы управления модулем

Система 400 сохранения и распределения энергии, показанная на фиг. 4, также включают в себя подсистему 420 управления модулем, которая соединена с каждым из трех узлов 410а, 410b и 410c. Другими словами, подсистема 100 управления каждого узла 410а, 410b, 410c соединена с подсистемой 420 управления модулем. Подсистема 420 управления модулем обслуживает произвольное количество узлов. Например, подсистема 420 управления модулем выполнена с возможностью отслеживания текущего состояния множества узлов 410а, 410b, 410c в системе 400 сохранения и распределения энергии, показанной на фиг. 4. Подсистема 420 управления модулем отслеживает/поддерживает, например, текущее состояние и емкость заряда/разряда для группы узлов, назначенных для охвата этой подсистемой. Любое количество узлов можно использовать в системе 400 сохранения и распределения энергии, показанной на фиг. 4. Обмен данными между подсистемами 100 управления и узлами подсистемы 420 управления модулем может осуществляться, например, через Modbus или DNP3. Modbus представляет собой протокол последовательной передачи данных, который используется для соединения промышленных электронных устройств. Modbus позволяет обеспечить обмен данными между множеством устройств, соединенных с одной сетью.

В системе 400 сохранения и распределения питания на фиг. 4 подсистема 420 управления модулем выполнена с возможностью отслеживать возможности заряда/разряда множества узлов 410а, 410b, 410c и т.д. Подсистема 420 управления модулем также выполнена с возможностью оптимизации работоспособности и характеристик подсистем 434 сохранения, подсистемы 408 питания и/или подсистемы 100 управления во множестве узлов 410а, 410b, 410c и т.д., используя, например, параметры статуса/работоспособности/рабочих характеристик, описанные выше. Кроме того, подсистемы 100 управления каждого узла могут передавать кривую стоимости (например, кривую киловатты - доллары) в подсистему 420 управления модулем, и подсистема 420 управления модулем может определять, какой узел представляет собой самый дешевый ресурс для использования, и может использовать энергию, сохраняемую в узле, который представляет собой самый дешевый ресурс энергии. Другими словами, подсистема 420 управления модулем может опрашивать разные узлы, для определения, какой узел или узлы представляют собой самый дешевый ресурс/ресурсы сохраненной энергии. В примерном варианте осуществления подсистема 420 управления модулем может ранжировать множество узлов на основе их кривой стоимости (например, от самого дешевого до самого дорогостоящего или от самого дорогостоящего к самому дешевому).

Как описано выше, в каждом узле 410а, 410b, 410c, модуль 404 управления батареей включает в себя процессор 432, который выполнен с возможностью отслеживать, по меньшей мере, одну батарею 406, и выполнен с возможностью связи с подсистемой 100 управления. Кроме того, в каждом узле подсистема 408 питания выполнена с возможностью ее соединения с линией питания, и подсистема 408 питания включает в себя преобразователь 416 питания (например, обратный преобразователь), который преобразует энергию AC в энергию DC, когда, по меньшей мере, одна батарея 406 заряжается, и преобразует энергию AC в энергию DC, когда, по меньшей мере, одна батарея разряжается.

В каждом узле 410а, 410b, 410c, подсистема 100 управления в стойке соединена с подсистемой 434 сохранения узла и соединена с подсистемой 408 питания узла. Подсистема 100 управления узла включает в себя процессор 102, и процессор 102 выполнен с возможностью управления передачей энергии между подсистемой 434 сохранения и подсистемой 408 питания. В примерном варианте осуществления процессор 102 узла выполнен с возможностью передачи сигналов, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи 406 в узле, и процессор 102 выполнен с возможностью отслеживать рабочий статус одной или больше батарей 406 в узле.

Система 400 сохранения и распределения энергии по фиг. 4 включает в себя, например, датчик 606 частоты, RTU 422 и модуль 424 управления надзором и получением данных (SCADA), который соединен с подсистемой 420 управления модулем. Датчик 606 частоты может представлять собой датчик напряжения и т.д. Модуль 424 SCADA может представлять собой систему управления, которая получает данные и представляет собой первичный интерфейс пользователя для подсистем 410d, 410е и т.д. управления узлом в подсистемах 602а, 602b, управления модулем и т.д., подсистемы 604 управления объектом и модуля отправки на рынок. Как показано на фиг. 4, модуль 424 SCADA может передавать и/или принимать данные из подсистемы 408 питания, подсистемы 100 управления и подсистемы 434 сохранения узла 410c. Модуль 424 SCADA также может передавать и/или принимать данные из всех подсистем 100, 408, 434 в узлах 410а и 410b питания. Таким образом, модуль 424 SCADA может связываться с каждой подсистемой по отдельности. Модуль отправки на рынок содержит информацию о рынке (например, стоимость энергии и т.д.) и может принимать интеллектуальные решения на основе информации рынка, относящейся к энергетической промышленности. Обмен данными между подсистемой 420 управления модулем и RTU 422, и модулем 424 SCADA может, например, выполняться через Modbus или DNP3. Все точки данных подсистемы 604 управления объектом подсистемы 420, 602а, 602b, 602c управления модулем, и подсистемы 410а, 410b, 410c управления узлом доступны для модуля 424 SCADA.

Узлы 410а, 410b, 410c соединены с распределительным устройством 436 с напряжением, например, 480 В. В частности, распределительное устройство 436 может быть соединено с подсистемами 408 питания узлов 410а, 410b, 410c. На фиг. 4 распределительное устройство 436 соединено с изолирующим трансформатором 426. Изолирующий трансформатор 426 соединен с распределительным устройством 428, напряжением, например, 13,8 кВ. Распределительное устройство 428 может также быть соединено с трансформатором 430 ступенчатого повышения напряжения генератора (GSU). Трансформатор 430 GSU может представлять собой, например, трансформатор 13,8/138 кВ GSU.

С. Подсистема управления объектом

На фиг. 6 иллюстрируется иерархическая архитектура системы 600 питания, которая включает в себя множество подсистем 602а, 602b, 602c и т.д. управления модулем. Каждая подсистема управления модулем (например, подсистема 602а управления модулем) соединена с множеством подсистем 410d и 410е управления узлом, которые представляют собой подсистемы 100 управления, расположенные в узлах 410а, 410b, 410c. Таким образом, подсистема управления узлом представляет собой подсистему 100 управления, которая расположена в узле. Например, на фиг. 6, подсистема 410d управления узлом расположена в узле, который также включает в себя подсистему 408 питания и подсистему 434 сохранения, включающую в себя одну или больше батарей 406. Аналогично, подсистема 410е управления узлом расположена в другом узле, который также включает в себя подсистему 408 питания и подсистему 434 сохранения, включающую в себя одну или больше батарей 406. Подсистема 602а управления модулем соединена с подсистемами 410d и 410е управления узлом. Аналогично, подсистема 602b управления модулем соединена с подсистемам 410f и 410g управления узлом. Кроме того, подсистема 602c управления модулем соединена с подсистемами 410d и 410е управления узлом.

Кроме того, в системе 600 питания на фиг. 6 подсистема 604 управления объектом соединена с каждой из множества подсистем 602а, 602b, 602c управления модулем. Подсистема 604 управления объектом может использоваться, как произвольное количество подсистем управления модулем. Подсистема 604 управления объектом поддерживает/отслеживает текущее состояние и возможность заряда/разряда для всех узлов на объекте, то есть, для объекта сохранения энергии или части объекта сохранения энергии.

На фиг. 6 подсистема 604 управления объектом выполнена с возможностью отслеживания возможности заряда/разряда множества подсистем 602а, 602b, 602c управления модулем. Кроме того, подсистема 604 управления объектом выполнена с возможностью оптимизации и/или отслеживания работоспособности и рабочих характеристик компонентов во множестве подсистем 602а, 602b, 602c управления модулем (батареями, обратными преобразователями и т.д.).

Система 600 питания на фиг. 6 представляет три подсистемы 602а, 602b, 602c управления модулем, но система 600 питания может содержать любое количество подсистем управления модулем. Система 600 питания на фиг. 6 представляет шесть подсистем управления узлом 410d, 410е, 410f, 410g, 410h, 410i, но система 600 питания может содержать любое количество подсистем управления узлом. Однако, ввиду иерархической структуры системы 600 питания, обычно будет присутствовать больше подсистем управления узлом, чем подсистем управления модулем, поскольку каждая подсистема управления модулем обычно отслеживает больше, чем одну подсистему управления узлом. Например, на фиг. 6 каждая подсистема управления модулем (например, 602а) отслеживает две подсистемы управления узлом (например, 410d и 410е). Из-за иерархической структуры системы питания на фиг. 6, подсистема 601 или каждая подсистема 604 управления объектом соединяется с множеством подсистем управления модулем (например, 602а, 602b, 602c), и каждая из подсистем управления модулем соединена с множеством подсистем управления узлом. В примерном варианте осуществления, как показано на фиг. 6, подсистема управления объектом может быть соединена с датчиком 606 частоты, и RTU 422 может быть соединен для отправки. RTU 422 может передавать сигналы в подсистему 604 управления объектом, подсистемы 602а, 602b, 602c, управления модулем и т.д., и подсистемы 410d, 410е, 410f, 410g, 410h, 410i и т.д. управления узлом. Данные из датчика 606 частоты могут быть введены в модуль 604 отправки для сохранения объекта, и эти данные могут использоваться при определении того, как отправить объект, в дополнение к или вместо отправки, показанной на фиг. 6.

В примерном варианте осуществления система 600 питания может быть саморегистрирующейся. Таким образом, каждая подсистема 410 управления узлом содержит минимальный набор информации о самой себе, которая уникально идентифицирует узел. Другими словами, в узле известно о самом себе путем сохранения информации о самом себе в подсистеме 100 управления. Узел может затем самостоятельно регистрироваться (то есть, он является саморегистрирующимся) путем передачи уникальной информации идентификации в подсистему 602 управления модулем, и затем вплоть до подсистемы 604 управления объектом и т.д. Информация уникальной идентификации позволяет подсистеме 604 управления объектом знать, что подсистема управления узлом, которая передает эту информацию (например, информацию идентификации), присутствует и доступна. Подсистема 604 управления объектом может затем поддерживать базу данных доступных подсистем управления узлом.

Аналогично, подсистема 602 управления модулем также знает характеристики самой себя и может регистрировать саму себя в подсистеме 604 управления объектом. Объекты также знают сами себя и могут регистрировать сами себя в парке. Как правило, парк представляет собой географическую область. Также возможно, чтобы парки были вложенными. Аналогично, парки также знают сами себя и могут регистрировать сами себя на предприятиях, которые могут иметь наивысший уровень иерархии.

В примерном варианте осуществления система 600 питания может быть самосборной. Система 600 питания является самосборной в отношении того, что узлы могут определять, что они представляют собой модуль, и модули могут определять, что они представляют собой объект и т.д. Например, каждая подсистема 100 управления может содержать привилегированный профиль, который включает в себя некоторые или все из следующих параметров, относящихся к узлу, в котором они находятся (подсистемы управления модулем могут также сохранять привилегированные профили множества узлов, для отслеживания/администрирования которыми они назначены, и подсистема управления объектом может сохранять привилегированные профили комбинированных групп узлов, которые отслеживают/которыми управляют с помощью подсистемы управления модулем):

оптимальные скорости заряда/разряда батарей в узле;

наиболее эффективный диапазон отправки батарей, возможный диапазон отправки батарей, текущий диапазон отправки для батарей и т.д.;

кривая эффективности батарей;

текущее состояние/статус узла (например, находится ли он в режиме онлайн/офлайн, текущий режим, ошибки, которые возникли и/или присутствуют, и т.д.);

предпочтительная рабочая температура подсистемы питания (например, минимальная температура, максимальная температура и т.д.);

предпочтительная температура батарей (например, минимальная температура, максимальная температура и т.д.);

максимальная эффективность обратного преобразователя;

предыстория батарей (например, какие операции выполняли батареи в течение последнего периода времени и т.д.);

пропускная способность (например, средняя пропускная способность);

информация о гарантии батарей; и

срок службы компонентов и т.д.

Множество узлов могут затем быть самосборными для формирования модуля на основе требуемых параметров системы. Кроме того, подсистема 604 управления объектом может выбирать специфичные группы узлов, отслеживаемые конкретной подсистемой управления модулем, или может выбирать множество групп узлов, отслеживаемых двумя или больше подсистемами управления модулем на основе профилей предпочтений узлов, для получения требуемой характеристики питания, которая требуется для системы.

В примерном варианте осуществления параметры профиля предпочтения, описанные выше, могут быть взвешены по-разному таким образом, что некоторые параметры рассматриваются более важными, чем другие при выборе узла на основе его профиля предпочтения. Например, когда требуется определенное количество энергии, подсистема 604 управления объектом может начать процесс опроса путем просмотра профилей предпочтений множества узлов в системе и может выбрать узел или группы множества узлов на основе требуемой энергии. Например, могут быть выбраны узлы, которые обеспечивают самую дешевую энергию. Также возможно, что выбранные узлы могут представлять собой узлы, которые содержат батареи, у которых скоро заканчивается гарантия, узлы, которые работают с максимальной эффективностью на своей кривой эффективности, узлы, которые расположены рядом друг с другом (то есть, место расположения), и т.д.

В примерном варианте осуществления каждый узел может содержать индивидуальное программное обеспечение, и после самосборки для формирования модуля, индивидуальное программное обеспечение каждого узла комбинируют для формирования комбинированной программы, которая может управлять всеми стойками в модуле. В качестве альтернативы, один узел в модуле может содержать программное обеспечение, которое используется для управления всеми узлами собранного модуля. Здесь представлена полностью по ссылке заявка, регистрационный номер патентного поверенного №0080451-000080 под названием "Method and System for Self-Registration and Self-Assembly of Electrical Devices," в которой дополнительно описаны системы саморегистрации и самосборки, и способы, которые могут использоваться в способах и системах модульного сохранения энергии, в соответствии с настоящей заявкой.

D. Интерфейс человек-машина

Система 600 питания по фиг. 6 также может включать в себя интерфейс человек-машина, который может быть соединен с системой 600 питания (например, модуль 424 SCADA, подсистема 604 управления объектом на фиг. 6, или другой компонент в системе питания) для отслеживания и/или управления системой. Интерфейс человек-машина может представлять собой, например, программу, работающую в планшетном компьютере, компьютере или в смартфоне. Интерфейс человек-машина может выводить и отображать различные параметры системы 600 питания, например, мощность, ток, напряжение, частота сердцебиения, отправка из стойки в подсистему питания, текущее состояние и т.д.

В примерном варианте осуществления оператор системы (например, через интерфейс человек-машина) передает направления, которые принимает подсистема 604 управления объектом, и которые затем распределяются среди подсистем управления модулем (например, 602а, 602b, 602c и т.д.) и подсистем управления узлом (например, 410d, 410е, 410f, 410g, 410h, 410i и т.д.). Таким образом, могут выполняться отправки через узлы и через модули (то есть, отправки на уровне узла или модуля).

В то время, как различные примерные варианты осуществления раскрытых системы и способа были описаны выше, следует понимать, что они были представлены только с целью примера, а не для ограничений. Они не являются исчерпывающими и не ограничивают раскрытие точной раскрытой формой. Изменения и варианты возможны с учетом представленных выше описаний или могут быть получены при выполнении на практике раскрытия, без выхода за пределы ширины или объема.

Изобретение относится к области электротехники и направлено на продукт для сохранения энергии в форме системы узла батареи, которая может модульно использоваться на объекте сохранения энергии. Подсистема управления, выполненная с возможностью управления передачей энергии, включающая в себя: источник питания AC/DC; источник бесперебойного питания; процессор; переключатель Ethernet; первый интерфейс передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы сохранения, который отслеживает одну или больше батарей; первый интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему сохранения; второй интерфейс передачи данных, выполненный с возможностью передачи и/или приема данных из подсистемы питания, которая включает в себя преобразователь энергии, и подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач; и второй интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему электропередач, в которой процессор выполнен с возможностью передачи сигналов с управлением зарядом и разрядом по меньшей мере одной батареи из одной или больше батарей в подсистеме сохранения. 6 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Подсистема управления, выполненная с возможностью управления передачей энергии, содержащая:

источник питания постоянного или переменного тока;

источник бесперебойного питания;

процессор;

переключатель Ethernet, соединенный с процессором;

первый интерфейс передачи данных, соединенный с переключателем Ethernet и выполненный с возможностью передачи и/или приема данных в/из подсистемы сохранения, который отслеживает одну или больше батарей;

первый интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему сохранения;

второй интерфейс передачи данных, соединенный с переключателем Ethernet и выполненный с возможностью передачи и/или приема данных в/из подсистемы питания, которая включает в себя преобразователь энергии, и подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач; и

второй интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему электропередач,

в которой процессор выполнен с возможностью передачи, через переключатель Ethernet, сигналов с управлением зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи из одной или больше батарей в подсистеме сохранения.

2. Подсистема управления по п. 1, в которой процессор принимает данные батареи из подсистемы сохранения и, на основе информации в принятых данных батареи, процессор инструктирует подсистему питания управлять по меньшей мере одной батареей.

3. Подсистема управления по п. 1, в которой процессор выполнен с возможностью оптимизировать работоспособность и рабочие характеристики одной или больше батарей в подсистеме сохранения.

4. Подсистема управления по п. 1, в которой процессор выполнен с возможностью отслеживать рабочий статус одной или больше батарей.

5. Подсистема управления по п. 1, в которой подсистема управления выполнена с возможностью ее установки в стойке.

6. Подсистема управления по п. 5, в которой подсистема питания и подсистема сохранения также выполнены с возможностью установки в стойке.

7. Подсистема управления по п. 1, дополнительно содержащая:

порт, который позволяет программировать или перепрограммировать процессор.

8. Подсистема управления по п. 1, дополнительно содержащая:

индикатор, который обозначает статус подсистемы управления и/или узла сохранения энергии.

9. Подсистема управления по п. 1, дополнительно содержащая:

интерфейс карты памяти, выполненный с возможностью приема съемной карты памяти.

10. Подсистема управления по п. 1, дополнительно содержащая:

датчик приближения, выполненный с возможностью определения человека или объекта в непосредственной близости к подсистеме управления, и когда человека или объект определяют в непосредственной близости к подсистеме управления, поведение подсистемы управления модифицируют.

11. Подсистема управления по п.1, в которой корпус подсистемы управления содержит источник питания постоянного или переменного тока, процессор и переключатель Ethernet, а также корпус включает в себя первый интерфейс передачи данных, первый интерфейс передачи, второй интерфейс передачи данных и второй интерфейс передачи.

12. Подсистема управления по п.11, в которой подсистема питания имеет корпус, отделенный от корпуса подсистемы управления.

13. Накопитель энергии и система распространения, содержащий

узел, включающий в себя:

подсистему сохранения, подсистему управления и подсистему питания;

подсистема сохранения включает в себя одну или больше батарей, которые выполнены съемными и с возможностью заряда и/или разряда, и подсистема сохранения включает в себя процессор, который выполнен с возможностью отслеживания по меньшей мере одной батареи из по меньшей мере одной или больше батарей, и выполнен с возможностью обмена данными с подсистемой управления;

подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач, и подсистема питания включает в себя преобразователь энергии, который преобразует энергию переменного тока в энергию постоянного тока, когда происходит заряд по меньшей мере одной батареи, и преобразует электроэнергию постоянного тока в электроэнергию переменного тока, когда происходит разряд по меньшей мере одной батареи; и

подсистема управления соединена с подсистемой сохранения и соединена с подсистемой питания, подсистема управления включает в себя процессор, переключатель Ethernet, соединенный с процессором, и источник бесперебойного питания, при этом процессор выполнен с возможностью управления, через переключатель Ethernet, передачей энергии между модулем управления батареей и подсистемой питания,

в котором процессор выполнен с возможностью передавать, через переключатель Ethernet, сигналы, которые управляют зарядом и разрядом, по меньшей мере, одной батареи, и в котором процессор выполнен с возможностью отслеживания рабочего статуса одной или больше батарей.

14. Система сохранения и распределения энергии по п. 13, в которой подсистема управления включает в себя:

источник питания постоянного или переменного тока;

первый интерфейс передачи данных, соединенный с переключателем Ethernet и выполненный с возможностью передачи и/или приема данных в/из подсистемы сохранения;

первый интерфейс передачи, выполненный с возможностью передачи энергии в подсистему сохранения;

второй интерфейс передачи данных, соединенный с переключателем Ethernet и выполненный с возможностью передачи и/или приема данных в/из подсистемы питания; и

второй интерфейс переноса, выполненный с возможностью переноса энергии в подсистему питания.

15. Система питания, содержащая множество узлов, как определено в п. 13.

16. Система сохранения и распределения энергии по п. 13, в которой процессор принимает данные батареи из подсистемы сохранения, и на основе информации в принятых данных батареи и по запросу из центральной или распределенной системы управления процессор инструктирует подсистему питания выполнять управление по меньшей мере одной батареей.

17. Система сохранения и распределения энергии по п. 13, в которой процессор выполнен с возможностью оптимизировать работоспособность и рабочие характеристики одной или больше из батарей в подсистеме сохранения.

18. Система сохранения и распределения энергии по п. 13, дополнительно содержащая стойку сохранения, выполненную с возможностью надежного содержания подсистемы сохранения, подсистема управления и подсистема питания и стойка сохранения соответствуют стандартам стоек ETSI, EIA, IEC, CEA или DIN.

19. Система сохранения и распределения энергии по п. 13, дополнительно содержащая:

датчик приближения, выполненный с возможностью определения человека или объекта в непосредственной близости к узлу, и когда определяют, что человек или объект находится в непосредственной близости к узлу, поведение узла, подсистемы управления, подсистемы сохранения или подсистемы питания модифицируют.

20. Система сохранения и распределения энергии, содержащая:

множество узлов, каждый узел, включающий в себя:

подсистему сохранения, подсистему управления и подсистему питания;

подсистема сохранения включает в себя одну или больше батарей, которые выполнены съемными и с возможностью заряда, и подсистема сохранения включает в себя процессор, который выполнен с возможностью отслеживания по меньшей мере одной батареи из по меньшей мере одной или больше батарей и выполнен с возможностью обмена данными с подсистемой управления;

подсистема питания выполнена с возможностью соединения с линией электропередач, и подсистема питания включает в себя преобразователь энергии, который преобразует энергию переменного тока в энергию постоянного тока, когда происходит заряд по меньшей мере одной батареи, и преобразует энергию постоянного тока в энергию переменного тока, когда происходит разряд по меньшей мере одной батареи;

подсистема управления соединена с подсистемой сохранения и соединена с подсистемой питания, подсистема управления включает в себя процессор, переключатель Ethernet, соединенный с процессором, и источник бесперебойного питания, при этом процессор выполнен с возможностью управления передачей энергии между подсистемой сохранения и подсистемой питания,

в которой процессор выполнен с возможностью передачи, через переключатель Ethernet, сигналов, которые управляют зарядом и разрядом по меньшей мере одной батареи, и

в которой процессор выполнен с возможностью отслеживать рабочий статус одной или больше батарей; и

подсистема управления модулем соединена с каждым из множества узлов, и подсистема управления модулем выполнена с возможностью отслеживать текущее состояние множества узлов.

21. Система сохранения и распределения энергии по п. 20, в которой подсистема управления модулем выполнена с возможностью отслеживания возможности заряда/разряда множества узлов.

22. Система сохранения и распределения энергии по п. 20, в которой подсистема управления модулем выполнена с возможностью оптимизировать работоспособность и рабочие характеристики подсистем сохранения, подсистем питания и подсистем управления во множестве узлов.

23. Система питания, содержащая множество подсистем управления модулем, как определено в п. 20, в которой каждая подсистема управления модулем соединена с множеством узлов.

24. Система питания, содержащая подсистему управления объектом, соединенную с каждой из множества подсистем управления модулем по п. 23.

25. Система питания по п. 24, в которой подсистема управления объектом выполнена с возможностью отслеживать способность заряда/разряда множества подсистем управления модулем.

26. Система питания по п. 21, в которой подсистема управления объектом выполнена с возможностью оптимизации работоспособности и рабочих характеристик компонентов во множестве подсистем управления модулем.