本發(fā)明涉及一種用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件，其中應(yīng)急能量存儲裝置被設(shè)計成為至少一個能量消耗裝置提供應(yīng)急電能，其中確定可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax，并且一旦可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax已經(jīng)達到限定的最小輸出值，就確認(rèn)操作就緒狀態(tài)。

本發(fā)明還涉及一種用于準(zhǔn)備風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)來用于操作的方法，其中變槳系統(tǒng)具有至少一個應(yīng)急能量存儲裝置，所述至少一個應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件。本發(fā)明還涉及一種具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序指令的計算機程序產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種用于風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)，其中變槳系統(tǒng)具有至少一個應(yīng)急能量存儲裝置，所述至少一個應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件。本發(fā)明還涉及一種具有此類變槳系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)。

在許多領(lǐng)域中都使用了用于利用電能向能量消耗裝置供應(yīng)能量的應(yīng)急能量存儲裝置。通常，向能量消耗裝置供應(yīng)的應(yīng)急能量是與安全相關(guān)。這種類型的安全相關(guān)能量消耗裝置的例子具體地講是電梯中的電機或風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)中的變槳系統(tǒng)。

當(dāng)外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，如例如在建筑發(fā)生火災(zāi)的情況下會出現(xiàn)的狀況，電梯必須能夠移向下一樓層，并且在外部電網(wǎng)無法提供能量的情況下將門打開，使得當(dāng)時在電梯中的任何人都可獲得安全。

現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)通常配備電力變槳系統(tǒng)，電力變槳系統(tǒng)每轉(zhuǎn)子葉片有至少一個電機，該電機表征為變槳電機。通過使轉(zhuǎn)子葉片繞它們相應(yīng)縱向軸線旋轉(zhuǎn)，此類變槳系統(tǒng)對轉(zhuǎn)子葉片相對于風(fēng)的位置進行調(diào)節(jié)，并且通常是使風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子停止的唯一安全選項。這在變槳系統(tǒng)使轉(zhuǎn)子葉片在所謂輪葉位置中旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)子在沒有驅(qū)動器的情況下因風(fēng)停止時發(fā)生。對變槳系統(tǒng)的能量供應(yīng)通常通過電網(wǎng)進行，風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)還將所產(chǎn)生的電流供應(yīng)到電網(wǎng)中。如果電網(wǎng)發(fā)生故障，就會造成危險狀況，例如，在風(fēng)增大的情況下，風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度超過允許的最大值，因此風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)可能受損或者附近的人可能受傷。

為了防止該類型的危險狀況，即使是在電網(wǎng)故障的情況下，就算外部電網(wǎng)不向變槳系統(tǒng)供應(yīng)能量，也必須使轉(zhuǎn)子葉片能移動到輪葉位置。為此，從本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，變槳系統(tǒng)配備一個或多個應(yīng)急能量存儲裝置，這樣至少在轉(zhuǎn)子葉片置于安全輪葉位置前，即使電網(wǎng)故障，也會確保對變槳系統(tǒng)的能量供應(yīng)并因此確保該變槳系統(tǒng)的使用性能。

為了能夠在電網(wǎng)無法供應(yīng)能量的應(yīng)急狀況期間執(zhí)行所述措施，能量消耗裝置必須能夠從應(yīng)急能量存儲裝置汲取最小量的能量和/或最小輸出。

在從應(yīng)急能量存儲裝置汲取能量期間，始終存在損失ev，這種損失基本又與應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri有關(guān)。因此，存儲在應(yīng)急能量存儲裝置中的能量ec等于損失ev和可汲取的能量el的總和：

ec＝ev+el

這意味著可汲取的能量el是在扣除不可避免損失ev之后可有效地提供給能量消耗裝置的能量。

可汲取的能量el是取決于在應(yīng)急狀況期間的假定負(fù)載電流曲線i(t)，其中負(fù)載電流曲線i(t)指示在應(yīng)急狀況下由能量消耗裝置從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的電流。因此，可將可汲取的能量el近似地表述為所存儲的能量ec與內(nèi)阻ri和負(fù)載電流曲線i(t)平方的乘積的時間積分的差值：

確定積分極限，以及進而確定能量消耗裝置在應(yīng)急狀況下從應(yīng)急能量存儲裝置汲取能量的開始時間t0和能量消耗裝置不再從應(yīng)急能量存儲裝置汲取任何能量的結(jié)束時間t1。在此計算中的近似包括忽略除了在應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri處發(fā)生的損失之外的其他損失。

為了確定可汲取的能量el，因此僅有存儲在應(yīng)急能量存儲裝置中的能量、內(nèi)阻ri和假定負(fù)載電流曲線i(t)是必需的。應(yīng)急能量存儲裝置的可汲取的能量el和應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri的確定可以不同方式進行。一個方法是使應(yīng)急能量存儲裝置在某個時間范圍內(nèi)短期負(fù)載，并且測量在短期負(fù)載之前和之后的電壓差以及測量充電電流。由此而計算出從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri。相較于經(jīng)由放電過程測量可汲取的能量，經(jīng)由充電過程測量可汲取的能量具有的優(yōu)點是，經(jīng)由充電過程來測量的過程增加應(yīng)急能量存儲裝置容量，而非在相同水平的復(fù)雜度下減少應(yīng)急能量存儲裝置容量。

可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的輸出是內(nèi)阻ri的函數(shù)。當(dāng)負(fù)載電阻rl對應(yīng)內(nèi)阻ri時，可汲取的輸出最大。據(jù)此，限定可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax?？杉橙〉姆逯递敵鰌max與內(nèi)阻ri的倒數(shù)成比例：

具體地講，風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)和其中使用的應(yīng)急能量存儲裝置可暴露于極端溫度。低溫尤其引起風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)內(nèi)的問題。這種情況的例子是形成霜或冷凝，這自然對電子設(shè)備造成問題。電子設(shè)備不僅會間接地受到低溫影響，而且還間接地受到例如冷凝影響。因此，具體地講，典型地利用電子功率部件進行的加熱可能引起電子裝置內(nèi)的強烈溫度差異，由此導(dǎo)致可損壞例如焊點的機械應(yīng)力。

應(yīng)急能量存儲裝置中的應(yīng)急存儲元件基本也受到了低溫影響。隨著溫度升高，當(dāng)前常用的能量存儲元件的內(nèi)阻ri呈現(xiàn)強烈增大。因為較高內(nèi)阻ri就意味著較高損失ev，所以在低溫下可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el顯著小于在較高溫度下可汲取的能量el。相同情況也適用于可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax。

為了確?？蓮膽?yīng)急能量存儲裝置汲取足夠能量el，在現(xiàn)有技術(shù)中，在冷風(fēng)渦輪機系統(tǒng)開始操作前，應(yīng)急能量存儲裝置所在的配電箱中的空氣會被加熱風(fēng)扇加熱。一旦空氣達到預(yù)設(shè)溫度，例如5℃，就借助于熱敏開關(guān)產(chǎn)生信號，該信號指示了應(yīng)急能量存儲裝置操作就緒狀態(tài)。這種暖機過程相對耗時，并且因此顯著延遲風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)進入操作就緒狀態(tài)。此外，關(guān)于實際可移除的能量el存在一定不確定性，因為空氣溫度并不一定能夠可靠表明能量存儲元件溫度、具體地是核心溫度。因此，常常在安全邊界下進行操作。例如，直到在該配電箱中的空氣溫度為10℃而非5℃時，才會產(chǎn)生指示該操作就緒狀態(tài)的信號。然而即使該配電箱內(nèi)達到10℃的溫度；仍無法保證應(yīng)急能量存儲裝置此時也達到了這一溫度、或是至少使應(yīng)急能量存儲裝置可靠地起作用的溫度，或者已經(jīng)達到所需最小能量、或是對應(yīng)低的電阻，因為對應(yīng)急能量存儲裝置的加熱本來就在配電箱的加熱后延遲一定時間才進行。在計算中考慮對應(yīng)安全邊界還延遲了風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)啟動，這意味著該風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的運營方因較長停機時間而遭受損失。如果根據(jù)空氣溫度估計可汲取的能量el太高，并且風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)即使在可汲取的能量el沒有達到轉(zhuǎn)子葉片的應(yīng)急移動的輪葉位置時也投入運行，那么恐怕將會出現(xiàn)更嚴(yán)重的影響。如果在這種情況下電網(wǎng)發(fā)生故障，轉(zhuǎn)子葉片會在應(yīng)急情況期間至少部分地保持在風(fēng)中，由此風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)將會在強風(fēng)情況下進入超速狀態(tài)并且可能受損。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法、一種用于準(zhǔn)備風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)來用于操作的方法、以及一種計算機程序產(chǎn)品，它們在該應(yīng)急能量存儲裝置的較低啟動溫度下也可使用，并且還提供了一種變槳系統(tǒng)和一種風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)，它們即使在較低啟動溫度下也會快速且安全地操作就緒。

先前推導(dǎo)和指出的目的是從先前所述用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法開始實現(xiàn)，其中應(yīng)急能量存儲裝置經(jīng)由放電裝置放電，以便使用在使應(yīng)急能量存儲裝置放電期間在內(nèi)阻ri處出現(xiàn)的熱量加熱應(yīng)急能量存儲裝置。

本發(fā)明利用了在低溫下使內(nèi)阻ri增大的本來不利效應(yīng)，以便通過使應(yīng)急能量存儲裝置放電從內(nèi)部加熱應(yīng)急能量存儲裝置。通過加熱應(yīng)急能量存儲裝置，內(nèi)阻ri降低。因為內(nèi)阻ri是造成損失ev的主要部分的原因，壽命將同樣隨著對應(yīng)急能量存儲裝置的加熱而縮短。因此，可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax由于內(nèi)阻ri的減小而增大。

在此，對應(yīng)急能量存儲裝置的加熱可以根據(jù)測量到的溫度(例如，系統(tǒng)外部溫度或者也容納應(yīng)急能量存儲裝置的外殼內(nèi)的溫度)進行。代替在應(yīng)急能量存儲裝置被外部熱源諸如加熱風(fēng)扇加熱之前一直等待，可以僅從內(nèi)部或甚至是另外地從內(nèi)部加熱應(yīng)急能量存儲裝置。替代地或除了溫度測量之外，可以確定應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri，并且可以根據(jù)為應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri指定的極限的閾值的減小確定應(yīng)急能量存儲裝置的加熱。

利用本發(fā)明的一有利實施方案，提供的是，測量至少一個物理變量，所述至少一個物理變量使得能夠表明應(yīng)急能量存儲裝置的一個能量存儲元件或多個能量存儲元件的核心溫度；核心溫度基于所述一個物理變量或所述多個物理變量計算，并且對應(yīng)急能量存儲裝置的放電至少在核心溫度已經(jīng)達到可限定的溫度閾值之前一直發(fā)生。相較于本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)的確定空氣溫度的方法，這意味著用于溫度確定的顯著更有意義的選項。在此，在達到溫度閾值后，才會視為表明操作就緒狀態(tài)，也就是說可以進行對應(yīng)急能量存儲裝置的啟動。

或者，應(yīng)急能量存儲裝置可基本上總是被放電持續(xù)固定時間范圍，其中選擇所述時間范圍，使得確保對應(yīng)急能量存儲裝置的充分加熱。在此所選擇的時間范圍取決于應(yīng)急能量存儲裝置的參數(shù)。

據(jù)本發(fā)明的另一個有利實施方案，提供的是，在計算核心溫度時，考慮應(yīng)急能量存儲裝置的改變所述一個物理變量或所述多個物理變量與核心溫度之間的關(guān)系的老化效應(yīng)。所述一個物理變量或所述多個物理變量與核心溫度之間的關(guān)系可隨著時間和/或隨著應(yīng)急能量存儲裝置的充電/放電循環(huán)的數(shù)目而發(fā)生變化。這些變化的類型和范圍是眾所周知的，并且因此可以在計算核心溫度時被考慮到，由此即使對于已老化的應(yīng)急能量存儲裝置，也可保持計算精度。

在本發(fā)明的一個尤其有利實施方案中，提供的是，所述一個物理變量或所述多個物理變量包括應(yīng)急能量存儲裝置的電容c和/或應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri。如前所述，內(nèi)阻ri表現(xiàn)出了顯著的溫度依賴性；因此，從內(nèi)阻ri，可推導(dǎo)出應(yīng)急能量存儲裝置或能量存儲元件的溫度。另外，電容c也是溫度相關(guān)的，并且可以類似方式應(yīng)用，以便確定應(yīng)急能量存儲裝置或能量存儲元件的溫度。

尤其優(yōu)選的是，連續(xù)確定在放電期間的可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax。這將確保應(yīng)急能量存儲裝置僅放電至必要程度。根據(jù)具體情況，應(yīng)急能量存儲裝置可以通過放電過程被加熱到使足夠殘余能量/殘余輸出可供用于應(yīng)急操作而不重復(fù)充電的程度。通過這一措施，就確保了在盡可能短時間內(nèi)實現(xiàn)操作狀態(tài)?；蛘?，對應(yīng)急能量存儲裝置的放電可以進行持續(xù)預(yù)定時間范圍，或者在已經(jīng)從應(yīng)急能量存儲裝置汲取預(yù)定的能量數(shù)量前都一直進行。

優(yōu)選地，應(yīng)急能量存儲裝置經(jīng)由放電裝置加載負(fù)載電阻rl，該負(fù)載電阻小于應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri，具體地是不大于內(nèi)阻ri的一半，或者尤其優(yōu)選的是，不大于內(nèi)阻ri的10％。以此方式，在放電期間從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量的大部分在內(nèi)阻ri處被轉(zhuǎn)換成熱量。

根據(jù)本發(fā)明的另一有利實施方案，提供的是，當(dāng)重新確定的結(jié)果為可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el未達到可限定最小能量值和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax未達到可限定最小輸出值時，為應(yīng)急能量存儲裝置充電。在僅通過使應(yīng)急能量存儲裝置放電而無法實現(xiàn)必要最小能量和/或必要最小輸出的情況下，該目標(biāo)或多個目標(biāo)仍可通過簡單地對應(yīng)急能量存儲裝置充電實現(xiàn)。應(yīng)急能量存儲裝置可例如在預(yù)定時間范圍內(nèi)被充電以預(yù)定的能量數(shù)量，或被充電達預(yù)定水平，其中該水平尤其為可存儲在應(yīng)急能量存儲裝置中的最大能量數(shù)量的至少80％、或優(yōu)選地至少90％，并尤其優(yōu)選地至少95％。

在應(yīng)急能量存儲裝置在根據(jù)本發(fā)明的方法開始時僅具有非常小的能量數(shù)量、或甚至是完全放電的情況下，有利的是，為應(yīng)急能量存儲裝置充電以使得能夠隨后使該應(yīng)急能量存儲裝置放電。本發(fā)明的一有利實施方案的特征在于，在應(yīng)急能量存儲裝置放電前，應(yīng)急能量存儲裝置僅充在應(yīng)急能量存儲裝置放電之后對于加熱應(yīng)急能量存儲裝置使得存在至少可實現(xiàn)操作就緒狀態(tài)的殘余能量的目的所必需的量的電。為給應(yīng)急能量存儲裝置充電，優(yōu)選地提供了充電裝置。

充電裝置可例如由整流器形成，該整流器將供電電網(wǎng)的交流電整流成直流電。具體地講，當(dāng)能量消耗裝置例如具有也可作為發(fā)電機操作并且由應(yīng)急能量存儲裝置中的能量供電的電機時，充電裝置還可以由能量消耗裝置本身形成。

根據(jù)本發(fā)明的一個尤其更有利的實施方案，提供的是，對應(yīng)急能量存儲裝置的充電在不超過應(yīng)急能量存儲裝置的最大允許充電電流時進行。通過這一電流限制，保護應(yīng)急能量存儲裝置免于過載，并且應(yīng)急能量存儲裝置的使用壽命增長。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，提供的是，放電裝置包括一個能量消耗裝置或多個能量消耗裝置中的至少一個。因此，所述一個能量消耗裝置或所述多個能量消耗裝置中的至少一個可起負(fù)載電阻器的作用，應(yīng)急能量存儲裝置可經(jīng)由其放電。這意味著可以省去僅僅用于使應(yīng)急能量存儲裝置放電的單獨負(fù)載電阻器。如果能量消耗裝置例如是變槳系統(tǒng)的電機，那么不僅可以在應(yīng)急能量存儲裝置的放電期間通過電機加熱應(yīng)急能量存儲裝置，而且同時電機也被加熱，并且因此準(zhǔn)備用于待進行的操作。如果存在用于耗散過量能量的制動電阻器(也稱制動斬波器)，那么所述制動電阻器也可用作負(fù)載電阻器。

在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，提供的是，放電裝置具有至少一個加熱電阻器，加熱電阻器的廢熱繼而用于直接或間接地加熱應(yīng)急能量存儲裝置。加熱電阻器可例如布置在應(yīng)急能量存儲裝置的緊密相鄰的位置，可與應(yīng)急能量存儲裝置直接接觸，或者同時用作加熱風(fēng)扇的加熱電阻器。以此方式，不僅在應(yīng)急能量存儲裝置的放電期間在內(nèi)部電阻器處出現(xiàn)的熱量用于加熱應(yīng)急能量存儲裝置，而且還有在放電裝置中轉(zhuǎn)換成熱量的電輸出也會用于加熱應(yīng)急能量存儲裝置。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，提供的是，能量存儲元件具有電容器，尤其是超電容器。應(yīng)急能量存儲裝置可以具有單獨的電容器單元以及多個電容器單元的并聯(lián)電路和/或串聯(lián)電路。當(dāng)存在多個彼此連接的電容器單元時，應(yīng)急能量存儲裝置的電容c因此表征連接的電容器單元所得到的總電容c。

術(shù)語超電容器包括具有雙層電容以及偽電容的電化學(xué)電容器。有時，也會使用術(shù)語超級電容器。根據(jù)這兩個電容中的哪個是主導(dǎo)的，超電容器被分類為三個系列中的一個。超電容器被表征為雙電層電容器(edlc)，其中雙層電容是主導(dǎo)的。其中偽電容占主導(dǎo)的超電容器被表征為偽電容器。其中雙層電容和偽電容對超電容器的總電容c的貢獻程度大致相同的超電容器被表征為混合電容器。溫度對內(nèi)阻ri的影響對于電容器來說特別重要，并且通常在小于0℃的溫度下最強。

可借助于電阻和電壓的測量值以及放電電流通過使應(yīng)急能量存儲裝置短期放電來確定應(yīng)急能量存儲裝置的電容c，就像應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri那樣。

因此，存儲在應(yīng)急能量存儲裝置中的能量ec的結(jié)果為：

影響該計算的充電電壓ul同樣能通過最簡單的測量來限定。因此，可利用先前所述近似來如下計算可汲取的能量el：

此外，當(dāng)將放電電流限制到最大值時是有利的，其中具體地講，最大值被選擇為小于或等于放電裝置的最大允許損耗輸出的值。以此方式，防止放電裝置過載。

對于較冷應(yīng)急能量存儲裝置，其內(nèi)阻ri具體可高到使得在放電過程開始時，放電電流低得在初始時不發(fā)生過載。隨著應(yīng)急能量存儲裝置變暖以及應(yīng)急能量存儲裝置的內(nèi)阻ri的相應(yīng)降低，放電電流隨后可隨時間變大，以致在負(fù)載電阻或多個負(fù)載電阻諸如變槳電機的電機繞組和/或制動斬波器處的輸出損失變得過大。這些負(fù)載電阻原本用于不同目的，并且因此針對不同負(fù)載設(shè)定尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一更優(yōu)選的實施方案，提供的是，對放電電流的限制借助于脈沖寬度調(diào)制進行，其中具體地講，峰值放電電流限于包括應(yīng)急能量存儲裝置和放電裝置的電流電路的最大允許脈沖電流。在此，放電電流是對多個脈沖求平均的所得電流強度。峰值放電電流表征該脈沖寬度調(diào)制的單個脈沖所實現(xiàn)的最大電流強度。

當(dāng)先前所述方法中的一種方法被應(yīng)用于一個應(yīng)急能量存儲裝置，或至少應(yīng)用于變槳系統(tǒng)的應(yīng)急能量存儲裝置的一者時，從先前所述用于使風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)操作就緒的方法開始實現(xiàn)先前推導(dǎo)和示出的目標(biāo)。當(dāng)變槳系統(tǒng)被設(shè)計為用于實現(xiàn)上述方法時，從先前所述變槳系統(tǒng)開始實現(xiàn)先前推導(dǎo)和示出的目標(biāo)。當(dāng)風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)包括這種變槳系統(tǒng)時，從先前所述風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)開始實現(xiàn)先前推導(dǎo)和示出的目標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的方法的各個方法步驟可例如通過計算機程序來實現(xiàn)，計算機程序存儲在存儲介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲裝置、磁性存儲裝置或光學(xué)存儲裝置)上，并借助于控制機構(gòu)處理。

詳細(xì)地講，于是存在多種選項來用于設(shè)計和進一步開發(fā)根據(jù)本發(fā)明的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法。為此目的，參考從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求，以及參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實施方案的后續(xù)詳細(xì)描述。

附圖示出如下：

圖1示意性地示出能量存儲元件的溫度t與其內(nèi)阻ri之間的聯(lián)系；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施方案的流程圖；以及

圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一變槳系統(tǒng)的一部分。

圖1示意性地示出能量存儲元件的溫度t與其內(nèi)阻ri之間的聯(lián)系。為此目的，溫度t已應(yīng)用到y(tǒng)軸，并且示例性能量存儲裝置的內(nèi)阻ri已應(yīng)用到x軸和圖1的示意圖。清楚示出，當(dāng)溫度t降至低于某值時，內(nèi)阻ri大大增加。內(nèi)阻ri大大增加時的溫度t取決于能量存儲裝置類型。對于超電容器，這個溫度t通常為0；然而，根據(jù)類型，某些情況下的內(nèi)阻甚至從-15℃起就足以實現(xiàn)可靠應(yīng)急操作。因此，溫度取決于所選擇的應(yīng)急能量存儲裝置的屬性、以及對變槳驅(qū)動器和護罩的其他尺寸設(shè)定；因此，可單獨地針對任何類型進行選擇。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實施方案的流程圖。在方法開始(s)后，首先向應(yīng)急能量存儲裝置充電(l)，以便確保在應(yīng)急能量存儲裝置中為后續(xù)方法步驟存儲足夠能量。特別地，所述方法步驟在可以假定已在應(yīng)急能量存儲裝置中為后續(xù)方法步驟存儲足夠能量時可省略，例如當(dāng)自前一次啟動存儲了足夠能量并且系統(tǒng)僅在短暫中斷之后，例如在維護工作后，又返回到操作狀態(tài)時。

在下一步驟中，確定(b)可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax。對可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax的確定可優(yōu)選地通過不需要應(yīng)急能量存儲裝置完全放電的方法進行。相較于化學(xué)應(yīng)急能量存儲裝置(例如，鉛酸電池)，對于用作應(yīng)急能量存儲裝置的電容器來說，在部分放電過程的開始和結(jié)束時的電壓差與汲取的輸出之間存在直接關(guān)系，使得可僅從幾秒的放電時間或充電時間中可靠地推導(dǎo)出所存儲的殘余能量。由于僅使應(yīng)急能量存儲裝置加載放電電流幾秒，所以仍然存在足夠殘余能量，使得在經(jīng)由放電過程測量時及此之后無需重新充電。然而優(yōu)選地，電容確定借助于充電過程進行，使得能量被供應(yīng)給應(yīng)急能量存儲裝置，而非從應(yīng)急能量存儲裝置中汲取能量。

如果對可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax的確定(b)是可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el達到可限定最小能量值和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax達到可限定最小能量值的結(jié)果，那么確定(x)操作就緒狀態(tài)，并且具體地講，信號被產(chǎn)生至優(yōu)先控制裝置，其中該信號指示操作就緒狀態(tài)。

如果確定(b)的結(jié)果為可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el未達到可限定最小能量值和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax未達到可限定最小輸出值，那么首先經(jīng)由放電裝置來使應(yīng)急能量存儲裝置放電(e)，以便借助于其內(nèi)阻ri加熱應(yīng)急能量存儲裝置。在此之后，再次確定(b)可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax。不管應(yīng)急能量存儲裝置是否處于低溫，這個過程都會加熱應(yīng)急能量存儲裝置。當(dāng)該應(yīng)急能量存儲裝置的參數(shù)可靠地指示出應(yīng)急能量存儲裝置不會因一次放電而過熱時，就可始終應(yīng)用這個過程。當(dāng)負(fù)載電阻高至足以限制放電電流以使應(yīng)急能量存儲裝置不會過熱時，情況也總是如此。例如，如果選擇所謂的制動斬波器作為放電電阻器，那么制動斬波器不僅本身自然地配置成這一負(fù)載，而且以典型地10歐姆的電阻(如7kw的電機通常那樣)來防止應(yīng)急能量存儲裝置過載而不需要額外措施。

或者，在決定應(yīng)急能量存儲裝置應(yīng)當(dāng)首先被放電以借助于其內(nèi)阻ri加熱應(yīng)急能量存儲裝置(1)還是應(yīng)當(dāng)在未預(yù)先放電的情況而與充電同時開始之前，所述決定可取決于溫度降至測量到的溫度以下，例如容納有應(yīng)急能量存儲裝置(1)的外殼內(nèi)的溫度和/或應(yīng)急能量存儲裝置(1)的ri的溫度。

通常，在電網(wǎng)連接與提供例如420v的中間電路電壓的電機之間設(shè)有轉(zhuǎn)換器。在這種情況下，應(yīng)急能量存儲裝置通常布置在逆變器初級側(cè)上，而電機以及因此電位負(fù)載電阻器連接到逆變器次級側(cè)。在應(yīng)用時可獲得的超級電容器例如在-40℃的溫度下具有0.08歐姆的內(nèi)阻。對于輸出為7kw的變槳電機，繞組電阻通常為0.2歐姆。如果加載包括具有該變槳電機的繞組的超級電容器的組，那么在-40℃較冷應(yīng)急能量存儲裝置開始放電時設(shè)定約150a的放電電流，而非為電容器設(shè)定的可允許的30a。放電電流可以基于以20％開始的脈沖寬度調(diào)制而限制到30a的平均值，例如在轉(zhuǎn)換器的一個周期內(nèi)負(fù)載電阻器接通和經(jīng)四個周期的等待時間才會進行下次接通。在典型應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率可為例如8khz，使得該變槳電機的繞組以交替的方式接通例如125μs，然后與應(yīng)急能量裝置斷開達500μs的持續(xù)時間。

基于60ws/k的超級電容器單元的典型加熱能力和11k/w的典型加熱電阻，放電電流為30a的超級電容器的核心溫度可提高約30k，因此，在1000秒內(nèi)達到-15℃的操作溫度。利用在該示例性實施方案中選擇的電容器類型，系統(tǒng)就可在這個溫度下投入操作，因為單元在很大程度上實現(xiàn)了其原始電容以及足夠低的內(nèi)阻。

或者，重新確定(b)也可以在放電(e)期間連續(xù)進行，使得兩個方法步驟基本上并行地進行。如果重新確定(b)的結(jié)果為可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el達到可限定最小能量值和/或可從可應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax達到可限定最小能量值，那么確定操作就緒狀態(tài)(x)，并且具體地講，信號被產(chǎn)生至優(yōu)先控制裝置，其中該信號指示操作就緒狀態(tài)。

如果重新確定(b)的結(jié)果為可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el未達到可限定最小能量值和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax未達到可限定最小輸出值，那么對應(yīng)急能量存儲裝置充電(l)。例如在應(yīng)急能量存儲裝置充電90％前，可一直進行充電(l)。隨后，再次確定(b)可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax。

由這些步驟l、b、e和b形成的循環(huán)將會繼續(xù)運行，直到其中一次確定(b)的結(jié)果為可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el實現(xiàn)可限定最小能量值和/或可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax實現(xiàn)可限定最小輸出值?；蛘撸梢栽谒薅ㄗ畲筮\行次數(shù)之后中斷循環(huán)，并向控制裝置產(chǎn)生錯誤信號。因此，例如，當(dāng)應(yīng)急能量存儲裝置在100次循環(huán)運行后仍不具有所需最小能量時，就可斷定應(yīng)急能量存儲裝置已達到其使用壽命終點。利用錯誤信號，可以告知技術(shù)人員在系統(tǒng)重新投入操作前必須更換應(yīng)急能量存儲裝置。

如果根據(jù)本發(fā)明的方法用于例如僅可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el是相關(guān)的而可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax不起任何作用的應(yīng)用領(lǐng)域，那么僅可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el被確定(b)，并且一旦可從應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el達到指定的最小能量值，就確定(x)操作就緒狀態(tài)。

圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一變槳系統(tǒng)的一部分。應(yīng)急能量存儲裝置(1)具有多個能量存儲元件(2)，這些能量存儲元件由附圖中的多個電容器的電路符號詳細(xì)描述。應(yīng)急能量存儲裝置(1)與此連接，以便為能量消耗裝置(3)提供應(yīng)急電能。此外，應(yīng)急能量存儲裝置(1)還連接到放電裝置(4)和充電裝置(5)。應(yīng)急能量存儲裝置(1)可以經(jīng)由放電裝置(4)放電，以便進行加熱。充電裝置(5)用于為應(yīng)急能量存儲裝置(1)充電。另外，提供控制裝置(6)，其設(shè)置為處理用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序指令。為此目的，可將具有對應(yīng)程序指令的計算機程序存儲在控制裝置(6)的數(shù)據(jù)存儲中?？刂蒲b置(6)被連接到其余部件，以便經(jīng)由信號線交換控制信號。為了清楚起見，部件在圖3中單獨示出。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可將兩個或更多個部件組合成一個組件。單個部件也可承擔(dān)多個部件的任務(wù)。因此，在發(fā)電機操作中，電機可以同時成為能量消耗裝置(3)、放電裝置(4)且甚至是充電裝置(5)。

附圖標(biāo)記列表

1應(yīng)急能量存儲裝置

2能量存儲元件

3能量消耗裝置

4放電裝置

5充電裝置

6控制裝置

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，所述應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件，其中所述應(yīng)急能量存儲裝置被設(shè)計成為至少一個能量消耗裝置提供應(yīng)急電能，其中確定能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的峰值輸出pmax，并且一旦能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax已經(jīng)達到限定的最小輸出值，就確認(rèn)操作就緒狀態(tài)，

其特征在于，

當(dāng)所述確定的結(jié)果是能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el還未達到可限定的最小能量值和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax還未達到可限定的最小輸出值時，則所述應(yīng)急能量存儲裝置經(jīng)由放電裝置放電，以便借助于其內(nèi)阻ri加熱所述應(yīng)急能量存儲裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，再次確定在所述應(yīng)急能量存儲裝置放電以加熱所述應(yīng)急能量存儲裝置之后能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax，并且當(dāng)對能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax的所述再次確定的結(jié)果是能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el還未達到可限定的最小能量值和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax還未達到可限定的最小輸出值時，對所述應(yīng)急能量存儲裝置再次充電。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，所述應(yīng)急能量存儲裝置的所述放電過程進行持續(xù)指定的時間范圍，或者視情況而定針對每個放電過程重新確定所述時間范圍。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，對能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax的所述確定在所述放電期間連續(xù)地確定。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，在所述應(yīng)急能量存儲裝置放電之前，所述應(yīng)急能量存儲裝置被充電一定量，使得在所述應(yīng)急能量存儲裝置的所述放電之后，能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述能量el和/或能從所述應(yīng)急能量存儲裝置汲取的所述峰值輸出pmax足以確定所述操作就緒狀態(tài)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，所述放電裝置包括所述一個能量消耗裝置或者所述多個能量消耗裝置中至少一者。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，放電電流借助于脈沖寬度調(diào)制進行，由此，特別地，峰值放電電流限于包括所述應(yīng)急能量存儲裝置和所述放電裝置的電流電路的最大允許脈沖電流。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，測量能夠表明所述一個能量存儲元件或所述應(yīng)急能量存儲裝置的所述多個能量存儲元件的核心溫度的至少一個物理變量，所述核心溫度基于所述一個物理變量或所述多個物理變量計算，并且所述應(yīng)急能量存儲裝置的所述放電進行至少直到所述核心溫度已達到可限定的溫度閾值。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，在計算所述核心溫度時，考慮所述應(yīng)急能量存儲裝置的老化效應(yīng)，所述老化效應(yīng)改變所述一個物理變量或所述多個物理變量與所述核心溫度之間的關(guān)系。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，所述一個物理變量或所述多個物理變量包括所述應(yīng)急能量存儲裝置的電容c和/或所述應(yīng)急能量存儲裝置的所述內(nèi)阻ri。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于準(zhǔn)備應(yīng)急能量存儲裝置來用于操作的方法，其特征在于，所述能量存儲元件具有電容器，尤其是超電容器。

12.一種用于準(zhǔn)備風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)來用于操作的方法，其中所述變槳系統(tǒng)具有至少一個應(yīng)急能量存儲裝置，所述至少一個應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件，

其特征在于，

根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法被應(yīng)用于所述一個應(yīng)急能量存儲裝置或者所述變槳系統(tǒng)的所述應(yīng)急能量存儲裝置中至少一個。

13.具有用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的程序指令的計算機程序產(chǎn)品。

14.一種用于風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)的變槳系統(tǒng)，其中所述變槳系統(tǒng)具有至少一個應(yīng)急能量存儲裝置，所述至少一個應(yīng)急能量存儲裝置具有至少一個能量存儲元件，

其特征在于，

所述變槳系統(tǒng)被設(shè)計為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法。

15.具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的變槳系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)。