專利名稱：用于能量管理的方法和裝置的制作方法
用于能量管理的方法和裝置
現有技術本發(fā)明涉及一種用于在具有至少一個能量管理單元的能量管理網絡中優(yōu)化載荷和生產的能量管理的方法。本發(fā)明此外涉及一種用于實施所述方法的裝置。具有用于優(yōu)化能量消耗的相應軟件的能量管理系統(tǒng)目前已知用于民用和商用建筑物。但是在市場上存在的所有解決方案都只能夠在巨大的安裝費用下投入使用。此外，這種系統(tǒng)只能夠受限地使用。這種解決方案例如基于與已經安裝的建筑物控制技術(GLT)相關聯的能量管理軟件?，F有的軟件解決方案與現有的傳感器一起能夠有限地探測與這種GLT相關聯的建筑物技術的實際能量狀態(tài)。但是不存在依據預設的目標參數進行自動控制。在市場上提供的能量管理設備中，其中例如ENN0VATIS公司已經達到高的創(chuàng)新水平，載荷和發(fā)生器必須單獨地與能量管理系統(tǒng)布線連接。此外，定位信息必須進行昂貴的編程。此外，只能夠探測和描述實際狀態(tài)。文獻DE102004055088A1例如描述了一種這樣的系統(tǒng)，其用于探測儲存用于確定和分析不動產的消耗量所需要的測量數據，如內外溫度、電、燃氣、暖氣和水的消耗量或類似數據，以及用于控制不動產的消耗量，具有數據記錄儀，數據分析儀，至少一個控制出口和至少一個用于數據設計的接口，其中，全部的部件布置在一個惟一的緊湊的印刷電路板上。按照本發(fā)明的方法在此情況下規(guī)定借助于編程單元(PC)對系統(tǒng)編程，從而它的部件獨立地工作。只有在巨大的編程費用下才有可能按照確定的要求方案切換狀態(tài)。此外在此情況下明確地規(guī)定，該系統(tǒng)可以經以太網和/或經RS485接口進行串聯或交聯。由專利文獻US20040201279A1已知一種例如用于計算機系統(tǒng)的DC功率分配管理，它包括具有用于對各單個部件進行功能監(jiān)控的控制器的功率管理單元，其中，信息通過控制和通訊母線進行交換。在此處沒有設置自動配置或參數預設。此外，所述的各實施例專用于具有單獨母線的DC-DC-轉換器。類似的系統(tǒng)在文獻US20070288774A1或在文獻US20080244288A1中描述，其中要求單獨的信號母線(信號線)。此外屬于現有技術的有這樣的方法，在這些方法中，接通和電流消耗特征可以在很高的概率下識別不同設備的類型以及它們的消耗特性。此外屬于現有技術的還有這樣的數據傳輸應用，其中，數據可以經電流供給線路(電力線)進行交換。同樣已知一些用于在近區(qū)域中的數據傳輸的相應的數據無線連接(例如藍牙)。此外有當前的研究努力得到的結果可以看到，在新的數據無線電標準下也支持定位服務，其中可以以足夠的精度定位出在建筑物中的發(fā)射器的地點。所有至今為止的方法的共同點在于，為了安裝布置能量管理裝置需要附加的編程和關于對能量進行轉換的設備的分配和存在性的信息。因此產生在許多建筑物中在成本的數額上不是通過可以實現的能量節(jié)省解決的專家費用。此外至今的產品是遠離應用的(anwendungsfern),因為正是在商用以及在私人使用的建筑物中設備的組合和分配總是在變化。因此本發(fā)明的任務是提供一種方法，該方法顯著減少安裝費用并且尤其是減少編程費用。此外本發(fā)明的任務是提供一種實施該方法的相應的裝置。發(fā)明的公開
涉及該方法的任務通過權利要求I至12的特征解決。涉及裝置的任務由此解決，即能量管理單元具有用于接收能量負載(能量消耗設備)或能量發(fā)生器(能量生產設備)的實際狀態(tài)的機構，其中，所述實際狀態(tài)可以經組合的能量供給/通訊線路傳輸給能量管理單元并且由此可以實現對能量管理單元的獨立的配置，
其中，至少一個目標參數可以在能量管理單元處進行調整。按照本發(fā)明的方法在此情況下規(guī)定，能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)經組合的能量供給/通訊線路傳輸到能量管理單元并且由此實施能量管理單元的獨立的配置，其中，在能量管理單元處調整至少一個目標參數。利用按照本發(fā)明的方法和實施該方法的裝置可以實現相對于現有的解決方法能夠顯著地減少能量管理單元的安置費用，因為取消了昂貴的編程，該編程一般只有通過相應的專業(yè)人員才能夠完成。另一個優(yōu)點由這樣的可能性得到，即數據傳輸可以經組合的能量供給/通訊線路實施。該所謂的“電力線通訊”(PLC)使得附加的數據線和相應地接口可以被取消。由此為最終用戶提供即插即用的解決方案，這有利于滿足廣大的市場需求。此外可以實現在能量管理網絡中發(fā)生變化情況下進行自動的適配。另一個優(yōu)點得于這樣的可能性，即可以直接地在能量管理單元處調整目標預設值，這額外地提高了操作舒適性。在一種方法變型方案中，在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的定位借助于指示的設備類型進行實施并且實施對這些終端設備在能量管理網絡中的典型的安裝地點的了解(認識)。由此可以降低編程費用，因為一旦能量管理單元被連接到組合的能量供給/通訊線路上，相應的信息就被直接地通報給能量管理單元。一種替代的方法變型方案規(guī)定，通過確定信號經組合的能量供給/通訊線路的運行時間實施在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的定位。利用這種變型方案也可以在能量管理單元上以足夠的精度獲得關于在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的安裝地點的信息。另一種方法變型方案規(guī)定，借助于無線電定位對在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器進行定位。這已經可以在建筑物內在小于I米的精度下實現。應該注意的是，所有用于定位的變型方案可以并列地應用。由此針對發(fā)生器和負載的地點情況以及類型具有特別高的靈活性。關于操作舒適性方面，在優(yōu)選的方法變型方案中規(guī)定，針對特定的使用者選擇多個目標參數并且將它們相互加權地調整。依據需要和與使用者相關的希望，由此可以簡單地調整不同的預設值。如果作為與能量消耗相關的目標參數分別預設用于能量成本的值，用于CO2排放的值和舒適值，則證明是非常結合實際的。由此可以針對盡可能小的能量成本，盡可能低的CO2排放或在考慮盡可能高的舒適性下，引入相應的優(yōu)化消耗量的措施，其中，借助于相應的加權也可以考慮組合的預設值。為此裝置的一個優(yōu)選的實施方式規(guī)定，這個或者這些目標參數借助于輸入調節(jié)板可以以機械的或電子的方式經觸摸操作面進行調整并且和在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的目標參數或實際狀態(tài)可以經顯示器示出。利用能量管理單元的這種調整可能性，可以實現類似于在計算機或在移動電話中的圖形式(圖解式)的用戶界面操作，這提高直觀的用戶界面操作明顯地提高操作舒適性。此外，未來的系統(tǒng)將具有語音和投影接口，它考慮未來的MUI (multilingual user interface (多種語言用戶界面))的發(fā)展。一種較簡單的方法變型方案規(guī)定，依據它們的開關特性識別在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的類型和實際狀態(tài)并且求出每單位時間的消耗量。這在單相的電網設計中，如例如在美國是這種情況，是特別有利的，其中，能量負載或能量發(fā)生器以及能量管理單元在一種最簡單的情況下經插座連接到組合的能量供給/通訊線路上。另一種優(yōu)選的方法變型方案規(guī)定，借助于感應卡圈測量在能量管理網絡中的能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)并且實施在組合的能量供給/通訊線路中的耦合。此外可以規(guī)定，由能量管理單元評估傳感器的附加的傳感器數據，所述傳感器直接通過轉接插座連接在能量負載之間或連接到能量發(fā)生器上和組合的能量供給/通訊線路上或者將它們的信息無線地傳輸到組合的能量供給/通訊線路上。通過在與負載或與發(fā)生器相同的支路上的這種關聯，測量數據被直接地與負載或發(fā)生器的位置相配屬。備選地或與前述方法變型組合地，可以評估基于無線電的傳感器的附加的傳感器數據，所述傳感器將它們的數據發(fā)送給能量管理網絡內的接收設備或者直接發(fā)送給能量管理單元。在此情況下可以使用傳輸方法，該傳輸方法允許對傳感器的定位并且由此可以以菜單導向的方式在安裝期間詢問在它的名稱上的位置并且獲知使用者(操作者)針對該位置的預設值。此外在前述的方法變型中可以規(guī)定，從能量管理單元將信號發(fā)送給連接在能量供給/通訊線路上的執(zhí)行元件和/或將基于無線電的信號發(fā)送給能量管理網絡中的執(zhí)行元件。作為執(zhí)行元件，例如考慮卷簾百葉電機，通風閥門調節(jié)裝置，聯鎖系統(tǒng)，開關繼電器或類似物，它們實現在能量管理網絡內的消耗量的降低。為了交換數據，此外規(guī)定，借助于集成在能量管理網絡中的數據訪問接口實現至外部數據網絡的雙向的數據傳輸，其中，以有線傳輸的方式，例如經電力線，和/或基于無線的方式，例如借助于無線LAN(無線局域網絡)，實施數據傳輸。由此例如可以為了進行成本優(yōu)化調用關于當地電供應商的當前的用電費率的信息。此外由此可以實現能量管理網絡的更大的工作范圍。一種優(yōu)選的裝置變型方案規(guī)定，能量管理單元具有接收和/或發(fā)送機構，用于來自或發(fā)到在能量管理網絡中安置的傳感器和/或執(zhí)行元件的基于無線電的信息。為此例如可以使用藍牙的應用。以下依照在附圖
中示出的實施例詳細說明本發(fā)明。附圖中
圖I是能量管理網絡的示意圖。圖I示意顯示了本發(fā)明的方法可以應用的技術領域。示出了能量管理網絡1，它具有能量供給/通訊線路10，它們鋪設在建筑物內的不同的房間40中，例如地下室41，臥室42，走廊43，起居室44和廚房45。在歐洲這是具有電力線通訊(PLC)的通常的230V/220V電源電壓。在美國這是通常的120V/110V電源電壓。此外示出了不同的電氣設施30，它們連接到能量供給/通訊線路10上。在此情況下各種不同的終端設備33經接頭31連接到能量供給/通訊線路10。這種終端設備一般是大的電氣負載，如例如餐具洗滌機33. 1，烤面包機33. 2，空調機33. 3，取暖機33. 4，熱泵33. 5或用于電動機動車的機動車充電站33. 6，它們尤其是連接到能量管理網絡I中。此外在能量管理網絡I中連接有顯示器/網頁服務器單元32，經它們可以顯示網絡狀態(tài)或經它們可以調用服務。因此例如也可以規(guī)定，將房間照明裝置33. 7耦合到這種顯示器/網頁服務器單元32中的一個上。此外一般為一個建筑物設置至少一個維護通道34(服務訪問通道(Service-Access))，如圖I中舉例說明地示出的那樣，它可以經無線電傳輸路徑50與能量管理網絡I通訊。這本身可以在建筑物外部經網頁服務器或PLC通訊
示出，如前所述。如果某些房間40或者某些傳感器和/或執(zhí)行元件不是直接具有與能量供給/通訊線路10的連接接頭，那么無線電傳輸路徑50是尤其有利的。這種傳感器例如可以是溫度檢測器，運動傳感器或空氣濕度傳感器。作為執(zhí)行元件例如考慮卷簾百葉馬達，通風閥門調節(jié)裝置，聯鎖系統(tǒng)，開關繼電器或類似物。為了與外部網絡70通訊，例如與能量發(fā)生器的網絡或者也與在建筑物中的能量管理網絡I外部的設備接頭通訊，設置至少一個數據訪問接口 60(網關(Gateway))，通過它可以實現到外部網絡70或到處于外部的設備接頭的雙方數據傳輸61。雙向數據傳輸61在此情況下可以經DSL或經電力線實施和必要時也是能量管理網絡I的組成部分，如果在建筑物中不能夠提供的話。按照本發(fā)明，在能量管理網絡I中設置至少一個能量管理單元20，用于優(yōu)化能量管理網絡I中的載荷和生產，其中能量管理單元20具有用于接收能量負載(能量消耗設備)或能量發(fā)生器(能量生產器)的實際狀態(tài)的機構，其中，實際狀態(tài)經組合的能量供給/通訊線路10借助于PLC可以被傳輸到能量管理單元20并且因此可以實現對能量管理單元20的獨立的配置，其中，至少一個目標參數可以在能量管理單元20上進行調整。能量管理單元20在此情況下可以具有附加的特征，如用于基于無線電的信息的接收和/或發(fā)送裝置，該信息來自或被發(fā)送給設置在能量管理網絡I中的傳感器和/或執(zhí)行元件。此外，目標參數可以借助于輸入調節(jié)板(Regelschieber)以機械的或電子的方式經觸摸操作面調整并且在能量管理網絡I中的能量負載或能量發(fā)生器的目標參數或實際狀態(tài)可以經顯示器顯示。自動配置的功能在此情況下依據分散的能量管理的應用范圍以以下的示例示出
I.優(yōu)化大的負載和發(fā)生器
將能量管理單元20與組合的能量供給/通訊線路10 (電力線)的建筑物電力網相連接，這在本發(fā)明的最簡單的情況下是通過插座進行的。這在主要是單相的電網設計的美國是尤其有利的。依據負載和發(fā)生器的開關特性識別各不同的終端設備33并且測量每單位時間的消耗量。由此可以求得總能量消耗量。可以被簡單地連接的終端設備33可以直接地經能量供給/通訊線路10借助于“電力線通訊"(PLC)被尋址。在此情況下不需要定位。僅僅經要接入的消耗量和在電力網中的最大允許的尖峰載荷預設使用者(用戶)的預設值，如這在例如電動機動車的情況下那樣，它們在家用電網中借助于圖I中示出的機動車充電站33. 5充電，從而不發(fā)生過載。為了減小成本，關于當前的用電收費率的信息在此情況下也可以經能量供給/通訊線路10獲得并且必要時經圖I中示出的數據訪問接口 60(Gateway)通過另一個外部網絡70獲得。2.在考慮來自使用者(操作者)的環(huán)境中的傳感器數據的情況下優(yōu)化負載和發(fā)生器⑴
為此如在第I點下描述的方法那樣實施。但是現在增加了傳感器，它們布置在緊靠近電載荷或發(fā)生器的地方。這些傳感器作為轉接插座(中間插座、插口)設置在負載(例如冰箱、干燥器)或發(fā)生器之間。這些傳感器經能量供給/通訊線路10將測量數據如溫度、空氣濕度、亮度、存在性或其它的輸入參數傳輸給能量管理單元20。通過在與負載或發(fā)生器相
同的支線上的關聯，將這些測量數據與負載或發(fā)生器的位置相配置。3.在考慮來自使用者的環(huán)境中的傳感器數據的情況下優(yōu)化負載和發(fā)生器(II): 對在第2點中描述的應用情況在以下情況下進行補充，即其中能量發(fā)生器或負載沒有
通過傳輸測量數據的基于無線電的傳感器用傳感器數據進行定位。對此的示例是針對在建筑物內的房間照明裝置33. 7的能量消耗量而言的外部的亮度。在此情況下可以使用傳輸方法，其允許對傳感器的定位并且因此可以以菜單導向的方式在安裝期間詢問在它的名稱上的位置并且獲知使用者針對該位置的預設值。在此情況下可以使用與已經在第I和2點下發(fā)現的終端設備33之間的關聯關系。4.至外部網絡70的(訪問)通道
前述應用情況可以通過對外部網絡70通訊的選擇進行補充，這可以或者經能量供給/通訊線路10，經利用相應的TCP/IP的互聯網或者經無線數據網絡實施。因此可以利用外部數據進行消耗量優(yōu)化或實現能量管理網絡I的更大的作用范圍。能量管理單元20的操作在此情況下可以如下地說明，其中，在以下的示例中說明一種特別方便使用者的目標參數的簡單輸入。在本發(fā)明的一個舉例說明的特征和用戶表面的顯示中，能量管理單元20的使用者獲得這樣的可能性，即依據簡單的輸入板調節(jié)器進行設備的調整。該輸入板調節(jié)器可以以機械的、電子的或虛擬的方式設計成觸摸屏。也可以設想經移動電話或語音進行輸入的可能性。例如只預設三個目標參數用于能量成本，用于CO2排放和用于舒適性。目標參數的和總是得出為100%并且按比例地由各單個的目標預設值組成。因此例如100%的能量成本優(yōu)化意味著另外的目標參數必須強制地處于0%。在選擇該目標時，能量管理單元20依據預設的調整(例如冰箱內部溫度等于7°C)，依據電能的可供使用的生產(例如由能量供給裝置在當時20 Cent/kWh (每小時千瓦分)，來自自己的力一熱耦合單元(KWK)在2小時中的15 Cent/kWh或者通過鄰居的風力(機)在2. 5小時中的5 Cent/kWh的數額下的供給)優(yōu)化用于被連接的負載所需能量的成本。在此情況下能量管理單元20也與布置在家用能量管理網絡I外部的能量生產設備通訊。因此在所述的示例中考慮由鄰居的風力機或由自己的力一熱耦合單元提供的能量。如果使用者針對減小的CO2排放(關于高的能量效率)將該目標擴大例如25%，那么成本優(yōu)化這將退縮到75%的比例。能量管理單元20除了力爭能量成本的降低以外也尋求使CO2排放最小化的措施。利用該方法和裝置可以尤其提供一種用于民用和商用建筑物的高效的能量管理系統(tǒng)。
權利要求
1.用于能量管理的方法，其用于優(yōu)化能量管理網絡(I)中的載荷和生產，所述能量管理網絡具有至少一個能量管理單元(20)，其特征在于，能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)經組合的能量供給/通訊線路(10)傳輸到能量管理單元(20)并且由此實施能量管理單元(20)的獨立的配置，其中，在能量管理單元(20)處調整至少一個目標參數。
2.按照權利要求I所述的方法，其特征在于，借助于指示的設備類型實施對在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的定位并且實施對這些終端設備(33)在能量管理網絡(I)中的典型的安裝地點的了解。
3.按照權利要求I所述的方法，其特征在于，通過確定信號經組合的能量供給/通訊線路(10)的運行時間，實施在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的定位。
4.按照權利要求I所述的方法，其特征在于，借助于無線電定位實施在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的定位。
5.按照權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，針對特定的使用者地選擇多個目標參數并且將它們相互加權地進行調整。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，作為目標參數各預設一個用于能量成本的值，用于CO2排放的值和舒適值。
7.按照權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，依據開關特性識別在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的類型和實際狀態(tài)并且確定每單位時間的消耗量。
8.按照權利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，借助于感應卡圈測量在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)并且實施在組合的能量供給/通訊線路(10)中的耦合。
9.按照權利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，用能量管理單元(20)評估傳感器的附加的傳感器數據，所述傳感器直接通過轉接插座連接在能量負載之間或連接到能量發(fā)生器上和組合的能量供給/通訊線路(10)上或者將它們的信息無線地傳輸到組合的能量供給/通訊線路上。
10.按照權利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，評估基于無線電的傳感器的附加的傳感器數據，所述傳感器將它們的數據發(fā)送給能量管理網絡(I)內的接收設備或者直接發(fā)送給能量管理單元(20)。
11.按照權利要求I至10中任一項所述的方法，其特征在于，從能量管理單元(20)將信號發(fā)送給連接在能量供給/通訊線路(10)上的執(zhí)行元件和/或將基于無線電的信號發(fā)送給能量管理網絡(I)中的執(zhí)行元件。
12.按照權利要求I至11中任一項所述的方法，其特征在于，借助于集成在能量管理網絡(I)中的數據訪問接口(60)實現至外部數據網絡的雙向的數據傳輸(61)，其中，以有線傳輸的方式和/或基于無線的方式實施數據傳輸。
13.以至少一個能量管理單元(20)的形式用于能量管理的裝置，用于優(yōu)化能量管理網絡(I)中的載荷和生產，其特征在于，能量管理單元(20)具有用于接收能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)的機構，其中，所述實際狀態(tài)可以經組合的能量供給/通訊線路(10)傳輸給能量管理單元(20)并且由此可以實現對能量管理單元(20)的獨立的配置，其中，至少一個目標參數可以在能量管理單元(20)處進行調整。
14.按照權利要求13所述的裝置，其特征在于，能量管理單元(20)具有接收和/或發(fā)送機構，用于接收來自或發(fā)到在能量管理網絡(I)中安置的傳感器和/或執(zhí)行元件的基于無線電的信息。
15.按照權利要求13或14所述的裝置，其特征在于，這個或者這些目標參數借助于輸入調節(jié)板可以以機械的或電子的方式經觸摸操作面進行調整并且在能量管理網絡(I)中的能量負載或能量發(fā)生器的目標參數或實際狀態(tài)可以經顯示器示出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于能量管理的方法，其用于優(yōu)化能量管理網絡中的載荷和生產，所述能量管理網絡具有至少一個能量管理單元。按照本發(fā)明規(guī)定，能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)經組合的能量供給/通訊線路傳輸到能量管理單元并且由此實施能量管理單元的獨立的配置，其中，在能量管理單元處調整至少一個目標參數。此外本發(fā)明涉及一種用于實施所述方法的相應的能量管理單元，其中能量管理單元具有用于接收能量負載或能量發(fā)生器的實際狀態(tài)的機構，其中，所述實際狀態(tài)可以經組合的能量供給/通訊線路傳輸給能量管理單元并且由此可以實現對能量管理單元的獨立的配置，其中，至少一個目標參數可以在能量管理單元處進行調整。利用所述方法和實施實施方法的相應的裝置，相對于現有的解決方案，可以大大地減少安裝費用，因為取消否則昂貴的編程。能量管理單元的調整以及目標參數的預設可以經類似于計算機或移動電話的圖解式用戶界面實施。
文檔編號H02J13/00GK102792550SQ201080034508
公開日2012年11月21日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2009年8月6日
發(fā)明者F.舍普夫, M.布蘭德斯泰特, M.馬勒 申請人:羅伯特·博世有限公司