(57)【要約】  本発明は、低電圧給電網（５）、とりわけ太陽電池発電機または風力発電機（６）から給電される給電網から内部負荷（１１）に給電するための回路装置（８）と、エネルギー管理のための回路構成体（１５）と、プログラム制御装置（１０）と、物品の処理プログラムを制御するための測定記録器（１２）とを有する家電機器（１）の給電方法であって、前記エネルギー管理によって前記内部負荷（１１）はその必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給される家電機器（１）および当該家電機器（１１）の給電方法に関する。前記家電機器（１）と前記方法は、たとえば保護小電圧を提供するとりわけ低電圧源（６）を過度に大きな電気負荷から保護するよう構成されている。しかしとりわけプログラム制御される家電機器（１）の処理プログラムは、処理プログラムの実行前または実行中に低電圧電源（５）が一時的過負荷のため消失した場合、不完全な終了から保護されるべきである。このためにたとえば内部負荷（１１）の給電が、内部負荷の必要エネルギーおよび当該内部負荷の負荷特性に依存して、低電圧給電網（５）の提供エネルギーが過度に小さい場合には段階的に遮断され、同じことに依存して給電が段階的に再スイッチオンされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電圧給電網（５）から、とりわけ太陽電池発電機または風力発電機（６）から給電される給電網から内部負荷（１１）に給電するための回路装置（８）と、エネルギー管理のための回路構成体（１５）と、プログラム制御装置（１０）と、物品の処理プログラムを制御するための測定記録器（１２）とを有する家電機器（１）の給電方法であって、前記エネルギー管理によって前記内部負荷（１１）はその必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給される方法において、
各内部負荷（１１．１〜１１．３）の必要エネルギーが既知であり、前記回路装置（８）に記憶されており、前記低電圧給電網（５）の提供エネルギーがすべての内部負荷（１１）に給電するには過度に小さくなった場合、当該内部負荷（１１）の給電が当該内部負荷の必要エネルギーおよび当該内部負荷の負荷特性に依存して段階的に遮断され、同じことに依存して内部負荷（１１．１〜１１．３）が段階的に再スイッチオンされる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
内部負荷（１１）と、低電圧給電網（５）から、とりわけ太陽電池発電機または風力発電機（６）から給電される給電網から前記内部負荷（１１）に給電するための回路装置（８）と、エネルギー管理のための回路構成体（１５）と、プログラム制御装置（１０）と、物品の処理プログラムを制御するための測定記録器（１２）とを有する、請求項１に記載の方法を実施するための家電機器であって、前記エネルギー管理によって前記内部負荷（１１）はその必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給される家電機器において、
前記回路装置（８）は、前記各個々の内部負荷（１１．１〜１１．３）の必要エネルギーを記憶するための記憶領域（１４）を有している、ことを特徴とする家電機器。
【請求項３】
１つの熱的負荷（１１．１）のそれぞれの必要エネルギーが、選択可能なプログラムの投入頻度および／またはそれぞれ加熱すべき媒体の温度に依存して記憶されている、ことを特徴とする請求項２に記載の家電機器。
【請求項４】
前記回路装置（８）は比較器（１８）を有しており、該比較器は、提供エネルギーが必要エネルギーより大きいときは選択されたプログラムを継続するためのポジティブ出力信号を出力し、提供エネルギーが必要エネルギーより小さいときはネガティブ出力信号を出力する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の家電機器。
【請求項５】
前記回路装置（８）は、前記処理プログラムの継続に関し、前記１つの内部負荷（１１．１〜１１．３）の遮断が処理プログラムの成功に影響しないか、もしくは許容できる程度にしか影響しないか、または甚だ問題であるかに依存して判断能力がある、ことを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載の家電機器。
【請求項６】
低電圧給電網（５）から、とりわけ太陽電池発電機または風力発電機（６）から給電される給電網から内部負荷（１１）に給電するための回路装置（８）と、エネルギー管理のための回路構成体（１５）と、プログラム制御装置（１０）と、物品の処理プログラムを制御するための測定記録器（１２）とを有する家電機器の給電方法であって、前記エネルギー管理によって前記内部負荷（１１）はその必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給される方法において、
選択された処理プログラムのスタートの前に、割り当てられた物品処理に依存するすべての内部負荷（１１）の合計必要エネルギーが全処理プログラムについて求められ、前記低電圧給電網（５）の目下のエネルギー提供と比較され、
比較の結果、割り当てられた全必要エネルギーよりも高いエネルギー提供が生じた場合に初めて、処理プログラムがスタートされる、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記合計必要エネルギーを求める際に、もっとも不利な条件を基礎とする、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記低電圧給電網（５）の出力能力が過度に小さいため処理プログラムが停止された場合、出力能力が常時監視され、当該出力能力が合計必要エネルギーを上回るとただちに前記処理プログラムが自動的にスタートされる、ことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
保護小電圧が低電圧給電網（５）により提供され、前記家電機器（１）のすべての内部負荷（１１）には、保護小電圧クラスの低電圧給電網（５）から給電される、ことを特徴とする請求項１および／または６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
内部負荷（１１）と、低電圧給電網（５）から、とりわけ保護小電圧クラスの給電網から、および／または太陽電池発電機または風力発電機（６）から給電される給電網から前記内部負荷（１１）に給電するための回路装置（８）と、エネルギー管理のための回路構成体（１５）と、プログラム制御装置（１０）と、物品の処理プログラムを制御するための測定記録器（１２）とを有する、請求項６から８までのいずれか１項に記載の方法を実施するための家電機器であって、前記エネルギー管理によって前記内部負荷（１１）はその必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給される家電機器において、
前記回路装置（８）は、各選択可能な処理プログラムごとに前記すべての内部負荷（１１．１〜１１．３）のそれぞれの合計必要エネルギーを記憶するための記憶領域（１４）を有している、ことを特徴とする家電機器。
【請求項１１】
必要エネルギーの合計形成のために、熱的負荷（１１．１）のそれぞれの必要エネルギーが、選択可能なプログラムの投入頻度および／またはそれぞれ加熱すべき媒体の温度に依存して記憶されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の家電機器。
【請求項１２】
前記回路装置（８）は、前記低電圧給電網（５）の出力能力を監視するためのモニタ（１７）を有する、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の家電機器。
【請求項１３】
前記エネルギー管理のための回路装置（１５）は比較器（１８）を有しており、該比較器は、選択された処理プログラムのスタートのために、提供エネルギーが求められた合計必要エネルギーより大きいときはポジティブ出力信号を出力し、提供エネルギーが求められた合計必要エネルギーより小さいときはネガティブ出力信号を出力する、ことを特徴とする請求項１２に記載の家電機器。
【請求項１４】
前記家電機器（１）は、保護小電圧を提供する低電圧給電網（５）で動作するよう構成されている、ことを特徴とする請求項２から５まで、および／または１０から１３までのいずれか１項に記載の家電機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低電圧給電網から、とりわけ太陽電池発電または風力発電から給電される給電網から内部負荷に給電するための回路装置と、エネルギー管理のための回路構成体と、制御構成体と、測定記録器とを備える家電機器に給電する方法に関するものであり、前記エネルギー管理によって前記内部負荷は必要エネルギーに応じて分類され、エネルギーが供給され、前記制御構成体は物品の処理プログラムを制御するためのものである。本発明はさらに、この方法を実施するのに適した家電機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
低電圧給電網、たとえば太陽電池発電または風力発電のような再生エネルギー源により駆動され、バッテリーによりバッファされる低電圧網から電気機器に低電圧を直接給電することは周知である。たとえば電池駆動工具またはひげ剃り機のような家電機器が一般に公知である。このために電気機器は、通常の交流電圧家庭電源網から取り出される給電では、２３０Ｖの単相交流電圧から変圧器と整流器および電流平滑化回路を介して電気機器用の制御装置の電子回路に給電する電圧が形成される電源をもはや必要としない。比較的電力の高い要素、たとえば暖房装置および駆動モータの駆動は、制御装置に整流器および電流平滑化回路によって給電される機器の場合、家庭電源網で提供される電圧（２３０Ｖ）によって行うことができる。一般的なＡＣ／ＤＣ変換器を、低電圧給電網に接続される場合には家電機器の内部負荷に給電するための回路装置内に置くことが考えられる。
【０００３】
特許文献１による太陽電池装置では、アキュムレータの動作電圧が所定の電圧を下回ると制御装置によって負荷が遮断される。このような遮断はアキュムレータを過放電から保護する。しかし一方で負荷は、供給電圧が十分に高くなると自動的に再びスイッチオンされ、この再スイッチオン電圧は遮断電圧よりも格段に高い。これにより、バッテリーが保護遮断の後に、まず完全にまたは少なくともかなりの程度再び充電され、それから負荷機器が再びスイッチオンされることが保証される。制御装置はこのために、遮断および再スイッチオン回路を負荷機器の非常に異なる負荷に適合することができる。そのため弱い負荷機器は比較的強い負荷機器とは異なり、バッテリーがまだ完全に再充電されていなくても再スイッチオンされる。しかし弱い負荷機器が再スイッチオンされても、充電動作は維持できる。これにより弱い負荷機器の場合には比較的長い動作休止を回避できる。しかしこのような装置は、内部で少なくとも部分的に並列動作する複数の負荷が異なる負荷特性を有する電気負荷に対しては適しない。
【０００４】
上位概念による方法および特許文献２による負荷の遮断装置では、複数の負荷が接続された電圧源が閾値電圧を下回っても、すべての負荷をただちに遮断しない。すべての負荷の即座の遮断は、制御回路が接続された負荷のどれを個別に遮断するか、またはどれへのエネルギー供給を低減するかを決定する。ここで低減または遮断の順序は、負荷の形式（発熱機器、動力機器）およびそれらの必要エネルギーに応じて設定される。このような段階的な遮断は、場合によっては１つまたは別の負荷の遮断を回避する。細分化された再スイッチオンは行われない。したがってこの公知の方法は、複数の内部負荷を有する家電機器には適しない。
【０００５】
特許文献３により、アキュムレータを複数の異なるエネルギー源からできるだけいたわって充電する充放電管理がすでに公知であり、過充電または充電不足が回避され、個々のエネルギー源を最適に利用することができる。ここで電気負荷の駆動のために、その取り出しエネルギーがたとえば放電電流の観察によって監視されるが、測定された放電電流が異なると、どのような影響を有するのかは詳細に記載されていない。ここでの管理は、１つまたは複数のアキュムレータの充電過程に対してエネルギー源の形式がすべて既知である場合しか考慮していない。この管理のための解決手段は、家電機器内に複数の内部負荷がある場合を想定していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許出願第３５０２８２６号
【特許文献２】ドイツ特許出願第１９６３７５７４号
【特許文献３】ドイツ実用新案第２０３０２９４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の基礎とする課題は、冒頭に述べた方法およびこの方法を実施するのに適した家電機器を提供することであり、これにより低電圧電源、とりわけアキュムレータにより駆動またはバッファされるたとえば太陽電池発電または風力発電を過度に大きな電気負荷から保護することである。しかしとりわけプログラム制御される家電機器の処理プログラムは、処理プログラムの実行前または実行中に低電圧電源が一時的過負荷のため消失した場合、不完全な終了から保護されるべきである。このような不完全な終了からの保護は、とりわけ家電機器または家電機器の個々の負荷が外部の保護小電圧を提供する低電圧電源から給電される場合に提供すべきである。保護小電圧とは、５０Ｖ以下の交流電圧または１２０Ｖ以下の直流電圧であると理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決手段は異なって達成される。請求項１の特徴による本発明の方法での解決手段では、各内部負荷の必要エネルギーが既知であり、回路装置に記憶されており、低電圧給電網の提供エネルギーがすべての内部負荷に給電するには過度に小さくなった場合、内部負荷の給電が当該内部負荷の必要エネルギーおよび当該内部負荷の負荷特性に依存して段階的に遮断され、同じことに依存して内部負荷が段階的に再スイッチオンされる。これにより処理プログラムの継続動作が多くの場合で可能である。なぜなら電気機器内の所定の負荷を、処理プログラムの成功を問題にすることなしに一時的に遮断することができるからである。たとえば洗濯機または食器洗浄機の加熱を、洗浄シーケンスを脅かすことなしに一時的に遮断することができる。低電圧給電網が再び十分な電力能力を有するとただちに、失われた過去の加熱エネルギーが再び取り戻され、これにより場合により処理プログラムは延長される。しかしこのことは通例、甘受することができる。
【０００９】
この観点で請求項６の方法の特徴を有する本発明の第２の解決手段では、選択された処理プログラムのスタートの前に、割り当てられた物品処理に依存するすべての内部負荷の合計必要エネルギーが全処理プログラムについて求められ、低電圧給電網の目下の提供エネルギーと比較され、比較の結果、割り当てられた全必要エネルギーよりも高い提供エネルギーが生じた場合に初めて、処理プログラムがスタートされる。この場合、低電圧給電網の十分な出力能力が再び得られるまで待機され、それから選択された処理プログラムが自動的にスタートされる。このことは一方では、処理プログラムを多くの場合、たとえば使用すべき加熱エネルギーの制限なしに完全に終了できるという利点を有する。とりわけ装置の使用者には、処理プログラムの処理開始まで即座のスタートの場合よりも長く待たなければならないという許容範囲が要求される。前記形式の低電圧給電網による駆動は常に１００％の給電確実性を認識していないから、この許容範囲を前提することができる。このことはもちろん、第１の解決手段を適用する場合の制限にも当てはまる。しかしとりわけ処理プログラムが遮断されてはならない、またはもたらされる加熱エネルギーの延長または減少が許されない電気機器、たとえばレンジ、オーブンまたはホットプレートのような熱的食品加工機器に対しては、第２の解決手段が優先される。
【００１０】
第２の解決手段に対しては、本発明の方法の改善形態にしたがい、合計必要エネルギーを求める際に、不利な条件を基礎とするのが有利である。たとえば洗濯機または食器洗浄機の場合、加熱装置の必要エネルギーは、加熱すべき水のもっとも低い開始温度を前提にして達成されるべきである。駆動モータの必要エネルギーは最悪の動作条件に合わせるべきである。たとえば洗濯機では、洗濯ドラムが満杯の場合に予想される最大トルクに対して合わせるべきである。
【００１１】
２つの本発明の解決手段はとりわけ、低電圧給電網から保護小電圧が提供される場合に有利である。この場合、家電機器のすべての内部負荷（１１）が保護小電圧クラスの低電圧給電網（５）から給電される。家電機器が保護小電圧よりも高い駆動電圧を必要とする負荷を含んでいる場合、この家電機器はこのような負荷に給電するために好ましくは変換器を有し、この変換器が保護小電圧をこの負荷の駆動電圧に変換する。
【００１２】
しかし２つの解決手段の混合形態も考えられる。なぜなら選択された処理プログラムの遮断されない処理のための電源の提供エネルギーが十分な場合であっても、この処理中に低電圧給電網が弱ることがあり得るからである。しかしこのような場合でも、実行中のプログラムを終了することができる。第１の解決手段のモードへの切替えは、実行中のプログラムが完全に中断されるよりは有利である。
【００１３】
第２の解決手段の方法の非常に有利な改善形態では、低電圧給電網の出力能力が過度に小さいため処理プログラムが維持されるときには出力能力が常時監視され、出力能力が合計必要エネルギーを上回るとただちに処理プログラムが自動的にスタートされる。そして選択されたプログラムに対してプログラム制御される家電機器の使用者はスタート命令を発することができ、低電圧給電網の存在する出力能力に基づきプログラムをすぐにスタートできるのか、または目下存在する出力能力では後でスタートしなければならないかを気にする必要がない。
【００１４】
前記課題はさらに請求項２または１０の特徴を有する家電機器の提供によって解決される。
【００１５】
この方法の実施は、従属請求項に記載された特徴に基づき、本発明の一般的技術思想を逸脱することなく任意の意味のある組合せで行うことができる。この方法の好ましい改善形態は家電機器の好ましい改善形態でもあり、反対も当てはまる。
【００１６】
図面に示されたプログラム制御される家電機器の実施例に基づき本発明の方法を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プログラム制御と所定のプログラムを選択するための装置を備える家電機器を概略的に示す。この家電機器は、洗濯機、洗濯物乾燥機、食器洗浄機、レンジ、オーブン、ホットプレート等のプログラム制御される任意の形式の家電機器とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記２つの解決手段を、同じ図面に基づきその特殊性について説明する。それに関し、プログラム制御される家電機器の個々の構成群が内部では異なって構成されている。しかし当業者であればそれぞれの機能を回路技術的に作り出すことが簡単にできるから、その機能内容について説明する。
【００１９】
図示の家電機器１は、電源プラグ３を有する接続線路２を介して低電圧給電網５（以下、給電網５と称する）のコンセント４に接続することができる。この給電網は実質的に電圧源６と変換器７からなり、ここで電圧源は太陽電池発電機として示されている。しかし太陽電池発電機の代わりに風力発電機を使用することもできる。変換器７は必要に応じて、時間制御プログラム、電圧監視装置および平滑化装置、遠隔制御装置等を含むことができる。変換器７によりとりわけ給電網５に保護小電圧が提供される。しかし発電機６から提供される直流電圧を通常の２３０Ｖの交流電圧に変換するよう構成することもできる。変換器７はまた必要であれば、収穫した電気エネルギーを収集するためのアキュムレータを含むことができ、または変換器７にアキュムレータを後置接続することができる。電圧源６が家電機器１を駆動することのできる電圧を提供するならば、変換器７を省略することができる。
【００２０】
家電機器１が保護小電圧により駆動されるべきであり、比較的高い駆動電圧を必要とする負荷を含んでいる場合、この家電機器はこのような負荷に給電するため変換器も有し、この変換器が保護小電圧をこの負荷の駆動電圧に変換する。
【００２１】
家電機器１の回路装置８は、プログラムを選択するための入力装置９と、物品、たとえば食料品、飲料水、使用水、食器または洗濯物を処理するためのプログラムの個々のパラメータを含んでいる。さらに回路装置８は、内部負荷１１にエネルギーを供給し、センサ１２の信号を測定し、利用するためのプログラム制御装置１０を有している。センサ１２は内部負荷１１により形成された状態をプログラム制御装置１０に通報する。負荷１１には、たとえば熱的負荷１１．１（加熱装置）、電動的負荷１１．２（種々の所要運動性のための駆動モータ）および磁気的アイテム（弁制御）がある。対応する熱測定のためのセンサ１２．１、回転数測定のためのセンサ１２．２、（たとえばアルカリ水の）水位測定のためのセンサ１２．３があり、これらのセンサが家電機器１内のパラメータを測定する。プログラム制御装置１０は、プログラム制御機器１３と、各内部負荷１１．１〜１１．３の必要エネルギーの個々の値に対するメモリ１４とを有する。
【００２２】
一方、回路装置８は、家電機器１の電源接続装置１６を備えるエネルギー管理部１５を有し、電源接続装置１６にはプラグ３を備える接続線路２も所属する。電源接続装置１６ではモニタ１７が給電網５の出力能力を監視する。比較器１８が、内部負荷１１全体または個別の部分にエネルギーを供給することができるか否かを判断する。
【００２３】
第１の解決手段（請求項１）による方法では、所望の処理プログラムを入力装置９で選択した後、メモリ１４に記憶された内部負荷１１のそれぞれの必要エネルギーに対する値と、この負荷の投入プログラムとに基づいてプログラム制御装置１０により、処理プログラム全体にわたる各負荷１１．１〜１１．３に対する必要エネルギーが求められ、当該負荷に対して給電網５の出力能力が維持される。
【００２４】
給電網５に現在は出力能力があることを前提にプログラムがスタートされる。処理プログラムの実行中にモニタ１７によって給電網５の出力能力が連続的に検査され、検査結果が比較器１８に通知される。さらに比較器１８にはプログラム制御機器１３から、現在のプログラムステップで絶対に供給しなければならない１つまたは複数の負荷１１の必要エネルギーの大きさが常時通報されるから、比較器１８は、十分なエネルギーが存在しているか否かを常に判断することができ、これをプログラム制御機器１３に応答する。対応してプログラム制御機器１３は、給電網５の出力能力が目下上昇していることに基づいて比較器１８が内部負荷１１のさらなる給電を再び許可できるようになるまで、１つまたは別の負荷１１．１〜１１．３に対してエネルギーの供給を（必要であれば）一時的に中止することができる。
【００２５】
一時的な遮断は、熱電的機器の場合は対応する負荷、すなわち加熱装置１１．１で行うことができる。熱エネルギーの使用により実行される処理プログラムは、加熱エネルギーのさらなる投入を一時的に断念することができ、対応してこの処理を補償するための延長によってプログラムを成功させることができる。このことはたとえば洗濯機もしくは食器洗浄機または水処理装置に適用することができる。
【００２６】
プログラムの実行を中断すべきでない家電機器１、たとえば発酵品の処理に整合された選択可能な熱的プログラム経過を継続しなければならない場合のパン焼き器またはグリル調理機器であって、通常は一時的に遮断することのできる内部負荷１１を含んでいない家電機器に対しては、第２の解決手段（請求項６）の使用が優先される。
【００２７】
この第２の解決手段では、入力装置９で選択された処理プログラムのスタート前にプログラム制御機器１３によって、使用すべき内部負荷１１のそれぞれの出力に対してメモリ１４に記憶された値に基づき、および選択された処理プログラムにおける負荷の使用特性に基づき合計必要エネルギーが計算される。これは、プログラム経過全体についての各内部負荷１１．１〜１１．３に対する個々の使用エネルギーすべての合計である。この合計必要エネルギーがエネルギー管理部１５の比較器１８に通報され、比較器１８はこれを給電網５の目下の提供エネルギーと比較する。その代わりにまたはそれに加えて、この比較は、それぞれ同時に使用されるすべての内部負荷１１の最大ピーク電力を給電網５の目下の出力能力と比較するものであっても良い。この比較がそれぞれポジティブなものであれば、処理プログラムをスタートすることができる。そうでない場合、そのような出力能力が存在するまでスタートが待機される。そのために、比較を常時または間欠的に行うモニタ１７が使用される。
【００２８】
しかし第２の解決手段を使用し、比較結果がポジティブである場合でも、一度スタートされた処理プログラムを実行しているときに給電網５の出力能力が消失することがあり、そのため問題のない処理が行われないことがある。エネルギー管理部１５は常時動作しているから、比較器１８はそのような場合には処理プログラムの実行中にプログラム制御機器１３にネガティブな通報を行うことができ、これに基づいてプログラム制御機器は、実行中の処理プログラムをただちに中止するか、または第１の解決手段の条件の下で継続するかを判断することができる。第１の解決手段の条件の下での制限された動作が許容できるのであれば、動作モードをこの時点で第１の解決手段に切り替えるのが有利である。
【符号の説明】
【００２９】
１  家電機器
２  接続線路
３  電源プラグ
４  コンセント
５  低電圧給電網、給電網
６  太陽電池発電機
７  変換器
８  回路装置
９  入力装置
１０  プログラム制御装置
１１  内部負荷
１１．１  内部負荷、加熱装置
１１．２  内部負荷、駆動モータ
１１．３  内部負荷、磁気的アイテム、弁制御
１２  センサ
１２．１  熱測定センサ
１２．２  回転数測定器
１２．３  レベル発生器
１３  プログラム制御機器
１４  メモリ
１５  エネルギー管理部
１６  電源接続装置
１７  モニタ
１８  比較器
【図１】
2013526259.tif 000003
【国際調査報告】
2013526259.tif 000004
2013526259.tif 000005
2013526259.tif 000006
2013526259.tif 000007
2013526259.tif 000008
2013526259.tif 000009