(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明ユニットと共に使用される電源システムであって、
入力においてＡＣ又はＤＣ入力電源を受電するように、及び、前記入力電源を、前記照明ユニットに供給するために、出力において駆動電流に変換するように適合されている、ドライバと、
二次電源を供給するためのエネルギー貯蔵デバイスへのインタフェースと、
コンバータであって、
第１のモードにおいて、前記駆動電流の少なくとも一部を前記照明ユニットから迂回させて、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、前記ドライバの前記出力に接続するように、
第２のモードにおいて、前記二次電源を変換して前記照明ユニットを駆動するために、前記照明ユニットに接続するように、及び
第３のモードにおいて、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電又は放電することなく、前記入力におけるグリッドから前記照明ユニットを駆動するように適合されている、コンバータと、
前記コンバータを、前記第３のモードと前記第１のモード及び前記第２のモードのうちの一方との間で切り替える場合に、前記照明ユニットを通る前記電流を維持するように、同期的に前記コンバータと前記ドライバの前記出力とを能動的に制御する、コントローラと、を備え、
前記コントローラが、前記コンバータを前記第３のモードと前記第２のモードとの間で切り替える場合に、同期的に前記コンバータと前記ドライバの前記出力とを能動的に制御する際、
前記コンバータの出力を取得し、得られた前記コンバータの前記出力に従って前記ドライバの前記出力を制御するように、又は、
前記ドライバの出力を取得し、得られた前記ドライバの前記出力に従って前記コンバータの前記出力を制御するように適合されている、電源システム。
【請求項２】
前記照明ユニットが、ＬＥＤ構成を含み、前記ドライバが、前記ＬＥＤ構成に接続可能な出力を有する、電流源ＬＥＤドライバを含み、前記第１のモードにおいて、前記コンバータが、前記ＬＥＤ構成と並列になるように適合され、前記コントローラが、前記コンバータの出力を取得し、得られた前記コンバータの前記出力に従って前記ドライバの前記出力を制御する際、
前記照明ユニットの電圧閾値に達する出力電圧を出力するように、前記コンバータを制御しつつ、前記駆動電流を出力するように前記ドライバを制御し、次いで、駆動電流を出力する前記コンバータと同期的に、前記駆動電流を供給しないように前記ドライバを制御するように、あるいは、
前記ドライバ及び前記コンバータから、同時に前記照明ユニットに電流を注入し、
前記ドライバの制御ループにおいて、前記コンバータの出力電流を含めた、前記照明ユニットを通る全電流を感知し、
前記コンバータの前記出力電流を変更し、
前記全電流を維持するために、前記コンバータの出力電流を、前記ドライバの前記制御ループが変更することを可能にするように適合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記ドライバの出力を取得し、得られた前記ドライバの前記出力に従って前記コンバータの前記出力を制御する際、
前記ドライバ及び前記コンバータから、同時に前記照明ユニットに電流を注入し、
前記コンバータの制御ループにおいて、前記ドライバの出力電流を含めた、前記照明ユニットを通る全電流を感知し、
前記ドライバの前記出力電流を変更し、
前記全電流を維持するために、前記コンバータの出力電流を、前記コンバータの前記制御ループが変更することを可能にするように適合されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電源システムは、
前記ドライバが、前記照明ユニットに前記駆動電流を供給するように適合され、前記コンバータが、前記第３のモードにおいて、動作しないように適合されている、第１の状態と、
前記ドライバが、前記照明ユニットに前記駆動電流を供給するように適合され、前記コンバータが、コンバータ出力電圧を出力して、前記コンバータ出力電圧が、前記照明ユニットの電圧閾値に達するまで前記コンバータの変換率を増大させるように、前記コンバータが適合される、始動モードとなるように適合されている、第２の状態と、
前記コンバータが、前記照明ユニットの前記電圧閾値に達している前記コンバータ出力電圧を出力するように、及び、前記第２のモードで動作を続行するように適合され、前記ドライバが、同期的に、前記駆動電流を供給しないように適合されている、第３の状態と、で動作可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第３の状態において、前記コンバータが、先行の第１の状態において前記照明ユニットを通る前記駆動電流が、前記第２のモードにおいて回復されるまで、前記変換率を増大させるように適合されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラが、前記入力電源の高需要持続時間に応答して、又は、前記入力電源を供給するユーティリティからの需要応答の要請に応答して、前記システムを、前記第１の状態、前記第２の状態、及び前記第３の状態の間で切り替えるように適合されている、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
前記電源システムは、
前記コンバータが、前記第２のモードで駆動電流を供給するように適合され、前記ドライバが、前記駆動電流を供給しないように適合されている、第４の状態と、
前記コンバータが、前記照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、前記ドライバが、前記照明ユニットの前記電圧閾値に達するドライバ出力電圧を出力するように前記ドライバが適合される、始動モードとなるように適合されている、第５の状態と、
前記ドライバが、前記照明ユニットに前記駆動電流を供給するように適合され、前記コンバータが、前記第３のモードにおいて、動作しないように適合されている、第６の状態と、で動作可能である、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項８】
前記電源システムは、
前記ドライバが、前記照明ユニットに前記駆動電流を供給するように適合され、前記コンバータが、前記第３のモードにおいて、動作しないように適合されている、第１の状態と、
前記コントローラが、前記ドライバに、前記出力における前記駆動電流を増大させるように指示するように、及び、同期的に、前記コンバータに、前記第１のモードで動作を開始するように指示するように適合されている、第７の状態と、で動作可能であり、
前記コンバータが、前記第１のモードにおいて、前記照明ユニットを通る電流を検出し、前記照明ユニットを通る前記電流が依然として一定となるように、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電するための、前記照明ユニットから迂回された前記ドライバからの前記駆動電流の前記一部を、調整するように適合されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラが、前記入力電源の低需要持続時間に応答して、前記第１の状態から前記第７の状態へと前記システムを動作させるように適合されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラが、前記ドライバに、前記出力における前記駆動電流を段階的に増大させるように指示するように、及び、前記コンバータに、前記照明ユニットから迂回された前記ドライバからの前記駆動電流の前記一部を段階的に増大させるように指示するように適合されており、
前記電源システムは、前記コントローラが、前記ドライバに、前記出力における前記駆動電流を段階的に減少させるように指示するように、及び、同期的に、前記コンバータに、前記照明ユニットから迂回された前記ドライバからの前記駆動電流の前記一部を段階的に減少させるように指示するように適合されている、第８の状態で動作可能である、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンバータが、双方向切り替えモード電力コンバータである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コンバータが、双方向バック／ブーストコンバータであり、前記コンバータが、前記ドライバの前記出力から前記エネルギー貯蔵デバイスへのバックコンバータであり、前記エネルギー貯蔵デバイスから前記照明ユニットへのブーストコンバータである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
照明ユニットと、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の電源システムと、
を備える、照明器具。
【請求項１４】
それぞれが請求項１３に記載の、複数の照明器具と、
それぞれが前記インタフェースを介して対応の照明器具に関連付けられている、複数のエネルギー貯蔵デバイスと、
各照明器具の前記電源システムの前記コントローラと通信する、リモートサーバと、
を備える、照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明ユニット用の電源システムに関し、詳細には、オンボードのローカルエネルギー貯蔵を有する照明ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気の世界的需要は、エネルギーの価格及び可用性を、危機的状況に保ち続けている。オンサイト発電又は分散型発電が、様々な用途に関して広く展開されつつある。ローカルエネルギー生成は、ローカルエネルギー貯蔵を必要とする。
【０００３】
顧客サイト（又は、より一般的には、ビハインド・ザ・メータ、behind-the-meter；ＢＴＭ）のエネルギー貯蔵システムは、商業ビル部門にとっては目新しいものではなく、それらのシステムは、数十年にわたり、合衆国のビルにおいて整備されてきた。エネルギー貯蔵は、ビル内の負荷を管理するための、又は、電力グリッドにおける負荷と生成との平衡を保つための、柔軟性を提供する。
【０００４】
ビル規模のエネルギー貯蔵技術の殆どは、蓄熱メカニズム又は電気化学的貯蔵メカニズムに基づいている。ビルの所有者の観点からすれば、貯蔵は、ビル環境内での快適性を維持しつつ、エネルギーコストを最適化するための、負荷の移行を可能にする。グリッド運用の観点からすれば、大規模なエネルギー貯蔵を構築することは、風力発電及び太陽光発電などの間欠的な再生可能エネルギー資源に起因する、発電の変動を管理する際に、グリッド運用者に追加的な柔軟性を提供することが可能である。
【０００５】
ビハインド・ザ・メータのエネルギー貯蔵は、ビル内での、又は、より広い電気グリッドの文脈における、運用柔軟性を提供する手段である。商業ビルの所有者は、ピーク期間中の需要電力料金及び電気コストを低減する唯一の理由のために、エネルギー貯蔵設備に投資することにより、電気料金の需要電力料金成分を低減してもよい。貯蔵は、低コストのオフピーク期間中に充電され、その後、ピーク期間中に放電されることになる。それゆえ、ビル内のエネルギー貯蔵は、ビルの所有者に対する経済的報酬と引き換えに、電気サービスプロバイダにとっての価値を生み出すための、負荷管理ツールであり続けている。
【０００６】
本発明は、特に、照明システムにおけるエネルギー貯蔵の使用に関する。照明システムにおけるローカルエネルギー貯蔵は、例えば、太陽光エネルギー発電と、ビル内の照明に関する必要性との間に、タイミングの不一致が存在するため、特に関心の対象となる。
【０００７】
ローカルエネルギー貯蔵システムが提供される場合、当該システムは、負荷（例えば、照明器具）に対する種々のエネルギー供給の間で、切り替えることが可能である必要がある。これらのモードは、負荷の（例えば、主電源からの）外部給電が存在するモード、負荷がローカルエネルギー源（例えば、バッテリ又はソーラーシステム）によって給電されるモード、及び、バッテリが（照明器具がオンにされている状態、又はオンにされていない状態で）充電中であるモードを含み得る。
【０００８】
照明に関する問題は、これらのモード間の切り替えが、光出力の可視のフリッカをもたらし得る点である。
【０００９】
それゆえ、種々の動作モード間でのシームレスな遷移を可能にする、照明システムコントローラが必要とされている。
【００１０】
国際公開第２０１２０５９８５３（Ａ１）号は、コンデンサが、ドライバの出力によってＬＥＤと並列に充電されることが可能であり、ドライバが電力を供給することができない場合に、コンデンサがＬＥＤに放電されることが可能な、トポロジを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の構想は、光出力の可視変化を殆ど又は全く伴わずに、（ＡＣグリッドからの直接駆動、ローカルエネルギー貯蔵からの駆動、及びエネルギー貯蔵の充電などの）動作モード間の遷移を可能にする、照明ユニット用の電源システムを提供することである。特に、バッテリ充電システムのコンバータと照明ドライバとは、動作モード間でコンバータを切り替える際、照明ユニットを通る電流を維持するように、能動的かつ同期的に制御される。それゆえ、グリッドと照明負荷との間にバッテリが関与することになる場合に、照明負荷に対する電流供給の断絶又は著しい低下／増大を防止する、メイク・ゼン・ブレイク（make then break）接続スキームが提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、請求項によって定義される。
【００１３】
本発明の一態様による実施例は、照明ユニットと共に使用される電源システムであって、
入力においてＡＣ又はＤＣ入力電源を受電するように、及び、当該入力電源を、照明ユニットに供給するために、出力において駆動電流に変換するように適合されている、ドライバと、
二次電源を供給するためのエネルギー貯蔵デバイスへのインタフェースと、
コンバータであって、
第１のモードにおいて、駆動電流の少なくとも一部を照明ユニットから迂回させて、エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、ドライバの出力に接続するように、
第２のモードにおいて、二次電源を変換して照明ユニットを駆動するために、照明ユニットに接続するように、及び、
第３のモードにおいて、エネルギー貯蔵デバイスを充電又は放電することなく、入力におけるグリッドから照明ユニットを駆動するように適合されている、コンバータと、
コンバータを第３のモードと第１のモード及び第２のモードのうちの一方との間で切り替える場合に、照明ユニットを通る電流を維持するように、同期的にコンバータとドライバの出力とを能動的に制御する、コントローラとを備え、コントローラが、コンバータを第３のモードと第２のモードとの間で切り替える場合に、同期的にコンバータとドライバの出力とを能動的に制御する際、
コンバータの出力を取得し、得られたコンバータの出力に従ってドライバの出力を制御するように、又は、
ドライバの出力を取得し、得られたドライバの出力に従ってコンバータの出力を制御するように適合されている、電源システムを提供する。
【００１４】
このシステムは、二次エネルギー貯蔵充電モードである、第１のモード（「充電モード」）と、二次エネルギー貯蔵から照明ユニットを駆動するための供給モードである、第２のモード（「バッテリ駆動モード」）とを有する。通常の第３のモード（「グリッド駆動モード」）は、照明ドライバが、照明ユニットを通常に、例えばグリッドから駆動し、エネルギー貯蔵ユニットが関与しない場合である。モード間で切り替える際に、同期的にコンバータとドライバとを能動的に制御することによって、光のフリッカを防止するように電流が維持されることができる。例として、切り替えは、中間ピーク時間に関する第３のモード（グリッド駆動）と、低／オフピーク時間に関する第１のモード（充電）との間、又は、中間ピーク時間に関する第３のモード（グリッド駆動）と、高ピーク時間に関する第２のモード（バッテリ駆動）との間である。ここで、「能動的に」及び「同期的に」という用語は、ドライバの出力が、コンバータの出力／入力に応じて、電源システムにおいて予め定義されている基準に基づいて制御されることを意味する。このことは、コンバータの出力／入力から独立しており、電源システムによって制御されない、グリッド障害による出力の欠如などの、ドライバの受動的な出力を除外する。
【００１５】
照明ユニットは、例えば、ＬＥＤ構成を含み、ドライバは、ＬＥＤ構成に接続可能な出力を有する、電流源ＬＥＤドライバを含み、第１のモードにおいて、コンバータは、ＬＥＤ構成と並列になるように適合されている。
【００１６】
この並列構成とは、エネルギー貯蔵デバイスを充電することと、照明ユニットの駆動とが、同時に実施され得ることを意味する。それゆえ、充電（第１の）モードにおいて、照明ユニットは、照明されたまま維持されてもよく、ドライバは、充電と同時に照明ユニットの駆動をもたらすことが可能な、電流を供給している。同様に、照明ユニットがオフである場合には、ドライバ電流の全てが、充電のために使用されてもよい。この実施形態の１つの利点は、コンバータが、ドライバの負荷と見なされることができ、ドライバの力率補正（power factor correction；ＰＦＣ）回路が再利用されることができ、コンバータは、グリッド給電回路に必要とされるＰＦＣ回路を必要としない点である。別の利点は、コンバータがまた、（ドライバの出力電圧である）低い入力電圧を有し、安全基準を満たす点である。第３の利点は、この実施形態が、ドライバを有する既存の照明器具内に、若干の配線の変更を伴って追加されることが容易な点である。
【００１７】
第１の実施形態では、コントローラは、コンバータの出力を取得し、得られたコンバータの出力に従ってドライバの出力を制御する際、ａ）照明ユニットの電圧閾値に達する出力電圧を出力するように、コンバータを制御しつつ、駆動電流を出力するようにドライバを制御し、次いで、駆動電流を出力するコンバータと同期的に、駆動電流を供給しないようにドライバを制御するように、適合されている。
【００１８】
この実施形態は、滑らかな遷移を可能にするための、電圧感知ソリューションを提供する。コンバータの出力電圧は、既に照明ユニットの電圧閾値に達しているため、コンバータは、ドライバが停止した直後に、所望の電流を供給することができ、照明ユニットにおけるフリッカが低減される。
【００１９】
コントローラは、ＤＡＬＩ（登録商標）プロトコルを介してドライバ及びコンバータを制御するように適合されてもよい。公開プロトコル／標準化プロトコル、又は独自プロトコルのいずれかの、任意の他のプロトコルが使用されることができる点に留意されたい。
【００２０】
好ましい一実施形態では、本システムは、例えば、
ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータが、第３の（グリッド駆動）モードにおいて、動作しないように適合されている、第１の状態と、
ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータが、コンバータ出力電圧を出力して、コンバータ出力電圧が照明ユニットの電圧閾値に達するまでコンバータの変換率を増大させるように、コンバータが適合される、始動モードとなるように適合されている、第２の状態と、
コンバータが、照明ユニットの電圧閾値に達しているコンバータ出力電圧を出力するように、及び、第２の（バッテリ駆動）モードで動作を続行するように適合され、ドライバが、同期的に、駆動電流を供給しないように適合されている、第３の状態とで、動作可能であってもよい。
【００２１】
用語「状態」は、上記で定義されたような、システムの基本的な３つのモード間の遷移をもたらす際に実施されてもよい、システムの種々のコンフィギュレーションを示すために使用される。それゆえ、状態は、採用される一時的システムコンフィギュレーションであってもよい。状態は、単に識別目的のために番号付けされている。それゆえ、一部の遷移は、番号付け順序に従わない、順次的状態のセットを含んでもよい。以下で説明される一連の状態が、非順次的な状態番号のサブセットのみを含むという事実は、欠落した状態番号が存在すると想定され得ることを意味するものではない。
【００２２】
この状態のセットは、第３の（グリッド駆動）モードから第２の（バッテリ駆動）モードへの遷移をもたらす。
【００２３】
第２の状態は、コンバータがエネルギーを蓄積し始めることを可能にするが、電圧閾値に達していないため、コンバータは、照明ユニットを駆動しない。このことは、準備ステップを提供するものであり、それにより、電流／エネルギーは、（第３の状態において）ドライバがオフにされる時点で、コンバータによって供給される準備が整う。この場合、エネルギーは、コンバータのバッファリング／出力コンデンサ内にバッファされてもよい。
【００２４】
第３の状態において、コンバータは、ドライバに置き換わるために、ループへと切り替えられるように適合され、例えば、先行の第１の状態において照明ユニットを通る駆動電流が、第２のモードにおいて回復されるまで、変換率を増大させるように適合される。この場合、蓄積されたエネルギーが、照明ユニットに放出され、この間に、コンバータは、当該電流源動作を開始する。照明ユニットにおける最小限の低下／変動が得られるため、フリッカは、最大の量で低減される。
【００２５】
このようにして、第３のモードと第２のモードとの切り替えの間に生じる電流レベルの一時的変化は、存在する場合であっても、短く小さいものに過ぎず、ある程度の（所望の電流に極めて近いものであり得る）電流が、モード切り替えの間に維持されるため、フリッカは視認されない。
【００２６】
第２の実施形態では、電流感知ソリューションが提供される。コントローラは、コンバータの出力を取得し、得られたコンバータの出力に従ってドライバの出力を制御する際、ドライバ及びコンバータから、同時に照明ユニットに電流を注入し、ドライバの制御ループにおいて、コンバータの出力電流を含めた、照明ユニットを通る全電流を感知し、コンバータの出力電流を変更し、全電流を維持するために、コンバータの出力電流を、ドライバの制御ループが変更することを可能にするように、適合されている。
【００２７】
あるいは、コントローラは、ドライバの出力を取得し、得られたドライバの出力に従ってコンバータの出力を制御する際、ｃ）ドライバ及びコンバータから、同時に照明ユニットに電流を注入し、コンバータの制御ループにおいて、ドライバの出力電流を含めた、照明ユニットを通る全電流を感知し、ドライバの出力電流を変更し、全電流を維持するために、コンバータの出力電流を、コンバータの制御ループが変更することを可能にするように、適合されている。
【００２８】
これらの２つの実施形態では、照明ユニットを通る全電流が感知され、一方の電源の出力電流は、他方の電源が当該出力電流を変更する場合に、全電流を維持するように制御される。全電流が、一定となるように持続的に調整されるため、滑らかな遷移がもたらされ得る。
【００２９】
コントローラは、入力電源の高需要持続時間に応答して（ユーティリティ料金が高い場合に、バッテリ駆動が使用されるように）、又は、入力電源を供給するユーティリティからの需要応答の要請に応答して（グリッドに対する負荷を低減するために、バッテリ駆動が使用されるように）、第１の状態、第２の状態、及び第３の状態の間で（すなわち、グリッド駆動モードからバッテリ駆動モードに）システムを切り替えるように適合されてもよい。
【００３０】
別の好ましい実施形態では、電源システムは、
コンバータが、第２の（バッテリ駆動）モードで駆動電流を供給するように適合され、ドライバが、駆動電流を供給しないように適合されている、第４の状態と、
コンバータが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、ドライバが、照明ユニットの電圧閾値に達するドライバ出力電圧を出力するようにドライバが適合される、始動モードとなるように適合されている、第５の状態と、
ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータが、第３のモードにおいて、動作しないように適合されている、第６の状態とで、動作可能であってもよい。
【００３１】
この状態のセットは、第２の（バッテリ駆動）モードから第３の（グリッド駆動）モードへの遷移をもたらす。
【００３２】
第５の状態は、ドライバが電流の供給を開始することを可能にするが、電圧閾値に達していないため、ドライバは、照明ユニットを駆動しない。このことは、準備ステップを提供するものであり、それにより、電流は、（第６の状態において）コンバータがオフにされる時点で、ドライバによって供給される準備が整う。バッテリからドライバに切り替えて戻す間に、光出力の小さい（数十ミリ秒間の）下落が存在し得る。しかしながら、切り替えの間に、ドライバ出力が利用可能であり、準備が整っている。
【００３３】
別の実施形態では、電源システムは、
ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータが、第３の（グリッド駆動）モードにおいて、動作しないように適合されている、第１の状態と、
コントローラが、ドライバに、出力における駆動電流を増大させるように指示するように、及び、同期的に、コンバータに、第１のモードで動作を開始するように指示するように適合されている、第７の状態とで、動作可能であってもよく、
コンバータは、第１の（充電）モードにおいて、照明ユニットを通る電流を検出し、照明ユニットを通る電流が依然として一定となるように、エネルギー貯蔵デバイスを充電するための、照明ユニットから迂回されたドライバからの駆動電流の一部を、調整するように適合されている。
【００３４】
このことは、同じＬＥＤ出力を維持しつつ、第３の（グリッド駆動）モードから第１の（充電）モードへの移行を可能にする、ソリューションを定義している。ドライバは、追加電流によって、当該出力電流を増大させ始め、コンバータは、同期的に、当該追加電流を迂回させることを開始する。それゆえ、この第７の状態は、エネルギー貯蔵デバイスを充電する目的のために、ドライバから追加電流を引き込むが、光出力に影響を及ぼすことはない。照明ユニット内で定電流を維持するための、閉ループ制御を提供するために、コンバータはまた、照明ユニット内の電流に従って、当該迂回電流も制御する。例えば、照明ユニット内の電流が、所望の電流未満である場合には、コンバータが、過度に多くの電流を迂回させていることを意味し、コンバータは、例えば、当該切り替えのデューティサイクルを減少させることによって、当該入力電流を減少させることになり、逆もまた同様である。
【００３５】
コントローラは、入力電源の低需要持続時間に応答して、第１の状態から第７の状態へとシステムを動作させるように適合されてもよい。このことは、より低コストの供給の期間に対応し得るため、エネルギー貯蔵デバイスの充電は、経済的に効率が良い。
【００３６】
更には、コントローラは、ドライバに、出力における駆動電流を段階的に増大させるように指示するように、及び、コンバータに、照明ユニットから迂回されたドライバからの駆動電流の一部を段階的に増大させるように指示するように、適合されてもよく、電源システムは、コントローラが、ドライバに、出力における駆動電流を段階的に減少させるように指示するように、及び、同期的に、コンバータに、照明ユニットから迂回されたドライバからの駆動電流の一部を段階的に減少させるように指示するように適合されている、第８の状態で動作可能である。
【００３７】
このことは、同じＬＥＤ出力を維持しつつ、第１の（充電）モードから第３の（グリッド駆動）モードへの移行を可能にする、漸進的／段階的ソリューションを定義している。それゆえ、光出力が著しく変動する可能性は低い。このことはまた、エネルギー貯蔵デバイスを充電する目的のために、ドライバから引き込まれる追加電流を、光出力に影響を及ぼすことなく徐々に低減する、第８の状態も定義している。
【００３８】
コンバータは、好ましくは、双方向切り替えモード電力コンバータである。このことは、コンバータの構成要素数及びコストを低減する。
【００３９】
コンバータは、例えば、双方向バック／ブーストコンバータであり、コンバータは、ドライバの出力からエネルギー貯蔵デバイスへのバックコンバータであり、エネルギー貯蔵デバイスから照明ユニットへのブーストコンバータである。このソリューションは、ドライバ、エネルギー貯蔵デバイス、及び照明ユニットの典型的な電圧レベルと一致するため、当該電力損失は低い。
【００４０】
本発明はまた、
照明ユニットと、
上記で定義されたような電源システムとを備える、照明器具も提供する。
【００４１】
本発明はまた、
それぞれが上記で定義されたような、複数の照明器具と、
それぞれがインタフェースを介して対応の照明器具に関連付けられている、複数のエネルギー貯蔵デバイスと、
各照明器具の電源システムのコントローラと通信する、リモートサーバとを備える、照明システムも提供する。
【００４２】
リモートサーバ及びコントローラは、無線プロトコルを介して通信するように適合されてもよく、無線プロトコルは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルを含み、この照明システムは、
有線ネットワークを介してリモートサーバに接続し、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルを介してコントローラに接続するように適合されている、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ゲートウェイを更に備え、
照明器具のコントローラは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）プロトコルにおけるコマンドを受信し、ＤＡＬＩ（登録商標）プロトコルを介してドライバ及びコンバータを制御する、ＤＡＬＩ（登録商標）モジュールを含む。
【００４３】
本発明の別の態様による実施例はまた、照明ユニットへの電源を制御する方法であって、
ＡＣ又はＤＣ入力電源を受電して、当該入力電源を、照明ユニットに供給するためにドライバの出力において駆動電流に変換するステップと、
エネルギー貯蔵デバイスから二次電源を供給するステップと、
電源システムのコンバータを、
駆動電流の少なくとも一部を照明ユニットから迂回させて、エネルギー貯蔵デバイスを充電するための、第１のモードで、
二次電源を変換して照明ユニットを駆動するための、第２のモードで、及び、
エネルギー貯蔵デバイスを充電することも、二次電源を変換することもしないための、第３のモードで動作させるステップと、
コンバータを第３のモードと第１のモード及び第２のモードのうちの一方との間で切り替える際、照明ユニットを通る電流を維持するように、同期的にコンバータとドライバの出力とを能動的に制御するステップとを含む、方法も提供する。
【００４４】
本方法は、上記で説明されたような種々の状態の使用を含んでもよい。
【００４５】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以降で説明される実施形態から明らかとなり、それらの実施形態を参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
ここで、本発明の実施例が、添付図面を参照して詳細に説明される。
【図１】照明システムの一般的構造を示す。
【図２】図１のシステムにおける通信リンクを示す。
【図３】より詳細な照明ノードのブロック図である。
【図４】バッテリ注入ボックスをより詳細に示す。
【図５】フロアゲートウェイをより詳細に示す。
【図６】中央エネルギーマネージャをより詳細に示す。
【図７】バッテリ駆動動作モードにおいて別個の充電経路及び放電経路が存在する、緊急照明器具の既知の電力段の一実施例を示す。
【図８】図３及び図４のバッテリ注入ボックスにおける電力段を示す。
【図９】照明ノードの種々の使用時間及び当該電源に関する一実施例を示す。
【図１０】システム内で使用される２つの供給源間での電流遷移を、電流対時間として示す。
【図１１】図１０の切り替えの間の第１の捕捉波形を示す。
【図１２】図１０の切り替えの間の第２の捕捉波形を示す。
【図１３】種々の調光レベル（ｘ軸）に関するドライバ及びバッテリ注入ボックスの効率（ｙ軸）を示す。
【図１４】ドライバとコンバータとの間の横流制御を可能にするトポロジを示す。
【図１５】ドライバとコンバータとの間の横流制御を可能にする別のトポロジを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明は、照明ユニット用のドライバと、ローカルエネルギー貯蔵デバイスと、コンバータとを備える、照明ユニット用の電源システムを提供する。コンバータは、照明ユニットからの駆動電流の少なくとも一部を迂回させて、エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、ドライバの出力に接続することによって、第１の充電モード実施し、ローカルエネルギー貯蔵デバイス電源を変換して照明ユニットを駆動するために、照明ユニットに接続することによって、第２のバッテリ駆動モードを実施し、エネルギー貯蔵デバイスを充電することも、二次電源を変換することもしないための、第３のグリッド駆動モードを実施する。コンバータ及びドライバは、モード間でコンバータを切り替える際に、照明ユニットを通る電流を維持するように、能動的かつ同期的に制御される。
【００４８】
本発明による様々な態様を含む照明システムの全体的な機能が、最初に説明され、その後、それらの態様が更に詳細に説明される。
【００４９】
図１は、照明システムの一般的構造を示す。照明システムは、照明器具１２のバンク１０を備え、１つ以上の照明器具又は各照明器具は、二次電源を供給するためのローカルエネルギー貯蔵デバイスとして機能する、リチウムイオンバッテリなどの一体型バッテリを有する。
【００５０】
照明器具１２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔバス１６を介して、外部コントローラ１４からの制御信号によって制御される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔスイッチ１８が、中央エネルギーマネージャ２０に、及びＥｔｈｅｒｎｅｔ対応の３相サブメータ２２に接続している。この３相サブメータは、ＡＣ主電源グリッド２６に接続する、主電源ＡＣ配電盤２４に接続している。配電盤２４は、例えば、照明器具のバンク１０に給電するための１つの相２８を提供し、他の相は、エレベータ又はＨＶＡＣ（ｈｅａｔｉｎｇ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ；暖房、換気、及び空調）システムなどの、他の重負荷３０に給電してもよい。照明負荷は、そうではなく、２つの相、すなわち２４０Ｖによって駆動されてもよい。単一相２８（又は、二相）はまた、サブＡＣ配電盤３２によって、ＩＴなどの他の負荷、及び他のプラグ接続可能な負荷に関して使用されてもよい。
【００５１】
太陽光発電（photovoltaic；ＰＶ）ソーラパネル３４及びＰＶインタフェース３６が、グリッドタイインバータ３８及び電力計４０を経由して主電源に接続しており、ディーゼル発電機４２及びディーゼル発電機制御盤４４が、別の電力計４６を経由して主電源に接続している。
【００５２】
当該システムは、例えば、屋上太陽光発電及びディーゼル発電機あるいは燃料電池などの、分散型エネルギー源を有する、商業ビル内に設置される。当該システムは、ビルに対するエネルギー入力源の、最適な使用及び選択の機能を可能にする。当該システムは、照明器具設備に一体化されているバッテリの高度な機能を有し、このことは、ビル内での分散型エネルギー貯蔵（すなわち、ビハインド・ザ・メータの貯蔵）を可能にする。
【００５３】
中央エネルギーマネージャ（central energy manager；ＣＥＭ）２０は、負荷及び種々の供給源からの情報を収集する、インテリジェントなＰＣベースのアプリケーションである。ＣＥＭは、組み込みアルゴリズムを実行することによって、ビルのエネルギー消費を最適化する。当該アルゴリズムは、ライトの調光又は二次バッテリへの切り替えを管理する。可用性及び料金体系に基づいて、最も経済的な供給源を選択する。
【００５４】
当該ＣＥＭにおけるアルゴリズムは、以下の機能を可能にする。
需要電力料金管理
需要応答
ピーク負荷の移行
動的ピーク負荷管理
ビルに対する最適なエネルギー源（例えば、再生可能エネルギー源）の選択
【００５５】
図２は、図１のシステムにおける通信リンクを示す。中央エネルギーマネージャ２０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔリンクを使用して、フロアゲートウェイ５０ａ、５０ｂ、５０ｃと通信する。それゆえ、図２の各領域は、ビルの異なるフロアを表す。当然ながら、このことは必須ではなく、１つのゾーンのみが存在してもよく、又は、１つの領域が異なる方式で分割されてもよい。Ｅｔｈｅｒｎｅｔスイッチ１８は、複数の経路間で通信バスを切り替えるために使用される。フロアゲートウェイは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）メッシュネットワークを介して、全ての照明器具１２と通信する。１つのゲートウェイは、フロア内の複数の照明器具と通信することができる。
【００５６】
各照明器具１２に関して、センサ５２が通信ブリッジとして使用され、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を介してフロアゲートウェイと通信する。ユニット５２は、以下では（単数形で）「センサ」として説明されるが、このセンサは、実際には複数の感知様式を、またそれゆえ、複数のセンサ要素を含み、フロアゲートウェイとの通信機能と共に、全体的なセンサ機能を一体となって定義するものである点を理解されたい。
【００５７】
センサは、ＤＡＬＩ（登録商標）バスを使用して、照明ドライバ５４及び（上記及び請求項で説明されるようなコンバータの実装である）バッテリ注入ボックス（battery injection box；ＢＩＢ）５６と通信する。バッテリ注入ボックスは、バッテリの充電及び放電を制御する。
【００５８】
各ドライバ５４、照明ユニット（図２には示さず）、センサ５２、及びバッテリ注入ボックス５６の組み合わせは、照明ノード６０／照明器具１２を形成する。
【００５９】
図３は、より詳細な照明ノード６０のブロック図である。
【００６０】
ドライバ５４は、例えば、１２０Ｖ〜２７７ＶのＡＣの、広範囲のＡＣ入力電圧、それゆえユニバーサル主電源入力６２で作動する、ＡＣ−ＤＣ  ＬＥＤドライバである。出力電圧は、２７Ｖ〜５４ＶのＤＣの範囲でコンフィギュレーション可能であり、出力電流は、例えば、０．１Ａ〜１．１ＡのＤＣでコンフィギュレーション可能である。ドライバ５４はＤＡＬＩ（登録商標）バス６４を有し、ドライバ５４はＤＡＬＩ（登録商標）スレーブである。ドライバ５４はまた、ＤＣ−ＤＣ  ＬＥＤドライバである、ＤＣグリッド対応のドライバとすることもできる点に留意されたい。
【００６１】
ドライバ５４は、ＤＡＬＩ（登録商標）コマンドに基づいて、出力の調光及びオン／オフの切り替えが可能である。
【００６２】
ドライバ５４は、ソフト計量機能を通じて、消費電力及び消費エネルギーを測定する。ドライバ５４は、１４〜１６ＶのＤＣ、５２ｍＡのＤＣで、ＤＡＬＩ（登録商標）バス６４に給電する。
【００６３】
センサ５２は、占有感知及び日光節約の機能を提供する。
【００６４】
センサは、発光照明レベル、ＰＩＲタイムアウト、フェードイン時間、フェードアウト時間などのパラメータを、コミッショニング及びコンフィギュレーションするための、ＩＲ機能及びＮＦＣ（ｎｅａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；近距離通信）機能を有する。
【００６５】
センサ５２は、フロアゲートウェイとの通信及び照明器具間通信のための、一体型ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）モジュールを有する。
【００６６】
センサは、（ドライバ５４及びバッテリ注入ボックス５６との）照明器具内通信のためのＤＡＬＩ（登録商標）バス（ＤＡＬＩ（登録商標）マスタとして機能する）を有し、センサは、光レベル、ＰＩＲタイムアウト、フェードイン時間、フェードアウト時間などのような、デフォルトのコンフィギュレーションパラメータを記憶するための、不揮発性メモリを有する。
【００６７】
センサは、バッテリ駆動モード、グリッド駆動モード、及びバッテリ充電動作モードなどの、照明器具の種々のモード変化に対処するための、状態マシンを有する。
【００６８】
ドライバ及びバッテリ注入ボックスからの瞬時電力消費データは、ＤＡＬＩ（登録商標）バスを介してセンサに通信される。センサは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）通信媒体上のメッセージを、フロアゲートウェイに定期的に転送する。照明器具１２は、標準的な照明器具である。
【００６９】
バッテリ注入ボックス５６もまた、図３に若干詳細に示されている。バッテリ注入ボックスは、ドライバとの接続を選択するための接続スイッチ６６と、スイッチ６６を制御するコントローラ６８とを含む。また、例えば、９２％を超える効率を有し、ドライバ５４の出力と並列に接続されている、双方向同期バックブーストＤＣ−ＤＣコンバータ７０も存在している。バッテリ管理回路７１が、バッテリ７２と関連付けられている。
【００７０】
ＢＩＢ５６は、ＤＡＬＩ（登録商標）バス６４を介して、センサ５２からコマンドを受信する。ＢＩＢは、センサから充電コマンドを受信する場合にバッテリを充電し、センサは、ゲートウェイ５０から（例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を介して）充電／放電コマンドを受信する。中央エネルギーマネージャ２０もまた、図３に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔを介してゲートウェイ５０に接続されて示されている。
【００７１】
ＢＩＢはまた、フロアゲートウェイ５０を介してＣＥＭ２０から放電コマンドを受信する場合に、バッテリ７２を放電させて照明器具負荷１２を駆動する。更には、ＢＩＢは、停電条件を解釈して、バッテリ駆動動作モードに切り替える。ＢＩＢはまた、センサから受信された占有状態に基づいて、ＬＥＤ出力をオン／オフに切り替える。ＢＩＢは、例えば、バッテリ駆動動作モードにおいて、センサから受信されたコマンドに基づいて、ＬＥＤ出力を１００％から５％まで調光することが可能である。
【００７２】
ドライバ５４から電力が利用可能ではない場合、ＤＡＬＩ（登録商標）バスもまた、ＢＩＢによって給電される。
【００７３】
グリッド駆動モードからバッテリ駆動モードへの切り替え、又はバッテリ駆動モードからグリッド駆動モードへの切り替えは、以下で更に説明されるように、シームレスに実施される。
【００７４】
ＢＩＢは、バッテリの健全性を維持し、充電の状態をリアルタイムで測定するための、統合バッテリ管理アルゴリズムを有する。そのようなアルゴリズムを使用して、充放電サイクルの数を最小限に抑えることによって、バッテリ寿命の延長が可能となる。バッテリ充電モードでは、ＢＩＢは、例えば、１８．５Ｖの８．８ＡＨリチウムイオンニッケル−マンガン−コバルトバッテリ７２から給電される。
【００７５】
ＢＩＢは、バッテリ不足電圧カットオフ、バッテリ過充電保護、過電圧保護、バッテリ誤接続防止、短絡保護、温度保護、ＬＥＤ過電圧保護、及びＬＥＤ開回路保護などの、保護機能を含む。また、出力過電流保護もまた提供される。例として、オフピーク時間の間のバッテリの充電時間は、６時間であり、例えば、全出力で５時間のバックアップが可能である。
【００７６】
図４は、より詳細にＢＩＢ５６を示す。図３と同じ構成要素には、同じ参照番号が与えられている。図４は、バッテリの電圧及び電流感知のためのユニット７３ａと、ＬＥＤの電圧及び電流感知のためのユニット７３ｂとを更に示している。２つの補助電源回路が存在しており、一方の７４ａは、１５Ｖを生成するためのものであり、もう一方の７４ｂは、３．３Ｖを生成するためのものである。これらは、他のユニットによって電源として使用される。ＤＡＬＩ（登録商標）バス６４用の隔離電源７５もまた存在しており、バスへのＤＡＬＩ（登録商標）ポート７６が存在している。ＤＡＬＩ（登録商標）バス６４とマイクロコントローラ６８との間には、２ｋＶの隔離ユニット７７もまた存在している。ＬＥＤストリングへの出力スイッチ７８が存在している。
【００７７】
マイクロコントローラは、ユニット７３ａ及びユニット７３ｂから、感知入力及び制御入力を受信する。マイクロコントローラは、コンバータ７０及びスイッチ６６に、ＰＷＭ信号を提供する。
【００７８】
図５は、より詳細にフロアゲートウェイ５０を示す。フロアゲートウェイは、照明ノード６０と中央エネルギーマネージャ２０との間の、通信ブリッジとしての役割を果たす。
【００７９】
フロアゲートウェイは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）モジュール８０、ゲートウェイコントローラ８２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔコンバータ８４、及び基板電源８６を有する。
【００８０】
フロアゲートウェイは、コミッショニングモード及び機能モードの、２つの動作モードを有する。設置の間、ゲートウェイは、ユーザが制御キーをトグル切り替えすることによって、コミッショニングモードに入り、それにより、当該照明器具をネットワークに追加するために、開放グループに参入することになる。
【００８１】
他の照明器具は、開放されたネットワークに参加するように、ＲＦアプリケーションを介してトリガされ、１つのネットワークグループに、１００個ものノードが追加されることができる。全ての照明器具がネットワークに参加すると、ゲートウェイ内のキーが、ループを閉じるために再びトグル切り替えされる。
【００８２】
グループが形成されると、ゲートウェイは、グループ構造を記録及び維持するために、グループの全ての照明器具のＭＡＣアドレスを、ＣＥＭ２０に送信する。次いで、ゲートウェイは、コミッショニングモードを終えて、機能モードに入る。
【００８３】
機能モードでは、ゲートウェイは、ビルの無停電電源から給電される。ゲートウェイは、照明器具にメッセージをブロードキャスト又はユニキャストし、個々の照明器具からメッセージを受信する。ゲートウェイは、当該照明器具のグループから論理クラスタを形成するように準備されており、このクラスタ情報は、ＣＥＭ内に記憶される。
【００８４】
ゲートウェイは、照明器具のクラスタに、マルチキャストコマンドを送信することができる。
【００８５】
中央エネルギーマネージャ（ＣＥＭ）２０が、より詳細に図６で示される。中央エネルギーマネージャは、需要応答（demand response；ＤＲ）アルゴリズムを有する、ウィンドウズ（登録商標）ベースのＰＣ９０である。ＵＳＢ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔコンバータ９２が、無線需要応答信号発信を可能にする。この需要応答機能により、ユーティリティプロバイダは、以下で更に説明されるように、システムに対して要求を実施することが可能となる。
【００８６】
ＣＥＭ２０は、プライベートＩＰネットワークに接続され、フロアゲートウェイを接続するための既定のネットワークポート上に、ＴＣＰソケットサーバを作成する。ＣＥＭは、ＴＣＰソケット通信を経由して、このプライベートＩＰネットワーク上で、照明器具にコマンドを送信する。ＣＥＭは、開かれたＴＣＰソケット接続におけるＩＰネットワーク上で、フロアゲートウェイを経由して、照明器具から情報を受信する。
【００８７】
複数のフロアゲートウェイ（１０個以上）が、Ｅｔｈｅｒｎｅｔスイッチ１８を介してＣＥＭ２０に接続される。Ｅｔｈｅｒｎｅｔスイッチ１８は、ビルエネルギー計への接続（接続１８ａ）、ビル管理システムへの接続（接続１８ｂ）、及びフロアゲートウェイへの接続（接続１８ｃ）を有する。
【００８８】
ＣＥＭは、自動需要応答（automated demand response；ＡＤＲ）通信のための、ユーティリティ通信へのセキュリティ保護されたＩＰ接続を提供する、専用のハードウェアインタフェースを有する。
【００８９】
当該インタフェースはまた、ビルエネルギー計とも通信する。ＣＥＭは、照明器具から受信されたメッセージログを記憶するための、データベース管理システム（database management system；ＤＢＭＳ）を有する。ＣＥＭはまた、ユーティリティ料金体系に入るための、グラフィカルユーザインタフェース（graphical user interface；ＧＵＩ）内のインタフェースも有する。ＣＥＭのＧＵＩは、例えば、照明ノード６０の調光及び遠隔オン／オフ制御の手動オーバーライドに関する選択肢を有する。ＣＥＭのＧＵＩはまた、バッテリパラメータ、照明器具状態パラメータ、並びに、需要電力料金及び需要応答イベントから得られた貯蓄も有する。ＧＵＩは、個々の照明器具の占有状態及び調光状態を示し、需要貯蓄及び利用可能なバッテリ容量を、定期的にユーティリティに送信する。
【００９０】
図３及び図４を参照して説明されたように、ＢＩＢは、バッテリを充放電するために同期双方向コンバータを使用する。このことは、構成要素数の低減をもたらす。
【００９１】
図７は、バッテリ駆動動作モードにおいて別個の充電経路及び放電経路が存在する、緊急照明器具の既知の電力段の一実施例を示す。図７は、ユニバーサル主電源入力９２を受信する、ＡＣ−ＤＣドライバ９１を示している。並列して、バックバッテリ充電器９４、ブーストＬＥＤドライバ９６、及びバッテリ９８を含む、バッテリモジュールが存在している。
【００９２】
照明器具が、バッテリを充電するコマンドを受信すると、ＡＣ−ＤＣ  ＬＥＤドライバが、ＬＥＤを直接駆動することになり、バッテリ充電器は、ＡＣ主電源からの入力を、ＬＥＤドライバと並列に受信する。バッテリ充電器は、充電コマンドに基づいて、バッテリを充電することになる。
【００９３】
ＡＣが存在しない場合、又はバッテリ駆動モードコマンドが与えられる場合、ブーストＬＥＤドライバが、ＬＥＤ光出力を駆動することになる。それゆえ、充電用及び放電用の、別個のドライバが存在している。
【００９４】
コストを低減するために、図８は、図３及び図４のＢＩＢにおける電力段を示し、得られる利点を示す。双方向同期ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、同じ電力回路を通じて、充電（矢印１００）又は放電（矢印１０２）する。それゆえ、ＢＩＢ回路は、ドライバ５４の出力に並列に接続されている。ドライバの出力は、バッテリとコンバータ７０を充電するために使用され、バックコンバータモードで作動する。ドライバ出力が利用可能ではない場合は常に、コンバータ７０は、バッテリ電力を使用することによってＬＥＤを駆動するように、ブーストコンバータモードで作動する。双方向バックブーストコンバータの回路構造は、当該技術分野において既知である。
【００９５】
システム全体、特に照明ノードは、次に論じられる様々な動作モードを有する。自動スケジューリングモードでは、ＣＥＭは、自律モードで動作する。
【００９６】
図９は、照明ノードの種々の使用時間、及び、自律モードにおける、当該時間中の照明ノードの電源に関する一実施例を示す。これらのモードは、ユーティリティ料金体系に応じてコンフィギュレーション可能であるか、又は、需要応答に従って柔軟に変更されることができる。
【００９７】
最上列は、供給のタイプ（オフピーク「ＯＦＦ」、中間ピーク「ＭＰ」、又はオンピーク「ＯＮ」）を示している。供給のタイプを区切る時間は、例に過ぎない。
【００９８】
中間列は、ＢＩＢ状態（充電「Ｃ」、充電でも放電でもない「ＮＣ」、放電「Ｄ」）を示している。
【００９９】
最下列は、照明器具電源（グリッド「Ｇ」、バッテリ「Ｂ」）を示している。
【０１００】
オフピーク時間の間、ＢＩＢは充電状態にあり、照明器具はグリッド供給されている。中間ピーク時間の間、照明器具はグリッド供給され、バッテリは充電も放電もされていない。オンピークの間、照明器具はバッテリ供給され、それゆえ、バッテリが放電している。
【０１０１】
ここで、本システムの種々のユニットが、３つの異なるピークカテゴリで動作する方式、並びに、上記で簡単に言及された追加的な需要応答モードが説明される。
【０１０２】
以下で説明される全てのモードにおいて、一部のユニットは、常に特定のタスクを実行する点に最初に留意されたい。特に、全てのモードにおいて、センサは、占有状態を継続的に読み取る。非占有の場合には、センサは、ＰＩＲオフコマンドをＢＩＢに送信し、占有の場合には、センサは、当該ＰＩＲカウンタをリセットして、ＢＩＢ及びドライバにＰＩＲオンコマンドを送信する。センサは、ＬＥＤ電力、バッテリ状態、及び動作モードを読み取り、この情報をフロアゲートウェイに送信する。これらのセンサ機能は、以下の説明において繰り返されない。
【０１０３】
１．オンピーク時間
オンピーク時間は、照明器具がグリッド駆動モードにあった、従前の中間ピーク時間の後に続く。一部の場合には、オンピーク時間は、照明器具が同じくグリッド駆動モードにあった、従前のオフピーク時間の後に続く。
【０１０４】
ＣＥＭ
ＣＥＭ２０において、全ての照明器具のバッテリの充電状態（state of charge；ＳｏＣ）レベルが、フロアゲートウェイ５０を経由して取得される。ＣＥＭアルゴリズムは、オンピーク時間の持続時間にわたって必要とされる、設定調光レベルを推定して、バッテリ駆動動作モードで作動するように照明器具を動作させる。ＣＥＭは、フロアゲートウェイ５０を経由して、全ての照明器具に、バッテリ駆動動作モードに切り替えるコマンドを送信する。ＣＥＭは、バッテリ状態、瞬時電力レベル、動作モード、照明レベル情報を、照明器具から継続的に受信して、それらをデータベース内に記憶する。
【０１０５】
いずれかの照明器具のＳｏＣが、２０％未満である場合には、ＳｏＣが２０％未満のバッテリの過剰放電は、当該バッテリの寿命にとって良くないものであるため、ＣＥＭは、当該照明器具をグリッド駆動動作モードに切り替える。
【０１０６】
フロアゲートウェイ
フロアゲートウェイ５０において、ＣＥＭから、バッテリ駆動動作モードコマンドが受信される場合、ゲートウェイは、当該ネットワークに接続されている全ての照明器具に、バッテリ駆動モードコマンドをブロードキャストする。ゲートウェイは、照明器具のパラメータについてのデータ情報を、センサから定期的に取得して、当該情報をＣＥＭに転送する。
【０１０７】
センサ
センサにおいて、ゲートウェイからバッテリ駆動モードコマンドを受信すると、センサは、現在の光出力レベルを読み取る。センサは、バッテリ駆動動作モードに切り替えるコマンドをＢＩＢに送信し、ＢＩＢのモードを読み取ることによって、ＢＩＢからバッテリ駆動動作モードを確認する。センサはまた、ドライバにも、待機動作モードに移行するコマンドを送信し、すなわち、ドライバ出力をオフに切り替える。
【０１０８】
ドライバ
ドライバは、上記で説明されたように、待機モードに移行するコマンドをセンサから受信する。次いで、ドライバは待機モードへと移行し、当該出力をオフに切り替える。
【０１０９】
ＢＩＢ
中間ピーク時間において、ＢＩＢは非充電状態にあり、光出力はドライバから駆動される。ピーク時間において、ＢＩＢは、センサからバッテリ駆動モードコマンドを受信する。ＢＩＢは、現在のＬＥＤ電流レベル及びバッテリ状態を読み取る。バッテリのＳｏＣレベルが、２０％を超える場合には、ＢＩＢは、バッテリをバッテリ駆動モードに切り替え、当該状態を放電に設定する。この放電状態において、ＢＩＢは、様々な機能を実行する。
ＢＩＢは、現在のバッテリ電圧、ＬＥＤ電圧、及びＬＥＤ電流のレベルを測定し、
同じ出力電流レベルに到達するように、ブースト動作モードで双方向コンバータ７０を動作させるために必要とされる、ＰＷＭカウントを算出し、
算出されたＰＷＭカウント値に到達するように、ＰＷＭカウントを緩徐に増大させることによって達成される、ＬＥＤ電流のソフト始動を実施し、
ＬＥＤの電流及び電圧、並びにバッテリの電流及び電圧を継続的に監視し、これらの値が、閉ループで調整される。
【０１１０】
ＢＩＢは、ドライバ出力を切断するために、ドライバ出力リレー／スイッチをオフに切り替える。ＢＩＢはまた、ＬＥＤ電力、バッテリのＳｏＣ、ＳｏＨ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｌｔｈ；健全性）も測定し、この情報を、センサからの問い合わせメッセージに対する応答として、定期的に送信する。
【０１１１】
ＢＩＢは、センサからのＰＩＲオフコマンドの受信時に、コンバータ７０をオフに切り替えることによって、ＬＥＤ出力をオフに切り替える。同様に、ＢＩＢは、センサからのＰＩＲオンコマンドの受信時に、コンバータをオンに切り替えて、小さい増分で段階的にＰＷＭを負荷することにより、ＬＥＤ電流をソフト始動させることによって、ＬＥＤ出力をオンに切り替える。ＢＩＢはまた、必要とされる照明レベルを維持するために、センサから受信された周囲光センサ（ambient light sensor；ＡＬＳ）コマンドに基づいて、ＬＥＤ出力電流も調節する。
【０１１２】
バッテリのＳｏＣが２０％未満に至るか、又はバッテリ電圧が１６．５Ｖ未満に至る場合には、ＢＩＢは、ＬＥＤ出力をオフに切り替える。
【０１１３】
２．中間ピーク時間
システムは、従前の動作モードに基づいて、オフピーク時間から、又はオンピーク時間から、中間ピーク時間に入ることができる。中間ピーク時間において、全ての照明器具は、グリッド駆動動作モードにある。
【０１１４】
２．１システムが、オフピークから中間ピークに入る。
ＣＥＭ
ＣＥＭ２０は、フロアゲートウェイを経由して、充電をオフに切り替えるために、全ての照明器具にグリッド駆動モードコマンドを送信する。ＣＥＭは、バッテリ状態、瞬時電力レベル、動作モード、照明レベル情報を、照明器具から継続的に取得して、それらをデータベース内に記憶する。
【０１１５】
フロアゲートウェイ
フロアゲートウェイ５０は、ＣＥＭからグリッド駆動モードコマンドを受信し、ゲートウェイは、当該ネットワークに接続されている全ての照明器具に、グリッド駆動モードコマンドをブロードキャストする。ゲートウェイは、照明器具のパラメータについてのデータ情報を、センサから定期的に取得して、この情報をＣＥＭに転送する。
【０１１６】
センサ
センサにおいて、グリッド駆動モードコマンドがゲートウェイから受信され、センサは、現在の光出力レベルをＢＩＢから読み取り、ＢＩＢに、充電状態をオフに切り替えるコマンドを送信し、ドライバに、以前と同じ光出力レベルを保つための新たな調光レベルを送信する。センサは、ＢＩＢのモードを読み取ることによって、ＢＩＢからグリッド駆動動作モードを確認する。
【０１１７】
ドライバ
ドライバは、新たな調光レベルが存在する場合に、センサからコマンドを受信する。次いで、ドライバは、ドライバの調光レベルを、新たな設定調光レベルに変更する。
【０１１８】
ドライバは、センサからのＰＩＲオフコマンドの受信時に、待機モードに切り替えることによって、ＬＥＤ出力をオフに切り替える。ドライバは、センサからのＰＩＲオンコマンドの受信時に、従前の調光レベルに調光レベルを設定することによって、ＬＥＤ出力をオンに切り替える。ドライバはまた、必要とされる照明レベルを維持するために、センサから受信されたＡＬＳコマンドに基づいて、ＬＥＤ出力電流も調節する。
【０１１９】
ＢＩＢ
オフピーク時間において、ＢＩＢは充電状態にあり、ドライバ出力は、ＬＥＤの駆動及びバッテリの充電の双方のために使用されていた。ＢＩＢは、センサからグリッド駆動モードコマンドを受信する。ＢＩＢは、現在のＬＥＤ電流レベルを読み取り、センサから問い合わせを受けると、この値をセンサに応答する。ＢＩＢは、充電をオフに切り替え、ＬＥＤ出力は、継続してドライバ出力から引き込まれる。ＢＩＢは、その後、非充電状態を有する。
【０１２０】
ＢＩＢは、ＬＥＤ電力、バッテリのＳｏＣ、ＳｏＨを測定し、この情報を、センサからの問い合わせメッセージに対する応答として、定期的に送信する。
【０１２１】
２．２システムが、オンピークから中間ピークに入る。
ＣＥＭ
ＣＥＭ２０は、フロアゲートウェイ５０を経由して、バッテリ駆動モードをオフに切り替えるために、全ての照明器具にグリッド駆動モードコマンドを送信する。ＣＥＭは、バッテリ状態、瞬時電力レベル、動作モード、照明レベル情報を、照明器具から継続的に取得して、それらをデータベース内に記憶する。
【０１２２】
フロアゲートウェイ。
ＣＥＭからグリッド駆動モードコマンドを受信すると、ゲートウェイは、当該ネットワークに接続されている全ての照明器具に、グリッド駆動モードコマンドをブロードキャストする。ゲートウェイは、照明器具のパラメータについてのデータ情報を、センサから定期的に取得して、この情報をＣＥＭに転送する。
【０１２３】
センサ
ゲートウェイからグリッド駆動モードコマンドを受信すると、センサは、ＢＩＢから現在の光出力レベルを読み取る。センサは、ＢＩＢに、バッテリ駆動モードをオフに切り替えるコマンドを送信し、ドライバに、以前と同じ光出力レベルを保つための新たな調光レベルを送信する。センサは、ＢＩＢのモードを読み取ることによって、ＢＩＢからグリッド駆動動作モードを確認する。
【０１２４】
ドライバ
ドライバは、中間ピーク時間に入る前、待機モードにあり、当該出力はオフであった。ドライバは、センサから、新たな調光レベルを有するコマンドを受信する。ドライバは、ＬＥＤ出力をオンにして、当該調光レベルを、新たな設定調光レベルに変更する。
【０１２５】
ドライバは、センサからのＰＩＲオフコマンドの受信時に、待機モードに切り替えることによって、ＬＥＤ出力をオフに切り替え、センサからのＰＩＲオンコマンドの受信時に、従前の調光レベルに調光レベルを設定することによって、ＬＥＤ出力をオンに切り替える。
【０１２６】
前述のように、ドライバは、必要とされる照明レベルを維持するために、センサから受信されたＡＬＳコマンドに基づいて、ＬＥＤ出力電流を調節する。
【０１２７】
ＢＩＢ
オンピーク時間において、ＢＩＢは放電状態を有しており、バッテリ放電によってＬＥＤ出力を駆動していた。ＢＩＢは、センサからグリッド駆動モードコマンドを受信する。ＢＩＢは、現在のＬＥＤ電流レベルを読み取り、センサから問い合わせを受けると、この値をセンサに応答する。
【０１２８】
ＢＩＢは、コンバータをオフに切り替え、非充電状態へと移行する。ＢＩＢは、直列スイッチ６６をオンにすることによって、ドライバ出力をオンにする。ＢＩＢは、ＬＥＤ電力、バッテリのＳｏＣ、ＳｏＨを測定し、この情報を、センサからの問い合わせメッセージに対する応答として、定期的に送信する。
【０１２９】
３．オフピークにおける使用時間
システムは、全ての照明器具がグリッド駆動動作モードにあった中間ピークから、オフピークに入る。
【０１３０】
ＣＥＭ
ＣＥＭは、フロアゲートウェイを経由して、全ての照明器具に、充電動作モードに切り替えるコマンドを送信する。ＣＥＭは、バッテリ状態、瞬時電力レベル、動作モード、照明レベル情報を、照明器具から継続的に取得して、それらをデータベース内に記憶する。
【０１３１】
フロアゲートウェイ
ＣＥＭから充電動作モードコマンドを受信すると、フロアゲートウェイは、当該ネットワークに接続されている全ての照明器具に、充電モードコマンドをブロードキャストし、ゲートウェイは、照明器具のパラメータについてのデータ情報を、センサから定期的に取得して、この情報をＣＥＭに転送する。
【０１３２】
センサ
フロアゲートウェイから充電モードコマンドを受信すると、センサは、現在の光出力レベルを読み取る。センサは、ＢＩＢに、充電動作モードに切り替えるコマンドを送信する。
【０１３３】
センサは、小さく段階的に増大する調光レベルをドライバに送信し、それにより、増大された調光レベルが、バッテリ充電のために使用される。センサは、光出力レベルを厳密に監視して、調光レベルを、主として光レベル要件に設定する。
【０１３４】
センサは、変更された調光レベルを（最小調光レベルから開始して）ドライバに送信し、ドライバ出力は、非占有条件の間、ＢＩＢによって充電するためにのみ使用される。
【０１３５】
ドライバ
ドライバは、センサから充電モードコマンドを受信する。ドライバは、センサから調光レベル情報を受信し、それに応じて調光レベルを設定する。ＰＩＲオフ条件では、ドライバ出力は、バッテリを充電するために使用されるため、ドライバは、ＰＩＲオフコマンドを無視する。ＢＩＢが、ＰＩＲオフ条件に対処する。
【０１３６】
ＢＩＢ
中間ピーク時間において、ＢＩＢは、予め非充電状態を有しており、光出力は、ドライバから駆動される。ＢＩＢは、センサから充電モードコマンドを受信する。ＢＩＢは、現在のＬＥＤ電流レベルを読み取り、充電状態に入ることによってバッテリ充電プロセスを開始する。
【０１３７】
充電プロセスは、以下の通りである。
ＢＩＢは、バッテリ電圧を測定し、バッテリ電圧が１６．５Ｖ未満である場合には、バッテリ充電器は、予備充電の充電モードに入る。
ＢＩＢは、ＬＥＤ電流を測定し、一次制御ループが、ＬＥＤ電流を一定に保ち、コンバータは、例えば、３０分の予備充電時間にわたる１５０ｍＡの充電電流を開始させるように、バックモードで作動する。
ＢＩＢは、バッテリ電圧の線形増加を監視する。電圧が上昇する場合には、バッテリは、健全なバッテリと見なされる。次いで、充電アルゴリズムは、定電流（constant current；ＣＣ）の充電モードに入る。バッテリ電圧が上昇しないか、又はバッテリ電圧の急激な変化が観察される場合には、バッテリは不良と見なされ、エラーフラグが設定される。
【０１３８】
バッテリ電圧が最初から１６．５Ｖを超えている場合には、定電流ＣＣのバッテリ充電モードが、予備充電モードなしに開始される。
【０１３９】
ＣＣの充電モードにおいて、
ＢＩＢは、ＬＥＤ電流を測定し、一次制御ループが、ＬＥＤ電流を一定に保ち、ドライバの出力電流及びバッテリ充電電流を、小さく段階的に（例えば、１００ｍＡで）増大させる。
【０１４０】
バッテリ充電電流は、最大設定限界に到達することになり、コンバータは、この充電電流で作動し続けることで、定電流充電に応じることになる。
【０１４１】
いずれかのＰＩＲ状態変更コマンドが、センサから受信されている場合には、バッテリ充電電流はゼロにリセットされ、充電電流は１００ｍＡから開始する。
【０１４２】
バッテリ充電ループが、バッテリ電圧を監視する。電圧が２０．５Ｖに達する場合には、コンバータの出力は、２０．５Ｖに維持され、バッテリ充電電流は、定電圧充電を提供するように次第に低減する。バッテリ充電電流が、１５０ｍＡ未満に低減される場合には、バッテリが完全に充電され、バッテリ充電が終了されていると見なされる。
【０１４３】
ＢＩＢにおいて実行される他のステップは、ＬＥＤ電力、バッテリのＳｏＣ、ＳｏＨを測定するステップと、この情報を、センサからの問い合わせメッセージに対する応答として、定期的に送信するステップとを含む。
【０１４４】
ＰＩＲ状態変更コマンドが受信される場合は常に、バッテリ充電はオフに切り替えられる。ＬＥＤ出力は、センサからのＰＩＲオフコマンドの受信時に、ＬＥＤスイッチ７８をオフに切り替えることによって、オフに切り替えられ、バッテリ充電は、（スイッチ６６が閉じられて）１００ｍＡから再始動する。ＬＥＤ出力は、センサからのＰＩＲオンコマンドの受信時に、ＬＥＤスイッチ７８をオンに切り替えることによって、オンに切り替えられる。バッテリ充電は、この場合も同様に、１００ｍＡから再始動する。
【０１４５】
ＬＥＤ出力電流は、必要とされる照明レベルを維持するために、センサから受信されたＡＬＳコマンドに基づいて調節される。
【０１４６】
４．需要応答
上述のように、本システムは、需要応答（ＤＲ）機能を有する。このことは、ユーティリティ供給元からの需要要請が、一日の任意の時間枠の間に実施されることを可能にし、本システムは、システムのモードを変更することによって、ＤＲ要請に応答する。
【０１４７】
ＤＲ要請は、ユーティリティ会社によって顧客に送信される。ＤＲイベントの場合には、いくつかのパラメータが存在することになり、それらのパラメータのうちの最も重要なパラメータは、ＤＲ開始時間及びＤＲ終了時間である。一般に、この時間の間、ユーティリティ会社は、消費者が電力消費を可能な限り低減することを期待する。本システムの利点は、ＤＲイベントの開始を認識すると、システムが、当該二次バッテリ貯蔵に自動的に切り替わり、全照明負荷をグリッドから除去する点である。
【０１４８】
需要応答機能に関する、様々なシステム構成要素によって実行される機能が、ここで概説される。
【０１４９】
ＣＥＭ
ＣＥＭは、ユーティリティ供給元からＤＲ要請を受信する。
【０１５０】
ＣＥＭは、当該現在の動作ピーク時間をチェックし、ＤＲを実行する前の状態を記憶する。ＣＥＭは、フロアゲートウェイを経由して、全ての照明器具のバッテリのＳｏＣレベルを取得する。
【０１５１】
ＣＥＭアルゴリズムは、ＤＲ要請の持続時間にわたって必要とされる、設定調光レベルを推定して、バッテリ駆動動作モードで作動するように照明器具を動作させる。
【０１５２】
ＤＲ動作の直後の期間がオンピークである場合には、アルゴリズムはまた、オンピーク持続時間を考慮して、ＤＲ及びオンピーク持続時間の全体にわたるバッテリ駆動動作モードをカバーするために必要とされる、調光レベルも推定する。
【０１５３】
ＣＥＭは、フロアゲートウェイを経由して、全ての照明器具に、バッテリ駆動動作モードに切り替えるコマンドを送信する。
【０１５４】
他のモードの場合と同様に、ＣＥＭは、バッテリ状態、瞬時電力レベル、動作モード、照明レベル情報を、照明器具から継続的に取得して、それらをデータベース内に記憶する。
【０１５５】
いずれかの照明器具のＳｏＣが、２０％未満である場合には、ＣＥＭスイッチは、当該照明器具を、グリッド駆動動作モードに切り替える。
【０１５６】
ＤＲ持続時間が終了すると、ＣＥＭは、システムモードを、対応する時刻のモード（すなわち、オンピーク、中間ピーク、又はオフピーク）に一致させるように変更する。
【０１５７】
フロアゲートウェイ。
ＣＥＭからバッテリ駆動動作モードを受信すると、ゲートウェイは、当該ネットワークに接続されている全ての照明器具に、バッテリ駆動モードコマンドをブロードキャストする。ゲートウェイは、照明器具のパラメータについてのデータ情報を、センサから定期的に取得して、この情報をＣＥＭに転送する。
【０１５８】
センサ
ゲートウェイからバッテリ駆動モードコマンドを受信すると、センサは、現在の光出力レベルを読み取り、ＢＩＢに、バッテリ駆動動作モードに切り替えるコマンドを送信し、ＢＩＢのモードを読み取ることによって、ＢＩＢからバッテリ駆動動作モードを確認する。
【０１５９】
センサは、ドライバに、待機動作モードに移行するコマンドを送信し、すなわち、ドライバ出力をオフに切り替える。
【０１６０】
ドライバ
ドライバは、センサから、待機モードに移行するコマンドを受信する。ドライバは、待機モードに移行して、当該出力をオフに切り替える。
【０１６１】
ＢＩＢ
ＢＩＢは、予め非充電状態を有しており、光出力は、ドライバから駆動される。ＢＩＢは、センサからバッテリ駆動モードコマンドを受信する。ＢＩＢは、現在のＬＥＤ電流レベルを読み取り、バッテリ状態を読み取る。バッテリのＳｏＣレベルが、２０％を超える場合には、ＢＩＢは、バッテリ駆動モードに切り替え、当該状態を放電に設定する。
【０１６２】
ＢＩＢは、現在のバッテリ電圧、ＬＥＤ電圧、及びＬＥＤ電流のレベルを測定する。
【０１６３】
次いで、同じ出力電流レベルに到達するように、ブースト動作モードで双方向コンバータ７０を動作させるために必要とされる、ＰＷＭカウントを算出する。
【０１６４】
算出されたＰＷＭカウント値に到達するように、ＰＷＭカウントを緩徐に増大させることによって、ＬＥＤ電流のソフト始動が存在する。ＢＩＢは、ＬＥＤの電流、電圧、バッテリの電圧及び電流を継続的に監視し、これらの値が、閉ループで調整される。
【０１６５】
ＢＩＢは、ドライバ出力を切断するために、ドライバ出力スイッチ６６をオフに切り替える。ＢＩＢは、ＬＥＤ電力、バッテリのＳｏＣ、ＳｏＨを測定し、この情報を、センサからの問い合わせメッセージに対する応答として、定期的に送信する。
【０１６６】
ＬＥＤ出力は、センサからのＰＩＲオフコマンドの受信時に、双方向コンバータ７０をオフに切り替えることによって、オフに切り替えられる。
【０１６７】
ＢＩＢは、センサからのＰＩＲオンコマンドの受信時に、コンバータをオンに切り替えて、小さい増分で段階的にＰＷＭを負荷することにより、ＬＥＤ電流をソフト始動させることによって、ＬＥＤ出力をオンに切り替える。ＢＩＢは、必要とされる照明レベルを維持するために、センサから受信されたＡＬＳコマンドに基づいて、ＬＥＤ出力電流を調節する。バッテリのＳｏＣが２０％未満に至るか、又はバッテリ電圧が１６．５Ｖ未満に至る場合には、ＢＩＢは、ＬＥＤ出力をオフに切り替える。
【０１６８】
５．手動スケジューリングモード。
本システムはまた、施設マネージャがシステムの動作モードを設定／変更することが可能な、手動モードで作動するようにコンフィギュレーションされることもできる。施設マネージャは、ＣＥＭのユーザインタフェース内で、これらのパラメータを制御することができ、例えば、照明器具モードを、充電モード若しくはバッテリ駆動モードに変更することができ、又は、照明器具の調光レベル／光レベルを変更することができ、又は、照明器具を、グループとして、若しくは個別制御によって、オン／オフに切り替えることができる。
【０１６９】
本発明の１つの重要な態様は、照明ユニットに対する、電源の、すなわち、バッテリ出力及びドライバ出力の間での、シームレスな移行である。光出力は、いずれの時点においても、２つの供給源のうちの一方によって、すなわち、ドライバを経由したＡＣ主電源、又はＢＩＢの双方向コンバータ７０を経由したバッテリのいずれかによって駆動される。
【０１７０】
従来の電源切り替えルーチンでは、あらゆる突入電流を回避するために、一方の供給源が、他方の供給源の接続の前に切断（ブレイク・ビフォア・メイク）される。しかしながら、このことは、光出力の断絶をもたらし、ユーザは、光出力のフリッカ又はフラッシュを観察する。
【０１７１】
ＢＩＢアルゴリズムは、シームレスな電源の移行を可能にするために、以下で説明されるようなステップを使用する。
【０１７２】
ＢＩＢが、センサから、バッテリ駆動動作モードに関するコマンドを受信する。ＢＩＢは、ドライバによって供給される現在のＬＥＤ電流のレベルを測定し、ＬＥＤ電圧及びバッテリ電圧を測定する。
【０１７３】
次いで、ＢＩＢは、双方向コンバータ７０をオンにして、算出された値を有するＰＷＭカウントを負荷する。次いで、コンバータが、ブーストモードで機能する。
【０１７４】
次いで、ＢＩＢは、ドライバ出力を切断し、コンバータ出力が、ＬＥＤ電流の供給を開始することになる。次いで、バッテリ駆動モードにおけるＬＥＤ輝度レベルが、従前のグリッド駆動作動モードにおけるＬＥＤ輝度レベルと同じになるような、ＬＥＤ電流レベルが到達されるように、ＰＷＭカウントが調節される。
【０１７５】
このプロシージャにおいて、ドライバ出力をＬＥＤから切断する前に、ＢＩＢのコンバータが起動され、当該電力／出力電圧が利用可能となる。このことにより、メイク・ホワイル・ブレイク（make while break）プロシージャがもたらされる。このことは、ＬＥＤストリング内に継続的な電流の流れが存在し、光出力の断絶が存在しないことを確実にする。
【０１７６】
図１０は、２つの供給源間での電流遷移を示す。当該図は、電流対時間をプロットしている。プロット１１０は、ドライバ出力電流である。ドライバ出力電流のオフ切り替えに先立って、コンバータは、当該出力電圧を増大させる動作を開始することにより、ドライバのオフ切り替えに先立つ時間１１３において始動する。コンバータの出力電圧が、ＬＥＤの順電圧に達すると、スイッチ６６は、オフにされることができ、コンバータが、ＬＥＤ電流の供給を引き継ぐ。最上部のプロットは、結果として得られたＬＥＤ電流１１２を示す。ドライバ電流が停止した後、ＢＩＢ出力電流は、従前の電流レベルに安定化する。切り替えの間の電流の低下は、０．１Ａ未満として示されている。
【０１７７】
代替的実装形態では、２つのダイオードが、それぞれ、ドライバ及びコンバータからＬＥＤへと、順方向で使用されることができる。コンバータのダイオードは、ドライバによって供給される、より高い電圧によってバイアスされるため、このダイオードは導通していない。ドライバがオフにされた後、ドライバによって供給される、より高いバイアス電圧が消失して、ダイオードが導通し、コンバータの出力電圧／電流がＬＥＤへと進行する。
【０１７８】
ＢｉＢが引き継ぐ前には、ＢＩＢ切り替え電流（双方向コンバータの切り替えインダクタによって出力されるフリーホイール電流）が、バッファコンデンサに流れ、それにより、コンバータ７０のバッファコンデンサにおける電圧が、ＬＥＤストリングの順電圧に達するには不十分である場合に、ＢＩＢ５６の出力電流が蓄積コンデンサに流れる。電力も同様に、ＬＥＤ負荷を駆動していない間、双方向コンバータの切り替えインダクタ内に貯蔵されてもよい。
【０１７９】
双方向コンバータ出力電圧が、ＬＥＤストリング電圧に達すると、又はその直前に、ドライバがオフにされ、双方向コンバータが引き継ぐ。
【０１８０】
ドライバ出力がオフに切り替えられると、ＢＩＢ電流のみがＬＥＤ電流を形成することになり、この瞬間に、安定化する前のＬＥＤ電流の小さい低下が存在し得る。
【０１８１】
図１１は、切り替えの間の捕捉波形を示す。プロット１２０は、ドライバ出力電流であり、プロット１２２は、バッテリ放電電流である。バッテリ放電電流にはスロープが存在しているが、当該スロープは、ＬＥＤ出力電流における、いかなる過電流も引き起こさない。
【０１８２】
このことはまた、プロット１２４が、ドライバ及びＢＩＢの重畳出力であるＬＥＤ電流である、図１２からも見られることができる。プロット１２６は、ドライバ出力電流である。ＢＩＢ出力電流の緩徐な上昇が、ＬＥＤ電流におけるオーバーシュートの問題を一切引き起こしていない点は明らかである。
【０１８３】
ＢＩＢは、ドライバに対するプラグインモジュールであるため、ＢＩＢからドライバへのフィードバック（電流基準）は存在しない。ドライバ出力電流は、ＤＡＬＩ（登録商標）コマンドのみを通じて制御される。ＢＩＢにおける緩徐な上昇アルゴリズムは、フィードバック制御を必要とすることなく、ＬＥＤ電流の最小限の変化が見られる点を確実にする。
【０１８４】
代替的ソリューションでは、遷移における小さい変動のために、ＢＩＢ及びドライバの双方が、種々のモード間の切り替えの間、照明ユニットに同時に電流を注入することができ、ＢＩＢ及びドライバは、ＬＥＤへの電流を検出する際に相互に関連付けられて、それらの出力電流を調整する。
【０１８５】
実施形態１：
ドライバの制御ループにおいて、コンバータの出力電流を含めた、照明ユニットを通る全電流が感知され、
コントローラが、コンバータの出力電流を変更し、
コントローラは、ドライバの制御ループが依然として閉ループ制御であるため、全電流を維持するために、コンバータの出力電流を、ドライバの制御ループが変更することを可能にする。
【０１８６】
図１４は、一実装形態を示す。４０Ｗ  ＳＲ  ＬＥＤドライバは、ＡＣ又はＤＣグリッド電力をＬＥＤに変換するドライバである。当該ドライバは、外部からアクセス可能な３つのピンを有する。ＬＥＤ＋ピン及びＬＥＤ−ピンは、ＬＥＤモジュール上のＬＥＤのアノード及びカソードに接続するためのものである。ＳＧＮＤピンは、多くのＬＥＤドライバ内に存在しており、本来は、ＬＥＤに供給される電流情報などの、ＬＥＤモジュールに対する設定信号を受信するためのものである。ドライバは、当該電流基準を、ＳＧＮＤピン上で検出された設定信号に基づいて設定する。設定信号は、ＬＥＤ＋ピン及びＳＧＮＤピンを介して提供されてもよく、ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ＋ピンとＳＧＮＤピンとの間に接続された抵抗器を有してもよく、当該抵抗器の抵抗が、設定信号を示す。ドライバは、抵抗を検出するように適合されている。このことは一般に知られており、それゆえ、本出願では、更なる詳細は示さないものとする。バッテリのコンバータは、ＬＥＤ＋ピン及びＳＧＮＤピンに接続されている。ドライバ内では、ドライバの制御ループの感知抵抗器は、ＬＥＤ−ピンとＳＧＮＤとの間に存在しており、ＬＥＤ内へのコンバータの電流は、バッテリコンバータに戻る前に、制御ループの感知抵抗器を通って流れる。ドライバは、ドライバによって供給される電流と、バッテリコンバータによって供給される電流との、合計を感知することができる。
【０１８７】
より具体的には、本システムが第３の／グリッドモードにある場合、ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ負荷に給電するために使用されている。矢印１４２は、電流の流れ経路を示す。電流は、ドライバからＬＥＤ＋ワイヤの外に流れて、Ｄ１を通り、次いで、ＬＥＤ負荷へ流れ、故障条件の場合に負荷を切断するために使用されることが可能なＱ３を通って戻り、その後、ＬＥＤドライバのＬＥＤ−ワイヤへと戻って流れ、最終的に、ＬＥＤドライバの内部感知抵抗器Ｒｓｎｓを通って流れ、電力接地に戻る。ドライバは、当該出力電流を単独で制御する。
【０１８８】
本システムが、第２の／バッテリ放電モードにある場合、ＢＩＢ／バッテリコンバータは、ＬＥＤ負荷に給電するために使用されている。矢印１４４は、電流の流れ経路を示す。電流は、ＢＩＢのＣ２から流れ出て、ＬＥＤ負荷へ流れ、Ｑ３を通って戻り、その後、ＬＥＤ−から、ＬＥＤドライバの感知抵抗器Ｒｓｎｓを通ってＳＧＮＤへ流れ、その後、バッテリコンバータ／ＢＩＢの感知抵抗器Ｒｓｎｓ'を通ってＢＩＢのＣ２に戻る。バッテリコンバータは、当該出力電流を単独で制御する。電流は、ドライバのＲｓｎｓを通って流れるが、ドライバは、制御信号を介してオフにされるため、アクティブとはならない。
【０１８９】
第３のモードと第２のモードとの間でのモード遷移の間、ＬＥＤドライバ及びＢＩＢの双方が、ＬＥＤ負荷を通過する電流に寄与する。例えば、第３のモードから第２のモードに遷移する必要がある場合には、ＢＩＢは、当該出力電流をゼロから漸増させ始め、ＬＥＤ−からＳＧＮＤへと、ＬＥＤドライバの感知抵抗器に電流を注入する。Ｒｓｎｓ'を有するバッテリコンバータの制御ループは、バッテリからの電流を感知して、当該電流を調整する。このバッテリ電流は、ドライバの制御ループのＲｓｎｓを通って流れるため、ＬＥＤドライバから生成される電流は、感知抵抗器Ｒｓｎｓを通るＬＥＤ電流を一定に維持する、ＬＥＤドライバの閉ループにより、自動的に減少し始める。最終的に、ＢＩＢからの電流が、ＬＥＤドライバの電流調整閾値に達すると、閉ループは、ＬＥＤドライバの出力段の動作を抑止することになり、それゆえ、ＬＥＤドライバは、電流の途絶を一切又は実質的に引き起こすことなく、安全にオフにされることができる。
【０１９０】
第３のモードから第２のモードに遷移する場合には、ＬＥＤドライバは、最初にオンにされることができるが、ＢＩＢが十分なＬＥＤ電流を供給しているため、最初、ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ負荷への電流に一切寄与しない。ＢＩＢは、ＬＥＤに、及び、ＬＥＤ−からＳＧＮＤへと、ＳＲ  ＬＥＤドライバの感知抵抗器Ｒｓｎｓに注入されている、当該ＢＩＢの出力電流を、漸減させ始めるように制御され、ＳＲ  ＬＥＤドライバから生成される電流は、ＳＲ  ＬＥＤドライバの閉ループが、常に全ＬＥＤ電流を一定に保つように努めているため、自動的に増大し始める。最終的に、ＢＩＢ出力がゼロまで減少していくと、ＳＲ  ＬＥＤドライバの出力電流は、当該調整閾値に殆ど達しつつあるため、一切の途絶も伴わずに、自然な電流転流を完了する。
【０１９１】
このトポロジにおいて、ドライバの出力からバッテリを充電する必要がある場合、電流は、ＳＲドライバのＬＥＤ＋から流れ出て、ＢＩＢを通過し、その後、ＳＲドライバのＳＧＮＤへと戻る。このように、充電動作は、ＳＲ  ＬＥＤドライバの閉ループによって調整されていないが、ＬＥＤドライバの閉ループは、充電動作に応答することになる。より具体的には、コントローラは、充電電流を徐々に増大させるようにＢＩＢを制御し、ＬＥＤから引き込まれる電流が増大して、ドライバは、ＬＥＤ電流を維持するために、当該出力電流を増大させることになる。
【０１９２】
あるいは、ドライバは、コンバータのみによって供給される電流を感知することができ、一定のＬＥＤ電流を可能にするための、ドライバの基準電流を求める計算を行うことができる。遷移の間に、コンバータの電流が徐々に低減又は増大する場合には、ドライバは、基準電流を動的に変更する。それゆえ、ＬＥＤ電流は、遷移の持続時間において一定である。
【０１９３】
実施形態２：
ドライバ及びコンバータから、同時に照明ユニットに電流を注入し、
コンバータの制御ループにおいて、ドライバの出力電流を含めた、照明ユニットを通る全電流を感知し、
ドライバの出力電流を変更し、
全電流を維持するために、コンバータの出力電流を、コンバータの制御ループが変更することを可能にする。
【０１９４】
上記の実施形態１では、ドライバが全電流を感知する。この実施形態２では、コンバータが全電流を感知する。図１５は、上記のソリューションを実装している１つのトポロジを示す。ドライバは、ＬＥＤモジュールのＬＥＤのアノード及びカソードに接続される、２つの出力ピンＬＥＤ＋及びＬＥＤ−を有する。ここでは、ＬＥＤのカソードとＬＥＤ−ピンとの間に、コンバータ／ＢＩＢに関する追加的な電流感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤが存在している。コンバータ／ＢＩＢの正及び負の出力ピンは、ドライバのＬＥＤ＋ピン及びＬＥＤ−ピンに接続されている。この場合、感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤは、ドライバによって供給される電流と、コンバータ／ＢＩＢによって供給される電流との、合計を感知することが可能である。このトポロジを実装するために、ＬＥＤモジュールは、電流感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤと、及び、全電流を示すＲｓ＿ＩＬＥＤの両端間の電圧を供給するための、ＢＩＢへのインタフェースと、適合されることができる。あるいは、電流感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤは、ＢＩＢモジュール内に配置されることができ、ＬＥＤモジュール内のＬＥＤのカソードは、ＬＥＤ−ピンに直接接続せず、ＢＩＢモジュールに接続して、次いで、ＢＩＢモジュールが、ＬＥＤ−ピンに接続することにより、電流感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤは、ＬＥＤとＬＥＤ−ピンとの間に直列に配置される。
【０１９５】
このことは、内部／ドライバ及び外部／バッテリの双方からの電流混合を可能にする。ＬＥＤを通る全電流が感知され、バッテリコンバータを制御するために使用される。このことは、従来の制御方法を使用して達成することができなかった、滑らかで自動的な電流の流れ方向制御を可能にする。
【０１９６】
より好ましくは、コンバータは、平均電流モード制御タイプである。当該制御タイプは、インダクタ電流を制御する内側ループと、ＬＥＤ電流を制御する外側ループとから成る。外側ループは、全ＬＥＤ電流（ＩＬＥＤ）を感知して、基準ＬＥＤ電流（ＩＬＥＤ＿ｒｅｆ）と比較し、誤差（ＩＬＥＤ＿ｅｒｒ）は、基準インダクタ電流（ＩＬ＿ｒｅｆ）を生成する補償器（Ｇ＿ＩＬＥＤ）を通過する。内側ループは、バッテリからのインダクタ電流を感知して（また、後述される第１のモードの間にバッテリを充電するための電流も感知することができる）、基準インダクタ電流（ＩＬ＿ｒｅｆ）と比較し、誤差（ＩＬ＿ｅｒｒ）は、Ｑ１及びＱ２を駆動するための適切なデューティサイクルを生成する、補償器（Ｇ＿ＩＬ）を通過する。
【０１９７】
本システムが第３の／グリッドモードにある場合、ＳＲ  ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ負荷に給電するために使用されている。電流は、ＳＲドライバからＢＩＢへと、ＬＥＤ＋ワイヤから流れ出る。電流は、Ｄ１を通過して、次いでＬＥＤ負荷へ流れ、ＳＲ  ＬＥＤドライバのＬＥＤ−ワイヤへと戻り、最終的に、ＳＲ  ＬＥＤドライバの内部感知抵抗器Ｒｓを通って流れ、電力接地に戻る。感知抵抗器Ｒｓを有するドライバの制御ループは、一定のＬＥＤ電流を維持する。
【０１９８】
本システムが第２の／バッテリモードにある場合、ＢＩＢは、ＬＥＤ負荷に給電するために使用されている。電流は、ＢＩＢのＣ２から流れ出て、ＬＥＤ負荷へ流れ、ＢＩＢの感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤを通り、その後、ＢＩＢのＣ２に戻る。感知抵抗器Ｒｓ＿ＩＬＥＤを有するＢＩＢ／コンバータの制御ループは、一定のＬＥＤ電流を維持する。基準ＬＥＤ電流は、実際のＬＥＤ電流を設定する。例えば、基準ＬＥＤ電流が、６００ｍＡに設定され、バッテリから流出しているインダクタ電流が、正であると想定する。ＳＲ  ＬＥＤドライバが無効化されている場合には、総計６００ｍＡが、全てＢＩＢに由来する必要があり、当該条件下では、外側ループは、正の基準インダクタ電流を生成することになり、それゆえ、インダクタ電流の流れ方向は、内側ループにより、バッテリ側から外へと向かう。その結果として、システムは第３のモードにある。
【０１９９】
第３のモードから第２のモードに切り替えると、ＳＲ  ＬＥＤドライバが、当該出力電流を漸増させ始め、ドライバの電流が、ＢＩＢの電流感知抵抗器に注入されていく。外側ループは、全ＬＥＤ電流を一定に保つために、正の基準インダクタ電流を低下させることになり、内側ループは、それに応じてインダクタ電流を減少させ、それにより、ＢＩＢからの全ＬＥＤ電流への寄与が低減されることになる。ＳＲ  ＬＥＤドライバ出力電流が、正確に基準ＬＥＤ電流（６００ｍＡ）に到達すると、外側ループは、ゼロ基準インダクタ電流を出力することになる。内側ループにより、電力段は、バッテリ内に、又はバッテリから外に流れる正味電流が存在しない、臨界デューティサイクルで作動する。このことが、ＢＩＢからＳＲ  ＬＥＤドライバ側への、電流転流プロセスを完了させる。
【０２００】
第３のモードから第２のモードに切り替えると、ＳＲ  ＬＥＤドライバは、当該出力電流を６００ｍＡから漸減させ始め、次いで、外側ループは、全ＬＥＤ電流を一定に保つために、正の基準インダクタ電流を増大させることになり、内側ループは、それに応じてインダクタ電流を増大させ、それにより、ＢＩＢからの全ＬＥＤ電流への寄与が増大されることになる。このプロセスは、ＳＲ  ＬＥＤドライバが、当該出力電流をゼロまで完全に漸減させるまで継続し、それゆえ、ＳＲ  ＬＥＤドライバは、ＬＥＤ電流の途絶を一切引き起こすことなく、安全に無効化されることができる。このことが、ＳＲ  ＬＥＤドライバからＢＩＢ側への、電流転流プロセスを完了させる。
【０２０１】
更にドライバからバッテリを充電する場合には、ＳＲ  ＬＥＤドライバは、基準ＬＥＤ電流標的（６００ｍＡ）に到達した後に、当該出力電流を更に増大させ、次いで、外側ループが、負の基準インダクタ電流を生成し、それにより、内側ループは、インダクタ電流をバッテリ側へと強制的に流すことになり、それゆえ、特定の充電電流を形成する。この条件下では、本システムは、ＬＥＤ負荷に給電しつつ、バッテリを充電している。ＢＩＢは、ＬＥＤ電流を依然として電流目標にさせる量で、ＬＥＤから電流を引き込む。
【０２０２】
あるいは、コンバータは、ドライバのみによって供給される電流を感知することができ、一定のＬＥＤ電流を可能にするための、コンバータの基準電流を求める計算を行うことができる。遷移の間に、ドライバの電流が徐々に低減又は増大する場合には、コンバータは、基準電流を動的に変更する。それゆえ、ＬＥＤ電流は、遷移の持続時間において一定である。
【０２０３】
この実施形態の利点が、以下に列挙される。
１）本実施形態は、いずれのＬＥＤドライバにも対応している。実施形態１のようにＳＧＮＤノードには依存しない。
２）統合コントローラアルゴリズムが、充電及び放電に対処することができ、電流の流れ方向を自動的に管理する。電流感知誤差に悩まされないため、第３のモード、第２のモード、及び第１のモードの間での、滑らかなモード遷移が達成可能である。また、ＬＥＤ電流のフリッカを伴わずに、ＬＥＤ負荷に給電しつつ、バッテリを充電することもサポートする。
３）ＢＩＢにおける二重ループトポロジは、迅速な過渡応答及び高精度の電流調整の双方を確実にする。平均電流モード制御は、フィードバック補償設計を単純化するものであり、本システムは、二極効果に悩まされない。あるいは、ＢＩＢにおける単一ループもまた適用可能である。
４）定常状態の間、平均インダクタ電流は、バッテリ電流に等しい。それゆえ、インダクタ電流を制御することは、バッテリの充放電電流を制御することと等価である。このことは、バッテリ充電アルゴリズムの設計を単純化する。
【０２０４】
ドライバからバッテリを充電している間、ＬＥＤ駆動電流は、ＢＩＢにおける一次電流ループであり、ＬＥＤ電流の調整後の過剰出力電力が、バッテリ充電のために使用される。（センサ内で実行される）システム制御ループが、ドライバ出力電流を増大させることになる。
【０２０５】
上記の説明から、ＢＩＢ内のコンバータ７０は、
第１のモードにおいて、駆動電流の少なくとも一部を照明ユニットから迂回させて、エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、ドライバの出力に接続するように適合されていることが分かる。このことは、例えばオフピーク時間の間の、充電モードであり、
第２のモードにおいて、二次電源を変換して照明ユニットを駆動するために、照明ユニットに接続するように適合されていることが分かる。このことは、例えばオンピーク時間の間の、バッテリ駆動モードであり、
第３のモードにおいて、エネルギー貯蔵デバイスを充電することも、二次電源を変換することもしないように適合されていることが分かる。このことは、バッテリの充電又は放電を伴わない、通常のＬＥＤ駆動モード（グリッド駆動モード）である。
【０２０６】
本システムは、コンバータを第３のモードと第１のモード及び第２のモードのうちの一方との間で切り替える際、すなわち、中間ピークからオンピーク又はオフピーク時間に切り替える際、照明ユニットを通る電流を維持するように、同期的にコンバータ７０とドライバ５４の出力とを能動的に制御する、（センサ内の）コントローラを有する。
【０２０７】
モード間で切り替える際に、コンバータ及びドライバを制御することによって、光のフリッカを防止するように電流が維持されることができる。
【０２０８】
第１のモード（オフピークのバッテリ充電及びグリッド供給）において、コンバータは、ＬＥＤ構成と並列になるように適合されている。
【０２０９】
種々のモードにおいて、及び、モード間を遷移する際に、コンバータ７０は、種々の機能を有し、これらの種々の機能的コンフィギュレーションは、システム全体の、より全般的な動作「モード」と区別するために、本文書では「状態」として説明される。第１の状態では、ドライバが照明ユニットに駆動電流を供給し、コンバータは動作しない。この状態は、第３の（グリッド駆動）モードに当てはまる。
【０２１０】
第２の状態では、ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給し、コンバータは、コンバータがコンバータ出力電圧を出力して、コンバータ出力電圧が照明ユニットの電圧閾値に達するまでコンバータの変換率を増大させる、始動モードにある。このことは、照明ユニット閾値を下回る出力電圧を伴う、コンバータ出力の緩徐な上昇に対応する。
【０２１１】
第３の状態では、コンバータは、照明ユニットの電圧閾値に達しているコンバータ出力電圧を出力し、次いで、本システムは、第２の（バッテリ駆動）モードで動作を続行する。ドライバは、もはや駆動電流を供給しない。このことは同期的に実施され、同期的とは、ブレイク・ゼン・メイク（break then make）機能が存在せず、メイク・ゼン・ブレイク機能が存在することを意味する。
【０２１２】
第３の状態では、コンバータは、第１の状態において存在していた、照明ユニットを通る駆動電流が、第２の（バッテリ駆動）モードにおいて回復されるまで、更に変換率を増大させる。このことは、図１０に示されるような、小さい下落の後の、電流の上昇に対応する。
【０２１３】
本システムは、入力電源の高需要持続時間（オンピーク）に応答して、又は、入力電源を供給するユーティリティからの需要応答の要請に応答して、第１の状態、第２の状態、及び第３の状態の間で切り替えられる。
【０２１４】
この状態のセットは、バッテリ駆動モードへの滑らかな遷移をもたらす。
【０２１５】
対応する状態のセットは、バッテリ駆動モードからグリッド駆動モードへの滑らかな遷移をもたらす。
【０２１６】
この目的のために、コンバータが、第２の（バッテリ駆動）モードで駆動電流を供給するように適合され、ドライバが、駆動電流を供給しないように適合されている、第４の状態が存在している。
【０２１７】
第５の状態では、コンバータは、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、ドライバは、照明ユニットの電圧閾値に達するドライバ出力電圧を出力するようにドライバが適合される、始動モードとなるように適合されている。それゆえ、ドライバ出力電流は、準備段階として漸増される。
【０２１８】
第６の状態では、ドライバは、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータは、第３の（グリッド駆動）モードにおいて、動作しないように適合されている。
【０２１９】
別の状態のセットは、グリッド駆動モードからバッテリ駆動モードへの滑らかな遷移をもたらす。
【０２２０】
ドライバが、照明ユニットに駆動電流を供給するように適合され、コンバータが、グリッド駆動モードにおいて、動作しないように適合されている、第１の状態が存在している。
【０２２１】
第７の状態では、コントローラが、ドライバに、出力における駆動電流を増大させるように指示し、同期的に、コンバータに、第１の（充電）モードで動作を開始するように指示する。
【０２２２】
コンバータは、第１の（充電）モードにおいて、照明ユニットを通る電流を検出し、照明ユニットを通る電流が依然として一定となるように、エネルギー貯蔵デバイスを充電するための、照明ユニットから迂回されたドライバからの駆動電流の一部を、調整するように適合されている。
【０２２３】
このようにして、充電機能は、光出力を変更しない。バッテリ充電は、極めて小さい電流、例えば５０ｍＡで開始して、例えば５０ｍＡで小さく段階的に増大してもよい。バッテリ充電電流を増大させている間、センサは、ドライバ出力電流を（ＤＡＬＩ（登録商標）コマンドを介して）増大させることになり、それにより、バッテリ充電電流が増大している間、ＬＥＤ電流の変化は存在しない。
【０２２４】
充電から非充電へのコンバータ状態の切り替えの間には、ＬＥＤ出力を一定に維持するために、ドライバ出力電力もまた低減されて、それゆえ、充電が緩徐に終了される。この目的のために、コントローラが、ドライバに、出力における駆動電流を段階的に減少させるように指示するように、及び、同期的に、コンバータに、照明ユニットから迂回されたドライバからの駆動電流の一部を段階的に減少させるように指示するように適合されている、第８の状態が存在する。
【０２２５】
バッテリを追跡する、バッテリコミッショニング機能が存在する。ＢＩＢは、シリアルバスを介してバッテリと通信する。バッテリは、固有の一意識別番号を有し、ＢＩＢは、バッテリが接続される場合は常に、この番号を読み取る。
【０２２６】
ＢＩＢは、バッテリ識別番号を読み取ることによって、ＢＩＢに接続されているバッテリを追跡し、システムがコミッショニングされると、その後、ＢＩＢ及びバッテリが互いに結合される。
【０２２７】
バッテリが途中で変更される場合には、ＢＩＢは、当該バッテリの変更についての警告を、中央エネルギーマネージャに送信する。この変更が計画／意図されたものである場合には、ＢＩＢは、新たなバッテリを、当該放電要件にコンフィギュレーションする。
【０２２８】
ＢＩＢは、自身のＩＤ番号に対するバッテリ識別番号と、充電電圧、放電電流、保護閾値、バッテリ管理に関する制御点、並びに、アンペア時及びワット数の観点からのバッテリの容量のような、バッテリコミッショニングパラメータとを記憶する、不揮発性メモリを有する。
【０２２９】
バッテリが切断され、再接続される場合は常に、ＢＩＢは、シリアルバスを介してバッテリ識別番号を読み取り、有効なバッテリパックを検証する。
【０２３０】
ＣＥＭ内のデータベースは、バッテリ及びＢＩＢ識別番号の記録リストを維持し、このデータは、コミッショニング並びに保守及びサービスの計画のために使用されることになる。
【０２３１】
６．バッテリのコミッショニング及び識別機能
ここで、バッテリのコミッショニング機能が、特に、関与するバッテリ管理回路７１を示す図３を参照して論じられる。
【０２３２】
バッテリ注入ボックス（ＢＩＢ）は、シリアルバス（システム管理バスプロトコル、「ＳＭｂｕｓ」など）を介して、バッテリ管理回路（battery management circuit；ＢＭＣ）と通信する。
【０２３３】
バッテリパックは、ＢＭＣ内に記憶されている固有の一意識別番号を有し、ＢＩＢは、バッテリが接続される場合は常に、この番号を読み取る。ＢＩＢは、バッテリ識別番号を読み取ることによって、ＢＩＢに接続されているバッテリを追跡し、システムがコミッショニングされると、その後、ＢＩＢ及びバッテリが互いに結合される。
【０２３４】
ＢＩＢは、自身のＩＤ番号に対するバッテリ識別番号と、充電電圧、放電電流、（過電流、バッテリ過電圧、バッテリの深放電、過熱保護のような）保護閾値、並びに、アンペア時及びワット数の観点からのバッテリの容量のような、バッテリコミッショニングパラメータとを記憶する、不揮発性メモリを有する。
【０２３５】
バッテリが切断され、再接続される場合は常に、ＢＩＢは、シリアルバスを介してバッテリ識別番号を読み取り、有効なバッテリパックを検証する。
【０２３６】
ＢＩＢは、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）、健全性（ＳｏＨ）、及び、残存耐用年数（remaining useful life；ＲＵＬ）を測定し、このパラメータを、フロアゲートウェイを介して中央エネルギーマネージャ（ＣＥＭ）に通信する。
【０２３７】
中央エネルギーマネージャは、照明器具からのＳｏＣ、ＳｏＨ、及びＲＵＬ情報を読み取る。ＳｏＣ、ＳｏＨ、及びＲＵＬの値に応じて、ＣＥＭは、ＳｏＣ、ＳｏＨがより低いバッテリには、負荷を割り当てることはなく、代わりに、ＣＥＭは、ＳｏＨ及びＲＵＬがより高い、より健全なバッテリから、負荷に供給することになる。ＣＥＭはまた、全体的な生産性及びスケジュールに影響を及ぼすことなく、交換を計画するために、ユーティリティマネージャに、バッテリの健全性を示すように通知することになる。
【０２３８】
バッテリがコミッショニングされ、ＢＩＢと結合されると、ＢＩＢは、自身のＩＤと共に、バッテリパラメータをＣＥＭに送信する。バッテリが途中で変更される場合には、ＢＩＢは、当該バッテリの変更についての警告を、中央エネルギーマネージャに送信する。この変更が計画／意図されたものである場合には、ＢＩＢは、新たなバッテリを、当該放電要件にコンフィギュレーションする。中央エネルギーマネージャは、バッテリパラメータを、当該識別番号、及び、それと共に設置されている異なる照明器具のＢＩＢ識別番号と共に、表形式で維持する。
【０２３９】
それゆえ、一般に、エネルギーマネージャは、ＳｏＣ及びＳｏＨのようなバッテリパラメータを、エネルギーアルゴリズムに関する入力として使用し、ＳｏＨ及びＲＵＬ情報を、バッテリ交換及び保守サービスのために使用する。
【０２４０】
ここで、ＢＩＢを使用する、バッテリの識別及びコミッショニング機能のいくつかの実施例が説明される。
【０２４１】
６．１バッテリの識別
バッテリは、上述のような一意識別番号を有する。照明器具と共にコミッショニングされると、当該バッテリは照明器具にマッピングされることになり、ＳｏＣ、ＳｏＨ、バーンイン時間、故障パラメータのような、当該バッテリのパラメータが、データベース内に記憶される。
【０２４２】
６．２バッテリの誤使用又は不正使用を防止する
バッテリの識別及び結合は、バッテリを照明器具と厳密にマッピングするため、ユーザは、いかなる他のバッテリも、本システムと共に使用することができない。照明器具は、バッテリパラメータ（定格電圧、アンペア時定格量など）を測定し、バッテリがシステムに再接続される場合は常に、コミッショニングの間に照明器具のメモリ内に記憶されている一意識別番号を使用することによって、バッテリを認証する。
【０２４３】
６．３サービスベースのビジネスモデルにおけるバッテリの改ざんを防止する
サービスビジネスモデルとしての光／エネルギーにおいて、バッテリは、重要な構成要素であるため、改ざん防止性とするべきであり、バッテリの識別、及びシステムとの結合は、バッテリと他の製品とが誤って関連付けされる場合に、バッテリ出力を無効にする。中央エネルギーマネージャは、そのような出来事について報告される。
【０２４４】
６．４バッテリを識別することによる充電の制御、及び当該バッテリ管理回路
バッテリ管理回路は、プログラム可能な機能を有する小型電子回路である。バッテリ管理回路は、バッテリ保護に対処するものであり、バッテリの定格についての情報を有する。ＢＭＣは、シリアルインタフェースを介して照明器具と通信し、バッテリを接続している間に、この情報を読み取る。このことは、バッテリの充放電プロファイルの自己コンフィギュレーションに役立つ。この機能により、充電プロファイルパラメータ（最大充電電流、充電終期電圧、放電電流、保護電圧及び電流）は、ＢＩＢ又は照明システム内にハードコードされる必要がない。バッテリが接続される場合は常に、本システムは、バッテリパラメータを読み取り、シリアル通信を介して取得された値に基づいて、当該充電／放電プロファイル及び保護閾値を採用する。
【０２４５】
通常の場合には、照明器具に適合されるバッテリサイズ（容量）は固定されており、当該充電プロファイル及び保護閾値は、ＢＩＢアルゴリズムに固定又はハードコードされている。しかしながら、本システムは、設置場所又は使用パターンに基づいて、異なるバッテリサイズ又は容量を使用することが可能である。照明器具（及び、当該関連ＢＩＢ）が、バッテリに接続されると、ＢＩＢは、バッテリ容量を読み取り、充放電サイクル及び当該保護閾値を自己コンフィギュレーションする。
【０２４６】
例えば、オフィス空間内に設置されているシステムでは、廊下照明は、着座位置及び会議室の照明よりも頻繁に使用される。会議室の照明は、着座空間及び廊下照明と比較して、使用されることが少ない。システム設計者は、会議室に関して、より小容量のバッテリを選択することができ、廊下照明器具に関して、より大容量のバッテリを選択することができる。次いで、システムは、バッテリパラメータの検出及び読み取りの後に、充電プロファイル及び保護パラメータを自動コンフィギュレーションすることが可能である。
【０２４７】
このようにして、システムノードのそれぞれが、占有パターンに基づいて、異なる容量のバッテリと接続されることができ、それにより、システム全体のコストを低減する。
【０２４８】
６．５バッテリ関連の保証請求
バッテリ識別番号とシステムノード又は照明器具との結合は、実行時の間の使用データ及びエラー情報を記録する際に役立つ。このことは、システムの誤操作によるエラー（保証請求の対象外であるもの）と、システムの異常動作による問題とを区別することによって、保証請求に関連する問題を分類する際に役立つ。
【０２４９】
照明器具は、バッテリ管理回路と通信して、バッテリの作動（動作）パラメータを記録する。システム障害の場合には、サービス担当者は、データを読み出して、障害の原因を分析することが可能である。
【０２５０】
バッテリの保証条項は、推奨動作条件（推奨される周囲条件、最大充放電電流、最大保管寿命など）の範囲内での、バッテリの通常の使用を対象とする。示唆されている時間を超えてシステムが使用されていない場合には、少なくとも１回の充電サイクルが必要とされるという要件もまた、存在し得る。一般に、リチウムイオンバッテリは、３ヶ月を超えて使用されておらず、当該ＳｏＣが２０％未満である場合には、少なくとも３ヶ月の間に１回の充電サイクルを経験しなければならない。保証と無関係の問題は、主に、動作条件（温度、バッテリ負荷タイプ、バッテリ出力の過負荷など）の範囲外でシステムを動作させることなどの、システムの誤用に関する。
【０２５１】
本システムはまた、待機電力の低減も含む。
【０２５２】
特に、オンピーク及び中間ピークの時間枠の間は、エネルギー料金が高い。それゆえ、ＰＩＲオフ期間中にグリッドからの待機電力を低減することが、関心の対象となる。
【０２５３】
一般に、ＰＩＲオフ信号が存在する場合は常に、光出力はオフにされ、ドライバは待機モードとなり、通信及び監視モジュールは、ＡＣ主電源によって給電されている。
【０２５４】
ＡＣ−ＤＣドライバ５４の電力変換効率は、この低電力需要のため低く、それにより電力損失が高い。数千個の照明ノードが接続されている大規模な商業ビルでは、このことは、多大な電力損失である。
【０２５５】
本システムは、この状況に異なる方式で対処してもよく、グリッド駆動動作モードの間に、またそれゆえ、オフピーク及び中間ピークの状況の間に、ＰＩＲがオフになる場合は常に、照明ノードへの電源は、バッテリに切り替わってもよく（すなわち、バッテリ駆動モード）、それにより、ＡＣ主電源から引き込まれる待機電力が存在しない。
【０２５６】
ＰＩＲがオンになる場合は常に、本システムは、ＡＣ主電源に切り戻す。
【０２５７】
調光の間の電力の低減もまた可能である。ＡＣ−ＤＣ  ＬＥＤドライバの電力変換効率は、ＤＣ−ＤＣコンバータよりも低く、ＡＣ−ＤＣ  ＬＥＤドライバの効率は、調光条件の間に、遥かに低くなる。それゆえ、照明ノードが、オフピーク時間及び中間ピーク時間において、調光モードで（例えば、４０％などの閾値未満までの調光で）作動している場合は常に、照明ノードは、入力条件に関わりなくバッテリ駆動動作モードに切り替わることができ、このことが、電力損失を低減する。
【０２５８】
図１３は、種々の調光レベル（ｘ軸）に関する、ドライバ及びＢＩＢの効率（ｙ軸）を示す。プロット１６０は、ＡＣ−ＤＣドライバに関するものであり、プロット１６２は、ＢＩＢのＤＣ−ＤＣコンバータに関する。例えば、調光レベルが４０％未満である場合、ＡＣ−ＤＣベースのコンバータ効率は、７５％未満であることが明らかである。しかしながら、ＢＩＢのＤＣ−ＤＣベースのコンバータは、依然として８５％を超える効率を有する。
【０２５９】
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「備える（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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