СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
DC POWER DISTRIBUTION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системе распределения постоянного тока (DC) и к способу распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к электрическим устройствам. Изобретение также относится к электрическому устройству и к устройству электропитания, которые используются в системе распределения энергии постоянного тока.
Уровень техники изобретения
Система распределения энергии постоянного тока определена, например, стандартом EMerge. В настоящее время в системе распределения энергии постоянного тока в соответствии со стандартом Emerge электрические шины всегда питаются при номинальном напряжении, даже при нагрузке, составляющей очень малую долю от нагрузки в номинальном режиме работы. Таким образом, даже если электрические устройства, соединенные с электрическими шинами, могут работать в режиме ожидания, при котором электрическими устройствами потребляется очень мало энергии, устройство электропитания системы распределения энергии постоянного тока подает номинальное напряжение так, в результате чего устройство электропитания работает в неблагоприятном режиме работы, при котором эффективность электропитания очень низка, например, ниже десяти процентов.
US 2011/0181401 A1 раскрывает умную систему управления энергией переменного тока, которая содержит элемент преобразования энергии, имеющий модуль связи и модуль управления энергией, который может преобразовывать энергию сети в форму, которая может быть использована множеством электронных устройств. В одном варианте осуществления элемент преобразования энергии может выборочно отключать доступ к энергии отдельного электронного устройства и уменьшать потери мнимой нагрузки путем связи с присоединенным электронным устройством и обмена информацией. В другом варианте осуществления элемент преобразования энергии может выборочно отключать доступ к энергии отдельного электронного устройства путем наблюдения за потреблением энергии электронным устройством во времени и определения необходимости доступа к энергии на основании предварительно заданных параметров управления. В другом варианте осуществления элемент преобразования энергии может взаимодействовать с другими элементами преобразования энергии для формирования смешанной сети.
US 2012/026532 A1 раскрывает устройство электропитания, которое содержит первую нагрузку, работающую при первом напряжении в нормальном режиме работы, вторую нагрузку, работающую при втором напряжении, меньшем первого напряжения, в нормальном режиме работы, третью нагрузку, работающую при втором напряжении в нормальном режиме работы и в режиме энергосбережения, и вспомогательную цепь генерации второго напряжения, сконфигурированную для того, чтобы, когда основное напряжение подается от основной цепи электропитания, а первичной цепи генерации второго напряжения запрещено генерировать второе напряжение при электрическом соединении с третьей нагрузкой, предназначенном для подачи через него основного напряжения питания от основной цепи электропитания третьей нагрузке без прохождения через первичную цепь генерации второго напряжения, разомкнутом цепью переключения, генерировать второе напряжение из основного напряжения питания и подавать генерируемое второе напряжение на третью нагрузку.
Сущность изобретения
Целью данного изобретения является предоставление системы распределения энергии постоянного тока и способа распределения энергии постоянного тока к электрическим устройствам, где эффективность электропитания электрических устройств может быть увеличена. Еще одной целью данного изобретения является предоставление устройства электропитания, которое может использоваться в системе распределения энергии постоянного тока таким образом, что эффективность электропитания может быть улучшена.
В первом аспекте изобретения представлена система распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам, где система распределения энергии постоянного тока содержит:
- проводник электроэнергии для передачи энергии постоянного тока от устройства электропитания к электрическому устройству,
- несколько электрических устройств для приема энергии постоянного тока от электрического проводника и для передачи сигнала блоку управления электропитанием для запроса меньшего количества энергии или большего количества энергии,
- устройство электропитания для подачи энергии постоянного тока к электрическому устройству через проводник электроэнергии, где устройство электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества энергии, при котором большее количество энергии подается к электрическому устройству через проводник электроэнергии, и в режиме малого количества энергии, при котором меньшее количество энергии подается к электрическому устройству, где устройство электропитания содержит блок управления электропитанием для приема сигнала от электрического устройства и для управления режимом работы устройства электропитания в зависимости от полученного сигнала, где
- электрические устройства выполнены с возможностью запрашивать у устройства электропитания подачу большего количества энергии путем передачи сигнала блоку управления электропитанием, и где
- блок управления электропитанием выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме большого количества энергии, когда блок управления электропитанием получает какой-либо сигнал, запрашивающий большее количество энергии, от электрических устройств.
Так как блок управления электропитанием управляет режимом работы устройства электропитания в зависимости от полученного сигнала, электропитание может быть выполнено с возможностью к энергии, которая в действительности необходима системе распределения энергии постоянного тока. Например, если электрическое устройство запрашивает большее количество энергии, применяя сигнал, блок управления электропитанием может управлять устройством электропитания таким образом, чтобы большее количество энергии подавалось к проводнику электроэнергии, а если электрическое устройство не запрашивает большее количество энергии, блок управления электроснабжением может управлять устройством электроснабжения таким образом, чтобы меньшее количество энергии подавалось к проводнику электроэнергии. Эта адаптация подаваемой энергии к действительно необходимой энергии в системе распределения энергии постоянного тока может улучшить эффективность электропитания.
Электрическое устройство и блок управления электропитанием предпочтительно выполнены с возможностью передачи электрического сигнала в виде сигнала от электрической нагрузки к блоку управления электропитанием через проводник электроэнергии, который также применяется для подачи энергии. Это позволяет обеспечить адаптивность системы распределения энергии постоянного тока технически относительно простым способом.
Проводник электроэнергии может рассматриваться как электрическая шина системы распределения энергии постоянного тока. Проводник электроэнергии может включать в себя два провода для распределения предоставляемой энергии и для передачи электрического сигнала.
Система распределения энергии постоянного тока может содержать несколько электрических устройств. Электрическое устройство может являться, например, осветительным устройством, таким как лампа, датчиком, таким как датчик присутствия для определения нахождения людей в комнате, громкоговорителем и т.д. Устройство электропитания содержит преимущественно преобразователь энергии для преобразования энергии переменного тока (AC) в соответствующую энергию постоянного тока. Система распределения энергии постоянного тока может быть установлена, например, в здании, в частности, в потолочном покрытии комнаты для, например, освещения комнаты, если, по меньшей мере, какие-то из электрических устройств являются лампами. Система распределения энергии постоянного тока, таким образом, может являться системой освещения здания.
Предпочтительно, чтобы большее количество энергии соответствовало номинальной энергии системы распределения энергии постоянного тока, а меньшее количество энергии соответствовало энергии режима ожидания системы распределения энергии постоянного тока. Устройство электропитания может регулироваться по выходному напряжению, где для подачи номинальной энергии может быть обеспечено номинальное напряжение, равное, например, 24 В, а для подачи энергии режима ожидания может быть обеспечено напряжение режима ожидания, равное, например, 5 В. Напряжения режима ожидания достаточно, когда система распределения энергии постоянного тока находится в условиях режима ожидания, при которых энергия практически не потребляется. Система распределения энергии постоянного тока, таким образом, может быть адаптирована для работы в условиях режима ожидания, при которых отсутствует существенная нагрузка, с улучшенной эффективностью электроснабжения.
Устройство электропитания содержит, предпочтительно, источник питания большой мощности для подачи большего количества энергии на проводник электроэнергии, и источник питания малой мощности для подачи меньшего количества энергии на проводник электроэнергии, где блок управления электропитанием выполнен с возможностью для управления источником питания большой мощности и источником питания малой мощности в зависимости от полученного электрического сигнала. Таким образом, в варианте осуществления переключаемость подаваемой энергии может быть обеспечена за счет применения различных источников питания.
Электрическое устройство выполнено с возможностью запрашивать у устройства электропитания подачу большего количества энергии путем передачи сигнала блоку управления электропитанием, где блок управления электропитанием выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме большого количества энергии, если блок управления электропитанием получает сигнал. Соответственно, блок управления электропитанием может быть выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме малого количества энергии, если блок управления электропитанием не получает сигнал запроса большего количества энергии в течение предварительно заданного времени приема.
Система распределения энергии постоянного тока содержит несколько электрических устройств для приема энергии постоянного тока от электрического проводника, которые выполнены с возможностью запрашивать у устройства электропитания подачу большего количества энергии путем передачи сигнала блоку управления электропитанием, где блок управления электропитанием выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме большого количества энергии, если блок управления электропитанием получает какой-либо сигнал от электрических устройств, запрашивающих большее количество энергии. Более того, блок управления электропитанием может быть выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме малого количества энергии, если блок управления электропитанием не получает какого-либо сигнала запроса большего количества энергии от электрических устройств. Таким образом, электропитание может управляться технически простым способом, где большее количество энергии подается, если, по меньшей мере, одно электрическое устройство передает сигнал запроса большего количества энергии, который можно рассматривать как сигнал контроля работоспособности, и где меньшее количество энергии подается, если блок управления электропитанием не получает какого-либо электрического сигнала в каждый момент времени или в течение предварительно заданного временного интервала приема.
Электрическое устройство предпочтительно способно работать в режиме малого количества энергии, в котором электрическое устройство потребляет меньше энергии, и в режиме большого количества энергии, в котором электрическое устройство потребляет большее количество энергии, где электрическое устройство выполнено с возможностью переключаться из режима малого количества энергии в режим большого количества энергии, когда устройство электропитания подает большее количество энергии после того, как сигнал был передан блоку управления электропитанием. В частности, электрическое устройство может быть выполнено с возможностью определять, подается ли большее количество энергии устройством электропитания после того, как сигнал был передан блоку управления электропитанием, и переключаться из режима малого количества энергии в режим большого количества энергии, если было определено, что большее количество энергии подается от устройства электропитания. Электрическое устройство может быть также выполнено с возможностью ожидать предварительно заданное время ожидания до переключения из режима малого количества энергии в режим большого количества энергии после того, как сигнал был передан блоку управления электропитанием. Таким образом, электрическое устройство выполнено с возможностью работать по существу автономно от устройства электропитания, где, например, электрическое устройство может передавать сигнал запроса большего количества энергии проводнику электроэнергии, и переключаться в режим большого количества энергии после того, как была определена подача большего количества энергии и/или после того, как электрическое устройство ожидало в течение предварительно заданного времени ожидания, равного, например, 30 секундам.
Режим малого количества энергии электрического устройства является предпочтительно режимом ожидания электрического устройства, а режим большого количества энергии электрического устройства является предпочтительно режимом активной работы электрического устройства, при котором электрическое устройство может быть полностью работоспособно.
Устройство электропитания может содержать источник питания большой мощности для подачи большего количества энергии на проводник электроэнергии и источник питания малой мощности для подачи меньшего количества энергии на проводник электроэнергии, где блок управления электропитанием может быть выполнен с возможностью управлять источником питания большой мощности и источником питания малой мощности таким образом, чтобы либо источник питания большой мощности подавал большее количество энергии, либо источник питания малой мощности подавал меньшее количество энергии, в зависимости от полученного сигнала. Таким образом, например, в условиях режима ожидания источник питания большой мощности может быть выключен, в то время как источник питания малой мощности может подавать напряжение режима ожидания на проводник электроэнергии. Таким образом, можно эффективно управлять электропитанием относительно простым способом, просто позволяя либо источнику питания большой мощности, либо источнику питания малой мощности подавать соответствующее напряжение на проводник электроэнергии.
В предпочтительном варианте осуществления электрическое устройство содержит блок управления электрическим устройством для управления режимом работы электрического устройства и для управления передачей сигнала блоку управления электропитанием через проводник электроэнергии в зависимости от действующего режима работы электрического устройства и/или желаемого режима работы электрического устройства, на который электрическое устройство нужно переключить. Блок управления электрическим устройством может содержать два переключателя, один для включения и выключения электрического устройства, а другой для передачи электрического сигнала на проводник электроэнергии для запроса подачи желаемого количества энергии, где переключатели могут управляться, например, микроконтроллером блока управления электрическим устройством. Электрический сигнал, предпочтительно, не предназначен для распределения энергии постоянного тока, а используется только для подачи сигнала. Он может являться радиочастотным (РЧ) сигналом, синусоидальным сигналом, сигналом, полученным мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM сигналом) или другим электрическим сигналом.
Система распределения энергии постоянного тока может содержать несколько электрических устройств, выполненных таким образом, что различные электрические устройства подают различные сигналы в зависимости от режима работы соответствующего электрического устройства, по которым можно определить соответствующее электрическое устройство, где блок управления электропитанием выполнен с возможностью управлять режимом работы устройства электропитания в зависимости от принятых сигналов от нескольких электрических устройств. Блок управления электропитанием может быть оснащен селектором частоты, смесителем и полосовым фильтром, которые применяются к получаемым сигналам для того, чтобы различать разные электрические устройства.
Источник питания большой мощности и источник питания малой мощности предпочтительно интегрированы в устройство электропитания. Это сделает возможным адаптивное функционирование системы распределения энергии постоянного тока относительно простым способом, так как установщику нужно только соединить устройство электропитания с проводником электроэнергии для того, чтобы оснастить систему распределения энергии постоянного тока источником питания большой мощности, источникам питания малой мощности и блоком управления электропитанием.
Электрическое устройство для приема энергии постоянного тока от электрического проводника системы распределения энергии постоянного тока выполнено с возможностью передавать сигнал блоку управления электропитанием системы распределения энергии постоянного тока для запроса большего количества энергии или меньшего количества энергии для того, чтобы блок управления электропитанием мог управлять режимом работы устройства электропитания в зависимости от принятого сигнала.
В еще одном аспекте данного изобретения представлено устройство электропитания для подачи энергии постоянного тока в систему распределения энергии постоянного тока по п. 9 формулы изобретения. Устройство электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества энергии, при котором большее количество энергии подается на электрическое устройство через проводник электроэнергии, и в режиме малого количества энергии, при котором меньшее количество энергии подается на электрическое устройство, где устройство электропитания содержит блок управления электропитание для приема сигнала от электрического устройства и для управления режимом работы устройства электропитания в зависимости от полученного сигнала. Блок управления электропитанием выполнен с возможностью управлять устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме большого количества энергии, если блок управления электропитанием получает какой-либо сигнал от электрических устройств, запрашивающих большее количество энергии.
В еще одном аспекте данного изобретения представлен способ распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам по п.10 формулы изобретения. Способ распределения энергии постоянного тока включает в себя:
- передачу сигнала от электрического устройства блоку управления электропитанием для запроса большего количества энергии или меньшего количества энергии,
- получение сигнала от электрического устройства и управление режимом работы устройства электропитания в зависимости от полученного электрического сигнала блоком управления электропитания, где
- устройство электропитания подает энергию постоянного тока на электрическое устройство через проводник электроэнергии, и где устройство электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества энергии, при котором большее количество энергии подается на электрическое устройство через проводник электроэнергии, и в режиме малого количества энергии, при котором меньшее количество энергии подается на электрическое устройство,
- несколько электрических устройств получают энергию постоянного тока от электрического проводника,
- любое из электрических устройств запрашивает устройство электропитания подать большее количество энергии путем передачи сигнала блоку управления электропитанием, и где
- блок управления электропитанием управляет устройством электропитания таким образом, чтобы оно работало в режиме большого количества энергии, если блок управления электропитанием получает любой сигнал, запрашивающий большее количество энергии, от электрических устройств.
Следует понимать, что система распределения энергии постоянного тока из пункта 1 формулы изобретения, устройство электропитания из пункта 9 и способ распределения энергии постоянного тока из пункта 10 имеют схожие и/или одинаковые предпочтительные варианты осуществления, а именно как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения может также являться сочетанием любых зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующими независимыми пунктами.
Эти и другие аспекты изобретения будут ясны и разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее.
Краткое описание чертежей
На приложенных чертежах:
Фиг. 1 изображает схематически и в качестве примера вариант осуществления системы распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам,
Фиг. 2 изображает схематически и в качестве примера некоторые элементы системы распределения энергии постоянного тока более подробно,
Фиг. 3 изображает схематически и в качестве примера вариант осуществления блока управления электропитанием,
Фиг. 4 изображает схематически и в качестве примера вариант осуществления устройства электропитания,
Фиг. 5 изображает схематически и в качестве примера вариант осуществления блока управления электропитанием,
Фиг. 6 блок-схему, иллюстрирующую в качестве примера вариант осуществления способа распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам.
Подробное описание вариантов осуществления
Фиг. 1 изображает схематически и в качестве примера вариант осуществления системы 1 распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к нескольким электрическим устройствам 2. Электрические устройства 2 соединены с проводником 4 электроэнергии системы 1 распределения энергии постоянного тока. Проводник 4 электроэнергии является электрической шиной, где системы 1 распределения энергии постоянного тока также содержит устройство 3 электропитания, которое электрически соединено с электрической шиной 4 для обеспечения энергией постоянного тока электрической шины 4. Электрическая шина 4 вместе с электрическими устройствами 2 может быть расположена в потолочном покрытии комнаты, и электрические устройства 2 могут являться лампами таким образом, что система распределения энергии постоянного тока может являться системой освещения для освещения комнаты.
Фиг. 2 изображает схематически и в качестве примера элементы системы 1 распределения энергии постоянного тока более подробно, где только из соображений большей понятности изображено всего одно из электрических устройств 2. Электрическое устройство 2 содержит элемент 11 крепления для крепления лампы 2 к электрической шине 4, блок 13 управления электрическим устройством для управления режимом работы электрического устройства 2 и для управления передачей электрического сигнала для запроса желаемого количества энергии, который передается устройству 3 электропитания через электрическую шину 4, и, по меньшей мере, один источник 10 света для излучения света, где, по меньшей мере, один источник 10 света электрически соединен с электрической шиной 4 через электрические соединения, в частности, провода 12, элемент 11 крепления и блок 13 управления электрическим устройством. Следует отметить, что Фиг. 2 изображает электрическое устройство 2 только схематически и что, например, некоторые или все из источника 10 света, электрических соединений 12, блока 13 управления электрическим устройством и элемента 11 крепления, могут быть интегрированы в один корпус таким образом, что не все эти элементы легко доступны и видны снаружи. Вместо применения проводов может быть также непосредственный контакт между, по меньшей мере, одним источником 10 света и блоком 13 управления электрическим устройством.
Электрическая шина 4 содержит два или более электрических проводов, где элемент 11 крепления, который можно также считать соединителем с шиной, предпочтительно выполнен с возможностью таким образом, чтобы, если элемент 11 крепления соединен с электрической шиной 4, блок 13 управления электрическим устройством и/или, по меньшей мере, один источник 10 света могли получать энергию от проводов электрической шины 4. Элемент 11 крепления может содержать винты, крепление за счет прищелкивания или другой механизм крепления для крепления электрического устройства 2 к электрической шине 4.
Как схематически и в качестве примера изображено более подробно на Фиг. 3, блок 13 управления электрическим устройством содержит первый переключатель 15 и второй переключатель 16, которые контролируются микропроцессором 19. Блок 13 управления электрическим устройством также содержит генератор 17 электрического сигнала, конденсатор 18, электрические соединители 14, электрически соединенные с проводами электрической шины 4, если электрическое устройство 2 прикреплено к электрической шине 4 через элемент 11 крепления, и электрические соединители 20, соединенные с, по меньшей мере, одним источником 10 света через провода 12. Генератор 17 электрического сигнала может быть выполнен с возможностью предоставлять сигнал контроля работоспособности, который может являться РЧ сигналом, синусоидальным сигналом, сигналом OFMD или другим электрическим сигналом, который передается устройству 3 электропитания через провода электрической шины 4, если второй переключатель 16 замкнут. В данном варианте осуществления микропроцессор 19 выполнен с возможностью управлять переключателями 15, 16 таким образом, чтобы сигнал контроля работоспособности передавался, когда первый выключатель 15 замкнут и, по меньшей мере, один источник 10 света получает энергию от электрической шины 4. Таким образом, в данном варианте осуществления блок 13 управления электрическим устройством выполнен с возможностью передавать сигнал контроля работоспособности, когда электрическое устройство 2 находится в активном режиме работы, и не передавать режим контроля работоспособности, когда переключатель 15 разомкнут и электрическое устройство 2 находится в режиме ожидания. Более того, если электрическое устройство 2 находится в режиме ожидания и должно перейти в активный режим работы, сигнал контроля работоспособности передается и, если устройство 3 электропитания подает номинальное количество энергии после получения сигнала контроля работоспособности, электрическое устройство 2 может быть переключено в активный режим работы.
Электрическое устройство 2 выполнено с возможностью таким образом, что электрический сигнал, передаваемый устройству 3 электропитания через электрическую шину 4 не подходит для распределения энергии постоянного тока, а служит только в качестве сигнала.
Устройство 3 электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества энергии, при котором большее количество энергии подается на электрические устройства 2 через электрическую шину 4, и в режиме малой энергии, при котором меньшее количество энергии подается на электрические устройства 2. Устройство 3 электропитания содержит блок 5 управления электропитанием для приема электрических сигналов от электрических устройств 2, которые используются для запроса большего количества энергии, если это необходимо, и для управления режимом питания устройства 3 электропитания в зависимости от полученного электрического сигнала. В данном варианте осуществления устройство 3 электропитания содержит источник 6 питания большой мощности для подачи большего количества энергии на электрическую шину 4 и источник 7 малой мощности для подачи меньшего количества энергии на электрическую шину 4, где блок 5 управления электропитанием выполнен с возможностью управлять источником 6 большой мощности и источником 7 малой мощности в зависимости от полученного электрического сигнала. Источник 6 питания большой мощности и источник 7 питания малой мощности предпочтительно контролируются по выходному напряжению таким образом, что источник 6 большой мощности предпочтительно подает первое напряжение постоянного тока, которое является номинальным напряжением системы распределения энергии постоянного тока, равное, например, 24 В, а источник 7 малой мощности подает второе напряжение постоянного тока, которое является напряжением режима ожидания системы распределения энергии постоянного тока, равное, например, 5 В.
Напряжения режима ожидание достаточно, если система 1 распределения энергии постоянного тока находится в условиях режима ожидания, при котором энергия практически не потребляется. Блок 5 управления электропитанием, первый источник 6 питания и второй источник 7 питания интегрированы в корпус 8 устройства 3 электропитания. Устройство 3 электропитания электрически соединено с электрической шиной 4 через электрические соединители 9, в частности, через электрические провода 9.
Блок 5 управления электропитанием получает сигналы контроля работоспособности от электрических устройств 2, если соответствующее электрическое устройство находится в режиме активной работы, а не в режиме ожидания. Блок 5 управления электропитанием предпочтительно выполнен с возможностью таким образом, чтобы второе напряжение постоянного тока подавалось на электрическую шину 4, если все электрические устройства 2 находятся в режиме ожидание, т.е. не получено ни одного сигнала контроля работоспособности, и чтобы подавалось более высокое первое напряжение постоянного тока, если получен хотя бы один сигнал контроля работоспособности блоком 5 управления электропитанием.
Устройство 3 электропитания может быть также реализовано как схематически и в качестве примера изображено на Фиг. 4. Блок 5 управления электропитанием, который можно также считать элементом регулирования режима ожидания, может применять соединительное устройство 32, такое как фильтрующий конденсатор с полосовым фильтром, чтобы извлекать электрический сигнал из электрической шины 4, который может являться сигналом контроля работоспособности высокой частоты. Если сигнал контроля работоспособности, по меньшей мере, одного электрического устройства 2 обнаружен, блок 5 управления электропитанием может замкнуть переключатель 30 таким образом, чтобы источник 6 питания большой мощности мог подавать большее количество энергии на электрическую шину 4. Если сигнал контроля работоспособности не обнаружен, в частности, не обнаружен в течение предварительно заданного интервала времени получения, блок 5 управления электропитанием может разомкнуть переключатель 30 таким образом, чтобы только меньшее количество энергии, обеспечиваемое источником 7 малой мощности, подавалось через диод 31. На Фиг. 4 соединение 33 схематически и в качестве примера обозначает заземление, в частности, провод заземления.
Соответствующее электрическое устройство 2 выполнено с возможностью работать в режиме ожидания, при котором электрическое устройство 2 потребляет меньшее количество энергии, и в режиме активной или полной работы, при котором электрическое устройство 2 потребляет большее количество энергии, где электрическое устройство 2 выполнено с возможностью переключаться из режима ожидания в режим активной работы, когда устройство 3 электропитания подает номинальную энергию после передачи электрического сигнала блоку 5 управления электропитанием. В частности, соответствующее электрическое устройство 2 может быть выполнено с возможностью определять, подается ли номинальное напряжение устройством 3 электропитания после передачи электрического сигнала блоку управления электропитанием, и переключаться из режима ожидания в режим активной работы, если было определено, что номинальное напряжение подается устройством 3 электропитания. Как вариант или дополнительно, соответствующее электрическое устройство 2 может быть выполнено с возможностью ждать предварительно заданное время ожидания до переключения из режима ожидания в режим активной работы после того, как электрический сигнал, запрашивающий номинальное напряжение, был отправлен блоку 5 управления электропитанием.
В еще одном варианте осуществления несколько электрических устройств системы распределения энергии постоянного тока могут быть выполнены с возможностью таким образом, чтобы различные электрические устройства предоставляли различные электрические сигналы в зависимости от режима работы соответствующего электрического устройства, где по электрическим сигналам также можно распознать соответствующее электрическое устройство. В частности, соответствующий электрический сигнал может быть уникальным для соответствующего электрического устройства.
Если блок управления электропитанием выполнен с возможностью различать различные электрические устройства на основании различных принятых электрических сигналов таким образом, что блок управления электропитания может определять режимы работы различных электрических устройств по электрическим сигналам, где блок управления электропитанием может управлять источником питания большой мощности и источником питания малой мощности на основании данной информации о режимах работы, блок 5 управления электропитанием может быть сконфигурирован, как схематически и в качестве примера изображено на Фиг. 5.
Блок 5 управления электропитанием может содержать селектор 22 частоты, смеситель 23, полосовой фильтр 24 и микропроцессор 25, электрически соединенные внутри блока 5 управления электропитания, как изображено на Фиг. 5. Блок 5 управления электропитанием может также содержать первые электрические соединители 21 для соединения с двумя электрическими проводами электрической шины 4 и вторые электрические соединители 26 для соединения с первым и вторым источниками 6, 7 питания. Селектор 22 частоты управляется микропроцессором 25 таким образом, что селектор 22 частоты регулируется микропроцессором 25 для определения соответствующего электрического сигнала с соответствующей частотой, который уникален для соответствующего режима работы и соответствующего электрического устройства, путем применения селектора 22 частоты, смесителя 23, полосового фильтра 24 и микропроцессора 25. В варианте осуществления блока 5 управления электропитанием, изображенном на Фиг. 5, принимается, что соответствующий электрический сигнал является синусоидальным. В других вариантах осуществления электрический сигнал может также являться сигналом другого типа, и, соответственно, блок управления электропитанием может быть сконфигурирован определять соответствующий электрический сигнал другого типа.
Далее шаги варианта осуществления способа распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам будут описаны в качестве примера со ссылкой на блок-схему, изображенную на Фиг. 6.
На шаге 101 электрический сигнал передается от электрического устройства к блоку управления электропитанием системы распределения энергии постоянного тока для запроса большего количества энергии. В частности, электрическое устройство может находиться в режиме ожидания, и устройство электропитания системы распределения энергии постоянного тока может подавать энергию режима ожидания электрическому устройству через проводник электроэнергии системы распределения энергии постоянного тока. Если электрическое устройство должно быть переключено в режим активной работы, который может являться режимом работы на полную мощность, при котором электрическому устройству необходима номинальная мощность, электрическое устройство может передать электрический сигнал блоку управления электропитанием для запроса номинальной мощности.
На шаге 102 электрический сигнал от электрического устройства получается блоком управления электропитанием, и блок управления электропитанием управляет режимом работы устройства электропитания в зависимости от полученного электрического сигнала. Например, после того, как блок управления электропитанием получил электрический сигнал запроса номинальной энергии, блок управления электропитанием может управлять устройством электропитания таким образом, что номинальная энергия подается на электрическое устройство через проводник электроэнергии.
На шаге 103 электрическое устройство переключается из режима ожидания в режим активной работы. В частности, электрическое устройство может определять, подается ли номинальная энергия, например, путем измерения подаваемого напряжения и сравнения измеренного напряжения с пороговым значением напряжения, и может переключаться из режима ожидания в режим активной работы, если была измерена номинальная энергия. Как вариант или дополнительно электрическое устройство может быть также выполнено с возможностью ждать предварительно заданное время ожидания, равное, например, 30 с, и переключаться из режима ожидания в режим активной работы после окончания времени ожидания.
Электрическое устройство может вернуться в режим ожидания в любой момент и перестать посылать электрический сигнал, в частности, сигнал контроля работоспособности. Если электрическое устройство, которое перестало посылать электрический сигнал, является последним, отправившим электрический сигнал, или если электрическое устройство является единственным устройством нагрузки, блок управления электропитанием может за минимальное время определить, что сигнал больше не поступает, и перейти в режим ожидания.
Описанная выше система распределения энергии постоянного тока, которая может считаться сетью постоянного тока, предоставляет механизм, делающий питание в режиме ожидания простым и очень эффективным. Условия режима ожидания являются состояниями системы, когда присоединенные электрические устройства потребляют мощность ниже определенного уровня, например, 0,1 Вт на присоединенное электрическое устройство. Для того чтобы справиться с этими условиями режима ожидания, система распределения энергии постоянного тока может содержать второй источник питания напряжением, например, 5 В, для того, чтобы питать находящиеся в режиме ожидания потребляющие малое количество энергии присоединенные электрические устройства. Первый источник питания, который может считаться основным источником питания, может быть полностью отключен в такой ситуации, для того, чтобы подать меньшее напряжение на электрическую шину.
Система распределения энергии постоянного тока предпочтительно обеспечивает сообщение через два провода электрической шины, которые применяются для подачи энергии постоянного тока для того, чтобы обеспечить технически относительно простой способ подачи сигналов для более эффективной работы в условиях режима ожидания. Если электрическое устройство выключается и переходит в режим ожидания, требуется только малое количество энергии. Если все электрические устройства, т.е. если все нагрузки, нуждаются только в энергии режима ожидания, устройство электропитания может переключиться на сбережение энергии, например, включая источник питания малой мощности, т.е. включая второй источник питания, и выключая подающий большое количество энергии источник питания большой мощности, т.е. выключая первый источник питания, который рассчитан на питание всех электрических устройств, когда они находятся в режиме полной загрузки.
Электрическое устройство может быть выполнено с возможностью переключаться из режима малого количества энергии, в частности, из режима ожидания, в режим большого количества энергии, в частности, в активный режим работы, и наоборот путем ручного или автоматически управляемого переключения, где переключатель может быть соединен с микропроцессором электрического устройства, который управляет тем же самым. Электрическое устройство может быть также переключено другим способом. Например, электрическое устройство может содержать или может быть соединено с датчиком, определяющим, например, присутствие людей, где, если определено присутствие человека, электрическое устройство может переключиться из режима ожидания в активный режим работы, и где, если присутствие человека больше не определяется, электрическое устройство может переключиться из активного режима работы в режим ожидания.
В варианте осуществления каждое электрическое устройство системы распределения энергии постоянного тока может передавать сигнал контроля работоспособности через их соответствующие блоки управления электрическими устройствами. Таким способом устройство электропитания может получить информацию о состоянии текущих нагрузок путем обработки всех электрических сигналов, которые могут являться РЧ сигналами. В варианте осуществления РЧ сигналы также передают информацию о максимальном потреблении энергии, энергии, необходимой в данный момент, времени, расположении и т.д.
Если новое электрическое устройство подсоединяется к электрической шине, новый электрический сигнал, в частности, новый РЧ сигнал, может быть добавлен в систему распределения энергии постоянного тока. Если второй источник питания, подающий меньшее количество энергии, включен, а первый источник питания, подающий большее количество энергии, выключен, устройство электропитания может принять решение о необходимости включения первого источника питания в зависимости от нового электрического сигнала. Например, если новый электрический сигнал указывает на то, что новое электрическое устройство находится в режиме полной загрузки или хочет перейти в него и ждет рабочего режима, и не находится в режиме ожидания, устройство электропитания может принять решение о включении источника питания большой мощности и выключении источника питания малой мощности. Система распределения энергии постоянного тока может считаться адаптированной подавать энергию по запросу, где источник питания большой мощности может быть включен, если электрическое устройство передает электрический сигнал, который указывает на потребление большего количества энергии, что требует активации источника питания большой мощности.
Хотя в описанных выше вариантах осуществления устройство электропитания содержит только два источника питания, т.е. источник питания большой мощности, подающий предпочтительно номинальное напряжение, и источник питания малой мощности, подающий предпочтительно напряжение режима ожидания, в других вариантах осуществления устройство электропитания может также содержать более двух источников питания, подающих различные напряжения постоянного тока, где блок управления электропитанием может быть выполнен с возможностью управлять этими источниками питания в зависимости от режимов работы электрических устройств системы распределения энергии постоянного тока, т.е. в зависимости от режимов работы электрических нагрузок системы распределения энергии постоянного тока, для того, чтобы адаптировать подаваемую энергию к потребляемой в данный момент энергии.
Хотя в описанных выше вариантах осуществления электрические устройства являются лампами, в других вариантах осуществления электрические устройства могут быть также другими электрическими нагрузками, такими как датчики, громкоговорители и т.д. В частности, система распределения энергии постоянного тока может содержать лампы и, по меньшей мере, один датчик присутствия в качестве электрических устройств, где, по меньшей мере, один датчик присутствия может быть выполнен с возможностью посылать сигнал запроса большего количества мощности блоку управления электропитанием, если, по меньшей мере, один датчик присутствия определяет наличие человека, где лампы могут быть затем переключены из режима ожидания в режим активной работы, при котором потребляется большее количество энергии, подаваемой устройством электропитания. Переключение ламп может быть также инициировано, по меньшей мере, одним датчиком присутствия.
Сигнал может указывать только на два режима работы, т.е. на режим ожидания и режим полной работы, или на более чем два режима работы, где блок управления электропитанием может быть выполнен с возможностью управлять устройством электропитания в зависимости от соответствующего режима работы одного или нескольких электрических устройств системы распределения энергии постоянного тока.
Хотя на Фиг. 1 и 2 изображена только одна электрическая шина, система распределения энергии постоянного тока может содержать два или более проводников электроэнергии, в частности, две или более электрические шины, которые могут получать энергию от одного или более устройств электропитания.
Хотя в описанных выше вариантах осуществления были описаны определенные типы сигналов для запроса большего количества энергии, другие типы сигналов могут быть также применены для запроса изменения энергии. Например, сигнал может быть очень простым, таким, что он не позволяет различать различные электрические устройства или определять число электрических устройств. Тем не менее, электрический сигнал может также быть сложным, т.е., например, он может быть уникальным для соответствующего электрического устройства и, как вариант, также передавать дополнительную информацию.
Сигнал может являться сигналом контроля работоспособности, который, по сути, непрерывно передается электрическим устройством, пока электрическому устройству нужно большее количество энергии, в частности, номинальное напряжение. Тем не менее, электрическое устройство могло бы также быть выполнено с возможностью передавать сигнал изменения состояния как одиночный сигнал, при переключении, например, из режима ожидания в режим активной работы и наоборот.
Хотя в описанных выше вариантах осуществления сигналы предпочтительно передаются через проводник электроэнергии, в частности, через электрическую шину, в других вариантах осуществления сигнал может также передаваться другим способом, например, без проводов, оптически и т.д.
Если устройство электропитания содержит источник питания большой мощности и источник питания малой мощности, в режиме большого количества энергии только источник питания большой мощности может подавать энергию, а в режиме малого количества энергии только источник питания малой мощности может подавать энергию. Тем не менее, устройство электропитания может быть также выполнено с возможностью так, чтобы в режиме большого количества энергии источник питания большой мощности и источник питания малой мощности подавали их энергию, а в режиме малого количества энергии только источник питания малой мощности подавал энергию так, что источник питания малой мощности может, по сути, постоянно подавать меньшее количество энергии.
Другие вариации раскрытых вариантов осуществления будут поняты и реализованы специалистами в данной области техники при применении заявленного изобретения путем изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержит» не исключает наличия других элементов или шагов, а применение единственного числа не исключает множественности.
Один элемент или устройство может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт того, что определенные средства перечислены во взаимно независимых пунктах формулы изобретения, еще не указывает на то, что сочетание этих средств не может быть использовано для получения преимущества.
Управление системой распределения энергии постоянного тока может в соответствии со способом распределения энергии постоянного тока быть реализовано в виде программного кода компьютерной программы и/или в виде специализированного оборудования.
Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе информации, таком как оптическое запоминающее устройство или жесткое устройство хранения, предоставляемая вмести с или как часть другого оборудования, но может также распространяться другими способами, такими как интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.
Любые ссылочные знаки в формуле изобретения не следует истолковывать как ограничивающие объем изобретения.
Изобретение относится к системе распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам. Система содержит электрическое устройство для приема энергии постоянного тока через проводник электроэнергии от устройства электропитания с блоком управления электропитанием и для передачи сигнала блоку управления электропитанием для запроса меньшего количества энергии или большего количества энергии. Устройство электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества мощности и в режиме малого количества мощности, где блок управления электропитанием управляет режимом работы устройства электропитания в зависимости от принятого сигнала. Это позволяет адаптировать электропитание к энергии, которая действительно необходима системе распределения энергии постоянного тока технически относительно простым способом. В частности, работа в режиме ожидания может быть более эффективной.