LU501560B1 - Technik zur Feststellung einer Leistungsbeschaltung - Google Patents

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LU501560B1
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LU501560A
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Stephan Sagebiel
Miker WATTENBERG
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Phoenix Contact Gmbh & Co
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Abstract

Gemäß einem Aspekt umfasst eine Energiequelle (100) zum Feststellen einer Leistungsbeschaltung (302) zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern (100; 200) eine Stromversorgungsschnittstelle (102), eine Datenschnittstelle (104) und eine Steuereinheit (106). In einer Alternative kann die Steuereinheit (106) eine eigene Erkennungsangabe über die Datenschnittstelle (104) an potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) senden, wobei die eigene Erkennungsangabe eine Kennung der Energiequelle (100) umfasst und einen Erkennungsmodus der Energiequelle (100) angibt. Während des Erkennungsmodus der Energiequelle (100) wird ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle (102) ausgegeben, womit jeder potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) abhängig davon, ob das Modulationssignal der Energiequelle (100) empfangen wird, festzustellen vermag, ob die Energiequelle (100) ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) ist.

Description

Technik zur Feststellung einer Leistungsbeschaltung HUS01560
Die Erfindung betrifft eine Technik zum Feststellen einer Leistungsbeschaltung zwi- schen potenziellen Beschaltungsteilnehmern. Ohne darauf beschränkt zu sein betrifft die Erfindung insbesondere potenzielle Beschaltungsteilnehmer wie elektrische Ener- giequellen, Energiesenken und Kopplungsmodule, die in der Lage sind, eine Leis- tungsbeschaltung festzustellen.
In einem Schaltschrank sind oft mehr als ein Netzteil verbaut. Mehrere Netzteile kön- nen kritische Lasten redundant versorgen, manche Netzteile werden mit nachgelager- ten Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USVen) gepuffert, oder manche Netz- teile speisen eine Reihe von Sicherungen. Viele dieser Beschaltungsteilnehmer (wie
Netzteile, USVen und Sicherungen) werden mittlerweile mit Datenschnittstellen aus- geführt, beispielsweise um ihre Daten an überlagerte oder übergeordnete Steuerun- gen wie beispielsweise Industrie-PCs zu kommunizieren. Auch gibt es bereits eine paarweise Direktkommunikation zwischen Schaltnetzteilen und USVen oder Schalt- netzteilen und intelligenten Sicherungssystemen, die ihre Arbeitsweise mithilfe der kommunizierten Daten des jeweils anderen Beschaltungsteilnehmers aufeinander ein- stellen.
Jedoch ist die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen für eine automatische Kon- figuration unzureichend. Die Kommunikation erlaubt den Vorrichtungen nicht festzu- stellen, wie sie leistungsseitig verschaltet sind. Um die leistungsseitige Verschaltung zu konfigurieren ist es herkömmlicherweise notwendig, die Vorrichtungen untereinan- der manuell zuzuordnen und die jeweilige Funktionsweise in jeder Vorrichtung zu pro- grammieren.
Für ein Rechenzentrum beschreibt das Dokument WO 2010/005429 A1 die Auswer- tung einer zeitlichen Korrelation zwischen elektrischer Leistungsaufnahme und der
Prozessorauslastung, um eine leistungsseitige Beschaltung festzustellen. Dies setzt eine ungleichmäßige Leistungsaufnahme und eine komplexe Analyse des Verbrau- chers voraus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Technik anzugeben, um in elektrischen Systemen die Beschaltungsteilnehmer flexibel verschalten zu können, je- doch ohne dass die Konfiguration der Beschaltungsteilnehmer aufgrund der vielfälti- gen Installationsmöglichkeiten zeitaufwendiger wird. Vielmehr ist wünschenswert,
dass solche Systeme einfach zu installieren sind und die Beschaltungsteilnehmer für HUS01560 den Installateur flexibel und konfigurationsfrei einsetzbar sind.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckma-
Rige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab- hangigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, die wahlweise miteinander kombinierbar sind, sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren offenbart.
Ein erster Aspekt betrifft eine elektrische Energiequelle zum Feststellen einer Leis- tungsbeschaltung zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern. Die elektrische
Energiequelle umfasst eine Stromversorgungsschnittstelle, eine Datenschnittstelle und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, eine eigene Erken- nungsangabe über die Datenschnittstelle an potenzielle Beschaltungsteilnehmer zu senden, wobei die eigene Erkennungsangabe eine Kennung der Energiequelle um- fasst und einen Erkennungsmodus der Energiequelle angibt. Die Steuereinheit ist fer- ner dazu ausgebildet, während des Erkennungsmodus der Energiequelle ein Modula- tionssignal an der Stromversorgungsschnittstelle auszugeben, womit jeder potenzielle
Beschaltungsteilnehmer abhängig davon, ob das Modulationssignal der Energiequelle empfangen wird, festzustellen vermag, ob die Energiequelle ein Beschaltungsteilneh- mer der Leistungsbeschaltung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers ist. Alternativ oder ergänzend ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine fremde Er- kennungsangabe Uber die Datenschnittstelle von potenziellen Beschaltungsteilneh- mern zu empfangen, wobei die fremde Erkennungsangabe eine Kennung des jeweili- gen potenziellen Beschaltungsteilnehmers umfasst und einen Erkennungsmodus des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers angibt. Die Steuereinheit ist ferner dazu ausgebildet, wahrend des Erkennungsmodus des jeweiligen potenziellen Be- schaltungsteilnehmers ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle zu überwachen, wobei die Energiequelle abhängig davon, ob das Modulationssignal des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers empfangen wird, feststellt, ob der je- weilige potenzielle Beschaltungsteilnenmer ein Beschaltungsteilnehmer der Leis- tungsbeschaltung der Energiequelle ist.
Indem die Energiequelle allen potenziellen Beschaltungsteilnehmern ihre Kennung in der Erkennungsangabe sendet und das Modulationssignal an ihrer Stromversorgungs-
schnittstelle (d.h. leistungsseitig) ausgibt, kann jeder potenzielle Beschaltungsteilneh- HUS01560 mer feststellen, ob er Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energie- quelle ist (d.h., ob er leistungsseitig mit der Energiequelle verbunden ist) oder nicht, und optional kann dies in einem Informationsaustausch Uber die Datenschnittstelle (d.h. über ein Datennetzwerk) an die Energiequelle gesendet bzw. von der Energie- quelle empfangen werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Energiequelle, wenn sie die Kennung eines ande- ren potentiellen Beschaltungsteilnehmers in der fremden Erkennungsangabe emp- fängt und das Modulationssignal an ihrer Stromversorgungsschnittstelle (d.h. leis- tungsseitig) überwacht, feststellen, ob der durch die Kennung angegebene potentielle
Beschaltungsteilnehmer ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der
Energiequelle ist (d.h., ob dieser leistungsseitig mit der Energiequelle verbunden ist) oder nicht, und optional kann dies in einem Informationsaustausch über das Daten- netzwerk an den durch die Kennung angegebenen potentiellen Beschaltungsteilneh- mer gesendet werden.
Die Stromversorgungsschnittstelle kann ein (beispielsweise ausgangsseitiger) Strom- versorgungsanschluss sein.
Die Erkennungsangabe kann an alle Teilnehmer eines an der Datenschnittstelle an- geschlossenen Datennetzwerks gesendet werden (fachsprachlich auch als "broadcast" in Abgrenzung zu einem "unicast" bezeichnet). Das heißt, die potenziellen
Beschaltungsteilnehmer können die Teilnehmer des Datennetzwerks sein (beispiels- weise soweit sie Uberhaupt einen Leistungsanschluss wie eine Stromversorgungs- schnittstelle haben).
Vorzugsweise nutzt die Datenschnittstelle ein anderes Kommunikationsmedium als die Stromversorgungsschnittstelle zur Leistungsbeschaltung. Das heißt, der Informa- tionsaustausch Uber die Datenschnittstelle oder das Datennetzwerk nutzt (beispiels- weise auf der physikalischen Ebene) nicht Leitungen der Leistungsbeschaltung (was beispielsweise durch Modulation bzw. Demodulation eines Datensignals Uber die
Stromversorgungsschnittstelle möglich wäre), da die unterschiedliche Ausbreitung über die Datenschnittstelle (beispielsweise an alle potentiellen Beschaltungsteilneh- mer) und über die Stromversorgungsschnittstelle (beispielsweise nur an alle Beschal- tungsteilnehmer der jeweiligen Leistungsbeschaltung) die Feststellung Leistungsbe- schaltung ermöglicht.
Die Kennung kann eine (vorzugsweise unter allen potentiellen Beschaltungsteilneh- HUS01560 mern) eindeutige Bezeichnung und/oder Adresse (beispielsweise eine Adresse im Da- tennetzwerk) umfassen. Letztere Angaben kénnen auch als identifizierende Daten des jeweiligen potentiellen Beschaltungsteilnehmers (beispielsweise der Energiequelle) bezeichnet werden. Alternativ oder ergänzend kann die Kennung klassifizierende Da- ten des jeweiligen potentiellen Beschaltungsteilnehmers (beispielsweise der Energie- quelle) umfassen, beispielsweise zum maximal bereitgestellten Strom bei einer Ener- giequelle oder maximal entnommenen (bzw. aufgenommen) Strom bei einer Energie- senke.
Für den Installateur stellt es eine erhebliche Vereinfachung dar, wenn die zur Daten- kommunikation ausgebildeten Beschaltungsteilnehmer, wie z.B. kommunikative Netz- teile, USVen und intelligente Sicherungssysteme, nicht nur automatisch feststellen kénnen, mit welchen anderen Beschaltungsteilnehmern im Netzwerk sie kommunizie- ren können, sondern wenn sie auch feststellen können, welche Energiequelle sie ver- sorgt bzw. wen sie versorgen.
Das Ausgeben und/oder das Empfangen des Modulationssignals an der Stromversor- gungsschnittstelle kann eine Modulation beziehungsweise Demodulation der Span- nung an der Stromversorgungsschnittstelle umfassen. Das Modulationssignal an der
Stromversorgungsschnittstelle kann eine zeitliche Modulation, z.B. eine periodische (beispielsweise harmonischen oder anharmonischen) Änderung, der Spannung um- fassen.
Das Modulationssignal kann ein Rechtecksignal sein.
Eine Amplitude der Modulation (oder ein Bereich der Anderung der Spannung) kann 0,5 % bis 5%, beispielsweise 1% oder 2%, der Nennspannung sein. Dadurch kann eine Stromversorgung durch die Energiequelle auch im Erkennungsmodus aufrecht- erhalten sein. Beispielsweise kann die Amplitude 0,33 V oder 0,5 V oder 1,0 V bei ei- ner Nennspannung von 12 V oder 24 V oder 48 V sein.
Eine Frequenz der Modulation kann 1 Hz bis 100 Hz, beispielsweise 10 Hz, sein. In- dem die Frequenz der Modulation von einer Frequenz der Nennspannung (0 Hz bei
Gleichspannung oder beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz bei Wechselspannung) ver- schieden ist, kann das Modulationssignal durch einen Frequenzfilter (beispielsweise einen Hochpass oder einen Tiefpass) erfasst werden.
Das Überwachen des Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle kann HUS01560 ein Messen eines an der Stromversorgungsschnittstelle entnommenen Stroms umfas- sen. Optional ist eine Spannung an der Stromversorgungsschnittstelle eine fallende
Funktion des enthommenen Stroms ist.
Das Uberwachen des Modulationssignals kann ein Uberwachen einer periodischen (beispielsweise harmonischen oder anharmonischen) Anderung der Stromentnahme an der Stromversorgungsschnittstelle umfassen. Dadurch kann die Energiequelle fest- stellen, dass sie parallel zu einer weiteren Energiequelle (die gerade im Erkennungs- modus ist) geschaltet ist. Das heißt, die Energiequelle kann feststellen, dass die Ener- giequelle die fremde Erkennungsangabe von einer weiteren Energiequelle empfangen hat, welche parallel zur Energiequelle geschaltet ist.
Indem die Spannung an der Stromversorgungsschnittstelle eine fallende Funktion des an der Stromversorgungsschnittstelle entnommenen Stroms sein kann, kann eine (bei- spielsweise kommunikationsfreie) Lastaufteilung zwischen den parallelgeschalteten
Energiequellen ermöglicht sein. Während eine der parallelgeschalteten Energiequel- len im Erkennungsmodus ist, kann für die jeweils (oder jede) andere parallelgeschal- tete Energiequelle das Modulationssignal direkt als Modulation der Spannung oder in- direkt als Modulation des entnommenen Stroms zu empfangen (d.h. zu erfassen oder
ZU messen) sein.
Die Steuereinheit der Energiequelle kann dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf die fremde Erkennungsangabe, das Modulationssignal an der Stromversorgungsschnitt- stelle zu überwachen. Alternativ oder ergänzend kann die eigene Erkennungsangabe dazu ausgebildet sein, jeden anderen potenziellen Beschaltungsteilnehmer zu veran- lassen, das Modulationssignal der Energiequelle an seiner Stromversorgungsschnitt- stelle zu überwachen.
Die Steuereinheit der Energiequelle kann dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf die fremde Erkennungsangabe das Modulationssignal an der Stromversorgungsschnitt- stelle zu überwachen. Alternativ oder ergänzend kann die eigene Erkennungsangabe dazu ausgebildet sein, jeden anderen potenziellen Beschaltungsteilnehmer zu veran- lassen, das Modulationssignal der Energiequelle an seiner Stromversorgungsschnitt- stelle zu überwachen.
Die eigene und/oder fremde Erkennungsangabe kann eine Ankündigung des Erken- HUS01560 nungsmodus umfassen oder implizieren. Alternativ oder ergänzend kann (beispiels- weise gemäß einem genormten Kommunikationsprotokoll) die Erkennungsangabe mit
Beginn oder während des Erkennungsmodus gesendet werden.
Das Senden oder das Empfangen der Erkennungsangabe kann einen Anfang des je- weiligen Erkennungsmodus angeben (z.B. bestimmen). Alternativ oder ergänzend kann jeder Erkennungsmodus nach einer vorbestimmten Dauer oder nach einer in der jeweiligen Erkennungsangabe angegebenen Dauer enden.
Indem der Erkennungsmodus zusammen mit der Kennung der Energiequelle ange- kündigt wird oder indem die Kennung der Energiequelle in zeitlichem Zusammenhang mit der Ausgabe des Modulationssignals gesendet wird, sind die Beschaltungsteilneh- mer in der Lage, das empfangene Modulationssignal oder das Ausbleiben des Modu- lationssignals der Energiequelle zuzuordnen, beispielsweise fur die Steuerung des Be- triebs des Beschaltungsteilnehmer im Betriebsmodus und/oder um an die Energie- quelle eine entsprechende Beschaltungsantwort zu senden in Reaktion auf die gesen- dete Erkennungsangabe als eine Beschaltungsanfrage.
Die eigene oder fremde Erkennungsangabe kann eine eigene beziehungsweise fremde Beschaltungsanfrage sein. Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, in Reaktion auf die gesendete eigene Beschaltungsanfrage, eine Beschaltungs- antwort Uber die Datenschnittstelle zu empfangen von mindestens einem der potenzi- ellen Beschaltungsteilnehmer, wobei die Beschaltungsantwort eine Kennung des je- weiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers umfasst und angibt, ob der jeweilige potenzielle Beschaltungsteilnehmer das Modulationssignal empfangen hat oder nicht.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet sein, in Re- aktion auf die empfangene fremde Beschaltungsanfrage eine Beschaltungsantwort über die Datenschnittstelle zu senden an mindestens einen oder alle der potenziellen
Beschaltungsteilnehmer oder an den Beschaltungsteilnehmer der fremden Beschal- tungsanfrage, wobei die Beschaltungsantwort eine Kennung der Energiequelle um- fasst und angibt, ob die Energiequelle das Modulationssignal empfangen hat oder nicht.
Die Erkennungsangabe kann eine Beschaltungsanfrage sein. Der Informationsaus- tausch kann eine Beschaltungsantwort in Reaktion auf die Beschaltungsanfrage um-
fassen. Wenn die empfangene Beschaltungsantwort angibt, dass das Modulationssig- HUS01560 nal der Energiequelle empfangen wurde, ist der betreffende Beschaltungsteilnehmer ein festgestellter Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiequelle und/oder ist die Energiequelle ein festgestellter Beschaltungsteilnehmer der Leis- tungsbeschaltung des betreffenden Beschaltungsteilnehmers. Wenn die gesendete
Beschaltungsantwort angibt, dass das Modulationssignal des betreffenden Beschal- tungsteilnehmers empfangen wurde, ist der betreffende Beschaltungsteilnehmer ein festgestellter Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiequelle und/oder ist die Energiequelle ein festgestellter Beschaltungsteilnehmer der Leis- tungsbeschaltung des betreffenden Beschaltungsteilnehmers.
Beispielsweise kann es für das Feststellen der Leistungsbeschaltungen zwischen allen potenziellen Beschaltungsteilnenmern genügen, dass nur die Energiequellen unter den potenziellen Beschaltungsteilnehmern den Erkennungsmodus (d.h. das Senden der Erkennungsangabe und das Ausgeben des Modulationssignals) ausführen, und alle anderen potenziellen Beschaltungsteilnehmer über das Datennetzwerk ihre Fest- stellungen aus den Erkennungsmodi der einen oder mehreren Energiequellen im In- formationsaustausch (z.B. in Beschaltungsantworten) der oder den Energiequellen oder allen potenziellen Beschaltungsteilnehmern mitteilen.
Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein die festgestellte Leistungsbe- schaltung der Energiequelle zu speichern und/oder zu verarbeiten zum Betrieb der
Energiequelle.
Beispielsweise kann eine USV, wenn sie festgestellt hat, dass sie Beschaltungsteil- nehmer der Leistungsbeschaltung eines Netzteils als Energiequelle und eines Ver- brauchers (beispielsweise einer Sicherung oder eines Sicherungsverteilers) als Ener- giesenke ist, den von der USV als Energiesenke entnommenen Ladestrom so steuern (beispielsweise begrenzen), dass ein vom Verbraucher in dessen Kennung angege- bener Mindeststrom vom Netzteil laut dessen Kennung bereitgestellt wird nach Abzug des Ladestroms.
Die Energiequelle kann ferner eine lokale Benutzerschnittstelle zur Ausgabe eines
Konfigurationszustands umfassen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, an der lokalen Benutzerschnittstelle mindestens einen Konfigurationszustand auszuge- ben. Beispiele des Konfigurationszustands können sein: die Energiequelle ist im Er-
kennungsmodus, die Energiequelle sendet die eigene Erkennungsangabe oder die ei- HUS01560 gene Beschaltungsanfrage, die Energiequelle gibt das Modulationssignal an der
Stromversorgungsschnittstelle der Energiequelle aus, die Energiequelle sendet die
Beschaltungsantwort, ein potentieller Beschaltungsteilnehmer ist im Erkennungsmo- dus, die Energiequelle empfängt die fremde Erkennungsangabe oder die fremde Be- schaltungsanfrage, die Energiequelle überwacht das Modulationssignal an der Strom- versorgungsschnittstelle der Energiequelle, und/oder die Energiequelle empfängt die
Beschaltungsantwort.
Der Konfigurationszustand kann optisch und/oder akustisch ausgegeben werden, bei- spielsweise an einem Gehäuse der Energiequelle.
Die Energiequelle kann ein Netzteil oder eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) umfasst. Alternativ oder ergänzend können die potentiellen Beschaltungsteil- nehmer mindestens eine zur Energiequelle parallelgeschaltete weitere Energiequelle umfassen, optional ein parallelgeschaltetes Netzteil oder eine parallelgeschaltete
USV. Alternativ oder ergänzend können die potentiellen Beschaltungsteilnehmer min- destens eine Energiesenke umfassen, optional eine der Energiequelle nachgeschal- tete USV, oder einen elektrischen Energiespeicher, oder ein Kopplungsmodul zur re- dundanten Kopplung der Energiequelle mit mindestens einer weiteren Energiequelle, oder eine Sicherung, oder einen Sicherungsverteiler, oder einen Verbraucher.
Die Energiequelle kann die Energiesenke mit elektrischer Energie versorgen, wenn die
Energiequelle Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiesenke ist oder wenn die Energiesenke Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der
Energiequelle ist.
Die Netzteile als Beschaltungsteilnehmer kônnen Transformatornetzteile, Schaltnetz- teile oder Kondensatornetzteile umfassen.
Die Leistungsbeschaltung kann dazu ausgebildet sein, kritische Lasten redundant zu versorgen. Beispielsweise können mehrere Netzteile parallelgeschaltet sein. Die Netz- teile können eine fallende Spannungs-Strom-Kennlinie (fachsprachlich auch als "Vol- tage Droop" bezeichnet) aufweisen. Durch die Parallelschaltung von Netzteilen mit fal- lender Spannungs-Strom-Kennlinie kann eine kommunikationsfreie Lastaufteilung er- möglicht sein.
Die einem Netzteil nachgelagerte USV kann parallel zum Netzteil geschaltet sein. Al- LJ501560 ternativ oder ergänzend kann die USV zwei hintereinandergeschaltete Wandler um- fassen und dazu ausgebildet sein, eine Spannung und eine Frequenz unabhängig vom
Netz bereitzustellen; oder die USV kann einen bidirektionalen Wechselrichter umfas- sen und dazu ausgebildet sein, eine Spannung unabhängig vom Netz und eine Fre- quenz abhängig vom Netz bereitzustellen; oder die USV kann einen ausgangsseitigen
Umschalter umfassen und dazu ausgebildet sein, eine Spannung und Frequenz ab- hängig vom Netz bereitzustellen.
Die USV kann eine Stromversorgung zeitlich begrenzt sicherstellen. Dies wird fach- sprachlich auch als "gepuffert" bezeichnet.
Die Sicherung als Beschaltungsteilnehmer kann ein Sicherungsverteiler sein, der leis- tungsseitig mehrere Ausgänge (auch: Kanäle) umfasst, die jeweils für sich abgesichert sind und/oder im Überlastfall nach einer untereinander vorbestimmten Rangordnung abgeschaltet werden.
Der elektrische Energiespeicher kann eine oder mehrere elektrochemische Sekundär- zellen umfassen zur Speicherung der elektrischen Energie. Der elektrische Energie- speicher kann Teil der USV sein oder über eine Leistungsbeschaltung mit der USV leistungsseitig verbunden sein. In letzterem Fall kann die USV (neben den Merkmalen einer Energiequelle und einer Energiesenke) im Wesentlichen eine Ladeeinheit um- fassen.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Energiesenke zum Feststellen einer Leistungsbeschal- tung zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern. Die Energiesenke umfasst eine
Stromversorgungsschnittstelle, eine Datenschnittstelle und eine Steuereinheit. Die
Steuereinheit ist dazu ausgebildet, eine eigene Erkennungsangabe über die Daten- schnittstelle an potenzielle Beschaltungsteilnehmer zu senden, wobei die eigene Er- kennungsangabe eine Kennung der Energiesenke umfasst und einen Erkennungsmo- dus der Energiesenke angibt. Die Steuereinheit ist ferner dazu ausgebildet, während des Erkennungsmodus der Energiesenke ein Modulationssignal an der Stromversor- gungsschnittstelle auszugeben, womit jeder potenzielle Beschaltungsteilnehmer ab- hängig davon, ob das Modulationssignal der Energiesenke empfangen wird, festzu- stellen vermag, ob die Energiesenke ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbe- schaltung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers ist. Alternativ oder er- gänzend ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine fremde Erkennungsangabe über die Datenschnittstelle von potenziellen Beschaltungsteilnehmern zu empfangen, wo- HUS01560 bei die fremde Erkennungsangabe eine Kennung des jeweiligen potenziellen Beschal- tungsteilnehmers umfasst und einen Erkennungsmodus des jeweiligen potenziellen
Beschaltungsteilnehmers angibt. Die Steuereinheit ist ferner dazu ausgebildet, wäh- rend des Erkennungsmodus des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers ein
Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle zu überwachen, wobei die
Energiesenke abhängig davon, ob das Modulationssignal des jeweiligen potenziellen
Beschaltungsteilnehmers empfangen wird, feststellt, ob der jeweilige potenzielle Be- schaltungsteilnehmer ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Ener- giesenke ist.
Alle hierin genannten Merkmale der Energiequelle kénnen gleich oder entsprechend fur die Energiesenke realisierbar sein. Beispielsweise kann jede im Kontext der Ener- giequelle oder des ersten Aspekts offenbarte Wirkung (beispielsweise Vorteile) oder
Ausgestaltung (beispielsweise Merkmale und/oder Funktionen) der Energiequelle, der
Energiesenke, der Erkennungsangabe, der Beschaltungsanfrage, der Beschaltungs- antwort, des Modulationssignals, der Stromversorgungsschnittstelle, der Datenschnitt- stelle, des Datennetzwerks, und/oder der Steuereinheit gleich oder entsprechend fur die Energiesenke gelten.
Zum Beispiel kann die Stromversorgungsschnittstelle der Energiesenke ein (beispiels- weise eingangsseitiger) Stromversorgungsanschluss sein.
Das Uberwachen des Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle kann ein Messen einer Modulation der Spannung an der Stromversorgungsschnitt- stelle und/oder eine Demodulation (beispielsweise eine Fourier-Transformation des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Spannung) umfasst.
Die potentiellen Beschaltungsteilnehmer kénnen mindestens eine Energiequelle der
Energiesenke umfassen, beispielsweise ein Netzteil oder eine USV. Alternativ oder ergänzend können die potentiellen Beschaltungsteilnehmer mindestens eine zur Ener- giesenke parallelgeschaltete weitere Energiesenke umfassen, beispielsweise eine pa- rallelgeschaltete Sicherung oder einen parallelgeschalteten Verbraucher. Alternativ oder ergänzend kann die Energiesenke eine USV, oder einen elektrischen Energie- speicher, oder ein Kopplungsmodul zur redundanten Kopplung von mindestens zwei
Energiequellen, oder eine Sicherung, oder einen Sicherungsverteiler, oder einen Ver- braucher umfasst.
Die Energiesenke kann eine Eingangsseite der USV, oder eine Eingangsseite des 7501560 elektrischen Energiespeichers, oder eine Eingangsseite des Kopplungsmoduls, oder eine Eingangsseite der Sicherung oder des Sicherungsverteilers umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine Ausgangsseite der USV, oder des elektrischen Energie- speicher, oder des Kopplungsmoduls, oder der Sicherung, oder des Sicherungsvertei- lers ein Ausführungsbeispiel der Energiequelle sein. D.h. eine oder jede dieser Vor- richtungen kann Merkmale der Energiequelle und der Energiesenke kombinieren (bei- spielsweise vereinigen), optional wobei die Stromversorgungsschnittstelle der Ener- giesenke ein Leistungseingang der Vorrichtung ist und die Stromversorgungsschnitt- stelle der Energiequelle ein Leistungsausgang der Vorrichtung ist. Alternativ oder er- gänzend können die Funktion der Steuereinheit der Energiequelle und die Funktion der Steuereinheit der Energiesenke in einer Steuereinheit der Vorrichtung implemen- tiert sein.
Der elektrische Energiespeicher kann eine oder mehrere elektrochemische Sekundär- zellen umfassen zur Speicherung der elektrischen Energie. Der elektrische Energie- speicher kann Teil der USV sein. Alternativ oder ergänzend kann der Energiespeicher über eine Leistungsbeschaltung mit der USV leistungsseitig und/oder über eine Da- tenschnittstelle mit der USV kommunikativ verbunden sein.
Die Energiesenke kann ferner ein jedes Merkmal des ersten Aspekts oder ein dement- sprechendes Merkmal umfassen.
In jedem Ausführungsbeispiel kann bei jedem Aspekt (d.h. bei der Energiequelle und/oder der Energiesenke) die Steuereinheit die Dauer, die Spannung und/oder die
Frequenz des Modulationssignals steuern oder vorgeben.
Alternativ oder ergänzend kann die Datenschnittstelle über eine drahtgebundene Ver- bindung und/oder eine drahtlose Verbindung mit anderen Datenschnittstelle in Verbin- dung stehen (d.h. kommunikativ verbunden sein), optional zum Informationsaustausch der Erkennungsangabe, der Beschaltungsanfrage, und/oder der Beschaltungsantwort.
D.h. das Datennetzwerk kann ein leitungsgebundenes Datennetzwerk oder ein draht- loses Datennetzwerk (beispielsweise ein Funknetzwerk) sein.
Das Datennetzwerk kann auch als Datennetz bezeichnet werden. Das Datennetzwerk kann ein Datenbus sein oder paarweise Einzelverbindungen zwischen den potentiellen
Beschaltungsteilnehmern umfassen oder eine verkettete Verbindung (fachsprachlich
Daisy Chain) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Datennetzwerk ein Ether- HUS01560 net oder ein lokaler Geratebus (fachsprachlich: "Local Device Bus" oder LDB) oder (beispielsweise serieller) Feldbus (beispielsweise ein "Controller Area Network Bus" oder CAN-Bus) sein.
Alternativ oder ergänzend kann die Stromversorgungsschnittstelle eines oder jedes potentiellen Beschaltungsteilnehmers (d.h. der Energiesenke oder der Energiequelle) mit mindestens einer Stromversorgungsschnittstelle eines anderen potentiellen Be- schaltungsteilnehmers (d.h. einer anderen Energiesenke oder Energiequelle) elektrisch leitend verbunden (kurz: elektrisch verbunden oder verbunden) sein, wodurch diese potentiellen Beschaltungsteilnehmer zu Beschaltungsteilnehmer der- selben Leistungsbeschaltung werden. Beispielsweise kann die Stromversorgungs- schnittstelle einer Energiequelle mit der Stromversorgungsschnittstelle einer Energie- senke verbunden sein. Optional kann die Stromversorgungsschnittstelle einer Ener- giequelle mit der Stromversorgungsschnittstelle einer weiteren Energiequelle parallel- geschaltet sein.
Ein dritter Aspekt betrifft ein Kopplungsmodul zur Entkopplung von mindestens zwei elektrischen Energiequellen zur redundanten Stromversorgung einer elektrischen
Energiesenke. Das Kopplungsmodul umfasst mindesten zwei eingangsseitige Strom- versorgungsschnittstellen zum Anschluss der mindestens zwei elektrischen Energie- quellen, beispielsweise gemäß dem ersten Aspekt. Das Kopplungsmodul umfasst fer- ner eine ausgangsseitige Stromversorgungsschnittstelle zum Anschluss der elektri- schen Energiesenke gemäß dem zweiten Aspekt. Das Kopplungsmodul umfasst fer- ner eine Datenschnittstelle zum Empfangen der Erkennungsangabe eines potentiellen
Beschaltungsteilnehmers, optional von einer der elektrischen Energiequellen. Das
Kopplungsmodul umfasst ferner eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Reak- tion auf die empfangene Erkennungsangabe die Entkopplung fur die Dauer des Erken- nungsmodus zu deaktivieren zur Weiterleitung des Modulationssignals.
Die Stromversorgungsschnittstellen des Kopplungsmoduls kénnen zur kurzschluss- festen Entkopplung ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann jede der ein- gangsseitigen Stromversorgungsschnittstellen über eine Entkopplungsdiode oder eine
Stromregelung (beispielsweise mittels eines Feldeffekt-Transistors) mit der ausgangs- seitige Stromversorgungsschnittstelle elektrisch leitend verbunden sein, beispiels-
weise derart, dass bei einem Kurzschluss an einer der eingangsseitigen Stromversor- 7501560 gungsschnittstellen die mindestens eine andere eingangsseitige Stromversorgungs- schnittstelle und die ausgangsseitige Stromversorgungsschnittstelle nicht kurzge- schlossen sind.
Das Deaktivieren der Entkopplung kann ein Uberbriicken der Entkopplungsdiode oder der Stromregelung oder ein Parallelschalten der Stromversorgungsschnittstellen um- fassen.
Das Kopplungsmodul kann auch als Redundanzmodul oder Modul zur leistungsseiti- gen Oder-Verknüpfung (fachsprachlich "OR-ing") bezeichnet werden.
Ein vierter Aspekt betrifft ein System potentieller Beschaltungsteilnehmer. Das System umfasst eine oder mehrere Energiequellen gemäß dem ersten Aspekt als Teil der po- tentiellen Beschaltungsteilnehmer. Das System umfasst ferner eine oder mehrere
Energiesenken gemäß dem zweiten Aspekt als Teil der potentiellen Beschaltungsteil- nehmer. Das System umfasst ferner mindestens eine Leistungsbeschaltung zwischen der Stromversorgungsschnittstelle mindestens einer der Energiequellen und der
Stromversorgungsschnittstelle mindestens einer der Energiesenken. Das System um- fasst ferner ein Datennetzwerk zwischen den Datenschnittstellen aller potentiellen Be- schaltungsteilnehmer.
Optional kann das System mindestens ein Kopplungsmodul umfassen, das zwischen den mindestens zwei Energiequellen und der (gemäß der Leistungsbeschaltung zuge- hôrigen) Energiesenke geschaltet ist.
Das System kann dazu ausgebildet sein, zwischen dem Erkennungsmodus oder einer
Folge von Erkennungsmodi und einem Betriebsmodus umzuschalten. Alternativ oder ergänzend können die Energiequellen in einer Abfolge von Erkennungsmodi (d.h. se- quentiell) in den Erkennungsmodus umschalten.
Das System kann (beispielsweise beim Einschalten) mit dem Erkennungsmodus oder der Folge von Erkennungsmodi beginnen und nach dem Erkennungsmodus oder der
Folge von Erkennungsmodi in den Betriebsmodus umschalten. Alternativ oder ergan- zend kann der Erkennungsmodus oder die Folge von Erkennungsmodi zu einer War- tung oder Prüfung des Systems manuell oder nach einem vorbestimmten Wartungsin- tervall ausgeführt werden.
Hierbei kann in den Erkennungsmodus umzuschalten bedeuten, dass die eigene Er- HUS01560 kennungsangabe gesendet wird und/oder das Modulationssignal an der eigenen
Stromversorgungsschnittstelle ausgegeben wird.
Das System kann ferner eine lokale Systembenutzerschnittstelle zur Ausgabe eines
Systemzustands umfassen. Die Steuereinheiten der Energiequellen (oder eine Sys- temsteuerung des Systems) können dazu ausgebildet sein, an der lokalen Systembe- nutzerschnittstelle mindestens einen Systemzustande auszugeben. Beispiele des
Systemzustand umfassen: mindestens eine der Energiequellen ist im Erkennungsmo- dus, welche der Energiequellen im Erkennungsmodus ist, und alle Energiequellen oder alle potentiellen Beschaltungsteilnehmer sind im Betriebsmodus.
Die Steuereinheiten der Energiequellen können über das Datennetzwerk die Ausgabe an der Systembenutzerschnittstelle steuern.
Die Energiequellen können nach einer vorbestimmten Reihenfolge sequentiell in den
Erkennungsmodus umschalten. Die Reihenfolge kann beispielsweise einer vorbe- stimmten Priorität, einer räumlichen Anordnung (beispielsweise entlang einer Trag- schiene), und/oder gemäß einer Reihenfolge der Kennungen der Energiequellen sein.
Jede Steuereinheiten der Energiequellen kann dazu ausgebildet sein, wenn keine fremde Erkennungsangabe empfangen wurde oder nach Ablauf der Dauer des Erken- nungsmodus eines anderen potentiellen Beschaltungsteilnehmers, nach einer zufälli- gen Zeit in den Erkennungsmodus umzuschalten zum Senden der eigene Erken- nungsangabe und zur Ausgabe des Modulationssignals an der Stromversorgungs- schnittstelle.
Indem jede Steuereinheit eine zufällige Zeit wartet nachdem im Datennetzwerk kein
Erkennungsmodus aktiv ist, kann eine Kollision der Erkennungsmodi verschiedener
Energiequellen (beispielsweise eine Kollision der Erkennungsangabe und/oder der
Modulationssignale) verhindert werden, sofern nicht zwei Energiequellen die gleiche zufällige Zeit ziehen.
Jede Energiequelle kann (beispielsweise aufgrund der sequentiellen Erkennungs- modi) dasselbe Modulationssignal nutzen. Alternativ oder ergänzend können mehrere oder alle Energiequellen gleichzeitig in den Modulationsmodus nutzen, wobei die Mo- dulationssignale verschiedener Energiequellen verschieden sind, beispielsweise or- thogonale Sequenzen (z.B. Walsh-Codes) umfassen.
. . ; ; ; ; LU501560
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen, die wahlweise miteinander kombinierbar sind, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung einer Energiequelle zum Feststellen ei- ner Leistungsbeschaltung zwischen potentiellen Beschaltungsteilnehmern gemäß einer ersten Ausführungsform eines ersten Aspekts;
Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung einer Energiesenke zum Feststellen ei- ner Leistungsbeschaltung zwischen potentiellen Beschaltungsteilnehmern gemäß einer ersten Ausführungsform eines zweiten Aspekts;
Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung eines Systems potentieller Beschal- tungsteilnehmer gemäß einer ersten Ausführungsform eines dritten As- pekts;
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit zwei parallelgeschalte- ten Energiequellen und einer Energiesenke gemäß einer zweiten Ausfüh- rungsform;
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit einer Energiequelle, ei- ner nachgeschalteten USV nebst Energiespeicher, und einer Energiesenke gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit einer Energiequelle, ei- ner als Energiequelle und Energiesenke fungierende USV nebst Energie- speicher, und einer Energiesenke gemäß einer ersten Variante der dritten
Ausführungsform;
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit zwei Energiequellen, einem im Erkennungsmodus deaktivierten Kopplungsmodul, und einer
Energiesenke gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit zwei Energiequellen, einem als Energiequelle und Energiesenke fungierenden Kopplungsmodul,
und einer Energiesenke gemäß einer Variante der vierten Ausführungs- HUS01560 form:
Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit einem Netzteil als Ener- giequelle, einem als Energiequelle und Energiesenke fungierenden Ener- giespeicher, einer Sicherung als Energiesenke, und einer USV, welche
Energiesenke des Netzteils, Energiequelle und —senke des Energiespei- chers und Energiequelle des Verbrauchers ist, gemäß einer zweiten Vari- ante der dritten Ausführungsform;
Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit einem Netzteil als Ener- giequelle, einem als Energiequelle und Energiesenke fungierenden Ener- giespeicher, einer Sicherung als Energiesenke, und einer USV, welche
Energiesenke des Netzteils, Energiequelle und —senke des Energiespei- chers und Energiequelle des Verbrauchers ist, gemäß einer dritten Variante der dritten Ausführungsform; und
Fig. 11 ein schematisches Blockschaltbild des Systems mit Energiequellen und
Energiesenken als Beschaltungsteilnehmer einer ersten und einer zweiten
Leistungsbeschaltung einer fünften Ausführungsform.
Hierin werden Ausführungsbeispiele der Aspekte und einzelne Merkmale teilweise mit erweiterten Bezugszeichen bezeichnet, an die ein Buchstabe oder ein Hochkomma angefügt ist, um funktionale Gruppen zusammenhängend oder übersichtlicher darzu- stellen und zu beschreiben. Dabei ist ein erweitertes Bezugszeichen der Form XYZa (beispielsweise 302a) oder XYZ' (beispielsweise 302") ein Beispiel für ein allgemein mit Bezugszeichen XYZ (beispielsweise 302) bezeichnetes Merkmal. Ferner sind in verschiedenen Ausführungsformen gezeigte oder beschriebene Merkmale mit glei- chen oder erweiterten Bezugszeichen austauschbar.
Elektrische Vorrichtungen, die über Datenschnittstellen miteinander kommunizieren können und/oder leistungsseitig elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sind wer- den als potenziellen Beschaltungsteilnehmer bezeichnet. Beispiele der Datenschnitt- stellen sind nachstehend ab Fig. 1 bzw. 2 mit Bezugszeichen 104, 204 und 254 gezeigt und beschrieben. Beispiele eines entsprechenden Datennetzwerks sind nachstehend ab Fig. 3 mit Bezugszeichen 304 gezeigt und beschrieben.
Elektrische Vorrichtungen, welche durch eine Leistungsbeschaltung leistungsseitig HUS01560 elektrisch leitend verbunden sind werden als Beschaltungsteilnehmer der jeweiligen
Leistungsbeschaltung bezeichnet. Beispiele der Leistungsbeschaltung bzw. mehrerer
Leistungsbeschaltungen sind nachstehend ab Fig. 3 mit Bezugszeichen 302 gezeigt und beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer allgemein mit Bezugszei- chen 100 bezeichneten elektrischen Energiequelle (kurz: Energiequelle) zum Feststel- len einer Leistungsbeschaltung (beispielsweise unter mehreren Leistungsbeschaltun- gen) zwischen potentiellen Beschaltungsteilnehmern gemäß einer ersten Ausfüh- rungsform des ersten Aspekts. Die Energiequelle 100 ist ein Beispiel oder ein Bestand- teil eines potentiellen Beschaltungsteilnehmers.
Die Energiequelle 100 umfasst eine Stromversorgungsschnittstelle 102, beispiels- weise zur elektrisch leitenden Verbindung der Energiequelle 100 mit der Leistungsbe- schaltung 302 (beispielsweise einem lokalen Stromnetz). Ferner umfasst die Energie- quelle 100 eine Datenschnittstelle 104 zum Informationsaustausch zwischen potenti- ellen Beschaltungsteilnehmern, beispielsweise zur Datenverbindung der Energie- quelle 100 mit einem Datennetzwerk 304. Optional umfasst die Energiequelle 100 eine lokale Benutzerschnittstelle 108, die einen Konfigurationszustand der Energiequelle 100 vor Ort und/oder mit Bezug zur jeweiligen Energiequelle 100 angibt.
Ferner umfasst die Energiequelle 100 eine Steuereinheit 106. Die Steuereinheit 106 kann die Stromversorgungsschnittstelle 102, die Datenschnittstelle 104, und gegebe- nenfalls eine lokale Benutzerschnittstelle 108 steuern. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 106 zum Ausgeben und/oder Uberwachen des Modulationssignals einen Modulator bzw. Demodulator steuern oder umfassen, der an der Stromversor- gungsschnittstelle 102 angeschlossen ist. Die Steuereinheit 106 ist mit der Daten- schnittstelle 104 zu Kommunikation verbunden.
Die Energiequelle 100 kann ein ausgangsseitiger Funktionsteil eines (potentiellen) Be- schaltungsteilnehmers sein. Die Energiequelle oder der (potentielle) Beschaltungsteil- nehmer kann ein Netzteil, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), ein elektrischer Energiespeicher, oder ein Kopplungsmodul sein.
Die Steuereinheit 106 der Energiequelle 100 kann zwischen einem Erkennungsmodus HUS01560 (der auch als Modulationsmodus bezeichnet werden kann) und einem Betriebsmodus der Energiequelle 100 umschalten. Im Betriebsmodus gibt die Energiequelle an der
Stromversorgungsschnittstelle 102 eine vorbestimmte Betriebsspannung aus. Im Mo- dulationsmodus gibt die Energiequelle 100 ein Modulationssignal Uber die Stromver- sorgungsschnittstelle 102 aus, indem das Modulationssignal auf die Betriebsspannung moduliert wird. Dabei ist eine Amplitude des Modulationssignals klein (beispielsweise weniger als 5%) gegenuber einer Amplitude oder einer Gleichspannung der Betriebs- spannung.
Beispielsweise ändert die Energiequelle 100 im Erkennungsmodus ihre Ausgangs- spannung (z. B. um +/- 0,5 V bei z. B. 1 Hz) für eine bestimmte Zeit (z. B. 10, 20, oder 30 Sekunden oder länger) in einem kleinen, aber zuverlässig messbaren Bereich. Zu- vor oder wahrend der Ausgabe des Modulationssignals identifiziert sich die Energie- quelle 100 Uber die Datenschnittstelle 104, indem eine Erkennungsangabe gesendet wird. Die Erkennungsangabe ist ein Identifikationssignal mit einer Kennung (fach- sprachlich: "Identity" oder "Identifier", kurz: ID) der Energiequelle 100. Ferner gibt die
Erkennungsangabe (beispielswiese explizit oder implizit) den Erkennungsmodus der
Energiequelle 100 an.
Alternativ oder ergänzend überwacht die Steuereinheit 106 der Energiequelle 100 das
Vorhandensein eines Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle 102 (d.h. am Ausgang im Fall der Energiequelle 100 oder entsprechend am Eingang im
Fall einer Energiesenke), wenn ein anderer potentieller Beschaltungsteilnehmer (bei- spielsweise eine andere Energiequelle 100) durch seine Erkennungsangebe angibt, im Erkennungsmodus zu sein. Wird das Modulationssignal des anderen Beschaltungs- teilnehmers empfangen (d.h. wird das Modulationssignal erkannt), stellt die Energie- quelle 100 fest, dass der andere potentielle Beschaltungsteilnehmers ein Beschal- tungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiequelle 100 ist. Optional antwor- tet die Energiequelle 100 daraufhin dem oder den anderen Beschaltungsteilnehmern, z.B. den anderen Energiequellen 100. Diese Beschaltungsantwort gibt die Kennung der Energiequelle 100 an und berichtet den Empfang (oder Nichtempfang) des Modu- lationssignals.
Vorrichtungen (wie beispielsweise eine USV), welche die Funktion einer Energiequelle 7501560 und einer Energiesenke in sich vereinen, kônnen eine Steuereinheit und eine Daten- schnittstelle für beide Funktionen nutzen. Alternativ oder ergänzend ist auch die Ken- nung dieser Funktionen in derselben Vorrichtung einheitlich.
Die Steuereinheit 106 verarbeitet empfangene Modulationssignale und Kennungen.
Die Steuereinheit 106 kann die empfangenen und verarbeiteten Informationen, insbe- sondere hinsichtlich der Leistungsbeschaltung, speichern und/oder den eigenen Be- trieb davon abhängig steuern.
Die Steuereinheit 106 ist in der Lage, das lokale Schnittstellenmodul 108 zu steuern, um den Konfigurationszustand (beispielsweise den Betriebsmodus oder den Erken- nungsmodus) und/oder das Ergebnis des Erkennungsmodus auf der Grundlage der verarbeiteten Informationen nach Abschluss des Modulationsmodus anzuzeigen (z. B. durch LED-Leuchten oder einen Bildschirm). Nach Beendigung des Erkennungsmo- dus versetzt die Steuereinheit 106 die Energiequelle 100 in den normalen Betriebsmo- dus.
Die Steuereinheit 106 kann den Erkennungsmodus nach dem Einschalten und/oder in vorbestimmten Zeitabständen oder bei besonderen Ereignissen wiederholen. Bei- spiele für solche Ereignisse sind z. B. ein Ausfall eines anderen Beschaltungsteilneh- mers (d.h. einer anderen Netzkomponente, z. B. einer anderen Energiequelle) oder ein Hinzufügen eines anderen Beschaltungsteilnehmers (d.h. einer neuen Netzkom- ponente). Der Ausfall kann durch eine Fehlermeldung über das Datennetzwerk von dem betroffenen potentiellen Beschaltungsteilnehmer empfangen werden. Beim Hin- zufügen kann durch eine fremde Erkennungsangabe des hinzugefügten potentiellen
Beschaltungsteilnehmers an der Datenschnittstelle 104 empfangen werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt zeigt Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer allgemein mit Bezugszeichen 200 bezeichneten Energiesenke zum Feststellen einer Leistungs- beschaltung zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern.
Die Energiesenke 200 umfasst eine Stromversorgungsschnittstelle 202, eine Daten- schnittstelle 204 und eine Steuereinheit 206. Optional umfasst die Energiesenke 200 ferner eine lokale Benutzerschnittstelle 208. Diese Merkmale können gleich oder ent- sprechend der Beschreibung der Energiequelle 100 ausgebildet sein. Während die
Stromversorgungsschnittstelle 102 der Energiequelle 100 elektrische Leistung abgibt über die Leistungsbeschaltung 302, nimmt die Energiesenke 200 an der Stromversor- 7501560 gungsschnittstelle 202 elektrische Leistung auf. Beispielsweise kann die Steuereinheit 206 die Stromversorgungsschnittstelle 202, die Datenschnittstelle 204, und die lokale
Benutzerschnittstelle 208 steuern.
Alternativ oder ergänzend weist die Energiesenke 200 eine Stromversorgungsschnitt- stelle 202 zum elektrisch leitenden Verbindung der Energiesenke 200 mit der Leis- tungsbeschaltung 302 (beispielsweise einem lokalen Stromnetz) auf. Ferner umfasst die Energiesenke 200 eine Datenschnittstelle 204 zur kommunikativen Verbindung der
Energiesenke 200 mit einem Datennetz 304. Ferner umfasst die Energiesenke 200 eine Steuereinheit 206, die mit der Stromversorgungsschnittstelle 202 und der Daten- schnittstelle 204 verbunden ist.
Die Energiesenke 200 kann eingangsseitiger Bestandteil eines Beschaltungsteilneh- mers (d.h. einer Netzkomponente) sein, beispielsweise eines Kopplungsmoduls, einer
USV, einer Sicherung oder eines Sicherungsverteilers.
Die Steuereinheit 206 kann im Erkennungsmodus eines anderen potentiellen Beschal- tungsteilnehmers (beispielsweise einer Energiequelle 100) die Stromversorgungs- schnittstelle 202 hinsichtlich des Modulationssignals überwachen. Empfangt die Ener- giesenke 200 ein Modulationssignal über die Stromversorgungsschnittstelle 202, ord- net sie dieses der Uber die Datenschnittstelle 204 empfangenen fremden Erkennungs- angabe zu. Damit stellt die Energiesenke 200 fest, dass der andere potentiellen Be- schaltungsteilnehmers ein Beschaltungsteilnehmer seiner Leistungsbeschaltung ist.
Die Steuereinheit 206 verarbeitet empfangene Modulationssignale und zugehörigen
Erkennungsangaben. Die Steuereinheit 206 kann die empfangenen und verarbeiteten
Informationen speichern und/oder zum eigenen Betrieb nutzen.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Systems potentieller Be- schaltungsteilnehmer 100, 200 gemäß einer ersten Ausführungsform des dritten As- pekts. Das System ist allgemein mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet. Da die Be- schaltungsteilnehmer 100, 200 zur Kommunikation über ihre jeweiligen Datenschnitt- stellen 104, 204 in Verbindung stehen, kann das System 300 auch als kommunikatives
System bezeichnet werden.
Das System 300 umfasst eine oder mehrere Energiequellen 100 gemäß dem ersten HUS01560
Aspekt und eine oder mehrere Energiesenken gemäß dem zweiten Aspekt. Ferner umfasst das System mindestens eine Leistungsbeschaltung (d.h. eine zusammenhan- gende elektrische Beschaltung) zwischen der Stromversorgungsschnittstelle 102 min- destens einer der Energiequellen 100 und der Stromversorgungsschnittstelle 202 min- destens einer der Energiesenken 200.
Ferner umfasst das System 300 ein Datennetzwerk 304 zwischen den Datenschnitt- stellen 104, 204 aller potentiellen Beschaltungsteilnehmer 100, 200.
Hierin bedeutet eine schwarze Linie einer Leistungsbeschaltung 304 (beispielsweise jeder der folgenden Leistungsbeschaltungen 304a, 304b, 304c) eine elektrisch lei- tende Verbindung zwischen Stromversorgungsschnittstellen 102 und 202 (beispiels- weise den Stromversorgungsschnittstellen 102a, 102b, 102c, 202a, 202b, 202c). In jedem Ausführungsbeispiel können im Fall einer Gleichstromversorgung jeweils Plus- pol und Minuspol der Stromversorgungsschnittstellen 102 und 202 aller Beschaltungs- teilnehmer 100 und 200 der jeweiligen Leistungsbeschaltung miteinander elektrisch leitend verbunden sein. Im Fall einer Wechselstromversorgung oder Drehstromversor- gung kann jeweils jede Phase und der Nullleiter der Stromversorgungsschnittstellen 102 und 202 aller Beschaltungsteilnehmer 100 und 200 der jeweiligen Leistungsbe- schaltung miteinander elektrisch leitend verbunden sein.
Optional kann das System 300 mindestens ein allgemein mit dem Bezugszeichen 250 bezeichnetes Kopplungsmodul umfassen zur redundanten Kopplung von zwei oder mehr Energiequellen 100 an einen oder mehr Energiesenken 200. Fig. 7 zeigt ein Aus- fuhrungsbeispiel des Kopplungsmoduls 250.
Nach der leistungsseitigen Verdrahtung (d.h. der oder den Leistungsbeschaltung 302) und der kommunikativen Verdrahtung (d.h. dem Datennetzwerk 304) der potentiellen
Beschaltungsteilnehmer 100, 200, 250 untereinander zur Datenkommunikation (bei- spielsweise in einem Schaltschrank) und dem Einschalten einer Leistungsversorgung des Systems 300 (beispielsweise dem Einschalten der Schrankversorgung) identifizie- ren sich die Beschaltungsteilnehmer als logische Einheiten (beispielsweise als Netz- werkknoten oder Busteilnehmer) untereinander über das Datennetzwerk 304.
Das Datennetzwerk 304 kann durch einen Datenbus realisiert sein, beispielsweise HUS01560 eine sogenannte Daisy Chain oder einen CAN-Bus. Alternativ oder ergänzend kann
Datennetzwerk 304 (d.h. die Kommunikationsverbindung) zwischen den Beschal- tungsteilnehmern 100, 200, 250 eine Kommunikation unter Gleichen sein, die fach- sprachlich auch als Peer-to-Peer-Kommunikationsverbindung oder horizontale Kom- munikationsverbindung bezeichnet werden kann.
Sind mehrere Energiequellen 100 (beispielsweise Netzteile oder andere elektrische
Energiequellen mit einstellbaren Ausgangsspannungen) im System 300 vorhanden, so begeben sich diese Beschaltungsteilnehmer nacheinander in einen Erkennungs- modus (der auch als Identifizierungsmodus bezeichnet werden kann). Dabei ändert ein Beschaltungsteilnehmer nach dem anderen für eine vorbestimmte (beispielsweise konfigurierte oder durch einen technischen Standard spezifizierte) Zeit seine Aus- gangsspannung in einem relativ kleinen aber gut messbaren Bereich. Diese Anderung der Ausgangsspannung wird als Modulation bezeichnet und stellt eine Realisierung des Modulationssignals dar. Der Bereich der Änderung der Ausgangsspannung kann auch als Amplitude des Modulationssignals bezeichnet werden.
In jeder Ausführungsform kann zur Ausgabe des Modulationssignals die Ausgangs- spannung an der Stromversorgungsschnittstelle 102 über eine Dauer des Erkennungs- modus von beispielsweise 30 Sekunden um eine Amplitude von beispielsweise +/-0,5 V in einem Takt von beispielsweise 1 Hz geändert werden. Alternativ oder er- ganzend kann das Modulationssignal eine Sinus-Schwingung, eine Dreieckschwin- gung, eine Sagezahnschwingung oder eine Rechteckschwingung einer Spannung (d.h. Rechteckspannung, etc.) sein, welche einer regulären Versorgungsspannung überlagert ist. Die reguläre Versorgungsspannung kann der Ausgangsspannung ent- sprechen, die außerhalb des Erkennungsmodus an der Stromversorgungsschnittstelle der Energiequelle anliegt.
Indem die Amplitude des Modulationssignals klein gegenüber regulären Versorgungs- spannung ist, kann die Energiequelle die Funktion der Stromversorgung auch im Er- kennungsmodus erfüllen.
Die reguläre Versorgungsspannung im Betriebsmodus kann eine Gleichspannung sein, beispielsweise 24 V oder 48 V. Alternativ kann die Versorgungsspannung einer
Wechselspannung eines Niederspannungsnetzes (beispielsweise mit einem Effektiv- wert von 230 V und einer Frequenz von 50 Hz) entsprechen.
Fig. 4 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des Systems 300 mit zwei pa- 7501560 rallelgeschalteten Energiequellen 100 und 100' und einer Energiesenke 200. Hierin sind Netzteile als Energiequellen 100 mit weißer Flächen dargestellt und Sicherungen oder Sicherungsverteiler als Energiesenken 200 sind mit diagonal schraffierten Flä- chen dargestellt.
Die Energiequellen 100 und 100' sind ausgangsseitig (z.B. sekundärseitig) parallelge- schaltet. Ist eine der Energiequellen 100 oder 100' im Erkennungsmodus, so schwankt aufgrund des Lastverteilung (d.h. des Lastausgleichs) der Ausgangsstrom der Ener- giequelle, die nicht selbst im Erkennungsmodus ist, im selben Takt wie das Modulati- onssignal. D.h. die Stromschwankung ist ein Beispiel für das Empfangen des Modula- tionssignals im Fall einer Parallelschaltung.
Optional kann (beispielsweise alternativ zur Parallelschaltung zweier Energiequellen 100) ein allgemein mit Bezugszeichen 250 bezeichnetes Kopplungsmodul (mit eigener
Datenschnittstelle 254) redundante Energiequellen 100 zusammenschalten, z.B. um die Redundanz für den Fall eines Kurzschluss in einer der Energiequellen zu ermögli- chen.
Über die Datenschnittstelle 104, 204, 254 und optional über eine Benutzerschnittstelle 108, 208 (beispielsweise Signalleuchten mit LEDs am jeweiligen Beschaltungsteilneh- mer 100, 200, 250) signalisiert der entsprechende Beschaltungsteilnehmer 100, 200, 250 den Erkennungsmodus und/oder eine dem Erkennungsmodus nachgelagerte
Kommunikation (beispielsweise das Senden der Beschaltungsantwort) der Ergebnisse eines oder mehrerer Erkennungsmodi.
Fig. 5 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform des Systems 300 mit einer Ener- giequelle 100a und einer nachgelagerte USV 200a als Energiesenke aus Sicht der
Energiequelle 100a, und einem Sicherungsverteiler als einer Energiesenke 200b. Hie- rin ist das Netzteil als Energiequellen 100a mit weißer Flächen dargestellt, die USV 200a mit karierter Fläche dargestellt, und der Sicherungsverteiler 200b als Energie- senken 200 ist mit diagonal schraffierten Flächen dargestellt.
Ein Energiespeicher 201 kann ohne Datenschnittstelle extern an die USV angeschlos- sen sein, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, oder als Beschaltungsteilnehmer mit Daten- schnittstelle und Steuereinheit ausgebildet sein.
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Die USV 200a kann als passive USV im Regelbetrieb (wenn also die Energiequelle HUS01560 100a nicht ausgefallen ist) die Leistungsbeschaltung 302a und damit das von der Ener- giequelle ausgegebene Modulationssignal an die Energiesenke 200b durchleiten.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Variante der dritten Ausführungsform, bei welcher die
USV die Funktion einer Energiesenke 200a (bezüglich der Leistungsbeschaltung mit der Energiequelle 100a) und die Funktion einer Energiequellen 100b (bezüglich der
Leistungsbeschaltung mit der Energiesenke 200b) in sich vereint. Dies kann vorteilhaft sein für eine USV mit Doppelwandler, d.h. bei welcher im Ausfalls der Energiequelle 100a der Leistungspfad nicht umgeschaltet werden muss, weil auch im Regelbetrieb die Leistung durch den Wandler des Energiespeicher fließt. Dies kann jedoch einer
Weiterleitung des Modulationssignals aus der Leistungsbeschaltung 302a an der aus- gangsseitigen Stromversorgungsschnittstelle 102b verhindern. Stattdessen sendet die
USV als Beschaltungsteilnehmer mit der Doppelfunktion 100b und 200a eine eigene
Erkennungsangabe und gibt ein Modulationssignal im Erkennungsmodus der USV an der ausgangsseitigen Stromversorgungsschnittstelle 102b aus.
Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform des Systems 300 mit einem eventuell (bei- spielsweise sekundärseitig eines oder mehrerer Netzteile als Energiequellen 100 und 100") vorhandene aktive Kopplungsmodul 250 (das auch als Redundanzmodul be- zeichnet werden kann). Eine Regelfunktion des Kopplungsmoduls 250, d.h. die Ent- kopplung der eingangsseitigen Stromversorgungsschnittstellen 252, wird deaktiviert solange sich ein Beschaltungsteilnehmer (beispielsweise Netzteile 100 oder 100') im
Datennetzwerk 304 noch im Erkennungsmodus befindet. Beispielsweise überbrückt die Steuerung 256 des Kopplungsmoduls 250 Entkopplungsdioden oder verbindet die eingangsseitigen Stromversorgungsschnittstellen 252 direkt mit der ausgangseitigen
Stromversorgungsschnittstellen 253, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Dadurch kann das Modulationssignal von einer der Energiequellen 100 oder 100' an die Ener- giesenke 200 weitergeleitet werden.
Die Entkopplungsmodule 250 kénnen sogenannte "OR-ing"-Module sein, d.h. Ent- kopplungsmodule die eine leistungsseitige ODER-Verknupfung von zwei oder mehr
Netzteilen ermöglichen, so dass eine redundante Stromversorgung besteht auch im
Falle eines Kurzschlusses der Stromversorgungsschnittstelle 102 eines der verknüpf- ten Netzteile 100 oder 100.
Fig. 8 zeigt schematisch das System 300 mit zwei Energiequellen 100a und 100b, LJ501560 einem als Energiequelle 100c und Energiesenken 200a und 200b fungierenden Kopp- lungsmodul, und einer Energiesenke 200c gemäß einer Variante der vierten Ausfüh- rungsform. Das heißt, das Kopplungsmodul 250 der Fig. 7 ist in der Variante der Fig. 8 mit den Funktionen einer Energiesenke 200a/200b und einer Energiequelle 100c aus- gebildet. Dementsprechend überwacht das Kopplungsmodul 100c/200a/200b die Mo- dulationssignale der Energiequellen 100a und 100b, und gibt im eigenen Erkennungs- modus selbst ein Modulationssignal aus. Die Variante hat den Vorteil, dass eine feiner granulierte Leistungsbeschaltung festgestellt werden kann und das die Entkopplung der Energiequellen 100a und 100b auch während der Erkennungsmodi besteht.
In jeder Ausführungsform stellt optional jeder an das Datennetzwerk 304 angeschlos- sener potentieller Beschaltungsteilnehmer die Erkenntnisse aus dem Erkennungsmo- dus, also die Information von welcher Energiequell 100 es jeweils gespeist wird oder mit welcher Energiequelle es parallelgeschaltet ist, über das Datennetzwerk 304 be- reit.
Alternativ oder ergänzend kann in jeder Ausführungsform das Datennetzwerk 304 (d.h. die Datenverbindung) ein Datenbus sein, der beispielsweise fachsprachlich als "local device bus" (LDB) oder horizontale Kommunikation bezeichnet wird.
Alternativ oder ergänzend kann die aus einem Erkennungsmodus oder mehreren Er- kennungsmodi resultierende Erkennung der Leistungsbeschaltung 302 (d.h. die er- kannten leistungsseitigen Verbindungen) an eine überlagerte (d.h. übergeordnete, bei- spielsweise software-basierte) Systemsteuerung ausgegeben werden.
Die Fign. 9 und 10 zeigen jeweils Ausführungsbeispiel einer solchen Systemsteue- rung. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist die Systemsteuerung in einem verteilten
Computernetzwerk (fachsprachlich auch als Cloud bezeichnet) implementiert. Alterna- tiv oder ergänzend steht das verteilte Computernetzwerk in Datenverbindung mit ei- nem Campus-Funknetz 304, d.h. einer oder mehrere Basisstationen für ein Funknetz 304 (fachsprachlich auch als Radio Access Network oder RAN bezeichnet) zur draht- losen Kommunikation mit den Datenschnittstellen 104, 204, 254 aller oder einem Teil der Beschaltungsteilnehmer 100, 200, 250 des System 300.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist die übergeordnete Systemsteuerung ein lokales
Computersystem (beispielsweise im selben Gebäude wie der Schaltschrank) vor Ort.
In jedem Ausfuhrungsbeispiel ist optional die Systemsteuerung dazu ausgebildet, die HUS0T560 von den Beschaltungsteilnehmern 100, 200, 250 erfassten leistungsseitigen Verbin- dungen (d.h. die eine oder mehreren Leistungsbeschaltungen 302) zu visualisieren und/oder nach vorbestimmten (beispielsweise konfigurierten Regeln) zu prüfen (z.B. eine Plausibilitätskontrolle durchführen). Alternativ oder ergänzend kann die überge- ordnete Systemsteuerung topologische Verschaltungspläne aufgrund der erkannten leistungsseitigen Verbindungen ausgeben und/oder Vergleiche mit hinterlegten (d.h. gespeicherten und/oder abrufbaren) Verschaltungsplänen (d.h. Elektroplänen) ausfüh- ren.
Fig. 11 zeigt ein System 300 mit zwei Leistungsbeschaltungen 302a und 302b. Zu- sammen mit den bereitgestellten anderen Daten eines digitalen Typenschildes (bei- spielsweise in der Erkennungsangabe) und/oder der Überwachung des Modulations- signals (beispielsweise der Messung der Eingangsspannung) können nun z.B. die (mit karierten Flächen dargestellten) USVen 100a'/200a' und 100b'/200b' oder die (mit di- agonal schraffierten Flächen dargestellten) zur Datenkommunikation ausgebildete Si- cherungsverteiler 200a und 200b feststellen, von welchem (mit weißer Flächen darge- stellten) Netzteil 100a oder 100b als Energiequelle (beispielsweise Schaltnetzteil) sie jeweils versorgt (d.h. gespeist) werden und stellen Ihre Systemfunktionen automatisch auf diese elektrische Energiequelle 100a oder 100b ein.
Ebenfalls sind sekundärseitig parallelgeschaltete Energiequellen 100a (beispielsweise
Schaltnetzteile) durch die im Erkennungsmodus im selben Takt wie das Modulations- signal schwankende Lastverteilung (d.h. eine Schwankung des Ausgangsstroms) in der Lage, die energetische Verbindung (d.h. die Leistungsbeschaltung 302a) der Se- kundärseiten zuzuordnen und sich auf Parallelbetrieb einzustellen. D.h. die
Stromschwankung ist ein Beispiel für das Empfangen des Modulationssignals im Fall einer Parallelschaltung.
Fig. 11 stellt schematisch Ausführungsformen des System 300 und der
Beschaltungsteilnehmer 100, 200 dar. Im gezeigten Beispiel umfasst das System 300 drei (mit weißen Fläche dargestellte) Schaltnetzteile 100a (zweifach) und 100b (einfach), zwei USVen 100a'/200a' und 100b'/200b' (d.h. jeweils mit den Funktionen einer Energiesenke zum Aufladen und einer Energiequelle beim Entladen eines zugeordneten Energiespeichers), und zwei (über ihre Datenschnittstellen 204a bzw. 204b kommunizierende) Sicherungsverteiler 200a und 200b, die alle über das
Datennetzwerk 304 (beispielsweise eine horizontale Kommunikationsverbindung) HUS01560 zusammengeschaltet sind. Entsprechend der beiden Leistungsbeschaltungen 302a und 302b bilden diese potentiellen Beschaltungsteilnehmer 100, 200 zwei
Versorgungssysteme. Diese potentiellen Beschaltungsteilnenmer 100, 200 dieser zwei Teilsysteme des Systems 300 kommunizieren Uber das einheitliche
Datennetzwerk 304.
Im ersten Versorgungssystem sind 2 Schaltnetzteile 100a parallelgeschaltet und ver- sorgen die erste USV als Energiesenke 200a' und den Sicherungsverteiler 200a.
Im zweiten Versorgungssystem speist das Schaltnetzteil 100b die USV 200b' als Ener- giesenke und den Sicherungsverteiler 200b.
Nach dem Einschalten der Netzspannung identifizieren sich alle potentiellen Beschal- tungsteilnehmer 100, 200 im Bus als Datennetzwerk 304 und werden adressiert. Die speisenden potentiellen Beschaltungsteilnehmer (d.h. die Energiequellen 100) stellen fest, dass es mehrere potentielle Beschaltungsteilnehmer 100, 200 (beispielsweise mehrere Energiequellen 100) gibt, welche für den Erkennungsmodus ausgebildet sind, also beispielsweise die Ausgangsspannung verstellen können zur Ausgabe des Mo- dulationssignals.
In einer bestimmten Reihenfolge begibt sich nun der erste potentielle Beschaltungs- teilnehmer (z.B. die erste Energiequelle 100a) in den Erkennungsmodus (d.h. den ldentifizierungsmodus). Hierbei verstellt der potentielle Beschaltungsteilnehmer die
Ausgangsspannung fur 30 Sekunden im 1 Hz-Takt um +/-0,5 V als Modulationssignal und signalisiert den Erkennungsmodus Uber eine LED vor Ort als lokale Benutzer- schnittstelle und mittels der Erkennungsangabe Uber den Datennetzwerk 304 (bei- spielsweise einen Lokalen Gerätebus oder fachsprachlich "Local Device Bus", kurz
LDB).
Im Erkennungsmodus der ersten Energiequelle 100a stellt die USV 200a' diese Span- nungsschwankung an Ihrem Eingang 202a' fest und speichert, dass sie von Schalt- netzteil 100a (zugeordnet Uber dessen Kennung in der Erkennungsangabe im LDB) versorgt wird.
Das parallelgeschaltete weitere Schaltnetzteil 100a stellt eine Schwankung des Aus- gangsstroms im selben Takt des Modulationssignals fest und speichert, dass es mit dem ersten Schaltnetzteil 100a parallelgeschaltet ist.
Der Sicherungsverteiler 200a stellt die Schwankung der Spannung als Modulations- 7501560 signal ebenfalls fest und speichert, dass er von dem Schaltnetzteil 100a versorgt wird.
Nach 30 Sekunden endet der Erkennungsmodus (d.h. der Identifizierungsmodus) der ersten Energiequelle 100a.
Im Anschluss beginnt die nächste Energiequelle, z.B. die weitere Energiequelle 100a, mit ihrem Erkennungsmodus, d.h. der Ausgabe des Modulationssignals durch
Schwankung der Ausgangsspannung an der Stromversorgungsschnittstelle 102b, op- tional der Signalisierung per LED an der lokalen Benutzerschnittstelle, und dem Sen- den der Erkennungsangabe über die Datenschnittstelle 104a auf dem LDB. Die zuge- hörigen Beschaltungsteilnehmer (erste Energiequelle 100a, USV 100a' und Siche- rungsverteiler 200a) stellen entsprechend fest, dass sie zur Leitungsbeschaltung 302a der parallelgeschalteten weiteren Energiequelle 100a gehören. So geht es weiter, bis jede Energiequelle 100 einmal den Erkennungsmodus durchlaufen hat. Jedem poten- tiellen Beschaltungsteilnehmer 100, 200 ist nun bekannt, von welcher Energiequelle 100 es gespeist wird, bzw. mit welcher Energiequelle 100 es parallelgeschaltet ist.
Optional stellt diese Topologie-Informationen jeder Beschaltungsteilnehmer 100, 200 über das Datennetzwerk 304 (d.h. die Datenverbindung, z.B. einen LDB) bereit, so dass sich ein Gesamtbild ergibt.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorge- nommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Fer- ner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die
Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern um- fasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste HUS01560
Elektrische Energiequelle als potentieller Beschaltungsteilnehmer 100
Stromversorgungsschnittstelle der Energiequelle 102
Datenschnittstelle der Energiequelle 104
Steuereinheit der Energiequelle 106
Lokale Benutzerschnittstelle der Energiequelle 108
Elektrische Energiesenke als potentieller Beschaltungsteilnehmer 200
Stromversorgungsschnittstelle der Energiesenke 202
Datenschnittstelle der Energiesenke 204
Steuereinheit der Energiesenke 206
Lokale Benutzerschnittstelle der Energiesenke 208
Kopplungsmodul 250
Eingangsseitige Stromversorgungsschnittstellen des Kopplungsmoduls 252
Ausgangsseitige Stromversorgungsschnittstelle des Kopplungsmoduls 253
Datenschnittstelle des Kopplungsmoduls 254
Steuereinheit des Kopplungsmoduls 256
System potentieller Beschaltungsteilnehmer 300
Leistungsbeschaltung 302
Datennetzwerk 304
Systembenutzerschnittstelle 306

Claims (17)

Patentansprüche HUS01560
1. Elektrische Energiequelle (100) zum Feststellen einer Leistungsbeschaltung (302) zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern (100; 200), umfassend eine Stromversorgungsschnittstelle (102), eine Datenschnittstelle (104) und eine Steuereinheit (106), wobei die Steuereinheit (106) dazu ausgebildet ist: - eine eigene Erkennungsangabe Uber die Datenschnittstelle (104) an potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) zu senden, wobei die eigene Erkennungs- angabe eine Kennung der Energiequelle (100) umfasst und einen Erkennungs- modus der Energiequelle (100) angibt, und wahrend des Erkennungsmodus der Energiequelle (100) ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle (102) auszugeben, womit jeder potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) abhangig davon, ob das Modulationssignal der Energiequelle (100) empfangen wird, festzustellen vermag, ob die Energiequelle (100) ein Beschaltungsteilneh- mer der Leistungsbeschaltung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilneh- mers (100; 200) ist; und/oder - eine fremde Erkennungsangabe Uber die Datenschnittstelle (104) von potenziel- len Beschaltungsteilnehmern (100; 200) zu empfangen, wobei die fremde Er- kennungsangabe eine Kennung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteil- nehmers (100; 200) umfasst und einen Erkennungsmodus des jeweiligen po- tenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) angibt, und während des Erken- nungsmodus des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle (102) zu überwa- chen, wobei die Energiequelle (100) abhängig davon, ob das Modulationssignal des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) empfangen wird, feststellt, ob der jeweilige potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiequelle (100)
ist.
2. Elektrische Energiequelle (100) nach Anspruch 1, wobei das Ausgeben oder Empfangen des Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle (102) eine Modulation der Spannung an der Stromversorgungsschnittstelle (102) um- fasst.
3. Elektrische Energiequelle (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Uberwa- 7501560 chen des Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle (102) ein Messen eines an der Stromversorgungsschnittstelle (102) entnommenen Stroms umfasst, optional wobei eine Spannung an der Stromversorgungs- schnittstelle (102) eine fallende Funktion des entnommenen Stroms ist.
4. Elektrische Energiequelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (106) der Energiequelle (100) dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf die empfangene fremde Erkennungsangabe das Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle zu überwachen, und/oder wobei die eigene Erkennungsangabe dazu ausgebildet ist, jeden anderen potenziellen Beschaltungsteilnehmer zu veranlassen, das Modulationssignal der Energiequelle (100) an seiner jeweiligen Stromversorgungsschnittstelle zu überwachen.
5. Energiequelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die eigene oder fremde Erkennungsangabe eine eigene beziehungsweise fremde Beschal- tungsanfrage ist, und die Steuereinheit (106) ferner dazu ausgebildet ist: - in Reaktion auf die gesendete eigene Beschaltungsanfrage eine Beschaltungs- antwort über die Datenschnittstelle (104) zu empfangen von mindestens einem der potenziellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200), wobei die Beschaltungsan- twort eine Kennung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) umfasst und angibt, ob der jeweilige potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) das Modulationssignal empfangen hat oder nicht; und/oder - In Reaktion auf die empfangene fremde Beschaltungsanfrage eine Beschal- tungsantwort über die Datenschnittstelle (104) zu senden an mindestens einen oder alle der potenziellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200) oder an den Be- schaltungsteilnehmer (100; 200) der fremden Beschaltungsanfrage, wobei die Beschaltungsantwort eine Kennung der Energiequelle (100) umfasst und an- gibt, ob die Energiequelle (100) das Modulationssignal empfangen hat oder nicht.
. . . - . a. LU501560
6. Elektrische Energiequelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit (106) ferner dazu ausgebildet ist: - die festgestellte Leistungsbeschaltung (302) der Energiequelle (100) zu spei- chern und/oder zu verarbeiten zum Betrieb der Energiequelle (100).
7. Elektrische Energiequelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner eine lokale Benutzerschnittstelle (108) zur Ausgabe eines Konfigurationszustands umfassend, wobei die Steuereinheit (106) dazu ausgebildet ist, an der lokalen Benutzerschnittstelle (108) mindestens einen der folgenden Konfigurationszu- stände auszugeben: - die Energiequelle (100) ist im Erkennungsmodus, - die Energiequelle (100) sendet die eigene Erkennungsangabe oder die eigene Beschaltungsanfrage, - die Energiequelle (100) gibt das Modulationssignal an der Stromversorgungs- schnittstelle (102) der Energiequelle (100) aus, - die Energiequelle (100) sendet die Beschaltungsantwort, - ein potentieller Beschaltungsteilnehmer (100; 200) ist im Erkennungsmodus, - die Energiequelle (100) empfängt die fremde Erkennungsangabe oder die fremde Beschaltungsanfrage, - die Energiequelle (100) überwacht das Modulationssignal an der Stromversor- gungsschnittstelle (102) der Energiequelle (100), und - die Energiequelle (100) empfängt die Beschaltungsantwort.
8. Elektrische Energiequelle (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Energiequelle (100) ein Netzteil oder eine unterbrechungsfreie Stromversor- gung, USV, umfasst, und/oder wobei die potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200) mindestens eine zur Energiequelle (100) parallelgeschaltete weitere Energiequelle (100) umfas- sen, optional ein parallelgeschaltetes Netzteil (100) oder eine parallelgeschal- tete unterbrechungsfreie Stromversorgung, USV (100); und/oder wobei die potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200) mindestens eine HUS01560 Energiesenke (200) umfassen, optional eine der Energiequelle (100) nachge- schaltete USV (200), oder einen elektrischen Energiespeicher (200), oder ein Kopplungsmodul (200) zur redundanten Kopplung der Energiequelle (100) mit mindestens einer weiteren Energiequelle (100), oder eine Sicherung (200), oder einen Sicherungsverteiler (200), oder einen Verbraucher (200).
9. Elektrische Energiesenke (200) zum Feststellen einer Leistungsbeschaltung (302) zwischen potenziellen Beschaltungsteilnehmern (100; 200), umfassend eine Stromversorgungsschnittstelle (202), eine Datenschnittstelle (204) und eine Steuereinheit (206), wobei die Steuereinheit (206) dazu ausgebildet ist: - eine eigene Erkennungsangabe Uber die Datenschnittstelle (204) an potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) zu senden, wobei die eigene Erkennungs- angabe eine Kennung der Energiesenke (200) umfasst und einen Erkennungs- modus der Energiesenke (200) angibt, und während des Erkennungsmodus der Energiesenke (200) ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle (202) auszugeben, womit jeder potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) abhangig davon, ob das Modulationssignal der Energiesenke (200) empfangen wird, festzustellen vermag, ob die Energiesenke (200) ein Beschaltungsteilneh- mer der Leistungsbeschaltung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilneh- mers (100; 200) ist; und/oder - eine fremde Erkennungsangabe Uber die Datenschnittstelle (204) von potenziel- len Beschaltungsteilnehmern (100; 200) zu empfangen, wobei die fremde Er- kennungsangabe eine Kennung des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteil- nehmers (100; 200) umfasst und einen Erkennungsmodus des jeweiligen po- tenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) angibt, und während des Erken- nungsmodus des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) ein Modulationssignal an der Stromversorgungsschnittstelle (202) zu überwa- chen, wobei die Energiesenke (200) abhängig davon, ob das Modulationssignal des jeweiligen potenziellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200) empfangen wird, feststellt, ob der jeweilige potenzielle Beschaltungsteilnehmer (100; 200) ein Beschaltungsteilnehmer der Leistungsbeschaltung der Energiesenke (200)
ist.
34 / 37 ; ; ; A LU501560
10. Elektrische Energiesenke (200) nach Anspruch 9, wobei das Uberwachen des Modulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle (202) ein Messen ei- ner Modulation der Spannung an der Stromversorgungsschnittstelle (202) um- fasst.
11. Elektrische Energiesenke (200) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die potentiel- len Beschaltungsteilnehmer (100; 200) mindestens eine Energiequelle (100) der Energiesenke (200) umfassen, optional ein Netzteil oder eine unterbrechungs- freie Stromversorgung, USV, und/oder wobei die potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200) mindestens eine zur Energiesenke (200) parallelgeschaltete weitere Energiesenke (200) umfas- sen, optional eine parallelgeschaltete Sicherung (200) oder einen parallelge- schalteten Verbraucher (200); und/oder wobei die Energiesenke (200) eine USV (200), oder einen elektrischen Ener- giespeicher (200), oder ein Kopplungsmodul (200) zur redundanten Kopplung von mindestens zwei Energiequellen (100), oder eine Sicherung (200), oder ei- nen Sicherungsverteiler (200), oder einen Verbraucher (200) umfasst.
12. Elektrische Energiesenke (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner um- fassend ein jedes Merkmal eines der Ansprüche 1 bis 8 oder ein dementspre- chendes Merkmal.
13. Kopplungsmodul (250) zur Entkopplung von mindestens zwei elektrischen Ener- giequellen (100) zur redundanten Stromversorgung einer elektrischen Energie- senke (200), umfassend: mindesten zwei eingangsseitige Stromversorgungsschnittstellen (252) zum Anschluss der mindestens zwei elektrischen Energiequellen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; eine ausgangsseitige Stromversorgungsschnittstelle (253) zum Anschluss der elektrischen Energiesenke (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 12; eine Datenschnittstelle (254) zum Empfangen der Erkennungsangabe eines potentiellen Beschaltungsteilnehmers (100; 200), optional einer der elektrischen Energiequellen (100); und eine Steuereinheit (256), die dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf die emp- fangene Erkennungsangabe die Entkopplung für die Dauer des Erkennungsmo- dus zu deaktivieren zur Weiterleitung des Modulationssignals.
14. System (300) potentieller Beschaltungsteilnehmer (100; 200), umfassend: - eine oder mehrere Energiequellen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Teil der potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200); - eine oder mehrere Energiesenken (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 als Teil der potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200); - mindestens eine Leistungsbeschaltung (302) zwischen der Stromversorgungs- schnittstelle (102) mindestens einer der Energiequellen (100) und der Stromver- sorgungsschnittstelle (202) mindestens einer der Energiesenken (200); und - ein Datennetzwerk (304) zwischen den Datenschnittstellen (104; 204) aller po- tentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200).
15. System (300) nach Anspruch 14, wobei das System (300) dazu ausgebildet ist, zwischen dem Erkennungsmodus oder einer Folge von Erkennungsmodi und ei- nem Betriebsmodus umschalten, und/oder wobei die Energiequellen (100) in der Folge von Erkennungsmodi sequentiell in den Erkennungsmodus umschalten.
16. System (300) nach Anspruch 14 oder 15, ferner eine lokale Systembenutzer- schnittstelle (306) zur Ausgabe eines Systemzustands umfassend, wobei die Steuereinheiten (106) der Energiequellen (100) dazu ausgebildet sind, an der lokalen Systembenutzerschnittstelle (306) mindestens einen der folgenden Sys- temzustände auszugeben: - mindestens eine der Energiequellen (100) ist im Erkennungsmodus, - welche der Energiequellen (100) im Erkennungsmodus ist, und - alle Energiequellen (100) oder alle potentiellen Beschaltungsteilnehmer (100; 200) sind im Betriebsmodus.
17. System (300) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Energiequellen (100) nach einer vorbestimmten Reihenfolge, optional gemäß einer Reihenfolge
36 / 37 ; qu: LU501560 der Kennungen der Energiequellen (100), sequentiell in den Erkennungsmodus umschalten, oder wobei jede Steuereinheiten (106) der Energiequellen (100) dazu ausgebildet ist, wenn keine fremde Erkennungsangabe empfangen wurde oder nach Ablauf der Dauer des Erkennungsmodus eines anderen potentiellen Beschaltungsteil- nehmers (100; 200), nach einer zufälligen Zeit in den Erkennungsmodus umzu- schalten zum Senden der eigene Erkennungsangabe und zur Ausgabe des Mo- dulationssignals an der Stromversorgungsschnittstelle.
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