Einleitung und Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Energieversorgung einer sequentiellen Schaltung
typischerweise nichtlinearer Lasten mit Hilfe einer Stromquelle. Vorzugsweise handelt
es sich bei der Last um eine Serienschaltung aus LEDs. Diese strombetriebene Last,
vorzugsweise eine LED-Serienschaltung, bestehend aus ein bis N Elementen und soll
partiell kurzgeschlossen oder gedimmt werden.
[0003] Zu jedem der nichtlinearen Lasten, die in Serie geschaltet sind, ist typischerweise
jeweils ein Schalter parallel geschaltet. Diese werden jeweils geöffnet und/oder geschlossen.
[0004] Es ergibt sich nun das Problem, dass der Strom durch die resultierende Spannungsänderung
eine Kombination aus dem Strom der Stromquelle sowie der sich ändernden Spannung eines
typischerweise vorhandenen Energiespeichers ist und damit nicht mehr direkt von der
Stromquelle bestimmt wird. Eine solche Stromquelle kann beispielsweise ein stromgesteuerter
DC/DC Konverter sein.
[0005] Es ergeben sich zwei Fälle:
a Der erste Fall, nämlich der Fall SCHLIESSEN, betrifft das Schließen oder die Durchlasswiderstandsverringerung
eines oder mehrerer der besagten Schalter: Die daraus resultierende kurzfristige Stromüberhöhung
kann unerwünschte Nebenwirkungen bis zur Beschädigung der nachfolgenden Last haben.
b Der zweite Fall, d. h. der Fall ÖFFNEN, betrifft das Öffnen oder die Durchlasswiderstandserhöhung
eines oder mehrerer der besagten Schalter: Bis zur Ladung eines unterstützenden Energiespeichers
auf einen erhöhten Energieinhalt - im Falle eines Kondensators auf eine erhöhte Spannung
- steht möglicherweise kein oder ein nicht ausreichender Strom für die vergrößerte
Last zur Verfügung. Dies kann die Funktion zeitweise einschränken. Beispielsweise
kann es zu einer wahrnehmbaren Absenkung der Leuchtintensität einer LED-Kette kommen.
Bei kurzen Transienten werden diese jedoch in der Regel durch LEDs als Lasten nicht
wahrgenommen. Falls es sich allerdings um Motorphasen oder Relais handelt, könnte
ein Abriss des Stromes, wie beschrieben, unerwünschte Nebeneffekte haben.
Aufgabe der Erfindung
[0006] Es ist die Aufgabe der Erfindung, jederzeit eine konstante, gegebenenfalls maximale
Energie abzugeben, ohne dass Grenzwerte insbesondere durch Transienten überschritten
werden und ohne dass in den Stellgliedern wesentliche Änderungen der Energieumsätze
stattfinden.
[0007] Gleichzeitig soll die Vorrichtung in der Lage sein, fehlerhafte Verbraucher zu erkennen.
[0008] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 0 und mittels eines Verfahrens
nach Anspruch 1 gelöst.
[0009] Mit Vorteil schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Überprüfung einer Vorrichtung
zur Energieversorgung einer mindestens einen ersten Verbraucher und mindestens eine
Stromquelle ausweisenden Schaltung vor, wobei
- mindestens eine erste Last in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche betrieben wird,
∘ die mindestens eine Ermittlungsvorrichtung aufweist, die in der Lage ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes
zumindest durch einen ersten Verbraucher oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren
ersten Verbrauchern oder ein Teilnetz von ersten Verbrauchern insbesondere messtechnisch
zu erfassen und
∘ die Vorrichtung mindestens einen Regler aufweist, der in Abhängigkeit von zumindest
einem der zuvor ermittelten Werte mindestens einen der Schalter öffnet oder schließt
oder dessen Durchlasswiderstand verändert, wobei
∘ der besagte Regler gleichzeitig überprüft, ob die zeitliche Veränderung
- a) des Stromwerts und/oder
- b) der Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) einer höheren zeitlichen Ableitung des Stromwertes
durch den besagten ersten Verbraucher oder durch eine sequentielle Verschaltung von
mehreren ersten Verbrauchern oder einem Teilnetz einer vorgegebenen Soll-Funktion
in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des ÖFFNENs oder SCHLIESSENs oder der Änderung
des Durchlasswiderstands innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes folgt und
∘ hieraus ein Messwert für den Zustand des Verbrauchers abgeleitet wird und/oder die
Regelfunktion des Reglers in Abhängigkeit von der Abweichung von einer solchen Sollfunktion
verändert wird, wobei der Messwert auch ein binärer sein kann, und/oder
- mindestens ein Energiespeicher in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche betrieben wird,
∘ die mindestens eine Messvorrichtung aufweist, die in der Lage ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt mindestens des Energiespeichers und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts mindestens des Energiespeichers
und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts mindestens des besagten Energiespeichers
zu messen und
∘ die Vorrichtung mindestens einen Regler aufweist, in Abhängigkeit von zumindest
einem der zuvor ermittelten Werte mindestens einen der Schalter öffnet oder schließt
oder dessen Durchlasswiderstand verändert, wobei
∘ der besagte Regler gleichzeitig überprüft, ob die zeitliche Veränderung
- a) des verbleibenden Energieinhalts mindestens des Energiespeichers und/oder
- b) der Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts mindestens des Energiespeichers
und/oder
- c) einer höheren zeitliche Ableitung des Energieinhalts mindestens des besagten Energiespeichers,
einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des ÖFFNENs
oder SCHLIESSENs oder der Änderung des Durchlasswiderstands innerhalb eines vorgegebenen
Toleranzbandes folgt, wobei der Energieinhalt auch in Form einer signifikanten Größe
ermittelt werden kann, und/oder
∘ hieraus ein Messwert für den Zustand des Energiespeichers abgeleitet wird und/oder
die Regelfunktion des Reglers in Abhängigkeit von der Abweichung von einer solchen
Sollfunktion verändert wird.
Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn
- mindestens ein Zustandswert der Vorrichtung über eine Schnittstelle übertragen werden,
wobei dieser Zustandswert einer der folgenden Zustandswerte oder deren zeitliche einfache
oder höhere Ableitung sein kann:
- a) ein Regelwert eines der Ausgänge des Reglers
- b) ein interner Regelwert des Reglers
- c) ein Messwert oder Zustandswert eines der Sensoren
- d) der Stromwert einer der Strommessstellen
- e) der Spannungswert an einem der Knoten
- f) die Differenz zwischen Regelwert und Messwert am Regler
- g) der Zustand eines oder mehrerer der beteiligten Schaltelemente
- h) ein Messwert entsprechend der Spannung über mindestens einem der Schaltelemente
- i) ein Messwert entsprechend dem Strom in mindestens einem der Schaltelemente
[0010] Mit dem Begriff "Stromquelle" ist im Rahmen dieser Erfindung allgemein eine Quelle
für die Lieferung von elektrischer Energie gemeint. Diesbezüglich bietet sich neben
einer Stromquell im engeren Sinne alternativ auch ein Schaltregler an. Entscheidend
ist, dass durch die Bereitstellung von elektrischem Strom und/oder elektrischer Spannung
elektrische Energie in den Ausgangsknoten eingebracht werden kann.
[0011] Als erfindungsgemäßer Aspekt kann ein bzw. können mehrere der nachfolgend aufgeführten
Gesichtspunkte angeführt werden.
- a) Messung des Stroms durch die LED-Kette und Messung des Energieinhalts des Kondensators
(Energiespeicher) sowie deren zeitlichen Ableitungen zur Steuerung der Leistungstransistoren
- b) Messung der zeitlichen Ableitungen des Stroms durch die LED-Kette oder Messung
des Energieinhalts sowie dessen zeitlichen Ableitungen des Kondensators (Energiespeicher)zur
Steuerung der Leistungstransistoren
- c) Messung des Stroms durch die LED-Kette und/oder Messung des Energieinhalts des
Kondensators (Energiespeicher) sowie deren zeitlichen Ableitungen zur Steuerung der
Leistungstransistoren und Änderung des Duty-Cycles, wenn ein Maximalwert für den Strom
durch die LED-Kette oder für dessen zeitliche Ableitungen überschritten wird oder
wenn ein Minimalwert analog unterschritten wird.
- d) Messung des Stroms durch die LED-Kette und/oder Messung des Energieinhalts des
Kondensators (Energiespeicher) sowie deren zeitlichen Ableitungen zur Steuerung der
Leistungstransistoren und Änderung des Duty-Cycles, wenn ein Maximalwert für den Energieinhalt
des Energiespeichers (Kondensator) oder für dessen zeitliche Ableitungen überschritten
wird oder wenn ein Minimalwert analog unterschritten wird.
- e) Messung des Stroms durch die LED-Kette und/oder Messung des Energieinhalts des
Kondensators (Energiespeicher) sowie deren zeitlichen Ableitungen zur Steuerung der
Leistungstransistoren und gleichzeitig wird kein Schalter geschlossen, wenn der Strom
oder eine seiner Ableitungen über einem Maximalwert liegt und/oder kein Schalter geöffnet,
der Strom oder eine seiner Ableitungen unter einen Minimalwert liegt
- f) Messung des Stroms durch die LED-Kette und/oder Messung des Energieinhalts des
Kondensators (Energiespeicher) sowie deren zeitlichen Ableitungen zur Steuerung der
Leistungstransistoren und es wird kein Schalter gleichzeitig mit einem anderen geschlossen
oder geöffnet.
- g) Messung des Energieinhalts des Kondensators (Energiespeicher) sowie deren zeitlichen
Ableitungen zur Steuerung der Leistungstransistoren
[0012] Einzelne Aspekte/Varianten der Erfindung werden nachfolgend aufgeführt.
1. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder
einer Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
1.1. Vorrichtung nach Ziffer 1, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
1.2. Vorrichtung nach Ziffer 1 oder 1.1, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
1.3. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der Ziffern 1 bis 1.2, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
1.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
1.5. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
1.6. Vorrichtung nach Ziffer 1.5, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
1.7. Vorrichtung nach Ziffer 1.5 oder 1.6, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
1.8. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms
innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
1.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
1.10. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
1.11. Vorrichtung nach Ziffer 1.10, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
1.12. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
1.13. Vorrichtung nach Ziffer 1.12, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
1.14. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
2. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
2.1. Vorrichtung nach Ziffer 2, wobei durch mindestens eine Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung
(5), die ausgelegt ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4) insbesondere
messtechnisch zu ermitteln.
2.2. Vorrichtung nach Ziffer 2 oder 2.1, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
2.3. Vorrichtung nach Ziffer 2.1 oder 2.2, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
2.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der Ziffern 2 bis 2.3, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
2.5. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
2.6. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
2.7. Vorrichtung nach Ziffer 2.6, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
2.8. Vorrichtung nach Ziffer 2.6 oder 2.7, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
2.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
2.10. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
2.11. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
2.12. Vorrichtung nach Ziffer 2.11, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
2.13. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
2.14. Vorrichtung nach Ziffer 2.13, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
2.15. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
3. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5),
- wobei die Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- b) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
3.1 Vorrichtung nach Ziffer 3, wobei mindestens eine Strom-Ermittlungsvorrichtung
(5) und/oder eine Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung, die
ausgelegt ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch ermittelt, wobei der Energieinhalt auch in Form der Ermittlung
einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist.
3.2 Vorrichtung nach Ziffer 3 oder 3.1, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
3.3. Vorrichtung nach Ziffer 3.1 oder 3.2, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
3.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der Ziffern 3 bis 3.3, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
3.5. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
3.6. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
3.7. Vorrichtung nach Ziffer 3.6, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
3.8. Vorrichtung nach Ziffer 3.6 oder 3.7, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
3.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
3.10. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
3.11. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
3.12. Vorrichtung nach Ziffer 3.11, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
3.13. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
3.14. Vorrichtung nach Ziffer 3.13, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
3.15. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
4. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder
einer Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert,.
- wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
4.1. Vorrichtung nach Ziffer 4, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
4.2. Vorrichtung nach Ziffer 4 oder 4.1, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
4.3. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeit-periode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der
gemessenen Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes
Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
4.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
4.5. Vorrichtung nach Ziffer 4.4, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
4.6. Vorrichtung nach Ziffer 4.4 oder 4.5, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
4.7. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms
innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
4.8. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
4.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
4.10. Vorrichtung nach Ziffer 4.9, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
4.11. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
4.12. Vorrichtung nach Ziffer 4.11, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
4.13. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
5. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder
einer Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert,
- wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
und/oder
- wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
5.1. Vorrichtung nach Ziffer 5, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
5.2. Vorrichtung nach Ziffer 5 oder 5.1, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
5.3. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffer, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
5.4. Vorrichtung nach Ziffer 5.3, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
5.5. Vorrichtung nach Ziffer 5.3 oder 5.4, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
5.6. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms
innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
5.7. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
5.8. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
5.9. Vorrichtung nach Ziffer 5.8, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
5.10. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
5.11. Vorrichtung nach Ziffer 5.10, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
5.12. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
6. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder
einer Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Strom- und/oder Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
- wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
6.1. Vorrichtung nach Ziffer 6, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
6.2. Vorrichtung nach Ziffer 6 oder 6.1, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
6.3. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der Ziffern 6 bis 6.2, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
6.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
6.5. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
6.6. Vorrichtung nach Ziffer 6.5, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
6.7. Vorrichtung nach Ziffer 6.5 oder 6.6, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
6.8. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms
innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
6.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
6.10. Vorrichtung nach Ziffer 6.9, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
6.11. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
6.12. Vorrichtung nach Ziffer. 6.11, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
6.13. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
7. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer Energieversorgungseinheit
zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers (4), wobei die Energieversorgungseinheit
versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder einer Energie-
und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
- a) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- b) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
- a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
7.1. Vorrichtung nach Ziffer 7, wobei durch mindestens eine Strom-Ermittlungsvorrichtung
(5), die ausgelegt ist, den Stromwert durch den besagten ersten Verbraucher (4) oder
eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4) zu ermitteln.
7.2. Vorrichtung nach Ziffer 7 oder 7.1, wobei
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
7.3. Vorrichtung nach Ziffer 7.1 oder 7.2, wobei die Energieversorgungseinheit ausgelegt
ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
- a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
- a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
- b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
- c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
7.4. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der Ziffern 7 bis 7.3, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der gemessene
Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der Betrag der
gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Stromwert
unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag der
gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_ac2 liegt.
7.5. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene Energieinhalt
des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung eines Schalters
bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag der gemessenen
höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_min_ac3 liegt.
7.6. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
7.7. Vorrichtung nach Ziffer 7.6, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
7.8. Vorrichtung nach Ziffer 7.6 oder 7.7, wobei
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während eines
Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine Regelgröße
dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist, den Stromwert
auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen Wertes
zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
7.9. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
- a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
- b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
- c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
7.10. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
7.11. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern (4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten Serienschaltungen
verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen
ersten Ausgangsknoten (7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
7.12. Vorrichtung nach Ziffer 7.11, wobei
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
- a) den Stromwert und/oder
- b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder mehrerer oder aller der besagten
mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch ermittelt.
7.13. Vorrichtung nach einer oder mehrerer der vorhergehenden Ziffern, wobei
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
7.14. Vorrichtung nach Ziffer 7.13, wobei es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel
oder Leuchtdioden in einer oder mehreren Leuchtfarben handelt.
7.15. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ziffern, wobei die Energieversorgungseinheit
ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe und/oder in der Aufteilung auf
die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden Parameter abhängt zu gestalten:
- a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
- b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
- c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
- d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.
Beschreibung der grundlegenden Erfindung
[0013] Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der beispielhaften Figuren beschrieben.
Hierbei zeigen
- Figur 1
- ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- Figur 2
- einen beispielhaften sehr einfachen Regler für einen Schalter,
- Figur 3
- eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei parallelen Strängen,
- Figur 4
- eine Ausführung zur Ansteuerung einer farblich steuerbaren RGB Beleuchtung.
[0014] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bewertung des Stromes in den Lasten 4 während
des Schaltüberganges an den Schaltelementen 3 durch ein strommessendes Element 5 oder
durch einen Regler 6.
[0015] Die Aufgabe des Reglers 6 ist es, entweder die Spannung oder die Spannungsänderungsgeschwindigkeit
dU/dt am Energiespeicher 2 oder die Stromänderung am messenden Element 5 oder an beiden
Komponenten zu bewerten, um den Betrieb innerhalb eines vordefinierten Betriebszustandsraums
vorzugeben, zu überprüfen und damit zu gewährleisten.
[0016] Die beschriebenen kritischen Störungen beim ÖFFNEN und SCHLIESSEN siehe oben können
damit unterbunden werden. Somit kann eine unkontrollierte Überhöhung oder Reduktion
des Stromes während der transienten Übergänge im System verhindert oder zumindest
in ihrer Auswirkung kontrolliert begrenzt werden.
[0017] Insbesondere im Falle von LEDs als Verbraucher kann die Lebensdauer der Dioden hierdurch
deutlich erhöht werden, indem Peak-Ströme durch die beschriebene Vorrichtung gedämpft
und kontrolliert geregelt werden.
[0018] Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung und des beschriebenen Verfahrens
ist die Möglichkeit einer adaptiven Regelung, die unter gegebenen Randbedingungen
wie z.B. der Alterung von Komponenten z. B. der altersbedingten Änderung der Kapazität
2 die kürzest mögliche transiente Umsteuerung der Schaltelemente 3 ermöglicht.
[0019] Die Stromquelle 1 in Figur 1 liefert den Strom und die Energie für die in Serie geschalteten
Verbraucher 4, 10. In diesem Fall sind dies beispielhaft eine erste Leuchtdiode 4
und eine zweite Leuchtdiode 10. Im Folgenden wird bei Leuchtdioden von LEDs gesprochen.
[0020] Der Energiespeicher 2 ist in diesem Falle ein Kondensator 2, der die Spannung am
Ausgangsknoten 7 der Stromquelle 1 puffert. Dies geschieht in diesem beispielhaften
Fall über einen optionalen Vorwiderstand 14 zwischen dem Ausgangsknoten 7 der Stromquelle
1 und dem Anschlussknoten 8 des Kondensators 2, der als Energiespeicher 2 agiert.
Der andere Pol des Kondensators 2 ist in diesem Beispiel mit Masse verbunden. Diese
beispielhafte Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise die Bewertung der Energiemenge
oder der Änderung der Energiemenge auf dem Speicher 2.
[0021] Wie bereits beschrieben, sind der ersten LED 4 und der zweiten LED 10 jeweils ein
erster Schalter 3 und ein zweiter Schalter 9 korrespondierend zugeordnet, die durch
SCHLIESSEN oder ÖFFNEN die LEDs 4, 10 überbrücken und so die Energieverteilung innerhalb
der LED-Kette aus diesen LEDs 4, 10 verändern können. Zur Erzielung der erfindungsgemäßen
Aufgabe wird also nicht die Energiequelle, also die Stromquelle 1, geregelt, sondern
die Gesamtheit der Verbraucher 4, 10, was den wesentlichen erfinderischen Schritt
zur Lösung des Problems darstellt.
[0022] Um das ÖFFNEN und SCHLIESSEN der Schalter 3, 9 so zu gestalten, dass die Toleranzen
für den Strom durch die Verbraucherkette, also durch die LED-Kette bestehend aus den
LEDs 4,10, nicht überschritten werden, kann beispielsweise über einen Shunt-Widerstand
5 der Strom durch die besagte Verbraucherkette durch Erfassung des Spannungsabfalls
zwischen dem Stromerfassungsknoten 11 und Masse gemessen werden. Statt eines Shunt-Widerstands
5 sind natürlich auch andere Strommessmethoden wie beispielsweise ein Hall- oder AMR-Sensor
denkbar. Auch kann beispielsweise der Widerstand 14 am Energiespeicher 2 zur Bewertung
herangezogen werden, da der Strom in den Energiespeicher 2 hinein oder aus diesem
heraus mit dem Strom durch die Verbraucherkette 4, 10 und die Schalter 3, 9 in Summe
den Stromquellenstrom ergeben muss.
[0023] Das so erfasste Signal 11 wird dem Regler 6 zugeführt, der typischerweise auch den
Energieinhalt des Energiespeichers 2, beispielsweise durch eine Potentialmessung des
Knotens 8 eines Kondensators 2, überwacht. Außerdem ist es sinnvoll, die Spannung
des Einspeiseknotens 7 ebenfalls zu überwachen, wodurch mittels des bereits genannten
zweiten Shunt-Widerstands 14 eine Messung des Stromes in den Energiespeicher hinein
und aus diesem heraus möglich wird.
[0024] Auf diese Weise kann auf den Energieinhalt des Kondensators oder des Energiespeichers
2 geschlossen werden. Auch können die zeitlichen Ableitungen der Größen zur Ermittlung
der Veränderungsraten des Energieinhalts genutzt werden.
[0025] Wenn also von Messung des Energieinhalts die Rede ist, so ist nur eine Methode gemeint,
mit der auf den Energieinhalt zumindest für die Anwendung ausreichend geschlossen
werden kann. Natürlich sind auch weitere Messstellen denkbar.
[0026] Figur 2 zeigt eine Realisierung eines Systems, bei dem nur ein Verbraucher 10 in
einer Kette aus zwei Nutzverbrauchern 4, 10 geregelt wird.
[0027] Die besonders einfache technische Realisierung einer sehr einfachen Variante des
Reglers 6, die nicht alle möglichen Merkmale dieses Reglers aufweist, aber bereits
zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gehören kann, ist in diesem Falle ein Transimpedanzverstärker
15, der die steuernden Ströme an einem Schaltelement 9 unter Nutzung des Miller-Effekts
zur Regelung anpasst. Die Erfindung umfasst natürlich auch wesentlich kompliziertere
Varianten des Reglers 6, die sich für den Fachmann aus dem Grundgedanken der Erfindung
ergeben. Im Folgenden werden einige der möglichen Erweiterungen eines solchen Reglers
beschrieben. Der Regler 6 vergleicht nun hierbei den Spannungsabfall über den beispielhaften
Shunt-Widerstand 5 am Knoten 11 mit einer beispielhaften Referenzspannung V
ref, die als eine vorgebbare Sollreferenz fungiert.
[0028] Durch entsprechende Filter kann der Regler beispielsweise unter anderem als P-, PI-,
PID- oder PD-Regler ausgelegt werden. Komplexere Regel-Übertragungsfunktionen des
Reglers 6 mit mehrdimensionalen, d. h. mehrparametrigen Ein- und Ausgangssignalen
sind natürlich denkbar und, insbesondere bei komplizierteren Topologien, wie im Folgenden
beschrieben, sinnvoll.
[0029] Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient somit zur Versorgung einer Schaltung mit mindestens
einem Verbraucher. Sie verfügt über mindestens eine Stromquelle 1. Die Energiebereitstellung
wird über mindestens einen Energiespeicher 2 in Form z. B. eines Kondensators, Akkus
etc. stabilisiert. Bei diesem Energiespeicher 2 kann es sich auch um eine Spule handeln,
die beispielsweise seriell in den Stromkreis eingefügt ist. Sowohl Stromquelle 1 als
auch Energiespeicher 2 speisen Energie in einen ersten Ausgangsknoten 7 ein. Über
diesen Ausgangsknoten 7 werden die besagten Verbraucher 4 zumindest zeitweise mit
Energie versorgt. Es ist nämlich auch denkbar, dass das System nicht immer aktiv ist.
Der Energiespeicher 2 liefert immer dann Energie, wenn die Energielieferung der Stromquelle
1 für die Versorgung der Verbraucher 4, 10 nicht ausreichend ist und der Energiespeicher
2 noch genügend Energieinhalt aufweist. Dieser ausreichende Energieinhalt wird durch
den Regler 6 und geeignete Messstellen 8, 7 im System permanent gemessen und prognostiziert.
Ist die Energieentnahme durch die Lasten 4,10 aus der kombinierten Energiequelle aus
der Stromquelle 1 und dem Energiespeicher 2 zu hoch oder zu niedrig, so wird die Gesamtlast
4,10 als Stellgröße für die Korrektur dieser Situation verändert. Dies ist ein weiterer
wesentlicher erfinderischer Gedanke. Daher muss im Falle von zwei Verbrauchern zu
mindestens bei einem der besagten zwei Verbraucher 4 mindestens ein Schalter 9 parallel
geschaltet sein. Dieser kann somit zumindest einen der Verbraucher 10 überbrücken,
um den Innenwiderstand der Gesamtlast der Verbraucher 4, 10 bei Bedarf zu erniedrigen
oder eine solche Überbrückung aufzuheben, um den Innenwiderstand der Gesamtlast der
Verbraucher 4, 10 anzuheben. Zum Zwecke dieser Regelung sind Sensoren zur Zustandsmessung
der Gesamtlast 5, des Energiespeichers 14 und des Energieumsatzes in der Gesamtlast
sinnvoll. Daher weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Messeinrichtung 5 auf,
die in der Lage ist, den Stromwert zur Erfassung des die Gesamtlast 4, 10 durchströmenden
elektrischen Stromes und damit in der Regel auch die Stromänderungsgeschwindigkeit
oder eine höhere zeitliche Ableitung des Stromes durch die sequentielle Verschaltung
der besagten Verbraucher 4, 10 zu messen. Die Messung der Ableitungen erlaubt eine
Prognose der Stromentwicklung und damit ein rechtzeitiges Gegenregeln der Last 4,
10. Ebenso ist es sinnvoll, mittels mindestens einer weiteren Messvorrichtung 14 den
verbleibenden Energieinhalt des Energiespeichers 2 zu erfassen. Auch hier ist es wieder
sinnvoll die Änderungsgeschwindigkeit dieses Energieinhalts des Energiespeichers 2
oder einer höheren zeitlichen Ableitung dieses Energieinhalts des besagten Energiespeichers
2 zu erfassen und eine vorausschauende Regelung durchzuführen. Der Energieumsatz in
der Gesamtlast der Verbraucher 4, 10 lässt sich dabei aus dem Spannungsabfall zwischen
den Knoten 7 und 11 und dem zwischen dem Knoten 11 und Masse berechnen. Die Regelung
durch den Regler 6 erfolgt dabei in der Weise, dass er, wie bereits beschrieben, in
Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten Werte mindestens einen der
Schalter 3, 9 öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand so verändert, dass
die Toleranzwerte des Stromes nicht über- oder unterschritten werden.
[0030] Hierzu ist anzumerken, dass ein vollständiges SCHLIESSEN oder ÖFFNEN bei Leistungstransistoren
zwar sinnvoll ist, dies aber gerade zu den besagten Stromspitzen führen kann. Es ist
daher besonders günstig, mit dem beschriebenen Transimpedanzverstärker 15 die Leistungstransistoren
3, 9 so langsam aufzusteuern oder zu schließen, dass keine oder definierte, vorgegebene
Stromspitzen entstehen. Hierdurch wird die Lebensdauer der LEDs 4, 10 signifikant
verlängert. Wenn also von ÖFFNEN oder SCHLIESSEN die Rede ist, so ist damit ein kontrolliertes
ÖFFNEN und SCHLIESSEN gemeint, bei dem die vorgegebenenToleranzen des Stromes nicht
über- oder unterschritten werden.
[0031] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass es sinnvoll ist, wenn kein weiterer Schalter
3, 9 geschlossen oder in seinem Durchlasswiderstand erhöht wird, wenn der gemessene
Strom durch die Gesamtheit der Verbraucher 4, 10 oberhalb eines vorgegebenen Wertes
I
max1 liegt, da dies zu einer Verschärfung der Situation führen würde. Gleiches gilt, wenn
der Betrag der gemessene Stromanstiegsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes I
max_sp1 liegt oder wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromes oberhalb
eines vorgegebenen Wertes I
max_ac1 liegt.
[0032] Ebenso ist es nicht sinnvoll, dass einer der Schalter 3, 9 geöffnet oder in seinem
Durchlasswiderstand erhöht wird, wenn der gemessene Strom durch die Gesamtheit der
Verbraucher 4, 10 unterhalb eines vorgegebenen Wertes I
min1 liegt. Wiederum gilt das Analoge für den Fall, wenn der Betrag der gemessenen Stromanstiegsgeschwindigkeit
unterhalb eines vorgegebenen Wertes I
min_sp1 liegt oder wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes I
min_ac1 liegt.
[0033] Natürlich ist es unter der Annahme allgemeiner stromgetriebener Lasten denkbar, eine
PWM Modulation anstelle der analogen Einstellung der Druchlasswiderstände der Schalter
3, 9 vorzunehmen. Dabei wird beispielsweise die mittlere Dauer der Schließung oder
Durchlasswiderstandsverringerung eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode
zumindest zeitweise gesenkt, wenn der gemessene Strom durch die Gesamtheit der Verbraucher
4,10 oberhalb eines vorgegebenen Wertes I
max2 liegt. Analog wird die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung
eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode gesenkt, wenn der Betrag der
gemessenen Stromanstiegsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes I
max_sp2 liegt oder wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromes oberhalb
eines vorgegebenen Wertes I
max_ac2 liegt. Umgekehrt wird die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung
eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht, wenn
der gemessene Strom unterhalb eines vorgegebenen Wertes I
min2 liegt, der Betrag der gemessene Stromanstiegsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes I
min_sp2 liegt oder der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes I
min_ac2 liegt.
[0034] Ebenso wird die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung
eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise gesenkt,
wenn der gemessene Energieinhalt des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen
Wertes W
es_min2 liegt oder der Betrag der gemessenen Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers
2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes W
es_max_sp2 liegt oder der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Energieinhalts des
Energiespeichers oberhalb eines vorgegebenen Wertes W
es_max_ac2 liegt. Da die Spannung am Knoten 8 ein gutes Maß für den Energieinhalt ist, können
stattdessen diese Kondensatorspannungen für den Fall eines Kondensators als Energiespeicher
2 in Relation zu korrespondierenden Spannungsgrenzen U
es_min2, U
es_max_sp2, U
es_max_ac2 als Maß für die Entscheidung zur Einleitung dieser Maßnahmen genommen werden. Wenn
also in den Ansprüchen vom Energieinhalt und vom Vergleich des Energieinhalts und/oder
dessen zeitlichen Ableitungen mit einem Wert die Rede ist, dann sind damit nicht nur
ein Energieinhalt und dessen Ableitungen gemeint, sondern auch alle physikalischen
Größen, die eine äquivalente Aussage erlauben und deren entsprechenden analogen Grenzwerte.
Umgekehrt wird in analoger Weise die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung
eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht, wenn
der gemessene Energieinhalt des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes
U
es_min3 liegt oder der Betrag der gemessenen Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb
eines vorgegebenen Wertes U
es_max_sp3 liegt oder die mittlere Dauer der Schließung oder Durchlasswiderstandsverringerung
eines der Schalter 3, 9 bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird,
wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers
2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes U
es_min_ac3 liegt.
[0035] Wie bereits beschrieben, werden die Schalter 3, 9, die typischerweise Leistungstransistoren
sind, durch ein regelndes Element, einen Regler 6 angesteuert. Dies geschieht so,
dass der Strom, der durch die Gesamtheit der Lasten 4, 10 fließt, während eines Schaltvorgangs
durch das messende Element 5 erfasst wird und als eine Regelgröße dieses regelnden
Elementes 6 verwendet wird. Die Regelung geschieht durch einen Leistungstransistor
3, 9, der dann den Strom beispielsweise auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2
oder 1,4 fache oder doppelte des Wertes begrenzt, der ohne Schaltvorgang durch die
Verbraucher fließt. Dies bedeutet nichts anderes, als dass das Überschwingen des Stromes
hierdurch auf 10% oder 20% oder 40% oder 100% begrenzt wird.
[0036] Umgekehrt wird ein Unterschwingen beispielsweise auf 10%, 20%, 50% oder 70% dieses
Wertes begrenzt, indem der Leistungstransistor 3, 9 wieder geeignet durch das regelnde
Element 6 angesteuert wird. Auch hierbei wird der Strom durch die Gesamtheit der Verbraucher
4, 10 ebenfalls während eines Schaltvorgangs durch das messende Element 5 erfasst
und als Regelgröße des regelnden Elements 6 verwendet. In diesem Fall begrenzen die
Leistungstransistoren 3, 9 den Strom auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder
0,5 oder 0,3 fache wiederum des Wertes, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher
4, 10 fließt.
[0037] Im Folgenden wird die beispielhafte Figur 3 beschrieben.
[0038] Nun ist es auch denkbar, dass mehrere serielle Verbraucherstränge beispielsweise
aus einem ersten Verbraucherstrang aus zwei seriell verschalteten Verbrauchern 4,
10 und einem zweiten Verbraucherstrang aus zwei weiteren seriell verschalteten Verbrauchern
17, 19 parallel von einer Stromquelle 1 versorgt werden. Diese Anordnung kann vorteilhafterweise
zur Lastverteilung zwischen den beiden Verbrauchersträngen genutzt werden.
[0039] Hierbei kann es beispielsweise sinnvoll sein, dass zum einen eine Strommessstelle
22 für den Gesamtstrom in beide Verbraucherstränge hinein vorgesehen wird und zum
anderen jeder Verbraucherstrang für sich über je eine Strommesseinrichtung 5, 21 verfügt.
[0040] Die Schalter 3, 9, 16, 18 werden über die Steuerleitungen 12, 13, 23, 24 durch den
Regler 6 angesteuert. In diesem Beispiel werden Shunt-Widerstände 14, 22, 5, 21 als
beispielhafte Strommessstellen verwendet. Die entsprechenden Potenziale der zugehörigen
Knoten 7, 8, 20, 11, 25 werden als beispielhafte Eingangssignale dem Regler 6 zugeführt,
der daraus die Steuersignale 12, 13, 23, 24 für die Schalter 3, 9, 16,18 erzeugt.
[0041] In diesem und in dem Fall, dass alle Verbraucher 4, 10, 17, 19 zumindest zeitweise
innerhalb einer Periode mit Energie versorgt werden sollen, ist es sinnvoll, die Überbrückung
der Verbraucher 4, 10, 17, 19 abwechselnd durchzuführen. Beispielsweise kann es erforderlich
sein, mehrere der Verbraucher 4, 10, 17, 19, beispielsweise LEDs, zumindest zeitweise
anzuschalten. Hierbei kann es erforderlich sein, dass die Zeit der Energiezufuhr innerhalb
einer Zeitperiode anteilig aufgeteilt wird, wobei bei mehreren Verbrauchern sich Aktivitätsintervalle
überlappen können, aber nicht müssen. Es können ebenso Zeiten vorkommen, in denen
kein Verbraucher 4, 10, 17, 19 Energie verbraucht und ggf. der Energiespeicher 2,
wenn notwendig, mit Energie beladen wird oder beladen werden kann. Bei einem Kondensator
2 sind dies Lade- und Entladevorgänge. Soll dieser Fall vorkommen, so müssen alle
Verbraucher abgetrennt werden können. Ein solcher Schalter, der seriell zu allen Verbrauchern
wäre, ist in den Figuren nicht eingezeichnet.
[0042] Bei einem solchen Umschaltvorgang von einer Last zur anderen ist es sinnvoll, dass
durch gleichzeitiges SCHLIESSEN oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
eines ersten Schalters, beispielsweise des Schalters 3, und gleichzeitiges ÖFFNEN
oder eine gleichzeitige Erhöhung des Durchlasswiderstands eines zweiten Schalters,
beispielsweise des Schalters 16, der Strom im messenden Element 22 oder die Stromänderungsgeschwindigkeit
im messenden Element 22 oder eine höhere Zeitableitung der Stromänderungsgeschwindigkeit
im messenden Element 22 innerhalb des vorgegebenen oder programmierten Bereichs bleibt.
[0043] Im Falle der Parallelschaltung mehrerer serieller Verbraucherzweige kann das messende
Element 22 auch aus mehreren solchen Elementen 5, 21 in den einzelnen Zweigen mit
anschließender Summierung oder einer vektoriellen Bereichsvorgabe oder in einem messenden
Element 22 in Sternpunkten bestehen.
[0044] Es ist daher möglich, dass diese Bedingungen für den Gesamtstrom eines seriellen
Teilzweiges und/oder für den Gesamtstrom mehrerer serieller Teilzweige und/oder für
den Gesamtstrom aller von der Stromquelle versorgten Verbraucher gelten. Es ist auch
denkbar, sowohl Bedingungen für mehrere Teilzweige und/oder den Gesamtstrom vorzugeben.
[0045] Für den Fall mindestens zweier parallel zu versorgender Lasten aus einer Quelle 1
kann vorteilhafterweise durch Modulation der Schaltelemente 3 durch den Regler 6 eine
vorgegebene Stromverteilung in diesen Lasten herbeigeführt werden. Diese Modulation
der Schaltelemente 3 durch den Regler 6 kann beispielsweise mithilfe analoger Impedanz-Variationen
oder zeitdiskret durch PWM-Ansteuerung erfolgen. Dies ist insbesondere deshalb von
Interesse, weil ansonsten sich die Stromverteilung auf die mindestens zwei Zweige
unkontrolliert ändern kann.
[0046] Analog kann die Anzahl der Schaltvorgänge im Verbrauchernetzwerk, die sich überlappen
dürfen, begrenzt werden. Es ist somit sinnvoll, dass während des Ein- und/oder Ausschaltens,
also der ÖFFNENs oder SCHLIESSENs, oder der Änderung des Durchlasswiderstands eines
ersten Schalters, beispielsweise des Schalters 4, kein zweiter Schalter oder nur eine
vorgegebene Anzahl zweiter Schalter ein- oder ausgeschaltet wird oder in seinem/ihrem
Durchlasswiderstand verändert wird/werden. Eine vorteilhafte Auslegung dieser Überlappung
stellt das zeitgleiche ÖFFNEN und SCHLIESSEN von zweimal N Schaltern 3 in der Art
dar, das die vorgegebene Sollgröße während der Übergänge konstant bleibt.
[0047] Darüber hinaus ist es sinnvoll, wenn sichergestellt wird, dass der Abstand solcher
Ereignisse in der Art erfolgt, dass das von der Vorrichtung abgestrahlte elektromagnetische
Störspektrum den jeweiligen Anforderungen der Anwendung genügt. Beispielsweise ist
es denkbar, einen zeitlichen Mindestabstand, hier bezeichnet mit t
min_s, zwischen zwei Schaltvorgängen vorzugeben.
[0048] Typischerweise kann also eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehrere parallelgeschaltete
Zweige serieller Verschaltungen von Verbrauchern aufweisen, wobei diese wiederum jede
für sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung darstellen. Natürlich kann es sich bei
einem Zweig um eine nicht erfindungsgemäße Vorrichtung handeln, wenn deren Einfluss
durch die Regelfähigkeiten des erfindungsgemäßen Zweiges kompensiert werden kann.
Im einfachsten Fall kann es sich also um einen einzelnen Verbraucher handeln, der
zu einer Serienschaltung aus zwei Verbrauchern oder sogar nur einem einzelnen Verbraucher
parallel geschaltet ist und ggf. auch über einen Schalter verfügt. In einem solchen
Verbrauchernetzwerk kann es an verschiedenen Stellen weitere Energiespeicher und Stromquellen
geben, die ggf. den Strom in einzelnen Zweigen stabilisieren und begrenzen.
[0049] In einem solchen Netzwerk muss, damit die Regelung greifen kann, mindestens einem
Verbraucher ein Schalter parallel geschaltet sein. Natürlich kann es ebenso sinnvoll
sein, jeden der Zweige einzeln oder mehrere Zweige in Summe durch gesonderte Messvorrichtungen
zu überwachen. Auch hierbei können jeweils der Stromwert selbst oder die Stromänderungsgeschwindigkeit
oder eine höhere zeitliche Ableitung des Stromes durch den jeweils betroffen sequentiellen
Teilbaum der besagten Verbraucher gemessen und für die Regelung verwendet werden.
[0050] Schließlich ist noch zu erwähnen, dass der Öffnungs- und Schließvorgang eines Schalters,
beispielsweise des Schalters 3, durch den Regler 6 abgebrochen werden kann, wenn,
die Systemantwort in Form der zeitlichen Stromänderung eines der Ströme an einer oder
mehrerer der Messstellen 14, 22, 5, 21 nicht innerhalb eines Toleranzbandes um eine
zeitliche Änderungssollfunktion herum erfolgt. In dem Beispiel handelt es sich um
vier Ströme an den Messstellen 14, 5, 22, 21, also einem Stromvektor. Dementsprechend
kann es sich bei dem Toleranzband auch um ein Toleranzband mit einem mehrdimensionalen
Querschnitt handeln. In diesem Fall also beispielsweise um einen vierdimensionalen
Querschnitt.
[0051] Dies eröffnet die Möglichkeit, auf einen Fehler zu schließen. Dies ist insbesondere
bei der Detektion sicherheitsrelevanter Ausfälle, beispielsweise bei Heckleuchten
von Kraftfahrtzeugen von Vorteil. Sollte also nun beispielsweise der Strom bei einem
ÖFFNEN des Schalters 3 einbrechen, so könnte ein Fehler in der entsprechenden Last
4, beispielsweise einer LED, derart vorliegen, dass der Stromkreis in dieser Last
4 aufgrund eines Fehlers dieser Last 4 unterbrochen ist.
[0052] Umgekehrt kann ein Kurzschluss der Last 4 detektiert werden, wenn der Strom bei einem
SCHLIESSEN des Schalters 3 nicht ansteigt, sondern beispielsweise gleichbleibt.
[0053] Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also auf den Zustand der Verbraucherkette,
in diesem Beispiel bestehend aus den Verbrauchern 4, 10, 17, 19, und insbesondere
auf deren korrekte Funktion geschlossen werden.
[0054] Der Regler 6 kann dann je nach Vorgabe zum einen die Reglerfunktion ändern oder sogar
den Öffnungs- und Schließvorgang ganz abbrechen und/oder andere Schalter ÖFFNEN oder
SCHLIESSEN oder sonst wie deren Zustand ändern oder die Topologie der Vorrichtung
ändern.
[0055] Diese Überwachung hat ihre Relevanz bei Buck-Schaltreglern, die im Falle geringer
Eingangsspannung maximal eben diese auf den Ausgang legen würden. Dies ist beispielsweise
in Fahrzeugen oft der Fall. So weisen Kraftfahrzeuge typischerweise einen Spannungseinbruch
während des Anlassens oder des Start/Stop-Vorgangs auf.
[0056] Schließlich Figur 4 soll noch erwähnt werden, dass bei einer Serienschaltung von
mehreren Verbrauchern 4, 10, 17, die Energieaufnahme der einzelnen Verbraucher 4,
10, 17 in Summe und relativ zueinander geregelt werden kann. Als Beispiel soll hier
die Steuerung einer RGB-Leuchtdioden-Einheit zur farblichen Bestrahlung eines Objekts
O beschrieben werden.
[0057] So ist es beispielsweise bei drei Verbrauchern 4, 10, 17 in Serie mit je einem Schalter
3, 9, 16 denkbar, das ÖFFNEN und SCHLIESSEN der Schalter 3, 9, 16 von drei Parametern,
in der Folge als Y, M, K beschrieben, abhängig zu machen.
[0058] Dabei wird beispielsweise eine PWM-Modulation der Aktivität der Verbraucher 4, 10,
17 verwendet. Handelt es sich bei den drei Verbrauchern 4, 10, 17 beispielsweise um
drei LEDs in den drei Grundfarben rot, gelb, blau, so wird mit dem Y-Signal die Helligkeit
aller drei Dioden, mit M und K der Farbvektor, also die relative Helligkeit der drei
Dioden zueinander geregelt. Da die Wahrnehmung durch den Menschen stark nichtlinear
ist, ist es sinnvoll, wenn ggf. eine Korrektur des Farbvektors durch eine Korrekturfunktion
des Reglers 6 in Abhängigkeit vom Y-Signal und weiteren helligkeitsbestimmenden Parametern
erfolgt.
[0059] Ein helligkeitsbestimmender Parameter in diesem Sinne wäre beispielsweise die Energielieferung
der Stromquelle und der Energieinhalt des Energiespeichers 2 sowie deren Ableitungen.
[0060] Natürlich ist die Anwendung beliebiger anderer Farbraummodelle als eines YMK Farbraums
denkbar. Beispiele hierfür wären
- der LMS-Farbraum - der physiologische Farbraum, der auf den spektralen Empfindlichkeiten
der L-, M-, S-Zapfen aufbaut,
- der XYZ-Farbraum - von der CIE ursprünglich aufgestellter Normfarbraum, auf rechnerischen
Koordinaten X, Y, Z konstruiert, die aus Zapfenempfindlichkeiten erstellt sind,
- der RGB-Farbraum - der für Computermonitore und als Internetstandard genutzt wird,
- das CMYK-Farbmodell - das beim Desktoppublishing und in der Druck-Endstufe genutzt
wird,
- der HSV-Farbraum mit den Varianten HSL, HSB, HSI - Design die typischerweise für Dokumentation
von Malerei und in der Videokunst benutzt werden,
- der Lab-Farbraum - ein CIE-Farbenraum, der aus XYZ abgeleitet ist und der ebenfalls
alle wahrnehmbaren Farben umfasst; und dessen Weiterentwicklung der DIN99-Farbraum
darstellt,
- der LCh°-Farbraum, welcher keinen weiteren Farbraum im eigentlichen Sinne, bezeichnet,
sondern eine Darstellung von HSV, LUV oder LAB in Polarkoordinaten ist,
- der I1I2I3-Farbraum, welcher ein rechentechnisch optimierter Farbraum für die Bildverarbeitung
ist,
- das YCbCr-Farbmodell - kurz YCC -, das im digitalen Fernsehen insbesondere im digitales
PAL, als auch im digitalen NTSC, DVB, JPEG, MPEG, DVD-Video Verwendung findet,
- den xvYCC Farbraum, einem gegenüber YCbCr erweiterten Farbraum, der die gesamten 8
Bit pro Farbkanal nutzt und für Flachbildschirme verwendet wird,
- das YPbPr-Farbmodell, das für analoges HDTV und analoge Component-Video-Signale verwendet
wurde,
- das YUV-Farbmodell, das beim für analogen PAL und NTSC verwendet wurde,
- das YIQ-Farbmodell bei älteren Formen des analogen NTSC Verwendung fand,
- das YDbDr-Farbmodell das bei analogem SECAM Verwendung fand und
- das YCC-Farbmodell das für spezielle Photo CDs verwendet wird.
[0061] Diese beispielhaften Formate sind offensichtlich nur ein Ausschnitt der möglichen
Farbformate.
[0062] Es ist sinnvoll, wenn ein Farbsensor 26 entweder
- 1. die Abstrahlung der Leuchtdioden und/oder
- 2. die Rückstrahlung vom zu beleuchtenden Objekt
misst und diese Werte in den Regler 6 einfließen.
[0063] Dies ist ein Beispiel für den allgemeinen Fall, dass die Wirkung der Verbraucher
4, 10, 17 überwacht wird und ebenfalls durch den Regler 6 nachgesteuert wird.
[0064] Der Regler 6 sorgt nun dafür, dass
- 1. die Helligkeit der Beleuchtung und damit der Energieverbrauch der Lasten 4, 10,
17 der durch die Stromquelle 1 und dem Energiespeicher 2 zur Verfügung gestellten
Energiemenge entspricht und
- 2. die Energiemengenaufteilung auf die Verbraucher 4, 10, 17 dem Ziel - hier einer
vorgegebenen farblichen Beleuchtung oder farblichen Rückstrahlung durch ein bestrahltes
Objekt O - entspricht.
[0065] Figur 4 zeigt im Übrigen nur die Regelung der farblichen Rückstrahlung vom Objekt
O.
[0066] Besonders vorteilhaft ist, dass dabei fehlerhafte Zustände der Verbraucher 4, 10,
17, wie oben beschrieben detektiert werden können.
[0067] Daher ist es sinnvoll, wenn der Regler über eine Schnittstelle IF mit einem Steuergerät,
beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage Zustandsdaten austauschen kann.
[0068] Diese Zustandsdaten können beispielsweise unter anderem Fehlerzustände, Schaltzustände
der Schaltsignale 13, 12, 23 und somit Regelwerte, Werte der Sensoren 26 und der Strommessstellen
14, 5 und Spannungen an den Knoten 7, 11 sein.
[0069] Ein weiterer Regelparameter kann die Temperatur des Systems oder von Teilen das Systems,
insbesondere die Temperatur der Verbraucher 4, 10, 17 oder der Schalter 13, 12, 23
oder der Stromquelle 1 sein. Ein entsprechender Sensor ist allerdings in Figur 4 nicht
eingezeichnet, wird aber ebenfalls von dem Regler 6 ausgewertet.
[0070] Ein typischer Regelalgorithmus des Reglers 6 wird dann so gewählt, dass immer die
Energieentnahme aus den beiden Energiequellen, der Stromquelle 1 und dem Energiespeicher
2 einem Maximalwert oder einem intern oder extern vorgegebenen Wert oder dem aktuellen
Wert einer vorgegebenen externen Regelfunktion der Zeit entspricht, wenn nicht die
Energieentnahme durch andere Faktoren, beispielsweise in diesem Beispiel der Helligkeitsvorgabe
oder der Temperatur von Systemkomponenten eingeschränkt wird. Beispielsweise ist es
denkbar, dass ein Konstantwert eingestellt wird oder aber, dass zu bestimmten Nachtzeiten
im Falle von LEDs als Lasten unterschiedliche Helligkeiten eingestellt werden.
[0071] Somit ergibt sich ein Verfahren zur Prüfung einer solchen Vorrichtung bei dem eine
oder mehrere Lasten in einer Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, betrieben
werden. Die Vorrichtung weist dabei eine Messvorrichtung 5 aufweist, die in der Lage
ist,
- den Stromwert und/oder
- die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes
zumindest durch einen ersten Verbraucher oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren
ersten Verbrauchern 4 oder ein Teilnetz von ersten Verbrauchern 4 zu messen. Weiter
weist die Vorrichtung einen Regler 6 auf, der in Abhängigkeit von einem der zuvor
ermittelten Werte einen der Schalter 3 öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert. Natürlich sind Vorrichtungen mit mehreren Schaltern und Verbrauchern denkbar,
wie zuvor beschrieben. Der besagte Regler 6 überprüft dabei typischerweise gleichzeitig,
ob die zeitliche Veränderung
- des Stromwerts und/oder
- der Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
- einer höheren zeitlichen Ableitung des Stromwertes
durch den besagten - Verbraucher oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren
ersten Verbrauchern 4 oder einem erfindungsgemäßen Teilnetz vorgabegerecht erfolgt.
Die Überprüfung gegenüber einer Vorgabe erfolgt dabei in der Weise, dass der zu überprüfende
Wert einer vorgegebenen Soll-Funktion in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des
ÖFFNENs oder SCHLIESSENs oder der Änderung des Durchlasswiderstands innerhalb eines
vorgegebenen Toleranzbandes folgen muss.
[0072] Hieraus ermittelt der Regler 6 oder eine andere Komponente, beispielsweise ein µ-Controller,
der Daten vom Regler 6 über eine Schnittstelle IF erhält, einen Messwert für den Zustand
des Verbrauchers. Die Regelfunktion des Reglers 6 wird in Abhängigkeit von der Abweichung
von einer solchen Sollfunktion verändert. Der so ermittelte Messwert kann dabei auch
auch ein binärer Messwert sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Messwert "defekt"
oder "nicht defekt" bedeutet.
[0073] Natürlich kann dabei ein Energiespeicher 2 in einer solchen so betrieben werden,
dass diese Vorrichtung eine Messvorrichtung aufweist, die in der Lage ist,
- den verbleibenden Energieinhalt des Energiespeichers 2 und/oder
- die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts mindestens des Energiespeichers 2
und/oder
- eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts mindestens des besagten Energiespeichers
2
zu messen. Dabei weist die Vorrichtung typischerweise einen Regler 6 auf, der in Abhängigkeit
von zumindest einem der zuvor ermittelten Werte typischerweise einen der Schalter
3 öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand verändert. Dabei prüft der
besagte Regler 6 gleichzeitig, ob die zeitliche Veränderung
- des verbleibenden Energieinhalts des Energiespeichers 2 und/oder
- der Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des Energiespeichers 2 und/oder
- einer höheren zeitlichen Ableitung des Energieinhalts des besagten Energiespeichers
2 ,
einer vorgegebenen Funktion folgt. Diese vorgegebene Funktion ist typischerweise abhängig
von dem zeitlichen Verlauf des ÖFFNENs oder SCHLIESSENs oder der Änderung des Durchlasswiderstands.
Dabei darf der gemessene Wert ein vorgegebenes Toleranzband nicht verlassen. Natürlich
kann der Energieinhalt wieder auch in Form einer signifikanten Größe ermittelt werden.
Beispielsweise ist es denkbar, nur den Strom in einen Kondensator, der als Energiespeicher
dient, hinein oder aus diesem heraus aufzuintegrieren und daraus auf den Ladungszustand
zu schließen. Analog könnte auch die Kondensatorspannung gemessen werden. Wie oben
kann hieraus wieder ein Messwert für den Zustand des Energiespeichers abgeleitet werden.
Auch kann wieder die Regelfunktion des Reglers 6 in Abhängigkeit von der Abweichung
von einer solchen Sollfunktion verändert werden. Da diese Informationen für höher
geordnete Systeme wichtig sein können, ist es sinnvoll, diese Zustandswerte der Vorrichtung
über eine Schnittstelle IF an das höher geordnete System, beispielsweise ein Rechnersystem
zu übertragen. Hierbei können beispielsweise
∘ ein Regelwert eines der Ausgänge des Reglers,
∘ ein interner Regelwert des Reglers,
∘ ein Messwert oder Zustandswert eines der Sensoren 26,
∘ der Stromwert einer der Strommessstellen 14, 5,
∘ der Spannungswert an einem der Knoten 7, 11,
∘ die Differenz zwischen Regelwert und Messwert am Regler 6,
∘ der Zustand eines oder mehrerer der beteiligten Schaltelemente 3,
∘ ein Messwert entsprechend der Spannung über mindestens einem der Schaltelemente
3,
∘ ein Messwert entsprechend dem Strom in mindestens einem der Schaltelemente 3
als Werte übertragen werden.
1. Vorrichtung mit
- mindestens einem ersten Verbraucher, mindestens einer Stromquelle und mit einer
Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung des mindestens einen ersten Verbrauchers
(4), wobei die Energieversorgungseinheit versehen ist mit
- mindestens einem Energiespeicher (2),
- wobei durch die mindestens eine Stromquelle (1) und den mindestens einen Energiespeicher
(2) Energie in einen ersten Ausgangsknoten (7) einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) der mindestens eine erste Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar ist,
- wobei der Energiespeicher (2) ausgelegt ist, dann Energie zu liefern, wenn die Energielieferung
der Stromquelle (1) nicht ausreichend ist und der Energiespeicher (2) noch genügend
Energieinhalt aufweist,
- mindestens einem zum mindestens einen ersten Verbraucher (4) parallel geschalteten
Schalter (3) zur Überbrückung und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des dem Schalter
(3) zugeordneten ersten Verbrauchers (4) und
- mindestens einer Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) und/oder einer Energie-
und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung,
- wobei die Stromveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (5) ausgelegt ist,
a) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
b) eine höhere zeitlichen Ableitung des Stromwertes durch den besagten ersten Verbraucher
(4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren ersten Verbrauchern (4)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln und/oder
- wobei die Energie- und/oder Energieveränderungs-Ermittlungsvorrichtung (14) ausgelegt
ist,
a) den verbleibenden Energieinhalt des mindestens einen Energiespeichers (2) und/oder
b) die Änderungsgeschwindigkeit des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2) und/oder
c) eine höhere zeitliche Ableitung des Energieinhalts des mindestens einen Energiespeichers
(2)
insbesondere messtechnisch zu ermitteln, wobei der Energieinhalt auch in Form der
Ermittlung einer ihn repräsentierenden Größe ermittelbar ist, und
- mindestens einem Regler (6), der in Abhängigkeit von zumindest einem der zuvor ermittelten
Werte mindestens einen der Schalter (3) öffnet oder schließt oder dessen Durchlasswiderstand
verändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Strom-Ermittlungsvorrichtung (5), die ausgelegt ist, den Stromwert
durch den besagten ersten Verbraucher (4) oder eine sequentielle Verschaltung von mehreren
ersten Verbrauchern (4) zu ermitteln.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- sie mehr als einen ersten Verbraucher (4) aufweist und dass diese ersten Verbraucher
(4) in Serie geschaltet sind und
- dass die ersten Verbraucher (4) von zumindest einem Teilstrom der Stromquelle (1)
versorgbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- keinen Schalter zu schließen oder in seinem Durchlasswiderstand zu verringern,
a) wenn der gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax1 liegt und/oder
b) wenn der Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_sp1 liegt und/oder
c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines
vorgegebenen Wertes Imax_ac1 liegt und/oder
- keinen Schalter zu öffnen oder in seinem Durchlasswiderstand zu erhöhen,
a) wenn der gemessene Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin1 liegt und/oder
b) wenn der Betrag der gemessene Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_sp1 liegt und/oder
c) wenn der Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Imin_ac1 liegt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der
gemessene Stromwert oberhalb eines vorgegebenen Wertes Imax2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der
Betrag der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit oberhalb eines vorgegebenen Wertes
Imax_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu verringern, wenn der
Betrag der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes oberhalb eines vorgegebenen
Wertes Imax_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene
Stromwert unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise erhöht wird, wenn der Betrag
der gemessenen Stromänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Wertes Imin_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag
der gemessenen höheren Zeitableitung des Stromwertes unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Imin_ac2 liegt.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der gemessene
Energieinhalt des Energiespeichers 2 unterhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag
der gemessenen Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit des Energiespeichers 2 oberhalb
eines vorgegebenen Wertes Ues_max_sp2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu senken, wenn der Betrag
der gemessenen höheren Zeitableitung des Energieinhalts des Energiespeichers oberhalb
eines vorgegebenen Wertes Ues_max_ac2 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der gemessene
Energieinhalt des Energiespeichers 2 oberhalb eines vorgegebenen Wertes Ues_min3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag
der gemessenen Energieinhaltsänderungsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen
Wertes Ues_max_sp3 liegt und/oder
- die mittlere Dauer der Schließung oder der Durchlasswiderstandsverringerung eines
Schalters bezogen auf eine Zeitperiode zumindest zeitweise zu erhöhen, wenn der Betrag
der gemessenen höheren Zeitableitung des Energieinhaltes des Energiespeichers 2 unterhalb
eines vorgegebenen Wertes Ues_min_ac3 liegt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der mindestens eine Schalter ein Leistungstransistor ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während
eines Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine
Regelgröße dieses Reglers verwendbar ist und der Leistungstransistor ausgelegt ist,
den Stromwert auf einen Wert kleiner als das 1,1 oder 1,2 oder 1,4 fache oder doppelte
desjenigen Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Leistungstransistor durch einen Regler ansteuerbar ist, so dass der während
eines Schaltvorgangs durch ein Messelement erfasste Stromwert als mindestens eine
Regelgröße dieses Reglers verwendbar ist, und der Leistungstransistor ausgelegt ist,
den Stromwert auf einen Wert größer als das 0,9 oder 0,8 oder 0,5 oder 0,3 fache desjenigen
Wertes zu begrenzen, der ohne Schaltvorgang durch die Verbraucher fließt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- durch gleichzeitiges Schließen oder eine gleichzeitige Verringerung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters und gleichzeitiges Öffnen oder eine gleichzeitige
Erhöhung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters
a) den von einem Messelement erfasstem Stromwert und/oder
b) die Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement erfassten Stroms und/oder
c) eine höhere Zeitableitung der Änderungsgeschwindigkeit des von einem Messelement
erfassten Stroms
innerhalb eines vorgegebenen oder programmierten Bereichs zu halten.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist,
- während des Ein- und/oder Ausschaltens oder der Änderung des Durchlasswiderstands
mindestens eines ersten Schalters kein zweiter Schalter ein- oder auszuschalten oder
in seinem Durchlasswiderstand zu verändern und/oder
- der zeitliche Abstand zwischen dem Ein- und/oder Ausschalten oder der Änderung des
Durchlasswiderstands mindestens eines ersten Schalters und dem Ein- und/oder Ausschalten
oder der Änderung des Durchlasswiderstands mindestens eines zweiten Schalters einen
Minimalwert tmin_s nicht zu unterschreiten.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
- eine Vorrichtung zur Versorgung einer Schaltung von mindestens drei Verbrauchern
(4),
- wobei diese mindestens drei Verbraucher in mindestens zwei parallelgeschalteten
Serienschaltungen verschaltet sind, wobei
- mindestens eine dieser mindestens zwei Serienschaltungen eine Serienschaltung aus
mindestens zwei Verbrauchern (4) ist und
- die andere Serienschaltung der mindestens zwei Serienschaltungen ein einzelner dritter
Verbraucher (4) oder eine Serienschaltung aus zwei und mehr Verbrauchern (4) sein
kann,
- wobei durch mindestens eine Stromquelle (1) und einen Energiespeicher (2) in einen ersten Ausgangsknoten
(7) Energie einspeisbar ist,
- wobei über diesen Ausgangsknoten (7) die mindestens drei Verbraucher (4) zumindest
zeitweise mit Energie versorgbar sind und
- wobei zu mindestens einem der besagten mindestens drei Verbraucher (4) mindestens
ein Schalter (3) zum Überbrücken und/oder zur Aufhebung einer Überbrückung des betreffenden
Verbrauchers (4) parallel geschaltet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
gekennzeichnet durch
- mindestens eine Vorrichtung (5), die
a) den Stromwert und/oder
b) die Stromänderungsgeschwindigkeit und/oder
c) eine höhere zeitliche Ableitung des Stromwertes
durch die sequentielle Verschaltung der besagten Verbraucher (4) mindestens einer oder
mehrerer oder aller der besagten mindestens zwei Serienschaltungen insbesondere messtechnisch
ermittelt.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- sie mindestens zwei Verbraucher aufweist,
- und mindestens je einen zugeordneten Schalter, also insgesamt mindestens zwei solche
Schalter aufweist,
- der Regler (6) ausgelegt ist, um den gemeinsamen Energieverbrauch zumindest dieser
beiden Verbraucher so zu regeln, dass dieser mit einem durch den Regler (6) oder von
außerhalb des Systems vorgegebenen Wert linear oder nichtlinear korrespondiert, und
- der Regler (6) ausgelegt ist, den relativen Energieverbrauch zumindest dieser beiden
Verbraucher für jeden dieser Verbraucher jeweils einzeln so zu regeln, dass der besagte
gemeinsame Energieverbrauch, im Sinne einer Wirkung innerhalb der zulässigen Toleranzen
der Anwendung, in der die Vorrichtung betrieben wird, nicht von den einzelnen relativen
Energieverbräuchen zumindest dieser beiden Verbraucher abhängt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Verbrauchern um Leuchtmittel oder Leuchtdioden in einer oder mehreren
Leuchtfarben handelt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit ausgelegt ist, den Energieumsatz in Energieumsatzhöhe
und/oder in der Aufteilung auf die Verbraucher von einem oder mehreren der folgenden
Parameter abhängt zu gestalten:
a) einem über eine Schnittstelle empfangenen oder programmierten Wert und/oder
b) dem Messwert eines oder mehrerer Farbsensoren und/ oder
c) dem Messwert eines Temperaturfühlers und/oder
d) dem Messwert eines anderen Sensors, der eine Wirkung mindestens eines der Verbraucher
misst.