CN112567589A - 智能插头和用于通过智能插头确定家用电器的操作信息的方法 - Google Patents

Abstract

一种智能插头(3)，被设计为将家用电器(2)与电源线(L)电连接。智能插头(2)包括电子控制器，该电子控制器被配置为：测量经由智能插头(3)供应给家用电器(2)的电功率的电流和电压，基于所述测量的电流和电压确定至少指示预定5电流谐波和/或预定电压谐波的电量，基于所确定的电量确定指示在家用电器(2)执行的操作循环期间激活的家用电器(2)的电负载的负载信息；基于10负载信息确定家用电器(2)执行的操作循环，并将所确定的操作循环传送给网络系统(5)。

Description

智能插头和用于通过智能插头确定家用电器的操作信息的 方法

本发明涉及一种智能插头，该智能插头被设计为识别家用电器的电负载(电负载在家用电器执行的操作循环期间被激活)，并基于识别出的电负载确定家用电器执行的操作循环。

如已知的，当今一些家用电器(比如冰箱、洗衣机等)设置有通信装置，通信装置将家用电器与家庭网络系统连接，以便在彼此交换数据以及与远程计算设备交换数据。

通信装置通常包括WiFi电子装置，这些电子装置永久安装在家用电器中并被配置为与家庭网络系统执行短距离数据通信。

因此，可以通过由远程计算设备执行的算法来收集和详细说明由家用电器生成的数据，这些算法将例如指示电器服务/信息的详细说明结果传送给家用电器的用户的智能手机。

然而，未设置有任何电子连接系统的一些现有家用电器不能被包括在家庭网络系统中，因此阻止它们的用户获得以上披露的电器服务/信息。

智能插头是一项开发的技术，用于使得可以在无需连接装置的情况下将现有家用电器与网络系统进行连接。

智能插头通常插入室内插座中以向与智能插头连接的家用电器供应电功率，并且典型地具有测量家用电器的电功率消耗量并经由家庭网络系统将测量结果发送到远程计算设备的功能。

EP 3 358 692 A1披露了一种用于将电气器具联接到电源的电力插头。该插头包括：电流传感器，该电流传感器测量通过插头供应给电气器具的电流；电压传感器，该电压传感器测量通过插头供应给电气器具的电压；以及处理器，该处理器被配置为：根据与电流传感器和电压传感器进行的电流和电压测量有关的数据中确定功耗数据；基于功耗数据，监测电气器具中是否发生故障；并发送与电气器具的故障有关的信息。

US 2011/098867 A1披露了一种用于评估电负载的性质的装置。该装置包括：换能器块，该换能器块插置在电源与电负载之间；信号电子装置区段，该信号电子装置区段操作为接收来源于换能器块的信号；一个或多个处理器，该一个或多个处理器操作为分析接收的信号中的一个或多个信号并确定该信号的一个或多个标记；该一个或多个处理器中的处理器，操作为使信号标记与存储的标记匹配；以及该一个或多个处理器中的处理器，操作为根据匹配的标记评估负载的性质。

US 2011/251807 A1披露了一种装置，该装置用于从网络中的单个点监测电气装置网络(比如家庭或小型办公室)中的电气装置的详细能量使用。该装置包括：控制器，该控制器联接到电源；用于测量在要监测的电气装置上游的点获取的第一多个电源参数和后续的第二多个电源参数的装置；输入与输出模块，该输入与输出模块联接到能量监测装置；以及存储器，该存储器编程有指令，这些指令用于根据在第一多个电源参数与第二多个电源参数之间检测到的变化来识别联接到电源的电气装置的存在以及电气装置的状态，并且能量监测装置进一步被编程为监测联接到能量监测装置的输入与输出模块。

本披露的一方面在于提供一种智能插头，该智能插头能够基于对在操作循环期间激活的负载的识别来确定指示由现有家用电器执行的这些操作循环的信息，并将所确定的操作循环信息传送给远程计算系统，而不需要向现有家用电器添加新的配置/部件。

详细地，本披露涉及作为不可连接装置的改型的家用电器连接区域，以便向现有的不可连接电器提供可供用于可连接电器的相同可能性和服务。

本披露的一方面在于提供一种智能插头，该智能插头被设计为将家用电器与电源线电连接，所述智能插头包括电子控制装置，该电子控制装置被配置为：测量经由智能插头供应给所述家用电器的电功率的电流和电压，基于所测量的电流和电压确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，基于所述确定的电量确定指示在所述家用电器执行的操作循环期间激活的所述家用电器的电负载的负载信息，基于所述负载信息确定家用电器执行的操作循环；将所述确定的操作循环传送到网络系统。

优选地，该电子控制装置被进一步配置为：存储负载的电签名，这些电签名包含指示当家用电器执行操作循环时与所述家用电器的电负载的激活相关联的所述电量中的一个或多个的信息，基于一个或多个电量确定电签名，基于在执行该操作循环时确定的所述电签名和所述存储的电签名确定所述负载信息。

优选地，电子控制装置被进一步配置为执行智能插头自动调谐程序，其中：当家用电器正在执行预定操作循环时，在这些电负载的预先确定的激活期间确定一个或多个负载电量；基于在预定操作循环期间确定的所述电量确定所述电负载的负载电签名；所述电负载的所述负载电签名存储在所述智能插头的存储装置中。

优选地，网络系统包括远程计算系统和家庭网络系统；所述电子控制装置被配置为经由所述家庭网络系统与所述远程计算系统进行通信，以与远程计算系统交换数据；电子控制装置被进一步配置为：从所述远程计算系统接收与可以由家用电器执行的操作循环相关联的负载激活曲线并将其存储在所述存储装置中；基于在家用执行操作循环时确定的所述电签名来确定负载激活曲线；基于当家用执行操作循环时确定的所述负载激活曲线以及存储在所述存储装置中的与操作循环相关联的所述负载激活曲线来确定家用电器执行的操作循环。

优选地，这些电量进一步包括：有功功率、无功功率、归一化有功功率、归一化无功功率、以及电压与电流之间的相位移。

优选地，在所述操作循环期间激活的电负载包括电动马达；包括所述电动马达的所述电负载的负载电签名至少基于三次电流谐波。

优选地，在所述操作循环期间激活的电负载包括电阻器；包括所述电阻器的所述电负载的负载电签名至少基于有功功率和无功功率。

优选地，在所述操作循环期间激活的电负载包括马达控制的阀；包括所述电阻器的所述电负载的负载电签名至少基于无功功率和电流奇次谐波。

优选地，所述电子控制装置包括第一电子单元和第二电子单元，该第一电子单元被配置为：测量经由所述智能插头供应给所述家用电器的电功率的电流和电压，基于所述测量的电流和电压确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，基于所述确定的电量确定指示在所述家用电器执行的操作循环期间激活的所述家用电器的电负载的负载信息，基于所述负载信息确定家用电器执行的操作循环；第二电子单元被配置为：将所述确定的操作循环传送到网络系统。

根据本披露的一方面，还提供了一种控制智能插头的方法，该智能插头被设计为将家用电器与电源线电连接并且被配置为将指示家用电器执行的操作循环的信息传送给网络系统，该方法包括：测量经由所述智能插头供应给所述家用电器的电功率的电流和电压，基于所述测量的电流和电压确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，基于所述确定的电量确定指示在所述家用电器执行的操作循环期间激活的所述家用电器的电负载的负载信息；基于所述负载信息确定家用电器执行的操作循环；将所述确定的操作循环传送给所述网络系统。

优选地，该方法包括：将负载电签名存储在所述智能插头中，这些负载电签名包含指示当家用电器执行操作循环时在所述家用电器的各个电负载的激活期间所述电量中的一个或多个的信息，基于一个或多个电量确定标识所述电负载的激活的负载电签名，基于在执行操作循环时确定的所述负载电签名和所述存储的负载电签名确定所述负载信息。

优选地，该方法包括：执行智能插头自动调谐程序，其中：当家用电器正在执行预定操作循环时，在这些电负载的预先确定的激活期间确定一个或多个负载电量；基于在预定操作循环期间确定的所述电量确定所述电负载的负载电签名；所述电负载的所述负载电签名存储在所述智能插头的存储装置中。

优选地，该方法包括：从所述远程计算系统接收与可以由家用电器执行的操作循环相关联的负载激活曲线并将其存储在所述存储装置中；基于在家用执行操作循环时确定的所述电签名来确定负载激活曲线；基于当家用执行操作循环时确定的所述负载激活曲线以及存储在所述存储装置中的与操作循环相关联的所述负载激活曲线来确定家用电器执行的操作循环。

优选地，所述电量进一步包括：有功功率、无功功率、归一化有功功率、归一化无功功率、以及电压与电流之间的相位移。

优选地，该智能插头包括第一电子单元和第二电子单元，该第一电子单元被配置为：测量经由所述智能插头供应给所述家用电器的电功率的电流和电压，基于所述测量的电流和电压确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，基于所述确定的电量确定指示在所述家用电器执行的操作循环期间激活的所述家用电器的电负载的负载信息，基于所述负载信息确定家用电器执行的操作循环；第二电子单元被配置为：将所述确定的操作循环传送到网络系统。

在以下通过参照附图而给出的对本发明其中一些优选实施例的详细描述中将更详细地突出本发明的进一步特征和优点。

在附图中，对应的特征和/或部件用相同的附图标记标识出。

具体地：

图1是展示了根据本披露的示例实施例的用于通过使用智能插头来确定家用电器2的操作信息的系统的示意图；

图2是根据本披露的示例实施例的智能插头的框图；

图3A是展示了在洗衣机执行的操作循环期间由智能插头确定的有功功率曲线的示例的曲线图；

图3B是展示了在洗衣机执行的操作循环期间由智能插头确定的无功功率曲线的示例的曲线图；

图3C是展示了在洗衣机执行的操作循环期间由智能插头确定的三次电流谐波曲线的示例的曲线图；

图3D是展示了在洗衣机执行的操作循环期间由智能插头确定的归一化有功功率曲线的示例的曲线图；

图3E是展示了在洗衣机执行的操作循环期间由智能插头确定的归一化无功功率曲线的示例的曲线图；

图4展示了五个曲线图，展示了由智能插头详细说明以确定在操作循环期间激活的电负载的电量的示例；而

图5是展示了根据本披露的示例实施例的用于通过使用智能插头来确定家用电器2的操作信息的方法的步骤的流程图。

在本说明书和附图中列举的实施例中所示的配置仅是本披露的示例性实施例，并且应当理解，在提交本申请时，存在能够代替本说明书和附图的实施例的各种修改示例。

现在将详细参考本披露的实施例，实施例的示例在附图中展示，其中，在整个附图中，相同的附图标记指代相同的要素。

如下文所述，已经证明本披露的智能插头和方法在应用于与洗衣机相对应的家用电器时特别有利。

应当理解，尽管参考与洗衣机相对应的家用电器描述了智能插头和方法，但是可以设想其他应用。

如可以了解的，本发明可以方便地应用于其他种类的家用电器，比如例如冷冻机、冰柜、冰箱、烘干机、烤箱、微波炉、洗碗机、电磁炉等。

参考图1，数字1指示用于确定家用电器2的操作信息的系统，该家用电器在附图所展示的示例性实施例中对应于洗衣机。

系统1包括：智能插头3，该智能插头被设计为要插入插座4中以向家用电器2供应电功率，并且被配置为确定家用电器2的操作信息；以及网络系统5，该网络系统与智能插头3交换数据并从智能插头接收操作信息。

根据图1所展示的示例性实施例，网络系统5可以包括：家庭网络系统6、远程计算系统7和用户终端8。

用户终端8可以对应于由用户握持的任何常用的、被配置为执行例如移动应用的计算机程序的便携式装置，比如智能手机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)。

家庭网络系统6可以被配置为在智能插头3、远程计算系统7与用户终端8之间交换数据。

然而，应当理解，替代地或除了家庭网络系统6，用户终端8还可以被配置为通过直接与远程计算系统7执行无线通信来交换数据/信号。

优选地，家庭网络系统6可以被配置为从智能插头3接收家用电器2的操作信息，并且将家用电器2的操作信息发送到远程计算系统7。

家庭网络系统6可以被进一步配置为从用户终端8接收标识家用电器2的电器代码，并将该电器代码发送到远程计算系统7。电器代码可以明确地标识与智能插头3连接的家用电器2。优选地，家庭网络系统6可以被进一步配置为从远程计算系统7接收标识家用电器2的电器代码，并将电器代码发送到智能插头3。

优选地，用户终端8可以被配置为执行移动应用，该移动应用被配置为激活智能插头电器服务。优选地，移动应用可以被配置为接收输入的电器代码，并将接收到的电器代码发送给远程计算系统7。优选地，移动应用可以被配置为从用户接收电器代码。优选地，用户可以在由移动应用执行的电器识别阶段期间将电器代码输入用户终端8中。优选地，移动应用可以被配置为从远程计算系统7下载操作循环清单，操作循环可以由所标识的家用电器来实施。优选地，移动应用可以被配置为从远程计算系统7下载(在下文中详细披露的)自动调谐程序期间由家用电器实施的预定操作循环的指示，该自动调谐程序由智能插头3执行以确定家用电器2中包括的电负载的电签名。

家庭网络系统6可以优选地通过比如无线保真(WiFi)、蓝牙或Zigbee等近场通信(NFC)与智能插头3和/或用户设备8交换数据。家庭网络系统6还可以优选地通过比如以太网等局域网(LAN)或比如因特网等广域网(WAN)与远程计算系统7交换数据。应当理解，家庭网络系统6可以包括能够实现无线通信的任何种类的调制解调器、因特网共享器、集线器装置、交换机装置、网桥装置、路由器装置、网关装置等。

根据图1所展示的示例性实施例，远程计算系统7被配置为：从智能插头3接收家用电器的操作信息，存储家用电器的操作信息，以及详细说明家用电器2的操作信息。

优选地，远程计算系统7可以处理从智能插头3接收到的操作信息，以确定例如家用电器2的维护数据/信息、诊断数据/信息。详细说明的数据可以基于与以下内容有关的统计分析：家用电器中包括的电负载的激活时间；电器和/或负载的使用寿命、电器和/或负载的诊断、电器和/或电负载故障的检测/预测等。

可以将详细说明的数据从远程计算系统7发送到用户设备8。优选地，可以响应于经由移动应用执行的用户请求，将详细说明的数据从远程计算系统7发送到用户设备8。

根据优选实施例，远程计算系统7可以有利地包括外部服务器和/或是云计算系统的一部分。

参考图1，智能插头3可以包括：外壳9，该外壳优选地由比如塑料材料的刚性材料制成；插塞10，该插塞被构造为要插入插座4中以从主电源线L接收电功率；以及插座出口11，该插座出口向家用电器2提供电功率。在图1所展示的示例性实施例中，外壳9可以具有盒形长方体。然而，应理解，本披露的各方面不限于此，并且外壳9可以具有任何形状，例如圆柱形形状、椭圆形形状等。插头10可以设置在外壳9的一侧(优选地设置在后侧)，并且可以从主电源线L接收110V或220V的功率。

关于插座出口11，其可以设置在外壳9的一侧(优选地设置在前侧)，并且可以将从电源线L接收的110V或220V的功率提供给家用电器2。

可以理解，插头10和插座出口11的形状是基于使用智能插头3的国家的电标准构造的。

参考图2所示的示例性实施例，智能插头包括电子控制器12和电子控制器13。

根据优选实施例，电子控制器12可以包括测量电路14，该测量电路被配置为测量经由智能插头3供应给家用电器2的电功率的电流和电压。优选地，测量电路14可以被配置为在预定时刻(优选为每一毫秒)重复采样供应给家用电器2的电流和电压。

根据优选实施例，电子控制器12可以进一步包括控制单元15，该控制单元详细说明所测量的电流和所测量的电压以确定指示以下各项的(在下文中详细披露的)电量：电流谐波、电压谐波、有功功率、和无功功率。控制单元15还被配置为确定指示归一化有功功率和/或归一化无功功率以及电压与电流之间的相位移的电量。

可以理解：可以基于归一化为电压向量和电流向量的一次电流谐波确定归一化有功功率，可以基于归一化为电压向量和电流向量的一次电流谐波确定归一化无功功率，并且可以基于归一化有功功率和归一化无功功率确定电压与电流之间的相位移。

例如，让第k个电压谐波向量Vk由两个分量

组成，这两个分量与电压的第k个谐波正弦分量有关，关系式为

其中，上标T表示向量的转置，F表示电网基本频率。因此，让第k个电流谐波向量Ik由两个分量

组成，这两个分量与电流的第k个谐波正弦分量有关，关系式为

由于以上定义的向量Vk和IK，归一化有功功率PA和归一化无功功率PQ可以基于仅利用一次谐波的以下公式确定：

其中k为1。

其中k为1。

应理解，上述披露的归一化有功功率和无功功率与常规的非归一化有功功率和无功功率不同，常规的非归一化有功功率和无功功率首先考虑了整个电流/电压信号(在当前情况下不仅是一次谐波)并且不涉及归一化(这里通过除以电压向量的范数表示)。申请人发现，在电源电压失真(即，非纯正弦曲线)或电源电压振幅变化的那些情况下，功率的这种归一化保证了负载的谐波签名的不变性。

图3A和图3B分别展示了由控制单元15确定的在操作循环期间供应给洗衣机的有功功率和无功功率随时间的两个示例性曲线图。图3C展示了由控制单元15确定的在操作循环期间供应给洗衣机的三次电流谐波随时间的示例性曲线图。图3D和图3E示出了由控制单元15确定的在操作循环期间供应给洗衣机的归一化为电压向量和电流向量的有功功率和相应地无功功率随时间的两个示例性曲线图。

根据优选实施例，控制单元15可以设置有观察器模块，该观察器模块基于所测量的电压和电流来确定电量。申请人已经发现，例如，Luenberg观察器模块适合于确定上面列出的电量。

优选地，由控制单元15确定的电流谐波、电压谐波可以对应于奇次谐波，优选地为一次、三次和五次谐波。优选地，控制单元15可以被配置为通过优选地每100毫秒详细说明由测量电路14采样的电流和电压来确定上面列出的电量。

根据优选实施例，控制单元15可以被进一步配置为基于上面列出的电量中的一个或多个来识别在操作循环期间已经被激活的家用电器2的电负载。

申请人已经发现，电负载在被激活时引发上面列出的电量的一些变化(振幅、谐波等)，并且这些变化定义了标识这种激活的电负载的“电签名”。

换句话说，申请人已经发现，当家用电器的电负载接通时，可以通过检查出现在上面列出的电量上的“电迹线，即电签名”来识别家用电器的电负载。方便地，负载的电签名可以通过上面列出的电量中的一个或多个电量的组合来表征。然而，可以理解，负载的“电签名”取决于激活的电负载的类型。

例如，洗衣机可以包括以下负载：加热器装置，该加热器装置包括用于加热洗涤水的电阻器；马达单元，该马达单元设置有有刷马达或逆变器控制的马达，以使滚筒旋转；排水泵的马达单元，该马达单元包括同步或异步马达；电动阀的马达单元，这些马达单元包括同步或异步马达。

例如，加热器装置的激活的电签名可以基于两个电量(有功功率和无功功率)。实际上，无功功率的零值和不同于零的有功功率可以指示加热器装置的电阻器的激活状态。因此，例如，可以基于有功功率和无功功率的变化来识别加热器装置何时从关断状态转变为接通状态，反之亦然。

此外，例如，滚筒的马达单元的激活的电签名可以基于电流谐波，优选地基于三次电流谐波。因此，可以检测在出现三次电流谐波时马达单元已被激活。

此外，例如，排水泵的马达单元的激活的电签名可以基于电压与电流之间的相位移以及三次电流谐波。

此外，可以基于电压与电流之间的相位移来确定两个电负载(比如使滚筒和排水泵旋转的马达单元以及马达)的同时激活。

此外，可以基于归一化有功功率和无功功率以及电流奇次谐波和电压谐波来区分家用电器中任何电负载的激活。

根据优选实施例，电子控制器12进一步包括存储单元18，该存储单元被配置为存储家用电器2的负载的电签名。

优选地，如在下文中详细披露的，控制单元15被配置为执行智能插头设置程序/算法(下文称为智能插头自动调谐程序)，该智能插头设置程序/算法在家用电器2执行的第一操作循环期间估计负载的电签名并将估计的电签名存储在存储单元18中。

控制单元15被进一步配置为基于在操作循环期间确定的电签名和所存储的电签名来识别在操作循环期间电负载被激活。优选地，控制单元15可以被配置为对在操作循环期间确定的电签名与存储在存储单元18中的电签名进行比较，并且基于比较的结果确定激活的电负载。例如，如果在操作循环期间确定的电签名与所存储的与负载相关的签名相对应，则控制单元15确定该负载被激活。

控制单元15可以被进一步配置为对于识别的电负载的每次激活确定：在操作循环期间负载的激活(接通)和停用(关断)的时刻、负载的激活的持续时间、操作循环的开始和结束。

控制单元15可以被进一步配置为基于所识别的电负载及它们在操作循环期间的激活顺序来确定家用电器2已经执行的操作循环。根据优选实施例，控制单元15可以被配置为确定指示电负载激活曲线的操作图，并将电负载激活曲线与和相应操作循环相关联的预定电负载激活曲线进行比较。

控制单元15可以被进一步配置为基于预定电负载激活曲线和先前基于电负载的识别而确定的电负载激活曲线之间的比较结果来确定家用电器2已经执行的操作循环。

根据优选实施例，可以基于应用代码由远程计算系统7将预定电负载激活曲线发送到智能插头3。预定负载激活曲线可以包括与以下有关的数据：在操作循环期间负载的激活(接通)和停用(关断)的时刻、负载的每次激活的持续时间、操作循环的开始和结束。

关于电子控制器13，其可以包括通信单元，该通信单元被配置为经由家庭网络系统6将操作循环发送到远程计算系统7。通信单元可以包括微控制器，该微控制器通过比如无线保真(WiFi)、蓝牙或Zigbee等近场通信(NFC)来交换数据。

应当理解，控制单元15可以包括计算装置，优选地为微控制器、微处理器、模拟前端。同样，电子控制器13可以包括计算装置，优选地为微控制器、微处理器、与控制单元15的微控制器或微处理器电连接的模拟前端。

图5是展示了根据本发明的实施例的由系统1执行的操作的控制流程图的框图，其中认为仅用于简化本发明的理解，以确定洗衣机2的操作循环。

首先，用户终端8可以执行智能插头移动应用。响应于用户请求，智能插头移动应用可以从远程计算系统7下载到用户终端8。智能插头移动应用当由用户终端8实施时可以要求用户输入与和智能插头3连接的洗衣机2相关联的电器代码。然后，电器代码由用户终端8发送到远程计算系统7。

远程计算系统7识别出与智能插头3连接的洗衣机2，并且可以确定可以由识别出的洗衣机2实施的操作循环。此外，远程计算系统7确定与可以由识别出的洗衣机实施的操作循环相关联的负载激活曲线。此外，远程计算系统7确定指示洗衣机在自动调谐程序期间必须执行的一个或多个预定操作循环的自动调谐信息。

优选地，远程计算系统7经由家庭网络系统6向智能插头3发送：洗衣机可实施的操作循环、与洗衣机可实施的操作循环相关联的负载激活曲线、以及指示洗衣机在自动调谐程序期间必须执行的一个或多个预定操作循环的自动调谐信息。优选地，远程计算系统7还可以经由家庭网络系统6向智能插头3发送电器代码。

优选地，远程计算系统7将指示洗衣机在自动调谐程序期间必须执行的一个或多个预定操作循环的自动调谐信息发送到用户设备8。用户设备8向用户显示要在自动调谐程序期间执行的一个或多个预定操作循环。

用户执行该一个或多个预定操作循环，并且智能插头3执行自动调谐程序，以估计家用电器2中包括的电负载的电签名(框100)。在实现自动调谐程序期间，测量电路14测量提供给家用电器2的电压和电流，测量电路14确定上面列出的电量。控制单元15基于所确定的电量来估计在预定操作循环期间激活的电负载的电负载签名(框120)。由于预定操作循环包含与在每个间隔期间激活的电负载有关的信息，因此控制单元15能够将电签名与对应的电负载关联。

此外，控制单元15将在实施预定操作循环期间确定的家用电器2的负载的电签名存储在存储单元18中(框130)。

在完成自动调谐程序之后，智能插头3能够开始识别家用电器2执行的操作循环。

当执行新的操作循环时，智能插头3的测量电路14测量从智能插头3提供给家用电器2的电功率的电流和电压(框140)。

此外，控制单元15详细说明所测量的电流和所测量的电压以确定上面列出的电量中的一个或多个，即：电流谐波、电压谐波、有功功率、和无功功率、归一化有功功率和/或归一化无功功率以及基于归一化有功功率和/或归一化无功功率的在电压与电流之间的相位移(框150)。

此外，控制单元15基于上面列出的电量中的一个或多个确定在操作循环期间已经激活的家用电器2的电负载的电签名(框160)。

此外，控制单元15基于电负载的电签名识别在操作循环期间已经激活的电负载。优选地，可以基于在基于电量确定的电签名与在自动调谐程序期间存储的负载的电签名之间的比较来确定在操作循环期间激活的电负载。

控制单元15可以针对识别出的负载的任何激活确定：在操作循环期间负载的激活(接通)和停用(关断)的时刻、负载的激活的持续时间、操作循环的开始和结束。

根据优选实施例，控制单元15观察在预定窗口时间中包含的电量，以便识别电负载签名。例如，如果在窗口时间内，控制单元15检测到与所存储的电负载签名相关联的电负载签名，则控制单元16识别出在窗口时间期间负载被激活。图4示出了五个曲线图，这些曲线图指示：有功功率曲线、无功功率曲线、三次电流谐波曲线、归一化有功功率曲线和归一化无功功率曲线。此外，在图4中，Δt1、Δt2、Δt3分别指示第一窗口时间、第二窗口时间和第三窗口时间。参考图4所展示的示例，在第一窗口时间Δt1期间，控制单元15确定与作为排水泵的电负载的激活相关联的第一电签名相对应的电签名。可以通过观察电流的三次谐波为零并且被归一化的有功功率和无功功率不同于零来确定第一电签名。

在第二窗口时间Δt2期间，除了确定指示排水泵的激活的第一电签名之外，控制单元15还可以确定与对应于电动马达的电负载的激活相关联的第二电签名。第二电签名可以与电流的三次谐波相关联，该三次谐波传递到不同于零的值。在第三窗口时间Δt3期间，除了确定第二签名之外，控制单元15还可以确定与和电动阀的激活相关联的第三电签名相对应的电签名。电签名可以与归一化无功和有功功率的值相关联。

优选地，控制单元15被配置为确定在操作循环期间识别出的负载的负载激活曲线。优选地，控制单元16可以对识别出的负载的负载激活曲线与存储在存储单元18中的操作循环的对应激活曲线进行比较，并基于比较的结果确定操作循环(框170)。优选地，控制单元15可以基于预定电负载激活曲线与所存储的操作循环的存储电负载激活曲线之间的比较结果来确定家用电器2已经执行的操作循环(框180)。

控制单元15将所确定的至少包含操作循环的操作信息传送至电子控制器13，该电子控制器经由家庭网络系统6将所接收的操作信息发送至远程计算系统7(框190)。优选地，控制单元15传送包含操作循环和电器代码的操作信息。

远程计算系统7可以基于电器代码存储接收到的操作信息，和/或处理家用电器2的操作信息。优选地，远程计算系统7可以处理操作信息以确定例如家用电器2的维护数据/信息、诊断数据/信息。详细说明的数据可以基于与以下内容有关的统计分析：家用电器中包括的电负载的激活时间；电器和/或负载的使用寿命、电器和/或负载的诊断、电器和/或电负载故障的检测/预测等。

该方法和智能插头能够基于对在操作循环期间激活的负载的识别来确定指示家用电器执行的操作循环的信息，而不需要向现有的家用电器和方法添加新的配置/部件，该方法用于通过使用智能插头基于在操作循环期间激活的负载的识别来确定家用电器执行的操作循环。清楚地，然而可以在不脱离本发明的范围的情况下对智能插头和方法作出改变和变化。

Claims (30)

1.一种智能插头(3)，该智能插头被设计为将家用电器(2)与电源线(L)电连接，所述智能插头(2)包括电子控制装置，该电子控制装置被配置为：

-测量经由所述智能插头(3)供应给所述家用电器(2)的电功率的电流和电压，

-基于所述测量的电流和电压，确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，

-基于所述确定的电量，识别在所述家用电器(2)执行的操作循环期间激活的所述家用电器(2)的电负载，

-基于在所述操作循环期间所述识别的电负载及它们的激活顺序，确定该家用电器(2)执行的操作循环，以及

-将所述确定的操作循环传送到网络系统(5)。

2.根据权利要求1所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为：

-存储所述电负载的电签名，这些电签名包含指示与所述家用电器(2)的所述电负载的激活相关联的所述电量中的一个或多个的信息，

-当该家用电器正在执行操作循环时，基于所述电量确定电签名，以及

-基于所述存储的电签名和在执行该操作循环时确定的这些电签名，识别所述电负载及它们的激活顺序。

3.根据权利要求2所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为基于在基于所述电量确定的电签名与所述电负载的所述存储的电签名之间的比较来识别在所述操作循环期间激活的所述电负载。

4.根据权利要求3所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为针对任何识别的电负载来确定：在所述操作循环期间所述电负载的激活和停用的时刻、所述电负载的激活的持续时间。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为观察在预定窗口时间中包含的所述电量，以识别所述电负载签名。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为在第一窗口时间(Δt1)期间确定与作为排水泵的电负载的激活相关联的第一电签名；当电流的三次谐波为零并且被归一化的该有功功率和无功功率不同于零时，确定该第一电签名。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为在第二窗口时间(Δt2)期间确定当电流的三次谐波传递到不同于零的值时与电动马达的激活相关联的第二电签名。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为在第三窗口时间(Δt3)期间确定第三电签名，该第三电签名与归一化无功和有功功率的值相关联并且指示对应于电动阀的电负载的激活。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为：

-确定在所述操作循环期间所述识别的负载的负载激活曲线，

-将所述识别的负载的所述确定的负载激活曲线与对应存储的预定操作循环的激活曲线进行比较，以及

-基于所述比较的结果确定该操作循环。

10.根据权利要求9所述的智能插头，其中，负载激活曲线包括与以下有关的数据：在该操作循环期间该电负载的激活(接通)和停用(关断)的时刻、该电负载的每次激活的持续时间、该操作循环的开始和结束。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为执行智能插头自动调谐程序，其中：

-当该家用电器正在执行预定操作循环时，在这些电负载的预先确定的激活期间确定一个或多个电量；

-基于在所述预定操作循环期间确定的所述电量确定所述电负载的电签名；并且

-所述电负载的所述电签名被存储在所述智能插头(3)的存储装置(18)中。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的智能插头，其中，电负载的所述电签名通过电量的组合进行表征。

13.根据前述权利要求中任一项所述的智能插头，其中，所述电量进一步包括：有功功率、无功功率、归一化有功功率、归一化无功功率、以及电压与所述电流之间的相位移、电流谐波和/或电压谐波。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的智能插头，其中，所述家用电器(2)是洗衣机，该洗衣机包括以下电负载：加热器装置，该加热器装置包括用于加热洗涤水的电阻器；马达单元，该马达单元设置有有刷马达或逆变器控制的马达，以使滚筒旋转；排水泵的马达单元，该马达单元包括同步或异步马达；电动阀的马达单元，该马达单元包括同步或异步马达。

15.根据权利要求14所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为：当该无功功率具有空值并且该有功功率不同于零时，确定该加热器装置的所述电阻器的激活状态。

16.根据权利要求14或15所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为当出现该三次电流谐波时确定所述马达单元的激活。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为：基于所述三次电流谐波以及电压与电流之间的相位移来确定所述排水泵的所述马达单元的激活。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置被进一步配置为基于电压与电流之间的相位移来确定用于旋转该滚筒和排水泵的马达单元的同时激活。

19.根据权利要求2和9所述的智能插头，其中，所述网络系统(5)包括远程计算系统(7)和家庭网络系统(6)；所述电子控制装置被配置为经由所述家庭网络系统(6)与所述远程计算系统(7)进行通信，以与该远程计算系统(7)交换数据；

所述电子控制装置被进一步配置为：

-从所述远程计算系统(7)接收与能够由该家用电器(2)执行的操作循环相关联的负载激活曲线并将其存储在所述存储装置(18)中；

-基于在该家用执行该操作循环时确定的所述电签名来确定负载激活曲线；以及

-基于当该家用电器(2)执行该操作循环时确定的所述负载激活曲线以及存储在所述存储装置(18)中的与该操作循环相关联的所述负载激活曲线来确定该家用电器(2)执行的操作循环。

20.根据权利要求2所述的智能插头，其中，在所述操作循环期间激活的电负载包括电动马达；所述电动马达的电签名基于三次电流谐波。

21.根据权利要求2或20所述的智能插头，其中，在所述操作循环期间激活的电负载包括电阻器；电阻器的电签名基于有功功率和无功功率。

22.根据权利要求2、20或21所述的智能插头，其中，在所述操作循环期间激活的电负载包括马达控制的阀；所述马达控制的阀的电签名基于无功功率和预定电流奇次谐波。

23.根据前述权利要求中任一项所述的智能插头，其中，所述电子控制装置包括第一电子单元和第二电子单元，

该第一电子单元被配置为：

-测量经由所述智能插头(3)供应给所述家用电器(2)的电功率的电流和电压，

-基于所述测量的电流和电压，确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，

-基于所述确定的电量，识别在所述家用电器(2)执行的操作循环期间所述家用电器(2)的电负载及它们的激活顺序，以及

-基于在所述操作循环期间所述识别的电负载及它们的激活顺序，确定该家用电器(2)执行的操作循环；

并且该第二电子单元被配置为：

-将所述确定的操作循环传送给所述网络系统(5)。

24.一种用于通过智能插头(3)确定家用电器的操作信息的方法，该智能插头将家用电器(2)与电源线(L)电连接并且被配置为将指示该家用电器(2)执行的操作循环的信息传送给网络系统(5)，该方法包括：

-通过所述智能插头(3)测量经由所述智能插头(3)供应给所述家用电器(2)的电功率的电流和电压，

-通过所述智能插头(3)基于所述测量的电流和电压确定至少指示电流谐波和/或电压谐波的电量，

-通过所述智能插头(3)基于所述确定的电量识别在所述家用电器(2)执行的操作循环期间所述家用电器(2)的电负载及它们的激活顺序；

-通过所述智能插头(3)基于在所述操作循环期间所识别的电负载及它们的激活顺序，确定该家用电器(2)执行的操作循环；以及

-通过所述智能插头(3)将所述确定的操作循环传送到所述网络系统(5)。

25.根据权利要求24所述的方法，该方法包括：

-将所述电负载的电签名存储在所述智能插头中，这些电签名包含指示与所述家用电器(2)的电负载的激活相关联的所述电量中的一个或多个的信息，

-当该家用电器正在执行操作循环时，通过所述智能插头(3)基于一个或多个电量确定所述电负载的电签名，以及

-通过所述智能插头(3)基于所述存储的负载电签名和在执行该操作循环时确定的所述电签名识别所述电负载及它们的激活顺序。

26.根据权利要求25所述的方法，该方法包括：执行智能插头自动调谐程序，其中：

-当该家用电器正在执行预定操作循环时，在这些电负载的预先确定的激活期间确定一个或多个电量；

-基于在该预定操作循环期间依次确定的所述电量确定所述电负载的负载电签名；并且

-所述电负载的所述电签名存储在所述智能插头(3)的存储装置中。

27.根据权利要求26所述的方法，该方法包括：

-从所述远程计算系统接收与能够由该家用电器执行的操作循环相关联的负载激活曲线并将其存储在所述存储装置(18)中；

-基于当该家用执行该操作循环时确定的所述电签名确定这些负载激活曲线；并且

-基于当该家用执行该操作循环时确定的所述负载激活曲线以及存储在所述存储装置(18)中的与该操作循环相关联的所述负载激活曲线来确定该家用电器执行的操作循环。

28.根据前述权利要求24至27中任一项所述的方法，其中，所述电量进一步包括：有功功率、无功功率、归一化有功功率、归一化无功功率、以及电压与电流之间的相位移、以及所述电流谐波和/或电压谐波。

29.根据前述权利要求24至28中任一项所述的方法，其中，所述智能插头包括第一电子单元和第二电子单元；

该第一电子单元被配置为：

-测量经由所述智能插头(3)供应给所述家用电器(2)的电功率的电流和电压，

-基于所述测量的电流和电压，确定至少指示预定电流谐波和/或预定电压谐波的电量，

-基于所述确定的电量，识别在所述家用电器(2)执行的操作循环期间所述家用电器(2)的电负载及它们的激活顺序；以及

-基于所述识别的电负载及它们的激活顺序，确定该家用电器(2)执行的操作循环；

并且该第二电子单元被配置为：

-将所述确定的操作循环传送到网络系统(5)。

30.根据前述权利要求24至29中任一项所述的方法，其中：

-确定在所述操作循环期间所述识别的电负载的负载激活曲线，

-将所述识别的电负载的所述确定的负载激活曲线与所存储的预定操作循环的激活曲线进行比较，以及

-基于所述比较的结果确定该操作循环。

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