DE102018215916B4

DE102018215916B4 - Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für DC- als auch für AC-Energiequellen

Info

Publication number: DE102018215916B4
Application number: DE102018215916.5A
Authority: DE
Inventors: Kyung Min Kim; Joonsik AN
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: US10951029B2; DE102018215916A1; KR20190031992A; US20190089156A1

Abstract

Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für Wechselstrom-, AC, als auch für Gleichstrom-, DC, Energiequellen, mit:einer ersten Energiequelleneingangseinheit (300A), die an einem Energiequelleneingangsanschluss eines elektrischen Geräts vorgesehen ist, zum Umwandeln einer kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle, die von außen selektiv zugeführt wird, in eine DC-Betriebsenergiequelle und zum Zuführen der umgewandelten DC-Betriebsenergiequelle zu einem anderen Zusatzgerät; undeiner zweiten Energiequelleneingangseinheit (400A), die im anderen Zusatzgerät vorgesehen ist, zum Zuführen der von der ersten Energiequelleneingangseinheit (300A) zugeführten DC-Betriebsenergiequelle zu mindestens einer Last,wobei die erste Energiequelleneingangseinheit (300A) aufweist:eine Energiequelleneingangseinheit (310), die die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiequelleneingangseinheit (300A) aufweist:eine Filterschaltungseinheit (320), die die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle filtert;eine Gleichrichterschaltungseinheit (330), die die gefilterte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle gleichrichtet;eine Verstärkungsschaltungseinheit (340), die eine Spannung der gleichgerichteten kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle verstärkt;einen Glättungskondensator (370), der die verstärkte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle glättet, so dass eine DC-Betriebsenergiequelle ausgegeben wird;einen Ausgangsinverter (380), der die DC-Betriebsenergiequelle einer Last einer Außeneinheit zuführt;eine Erfassungsschaltungseinheit (350), die die durch die Gleichrichtungsschaltungseinheit (330) gleichgerichtete kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle erfasst, um auszugeben, ob die gleichgerichtete kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle AC-Energiequelle oder eine kommerzielle DC-Energiequelle ist; undeine Umwandlungseinstelleinheit (360), die der Verstärkungsschaltungseinheit ein Schaltsignal zuführt, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit (340) einen Aufwärtswandlungsvorgang ausführt, wenn die kommerzielle AC-Energiequelle erfasst wird, und die das Schaltsignal abschaltet, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit (340) den Aufwärtswandlungsvorgang nicht ausführt, wenn die kommerzielle DC-Energiequelle erfasst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für Wechselstrom- (AC-) als auch für Gleichstrom- (DC-) Energiequellen, die an Energiequelleneingangsanschlüssen elektrischer Geräte eines Verbrauchers vorgesehen ist, um zu ermöglichen, dass jedes der elektrischen Geräte selektiv eine AC- oder DC-Energiequelle empfängt und die empfangene Energiequelle als Betriebsenergiequelle nutzt.
Verbraucher, wie allgemeine Haushalte, Büros, Behörden, Industrieanlagen und dergleichen, empfangen eine Systemenergiequelle von einer Energieversorgungsstation über eine Schaltanlage und nutzen sie als eine kommerzielle Energiequelle für Haushaltsgeräte, Bürogeräte, industrielle Geräte und dergleichen. Seit Kurzem wird ein Energiespeichersystem (ESS) unter Verwendung von Sonnenenergie verwendet, wobei elektrische Energie, die in dem in dem Verbraucher bereitgestellten ESS gespeichert ist, zusammen mit der Systemenergiequelle als kommerzielle Energiequelle genutzt wird.
Die meisten elektrischen Geräte, die bei Verbrauchern bereitgestellt werden, d.h. Haushaltsgeräte, Bürogeräte, industrielle Geräte und dergleichen, sind dafür ausgelegt, eine über die Schaltanlage zugeführte Wechselstromenergiequelle als eine kommerzielle Energiequelle zu nutzen (nachstehend als AC-Energiequelle bezeichnet). Das heißt, die meisten elektrischen Geräte empfangen eine AC-Energiequelle über einen Energiequelleneingangsanschluss und ermöglichen, dass ihr Spannungspegel zur Verwendung in eine Gleichstromenergiequelle (DC-Energiequelle) geändert oder umgewandelt wird. Die Schaltanlage jedes Verbrauchers wandelt außerdem die elektrische Systemenergie sowie die im ESS gespeicherte DC-Energiequelle in eine AC-Energiequelle um und führt die AC-Energiequelle jedem Verbraucher zu.
Die elektrischen Geräte der meisten Verbraucher verwenden eine DC-Energiequelle als eine Betriebsenergiequelle oder verwenden in Abhängigkeit von einem internen Gerät selektiv eine DC-Energiequelle oder eine AC-Energiequelle. Daher ist zusätzlich ein A/D-Wandler gemäß einer Umgebung vorgesehen, in der eine AC-Schaltanlage eine AC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle zuführt.
Wenn jedes der elektrischen Geräte eine DC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle empfängt und die DC-Energiequelle ohne Umwandlung verwendet, ist es möglich, seine elektrische Energienutzungseffizienz weiter zu verbessern. In einer Umgebung, in der eine AC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle bereitgestellt wird, müssen jedoch ein AC-Spannungspegelwandler zum Ändern eines Spannungspegels der AC-Energiequelle, ein A/D-Wandler, ein DC/DC-Wandler und dergleichen am Energiequelleneingangsanschluss bereitgestellt werden.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine AC-Energiequelleneingangsstruktur eines Haushaltsgeräts gemäß dem Stand der Technik darstellt.
Gemäß 1 weist unter den Haushaltsgeräten, die eine AC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle über eine AC-Schaltanlage 200 empfangen, eine Klimaanlage eine Inneneinheit 40 und eine Außeneinheit 30 auf und empfängt daher eine kommerzielle AC-Energiequelle über die Inneneinheit 40 oder die Außeneinheit 30. Die Inneneinheit 40 und die Außeneinheit 30 sind dafür konfiguriert, die kommerzielle AC-Energiequelle in Serie/parallel gemeinsam zu nutzen.
Hier verwendet die Inneneinheit 40 der Klimaanlage eine AC-Energiequelle zum Betreiben eines Ventilationsgebläses, eines Motors und dergleichen, und verwendet eine DC-Energiequelle zum Betreiben einer Steuerplatine, eines Displaypanels, einer Kommunikationsplatine und dergleichen. Daher muss die Inneneinheit 40 der Klimaanlage einen AC-Wandler zum Umwandeln eines Spannungspegels einer AC-Energiequelle in einen Pegel aufweisen, der für eine Last eines internen Geräts geeignet ist, und einen A/D-Wandler zum Umwandeln der AC-Energiequelle in eine DC-Energiequelle.
Auch die Außeneinheit 30 der Klimaanlage verwendet eine AC-Energiequelle zum Betreiben eines Motors und eines Kompressors und verwendet eine DC-Energiequelle zum Betreiben der Steuerplatine und der Kommunikationsplatine. Daher muss auch die Außeneinheit 30 der Klimaanlage einen AC-Wandler und einen A/D-Wandler getrennt von der Inneneinheit 40 aufweisen.
Auf diese Weise verwenden herkömmliche elektrische Geräte nur eine AC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle, so dass ein Problem dahingehend aufgetreten ist, dass ein elektrisches Gerät und ein Zusatzgerät des elektrischen Geräts jeweils eine Vorrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie, wie beispielsweise den AC-Wandler und den A/D-Wandler, an einem Energiequelleneingangsanschluss davon aufweisen müssen.
Außerdem kann die elektrische Energieeffizienz verbessert werden, wenn für einen Verbraucher eine DC-Energiequelle als kommerzielle Energiequelle bereitgestellt wird. Herkömmlich wird aber auch eine DC-Energiequelle des ESS in eine AC-Energiequelle umgewandelt und für den Verbraucher bereitgestellt, was zu einem Problem wie beispielsweise einer Verminderung sowohl der elektrischen Energienutzungseffizienz als auch der elektrischen Energiezufuhreffizienz führt.
Im Einklang mit einer höheren Nutzung des ESS kann zukünftig zusätzlich zu einer AC-Energiequelle auch eine DC-Energiequelle für einen Verbraucher bereitgestellt werden. Daher müssen auch elektrische Geräte des Verbrauchers verbessert werden, so dass ihre Energiequelleneingangsanschlüsse in der Lage sind, sowohl eine AC-Energiequelle als auch eine DC-Energiequelle zu verwenden.
US 2012 / 0 209 441 A1 offenbart ein Laststeuerungssystem, das eine Steuereinheit zur Steuerung der Stromzufuhr zu mehreren Lastgeräten und eine Notstromversorgungseinheit zur Bereitstellung von Notstrom während eines Stromausfalls umfasst. Wenn die Steuereinheit einen Stromausfall in der kommerziellen AC-Stromversorgung AC feststellt, wird ein Stromausfall-Benachrichtigungssignal an eine DC-Stromverteilungseinheit und dann an Relaiseinheiten übertragen. Die DC-Stromverteilungseinheit liefert den Gleichstrom über DC-Stromleitungen an eine im Haus installierte Gleichstromsteckdose, z. B. eine Wandsteckdose oder eine Bodensteckdose.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen bereitgestellt, die es ermöglicht, dass jedes der elektrischen Geräte sowohl eine AC- als auch eine DC-Energiequelle als ihre eigene Betriebsenergiequelle verwenden kann, auch wenn die AC-Energiequelle oder die DC-Energiequelle den elektrischen Geräten selektiv als eine kommerzielle Energiequelle zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen bereitgestellt, die es ermöglicht, dass jede Schaltanlage eine AC-Energiequelle eines elektrischen Energiesystems oder eine DC-Energiequelle eines Energiespeichersystems (ESS) direkt als eine kommerzielle Energiequelle für den Verbraucher bereitstellt, ohne dass die AC-Energiequelle oder die DC-Energiequelle geändert wird.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen bereitgestellt, die es ermöglicht, dass eines der Zusatzgeräte, das eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle empfängt, eine veränderte DC-Energiequelle parallel mit anderen Zusatzgeräten gemeinsam nutzt, auch wenn die AC-Energiequelle oder die DC-Energiequelle jedem der elektrischen Geräte selektiv als eine kommerzielle Energiequelle zugeführt wird.
Die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine erste Energiequelleneingangseinheit auf, die eine kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, die von außen zugeführt wird, selektiv in eine DC-Betriebsenergiequelle umwandelt und die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einem anderen Zusatzgerät zuführt. Eine derartige Konfiguration der ersten Energiequelleneingangseinheit kann es ermöglichen, dass jedes der elektrischen Geräte sowohl eine AC-Energiequelle als auch eine DC-Energiequelle als seine eigene Betriebsenergiequelle verwendet.
Ferner weist die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC als auch für DC gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine zweite Energiequelleneingangseinheit auf, die in dem anderen Zusatzgerät vorgesehen ist, um eine DC-Betriebsenergiequelle, die von der ersten Energiequelleneingangseinheit zugeführt wird, mindestens einer Last zuzuführen. Hierbei kann die erste Energiequelleneingangseinheit eine A/D-Umwandlungsschaltung und eine Ausgangsschaltung der DC-Betriebsenergiequelle aufweisen, und die zweite Energiequelleneingangseinheit kann nur die Ausgangsschaltung aufweisen, die die DC-Betriebsenergiequelle der ersten Energiequelleneingangseinheit parallel nutzt.
Ferner kann gemäß der folgenden Beschreibung eine weitere Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen eine DC-Energiequelle verwenden, die von außen über die erste Energiequelleneingangseinheit zugeführt wird, und eine AC-Energiequelle, die von außen über die zweite Energiequelleneingangseinheit zugeführt wird. Insbesondere kann jedes elektrische Gerät die selektiv zugeführte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle umwandeln und dann die DC-Betriebsenergiequelle parallel nutzen.
Die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass jedes der elektrischen Geräte sowohl AC- als auch DC-Energiequellen als ihre eigene Betriebsenergiequelle verwendet, wodurch die Konfiguration eines Energiequelleneingangsanschlusses jedes der elektrischen Geräte vereinfacht wird und ihre Herstellungskosten gesenkt werden.
Ferner verwendet die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine DC-Energiequelle, die von außen zugeführt wird, wie beispielsweise das ESS, direkt, ohne die DC-Energiequelle zu ändern, wodurch die DC-Energiequellennutzungseffizienz verbessert wird. Insbesondere ist es möglich, die Nutzungseffizienz einer Schaltanlage weiter zu verbessern, indem eine Last der Schaltanlage zum Umwandeln einer DC-Energiequelle in eine AC-Energiequelle vermindert wird.
Ferner kann die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle für jedes der elektrischen Geräte oder für jedes der Zusatzgeräte separat selektiv empfangen. Insbesondere kann, auch wenn eine kommerzielle AC-Energiequelle oder eine kommerzielle DC-Energiequelle separat zugeführt wird, die DC-Betriebsenergiequelle parallel genutzt werden, wodurch die Gesamtkonfiguration einer Energiequelleneingangsanschlussschaltung vereinfacht wird, und die Anzahl von Komponenten und die Herstellungskosten des Energiequelleneingangsanschlusses vermindert werden.

1 ist ein Blockdiagramm, das eine AC-Energiequelleneingangsstruktur eines Haushaltsgeräts gemäß dem Stand der Technik darstellt;
2 zeigt kommerzielle Energiequelleneingangsstrukturen von Haushaltsgeräten, die jeweils eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen aufweisen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine kommerzielle Energiequelleneingangsstruktur einer Klimaanlage mit einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen, die in der Klimaanlage von 1 bereitgestellt werden, spezifisch darstellt;
5 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Spannungszustand, der sich in Abhängigkeit von der AC/DC-Umwandlungsstruktur von 4 ändert, darstellt;
6 zeigt eine kommerzielle Energiequelleneingangsstruktur einer Klimaanlage mit einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, das nicht unter den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt;
7 zeigt ein Verfahren zum Übertragen und gemeinsamen Nutzen einer kommerziellen Energiequelle in einem Zustand, in dem einer Inneneinheit der in 6 dargestellten Klimaanlage eine kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird;
8 zeigt ein Verfahren zum Übertragen und gemeinsamen Nutzen einer kommerziellen Energiequelle in einem Zustand, in dem einer Inneneinheit der in 6 dargestellten Klimaanlage eine kommerzielle DC-Energiequelle zugeführt wird;
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen, die in der Klimaanlage von 6 bereitgestellt wird, spezifisch darstellt.

Die hierin dargestellten Ausführungsformen werden lediglich beispielhaft vorgeschlagen und stellen nicht alle technischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung dar. Daher ist ersichtlich, dass es verschiedene Äquivalente und Modifikationen geben kann, die die zum Zeitpunkt der Einreichung der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können. Ferner sind alle in der Beschreibung verwendeten Begriffe Begriffe, die unter Betrachtung ihrer Funktionen in der vorliegenden Offenbarung definiert sind und sich in Abhängigkeit von Absichten eines Benutzers oder einer Bedienungsperson oder von Kunden unterscheiden können. Daher sollten sie auf der Grundlage des Inhalts der gesamten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung definiert sein.
2 zeigt kommerzielle Energiequelleneingangsstrukturen von Haushaltsgeräten, die jeweils eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Gemäß 2 kann jeder Verbraucher elektrische Wechselstrom- (AC) Systemenergie von einem Energieversorgungssystem über eine AC-Schaltanlage 200 empfangen. Die AC-Schaltanlage 200 kann die elektrische Systemenergie in eine AC-Energiequelle mit einem kommerziellen Energieversorgungspegel umwandeln und die AC-Energiequelle zu jedem Verbraucher übertragen.
Ein Energiespeichersystem (ESS) 100 kann eine Steuereinheit 110 für elektrische Energie und eine Batterie 120 aufweisen, und elektrische Energie, die durch ein Solarmodul PV oder dergleichen erzeugt wird, in der Batterie 120 speichern. Und die in der Batterie 120 gespeicherte Gleichstrom(DC)energie kann gemäß der Steuerung durch die Steuereinheit 110 für elektrische Energie einem Verbraucher zugeführt werden.
Elektrische Geräte 300, 400, 510, 520 und 530 des Verbrauchers können eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen aufweisen. Das heißt, Energiequelleneingangsanschlüsse der elektrischen Geräte 300, 400, 510, 520 und 530 und von Zusatzgeräten der elektrischen Geräte können jeweils die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen aufweisen, und die Energiequelleneingangsvorrichtung kann selektiv eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle empfangen und die empfange Energie als Betriebsenergiequelle nutzen. Die elektrischen Geräte 300, 400, 510, 520 und 530 können eine Inneneinheit 400 und eine Außeneinheit 300 einer Klimaanlage, ein Kühlschrank 510, ein Audiogerät 520, eine Waschmaschine 530 und dergleichen sein.
3 zeigt eine kommerzielle Energiequelleneingangsstruktur einer Klimaanlage mit einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezug auf 3 wird eine Klimaanlage als ein Beispiel der elektrischen Geräte 300 und 400 des Verbrauchers beschrieben. Im Allgemeinen kann die Klimaanlage die Inneneinheit 400 und die Außeneinheit 300 aufweisen. Die Energiequelleneingangsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in der Inneneinheit 400 und in der Außeneinheit 300, die ein Zusatzgerät der Inneneinheit 400 ist, jeweils separat bereitgestellt werden.
Die Energiequelleneingangsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle über einen beliebigen Energiequelleneingangsanschluss selektiv empfangen, auch wenn die Energiequelleneingangsvorrichtung in jedem elektrischen Gerät separat bereitgestellt wird, z.B. in der Inneneinheit 400 und im Zusatzgerät, wie beispielsweise in der Außeneinheit 300. Und die Außeneinheit 300 oder die Inneneinheit 400 können von der selektiv zugeführten AC-Energiequelle oder DC-Energiequelle eine DC-Betriebsenergiequelle erzeugen und die DC-Betriebsenergiequelle gemeinsam nutzen.
Beispielsweise kann, wenn der Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 eine AC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle empfängt, der Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 eine DC-Betriebsenergiequelle von der AC-Energiequelle erzeugen, und die DC-Betriebsenergiequelle mit der Inneneinheit 400 gemeinsam nutzen.
Auch wenn der Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 eine DC-Energiequelle als eine kommerzielle Energiequelle empfängt, kann der Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 aus der DC-Energiequelle eine DC-Betriebsenergiequelle erzeugen und die DC-Betriebsenergiequelle mit der Inneneinheit 400 gemeinsam nutzen.
Daher kann die Außeneinheit 300 eine AD-Umwandlungsschaltung zum selektiven Empfangen einer AC-Energiequelle oder einer DC-Energiequelle und zum Umwandeln der empfangenen Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle und eine Ausgangsschaltung der DC-Betriebsenergiequelle aufweisen. Die Inneneinheit 400 kann nur eine DC-Schaltung aufweisen, die dazu geeignet ist, die DC-Betriebsenergiequelle zu nutzen.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen darstellt, die in der Klimaanlage aus 1 bereitgestellt ist.
Die in 4 dargestellte Energiequelleneingangsvorrichtung kann eine erste Energiequelleneingangseinheit 300A, die an einem Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen ist, und eine zweite Energiequelleneingangseinheit 400A aufweisen, die an einem Energiequelleneingangsanschluss der Inneneinheit 400 der Klimaanlage vorgesehen ist.
4 zeigt ein Beispiel, in dem die erste Energiequelleneingangseinheit 300A in der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen ist und die zweite Energiequelleneingangseinheit 400A in der Inneneinheit 400 der Klimaanlage vorgesehen ist, wobei jedoch die Positionen der ersten Energiequelleneingangseinheit 300A und der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400A vertauscht oder geändert werden können. Nicht nur die Klimaanlage, sondern auch andere Haushaltsgeräte, Bürogeräte oder industrielle Geräte sind Beispiele des elektrischen Geräts.
Wenn die erste Energiequelleneingangseinheit 300A in der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen ist und der Außeneinheit 300 der Klimaanlage eine AC- oder DC-Energiequelle zugeführt wird, kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300A eine AD-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln der AC- oder DC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle und die Ausgangsschaltung aufweisen.
Andererseits kann die in der Inneneinheit 400 der Klimaanlage vorgesehene zweite Energiequelleneingangseinheit 400A nur die DC-Schaltung zum Verwenden der DC-Betriebsenergiequelle aufweisen, die durch die erste Energiequelleneingangseinheit 300A zur gemeinsamen Nutzung bereitgestellt wird.
Insbesondere kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300A an einem Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen sein, um eine kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, die von außen selektiv zugeführt wird, in eine DC-Betriebsenergiequelle umzuwandeln. Und die erste Energiequelleneingangseinheit 300A kann die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einer eigenen Last zuführen, während die DC-Betriebsenergiequelle einem anderen elektrischen Zusatzgerät zugeführt wird.
Die zweite Energiequelleneingangseinheit 400A kann in einem anderen elektrischen Gerät oder in einem elektrischen Zusatzgerät vorgesehen sein, d.h. in der Inneneinheit 400 der Klimaanlage, um die von der ersten Energiequelleneingangseinheit 300A zugeführte DC-Betriebsenergiequelle einer eigenen Last zuzuführen.
Zu diesem Zweck kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300A eine Energiequelleneingangseinheit 310, eine Stabilisierungsschaltungseinheit 315, eine Filterschaltungseinheit 320, eine Gleichrichterschaltungseinheit 330, eine Verstärkungsschaltungseinheit 340, einen Glättungskondensator 370 und einen Ausgangsinverter 380 aufweisen. Außerdem kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300A ferner eine Erfassungsschaltungseinheit 350, eine Umwandlungseinstelleinheit 360, ein Schaltnetzteil 390 und eine erste Kommunikationseinheit 395 aufweisen.
Die Energiequelleneingangseinheit 310 empfängt selektiv eine kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle von außen. Die Energiequelleneingangseinheit 310 kann eine AC-Energiequelleneingangseinheit 311, die eine AC-Energiequelle über ein AC-Energiequellenzufuhrkabel empfängt, und eine DC-Energiequelleneingangseinheit 312, die eine DC-Energiequelle über ein DC-Energiequellenzufuhrkabel empfängt, aufweisen. Die Energiequelleneingangseinheit 310 kann eine über das AC-Energiequellenzufuhrkabel oder über das DC-Energiequellenzufuhrkabel zugeführte Energiequelle, d.h. eine kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, der Filterschaltungseinheit 320 zuführen. Wenn eine Energiequelle sowohl über das AC-Energiequellenzufuhrkabel als auch über das DC-Energiequellenzufuhrkabel zugeführt wird, kann der Filterschaltungseinheit 320 nur die Energiequelle zugeführt werden, die früher zugeführt wird. Wenn dagegen eine Energiequelle gleichzeitig zugeführt wird, kann der Filterschaltungseinheit 320 eine voreingestellte Energiequelle zugeführt werden, z.B. nur eine DC-Energiequelle, die über das DC-Energiequellenzufuhrkabel zugeführt wird.
Die Stabilisierungsschaltungseinheit 315 kann mindestens eine Stabilisierungssicherung, einen Kondensator und eine Widerstandsschaltung aufweisen, um die Gefahr einer Überlastung und einer Überspannung der von der Energiequelleneingangseinheit 310 zugeführten kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle zu vermindern.
Die Filterschaltungseinheit 320 kann die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, die von der Energiequelleneingangseinheit 310 über die Stabilisierungsschaltungseinheit 315 zugeführt wird, filtern, um eine Störung zu entfernen. Und die Filterschaltungseinheit 320 kann die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, von der die Störung entfernt ist, zur Gleichrichterschaltungseinheit 330 übertragen. Die Filterschaltungseinheit 320 kann dafür konfiguriert sein, EMI- oder EMV-Störungen der Energiequelle zu unterdrücken. Die Filterschaltungseinheit 320 kann der kommerziellen AC- und der DC-Energiequelle gemeinsam zugeordnet sein. Alternativ kann die Filterschaltungseinheit 320 der kommerziellen AC- und der kommerziellen DC-Energiequelle jeweils separat entsprechen. In diesem Fall kann die Filterschaltungseinheit 320 zu jeder der kommerziellen AC- und DC-Energiequellen parallelgeschaltet sein. AC- und DC-Störungs-Filterschaltungen können kommerziellen AC- und DC-Energiequellen jeweils separat entsprechen.
Die Gleichrichterschaltungseinheit 330 richtet die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle gleich, die durch die Filterschaltungseinheit 320 gefiltert ist, und führt die gleichgerichtete kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle der Verstärkungsschaltungseinheit 340 zu.
Die Verstärkungsschaltungseinheit 340 führt einen Aufwärtswandlungsvorgang zum Verstärken der durch die Gleichrichterschaltungseinheit 330 gleichgerichteten kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle aus, so dass eine durchschnittliche Spannung davon erhöht wird, selbst wenn eine Welligkeit vorliegt.
Die Erfassungsschaltungseinheit 350 erfasst die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle, die durch die Gleichrichterschaltungseinheit 330 gleichgerichtet wird, und überträgt ein Ergebnis der Erfassung, ob die durch die Gleichrichterschaltungseinheit 330 gleichgerichtete kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle AC-Energiequelle oder eine kommerzielle DC-Energiequelle ist, an die Umwandlungseinstelleinheit 360.
Wenn die durch die Erfassungsschaltungseinheit 350 erfasste kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle AC-Energiequelle ist, führt die Umwandlungseinstelleinheit 360 der Verstärkungsschaltungseinheit 340 ein Schaltsignal zu, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit 340 den Aufwärtswandlungsvorgang ausführt. Wenn dagegen die durch die Erfassungsschaltungseinheit 350 erfasste kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle DC-Energiequelle ist, schaltet die Umwandlungseinstelleinheit 360 das Schaltsignal aus, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit 340 den Aufwärtswandlungsvorgang nicht ausführt.
5 zeigt ein Wellenformdiagramm zum Darstellen eines Spannungszustands, der sich in Abhängigkeit von der AC/DC-Umwandlungsstruktur von 4 ändert.
Wie in 5 dargestellt ist, kann, wenn die durch die Erfassungsschaltungseinheit 350 erfasste kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle AC-Energiequelle ist, die Verstärkungsschaltungseinheit 340 den Aufwärtswandlungsvorgang ausführen, und als Ergebnis kann eine durchschnittliche Spannung der kommerziellen AC-Energiequelle erhöht werden. Das heißt, wenn die kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird, wird eine durchschnittliche Spannung der kommerziellen AC-Energiequelle erhöht, und dementsprechend kann die kommerzielle AC-Energiequelle mit der erhöhten Spannung als Spannung zur Blindleistungskompensation oder in einem Umwandlungsmodus zum Erhöhen der durchschnittlichen Spannung verwendet werden.
Und wenn die durch die Erfassungsschaltungseinheit 350 erfasste kommerzielle Energiequelle 350 eine kommerzielle DC-Energiequelle ist, kann die Verstärkungsschaltungseinheit 340 das Schaltsignal ausschalten, so dass der Aufwärtswandlungsvorgang nicht ausgeführt wird. Auf der anderen Seite kann, wenn die kommerzielle DC-Energiequelle als die kommerzielle Energiequelle zugeführt wird, der Aufwärtswandlungsvorgang der Verstärkungsschaltungseinheit 340 nicht ausgeführt werden. Wenn also die kommerzielle DC-Energiequelle als die kommerzielle Energiequelle zugeführt wird, kann die Umwandlungseinstelleinheit 360 den Aufwärtsumwandlungsvorgang der Verstärkungsschaltungseinheit 340 stoppen, wodurch ein sich durch den Aufwärtswandlungsvorgang ergebender Verlust reduziert wird.
Wenn die zugeführte kommerzielle Energiequelle eine DC-Energiequelle ist, kann die Umwandlungseinstelleinheit 360 bestimmen, ob eine Spannung der DC-Energiequelle größer oder kleiner ist als eine Schwellenspannung, die zum Betreiben einer Last 385 der Außeneinheit, wie etwa eines Motors, erforderlich ist, und kann die Verstärkungsschaltungseinheit 340 auf der Basis eines Ergebnisses der vorangehenden Bestimmung derart steuern, dass sie als Aufwärtswandler arbeitet oder nicht.
Der Glättungskondensator 370 glättet die durch die Verstärkungsschaltungseinheit 340 verstärkte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle und gibt die geglättete DC-Betriebsenergiequelle aus. Das heißt, der Glättungskondensator 370, der zur Verstärkungsschaltungseinheit 340 parallelgeschaltet ist, kann durch ein Ausgangssignal der Verstärkungsschaltungseinheit 340 mit einem vorgegebenen Spannungspegel aufgeladen oder entladen werden, und als Ergebnis kann eine Stromwellenform der kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle geglättet werden. Daher kann der Glättungskondensator 370 schließlich die DC-Betriebsenergiequelle ausgeben.
Ein Elektrolytkondensator mit einer großen Kapazität (etwa 680 µF bis 2000 µF) wurde als Glättungskondensator eines allgemeinen Eingangsanschlusses einer kommerziellen AC-Energiequelle verwendet, in die keine kommerzielle DC-Energiequelle zugeführt wird. Die Energiequelleneingangsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die sowohl eine kommerzielle AC- als auch eine kommerzielle DC-Energiequelle empfängt, um einen Aufwärtswandlungsvorgang auszuführen, kann jedoch einen Folienkondensator mit einer kleinen Kapazität (etwa 5 µF bis 30 µF) verwenden.
Im Falle der Verwendung eines Folienkondensators ist es bevorzugt, einen Kondensator mit einer kleinen Kapazität zu verwenden, der keine Anfangsladeschaltung erfordert. Eine Umwandlungseinrichtung, wie beispielsweise ein Glättungskondensator mit einer großen Kapazität, muss eine Anfangsladeschaltung zum anfänglichen Aufladen des Kondensators aufweisen. Das heißt, der Kondensator mit einer großen Kapazität kann einen geringen Widerstand haben, wenn eine Anfangsenergiequelle zugeführt wird, und daher kann eine übermäßige Strommenge zugeführt werden kann, wenn die Anfangsenergiequelle zugeführt wird.
Um zu verhindern, dass ein Überstrom zugeführt wird, musste die Anfangsladeschaltung, die ein Widerstandselement und einen Schalter aufweist, am Energiequelleneingangsanschluss bereitgestellt werden. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung muss die Anfangsladeschaltung jedoch nicht bereitgestellt werden, selbst wenn eine AC-Spannung als kommerzielle Energiequelle zugeführt wird, und ist es möglich, die Kapazität des Glättungskondensators 370 zu vermindern.
Der Ausgangsinverter 380 führt die DC-Betriebsenergiequelle einer Last 385 einer Außeneinheit, die eine eigene Last ist, wie beispielsweise ein Gebläse, ein Motor oder ein Kompressor, zu, so dass die Last 385 der Außeneinheit selektiv betrieben wird.
Das Schaltnetzteil 390, das einen DC/DC-Wandler aufweist, kann einen Spannungspegel der DC-Betriebsenergiequelle derart umwandeln, dass er zum Betreiben einer Steuerplatine, einer Anzeigeeinrichtung und der ersten Kommunikationseinheit 395 geeignet ist, und die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle der Steuerplatine, der Anzeigeeinrichtung und der ersten Kommunikationseinheit 395 zuführen.
Die erste Kommunikationseinheit 395 kann Steuerinformation der Außeneinheit 300, einschließlich Steuerinformation für die Steuerplatine und die Anzeigeeinrichtung, an die Inneneinheit 400 weitergeben.
Die zweite Energiequelleneingangseinheit 400 kann eine zweite Kommunikationseinheit 430 und ein zweites Schaltnetzteil 410 aufweisen. Die zweite Kommunikationseinheit 430 der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400 kann Steuerinformation für Lasten der Inneneinheit, einschließlich der ersten Kommunikationseinheit 395 der ersten Energiequelleneingangseinheit 300 eines Ventilationsgebläses, der Steuerplatine und der Anzeigeeinrichtung weitergeben.
Das zweite Schaltnetzteil 410 kann die DC-Betriebsenergiequelle, die von der ersten Energiequelleneingangseinheit 300 zugeführt wird, gemäß Betriebsspannungen der Steuerplatine und der Anzeigeeinrichtung umwandeln, um die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle der Steuerplatine und der Anzeigeeinrichtung zuzuführen.
6 zeigt eine Eingangsstruktur für eine kommerzielle Energiequelle in einer Klimaanlage, die eine Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, das nicht unter den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fällt.
Gemäß 6 kann jeder Verbraucher eine AC-Energiequelle, die auf einem kommerziellen Energiequelleniveau ist, über die AC-Schaltanlage 200 und eine DC-Energiequelle über das ESS 100 empfangen.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Energiequelleneingangseinheit sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen an Energiequelleneingangsanschlüssen elektrischer Geräte 300 und 400 des Verbrauchers oder von Zusatzgeräten bereitgestellt werden, die die elektrischen Geräte bilden, und kann eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle selektiv empfangen und die empfangene Energiequelle als Betriebsenergiequelle nutzen.
Die Klimaanlage kann als ein Beispiel der elektrischen Geräte 300 und 400 des Verbrauchers beschrieben werden. Die Inneneinheit 400 kann eine kommerzielle AC-Energiequelle empfangen, die über die AC-Schaltanlage 200 zugeführt wird, und die Außeneinheit 300 kann eine kommerzielle DC-Energiequelle vom ESS 100 empfangen.
7 zeigt ein Verfahren zum Übertragen und gemeinsamen Nutzen einer kommerziellen Energiequelle in einem Zustand, in dem eine kommerzielle AC-Energiequelle einer Inneneinheit der in 6 dargestellten Klimaanlage zugeführt wird.
Wie in 7 dargestellt ist, kann, wenn eine AC-Energiequelle dem Energiequelleneingangsanschluss der Inneneinheit 400 als die kommerzielle Energiequelle zugeführt wird (①), eine DC-Betriebsenergiequelle von der AC-Energiequelle erzeugt werden, und die DC-Betriebsenergiequelle kann zur gemeinsamen Nutzung mit der Außeneinheit 300 geteilt werden (②). Das heißt, die Inneneinheit 400 kann die AC-Energiequelle als die kommerzielle Energiequelle empfangen und die AC-Energiequelle zur Nutzung in eine DC-Betriebsenergiequelle umwandeln.
Zu diesem Zeitpunkt kann die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle auch der Außeneinheit 300 zugeführt werden. Die Inneneinheit 400 und die Außeneinheit 300 können über eine Kommunikationsleitung miteinander kommunizieren (③), und daher kann die Inneneinheit 400 ein Abschaltsignal erzeugen und weitergeben, so dass die Außeneinheit 300 keine zusätzliche DC-Betriebsenergiequelle erzeugt (④). Ein Merkmal einer Abschaltsignalübertragungs-/-empfangstechnik der Inneneinheit 400 und der Außeneinheit 300 wird unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
8 zeigt ein Verfahren zum Übertragen und gemeinsamen Nutzen einer kommerziellen Energiequelle in einem Zustand, in dem eine kommerzielle DC-Energiequelle einer Inneneinheit der in 6 dargestellten Klimaanlage zugeführt wird.
Wie in 8 dargestellt ist, kann, wenn eine kommerzielle DC-Energiequelle dem Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 zugeführt wird, die Außeneinheit 300 eine DC-Betriebsenergiequelle von der kommerziellen DC-Energiequelle erzeugen und die DC-Betriebsenergiequelle mit der Inneneinheit 400 gemeinsam nutzen (①). Das heißt, wenn die kommerzielle DC-Energiequelle dem Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 zugeführt wird, kann die kommerzielle DC-Energiequelle direkt als die DC-Betriebsenergiequelle genutzt werden, oder ein Spannungspegel der kommerziellen DC-Energiequelle kann verändert werden zur Verwendung als die DC-Betriebsenergiequelle.
Zu diesem Zeitpunkt kann die DC-Betriebsenergiequelle der Inneneinheit 400 zugeführt werden, um parallel genutzt zu werden (②). Die Außeneinheit 300 und die Inneneinheit 400 können über eine Kommunikationsleitung miteinander kommunizieren (③), und die Außeneinheit 300 kann ein Schaltsignal erzeugen und weitergeben, um zu verhindern, dass die Inneneinheit 400 eine zusätzliche DC-Betriebsenergiequelle erzeugt.
Daher kann die Inneneinheit 400 eine AD-Umwandlungsschaltung zum Empfangen einer AC-Energiequelle und zum Umwandeln der AC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle und eine Ausgangsschaltung für die DC-Betriebsenergiequelle aufweisen. Die Außeneinheit 400 kann nur eine DC-Schaltung aufweisen, die dazu geeignet ist, die DC-Betriebsenergiequelle zu nutzen.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen, die in der Klimaanlage von 6 vorgesehen ist, spezifisch darstellt.
Die in 9 dargestellte Energiequelleneingangsvorrichtung kann eine erste Energiequelleneingangseinheit 300B, die an einem Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen ist, und eine zweite Energiequelleneingangseinheit 400B aufweisen, die an einem Energiequelleneingangsanschluss der Inneneinheit 400 der Klimaanlage vorgesehen ist.
9 zeigt ein Beispiel, in dem die erste Energiequelleneingangseinheit 300B in der Außeneinheit 300 der Klimaanlage vorgesehen ist und die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B in der Inneneinheit 400 der Klimaanlage vorgesehen ist, aber die Positionen der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B und der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B jedoch vertauscht oder geändert werden können.
Wenn der Außeneinheit 300 der Klimaanlage eine kommerzielle DC-Energiequelle zugeführt wird, kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300B eine Ausgangsschaltung zum Umwandeln der kommerziellen DC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle, um die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einer zweiten Energiequelleneingangseinheit zuzuführen, und eine Abschaltschaltung zum Abschalten der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B aufweisen.
Wenn der Inneneinheit 400 der Klimaanlage eine kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird, kann die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B eine AC/DC-Umwandlungsschaltung zum Umwandeln der kommerziellen AC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle und eine DC-Betriebsenergiequellenausgangsschaltung aufweisen.
Insbesondere kann die erste Energiequelleneingangseinheit 300B am Energiequelleneingangsanschluss der Außeneinheit 300 der Klimaanlage bereitgestellt werden, um die kommerzielle DC-Energiequelle, die der Außeneinheit 300 der Klimaanlage zugeführt wird, in eine DC-Betriebsenergiequelle umzuwandeln. Und die erste Energiequelleneingangseinheit 300B kann die DC-Betriebsenergiequelle einem anderen elektrischen Zusatzgerät zuführen, wie beispielsweise der Inneneinheit 400 der Klimaanlage, während die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einer eigenen Last zugeführt wird.
Darüber hinaus kann bei der Umwandlung einer kommerziellen DC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle zur Nutzung die erste Energiequelleneingangseinheit 300B ein Abschaltsignal zum Abschalten der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B erzeugen und das Abschaltsignal der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B zuführen. Daher können sowohl die Außeneinheit 300 als auch die Inneneinheit 400 der Klimaanlage die kommerzielle DC-Energiequelle verwenden.
Auf der anderen Seite kann, wenn der Inneneinheit 400 der Klimaanlage eine kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird, die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B die kommerzielle AC-Energiequelle in eine DC-Betriebsenergiequelle umwandeln. Und die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B kann die DC-Betriebsenergiequelle einem anderen elektrischen Zusatzgerät zuführen, wie beispielsweise der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B, während die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einer eigenen Last 470 zugeführt wird.
Insbesondere kann gemäß 9 die erste Energiequelleneingangseinheit 300B eine DC-Energiequelleneingangseinheit 310, eine DC-Stabilisierungsschaltungseinheit 315, eine DC-Filtereinheit 325, ein erstes Schaltnetzteil 370, einen Inverter 330, eine Abschaltsteuereinheit 350, eine zweite Relaisschaltungseinheit 360 und eine erste Kommunikationseinheit 380 aufweisen.
Die DC-Energiequelleneingangseinheit 310 kann ein DC-Zufuhrkabel zum Empfangen einer kommerziellen DC-Energiequelle von außen über das DC-Zufuhrkabel und zum Übertragen der kommerziellen DC-Energiequelle an die DC-Filtereinheit 325 aufweisen.
Die DC-Stabilisierungsschaltungseinheit 315 kann mindestens eine Stabilisierungssicherung, einen Kondensator und eine Widerstandsschaltung zum Vermindern der Gefahr einer Überlastung und einer Überspannung der kommerziellen DC-Energiequelle aufweisen, die von der Energiequelleneingangseinheit 310 zugeführt wird.
Die DC-Filtereinheit 325 kann die von der DC-Energiequelleneingangseinheit 310 über die DC-Stabilisierungsschaltungseinheit 315 zugeführte kommerzielle DC-Energiequelle filtern, um eine Störung zu entfernen. Und die kommerzielle DC-Energiequelle, von der die Störung entfernt ist, kann an den Inverter 330 und die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B übertragen werden.
Der Inverter 330 kann einen Spannungspegel der über die DC-Filtereinheit 325 zugeführten DC-Betriebsenergiequelle umwandeln und die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle einer eigenen Last, wie beispielsweise einer Last 340 der Außeneinheit, zuführen.
Wenn eine kommerzielle DC-Energiequelle zugeführt wird, kann die Abschaltsteuereinheit 350 andere elektrische Zusatzgeräte, einschließlich der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B, abschalten, um keine zusätzliche kommerzielle DC-Energiequelle zu erzeugen und auszugeben. Zu diesem Zweck kann, wenn die kommerzielle DC-Energiequelle von außen oder von der DC-Energiequelleneingangseinheit 310 zugeführt wird, die Abschaltsteuereinheit 350 ein Abschaltsignal erzeugen und das Abschaltsignal der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B und anderen elektrischen Zusatzgeräten zuführen. Die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B und dergleichen können durch das Abschaltsteuersignal abgeschaltet werden, und als ein Ergebnis kann die Erzeugung der kommerziellen DC-Energiequelle gestoppt werden.
Die zweite Relaisschaltungseinheit 360 kann verwendet werden, wenn die erste Energiequelleneingangseinheit 300B abgeschaltet ist. Wenn ein zusätzliches Abschaltsignal von der Abschaltsteuereinheit 350 zugeführt wird, kann die zweite Relaisschaltungseinheit 360 die erste Energiequelleneingangseinheit 300B an der Ausgabe einer DC-Betriebsenergiequelle hindern.
Das erste Schaltnetzteil 370 kann dafür konfiguriert sein, der Abschaltsteuereinheit 350 eine Betriebsenergiequelle in Echtzeit zuzuführen. Zu diesem Zweck kann das erste Schaltnetzteil 370 einen DC/DC-Wandler aufweisen und kann eine DC-Betriebsenergiequelle sowohl von der DC-Filtereinheit 325 als auch von der zweiten Energiequelleneingangseinheit 400B empfangen und die DC-Betriebsenergiequelle als eine Betriebsenergiequelle (oder eine Steuerenergiequelle) der Abschaltsteuereinheit 350 zuführen.
Die erste Kommunikationseinheit 380 kann Steuerinformation der Außeneinheit 300, einschließlich Steuerinformation für die Steuerplatine und die Anzeigeeinheit, an die Inneneinheit 400 weitergeben.
Die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B kann eine AC-Energiequelleneingangseinheit 410, eine AC-Stabilisierungsschaltungseinheit 415, eine AC-Filtereinheit 420, eine Gleichrichterschaltungseinheit 430, eine Verstärkungsschaltungseinheit 440, einen Glättungskondensator 445, eine erste Relaisschaltungseinheit 450, eine Abschaltschaltungseinheit 320, ein zweites Schaltnetzteil 480, ein drittes Schaltnetzteil 480 und eine zweite Kommunikationseinheit 490 aufweisen.
Die AC-Energiequelleneingangseinheit 410 kann eine kommerzielle AC-Energiequelle selektiv von außen empfangen. Die AC-Energiequelleneingangseinheit 410 kann die kommerzielle AC-Energiequelle über das AC-Energiequellenzufuhrkabel empfangen und die kommerzielle AC-Energiequelle der AC-Filtereinheit 420 zuführen.
Die AC-Stabilisierungsschaltungseinheit 315 kann mindestens eine Stabilisierungssicherung, einen Kondensator und eine Widerstandsschaltung zum Vermindern der Gefahr einer Überlastung und einer Überspannung der von der Energiequelleneingangseinheit 310 zugeführten kommerziellen AC-Energiequelle aufweisen.
Die AC-Filtereinheit 420 kann die von der AC-Energiequelleneingangseinheit 410 über die AC-Stabilisierungsschaltungseinheit 415 zugeführte kommerzielle AC-Energiequelle filtern, um eine Störung zu entfernen. Die kommerzielle AC-Energiequelle, von der die Störung entfernt ist, kann zur Gleichrichterschaltungseinheit 430 übertragen werden. Die AC-Filtereinheit 420 kann dafür konfiguriert sein, EMI- oder EMV-Störungen der kommerziellen AC-Energiequelle zu unterdrücken.
Die Gleichrichterschaltungseinheit 430 kann die durch die AC-Filtereinheit 420 gefilterte kommerzielle AC-Energiequelle gleichrichten und die gleichgerichtete kommerzielle AC-Energiequelle der Verstärkungsschaltungseinheit 440 zuführen.
Die Verstärkungsschaltungseinheit 440 kann einen Aufwärtswandlungsvorgang ausführen, um die durch die Gleichrichterschaltungseinheit 430 gleichgerichtete kommerzielle AC-Energiequelle derart zu verstärken, dass eine durchschnittliche Spannung davon erhöht wird, auch wenn eine Welligkeit vorliegt.
Der Glättungskondensator 445 kann die durch die Verstärkungsschaltungseinheit 440 verstärkte kommerzielle AC-Energiequelle glätten und die geglättete DC-Betriebsenergiequelle ausgeben. Das heißt, der Glättungskondensator 445, der zur Verstärkungsschaltungseinheit 440 parallelgeschaltet ist, kann durch ein Ausgangssignal der Verstärkungsschaltungseinheit 440 mit einem vorgegebenen Spannungspegel aufgeladen und entladen werden, und als Ergebnis kann eine Stromwellenform der kommerziellen AC-Energiequelle geglättet werden. Daher kann der Glättungskondensator 445 schließlich die DC-Betriebsenergiequelle ausgeben.
Die erste Relaisschaltungseinheit 450 kann die Abschaltschalteinheit 320 gemäß der Steuerung der Abschaltsteuereinheit 350, die in der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B vorgesehen ist, ein- und ausschalten. Wenn der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B eine kommerzielle DC-Energiequelle zugeführt wird und die Abschaltsteuereinheit 350 demgemäß ein Abschaltsignal erzeugt, kann die erste Relaisschaltungseinheit 450 die Abschaltschaltungseinheit 320 in Antwort auf das Abschaltsignal ausschalten. In diesem Fall kann die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B die kommerzielle DC-Energiequelle, die von der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B zugeführt wird, für die Last der Inneneinheit 470 und das zweite Schaltnetzteil 480 nutzen.
Wenn die kommerzielle DC-Energiequelle der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B nicht zugeführt wird, und die Abschaltsteuereinheit 350 demgemäß das Abschaltsignal nicht erzeugt, kann die durch die zweite Energiequelleneingangseinheit 400B umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle dem Inverter 330 der ersten Energiequelleneingangseinheit 300B zugeführt werden.
Das zweite Schaltnetzteil 480, das einen DC/DC-Wandler aufweist, kann einen Spannungspegel der DC-Betriebsenergiequelle umwandeln, so dass er zum Betreiben der Steuerplatine, der Anzeigeeinrichtung und der zweiten Kommunikationseinheit 490 geeignet ist, und kann die umgewandelte DC-Betriebsenergiequelle der Steuerplatine, der Anzeigeeinrichtung und der zweiten Kommunikationseinheit 490 zuführen.
Das dritte Schaltnetzteil 485 kann eine anfängliche Betriebsspannung erzeugen, wenn eine kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird. Wenn die kommerzielle AC-Energiequelle zugeführt wird und dementsprechend das dritte Schaltnetzteil 485 arbeitet, kann das dritte Schaltnetzteil 485 ein Freigabesignal an das zweite Schaltnetzteil 480 übertragen, so dass nur ein Schaltnetzteil des zweiten Schaltnetzteils und des dritten Schaltnetzteils arbeitet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen, dass jedes der elektrischen Geräte sowohl eine ACals auch eine DC-Energiequelle als seine eigene Betriebsenergiequelle verwendet, wodurch die Konfiguration eines Energiequelleneingangsanschlusses jedes der elektrischen Geräte vereinfacht wird und seine Herstellungskosten gesenkt werden.
Ferner kann die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine DC-Energiequelle, die von außen zugeführt wird, wie beispielsweise das ESS, ohne Veränderung der DC-Energiequelle direkt verwenden, wodurch die Nutzungseffizienz der DC-Energiequelle verbessert wird. Insbesondere ist es möglich, die Nutzungseffizienz einer Schaltanlage weiter zu verbessern, indem eine Last der Schaltanlage zum Ändern einer DC-Energiequelle in eine AC-Energiequelle vermindert wird.
Ferner kann die Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine AC-Energiequelle oder eine DC-Energiequelle für jedes der elektrischen Geräte oder jedes der Zusatzgeräte separat selektiv empfangen. Insbesondere kann, auch wenn eine kommerzielle AC-Energiequelle oder eine kommerzielle DC-Energiequelle separat zugeführt wird, die DC-Betriebsenergiequelle parallel gemeinsam genutzt werden, wodurch die Gesamtkonfiguration einer Energiequelleneingangsanschlussschaltung vereinfacht wird, die Anzahl der Komponenten des Energiequelleneingangsanschlusses vermindert wird und ihre Kosten gesenkt werden.
(Beschreibung der Symbole)

100: Energiespeichersystem (ESS)
200: AC-Schaltanlage
300: Außeneinheit
300A: Erste Energiequelleneingangseinheit
400: Inneneinheit
400A: Zweite Energiequelleneingangseinheit

Claims

Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für Wechselstrom-, AC, als auch für Gleichstrom-, DC, Energiequellen, mit: einer ersten Energiequelleneingangseinheit (300A), die an einem Energiequelleneingangsanschluss eines elektrischen Geräts vorgesehen ist, zum Umwandeln einer kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle, die von außen selektiv zugeführt wird, in eine DC-Betriebsenergiequelle und zum Zuführen der umgewandelten DC-Betriebsenergiequelle zu einem anderen Zusatzgerät; und einer zweiten Energiequelleneingangseinheit (400A), die im anderen Zusatzgerät vorgesehen ist, zum Zuführen der von der ersten Energiequelleneingangseinheit (300A) zugeführten DC-Betriebsenergiequelle zu mindestens einer Last, wobei die erste Energiequelleneingangseinheit (300A) aufweist: eine Energiequelleneingangseinheit (310), die die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiequelleneingangseinheit (300A) aufweist: eine Filterschaltungseinheit (320), die die kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle filtert; eine Gleichrichterschaltungseinheit (330), die die gefilterte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle gleichrichtet; eine Verstärkungsschaltungseinheit (340), die eine Spannung der gleichgerichteten kommerziellen AC- oder DC-Energiequelle verstärkt; einen Glättungskondensator (370), der die verstärkte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle glättet, so dass eine DC-Betriebsenergiequelle ausgegeben wird; einen Ausgangsinverter (380), der die DC-Betriebsenergiequelle einer Last einer Außeneinheit zuführt; eine Erfassungsschaltungseinheit (350), die die durch die Gleichrichtungsschaltungseinheit (330) gleichgerichtete kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle erfasst, um auszugeben, ob die gleichgerichtete kommerzielle Energiequelle eine kommerzielle AC-Energiequelle oder eine kommerzielle DC-Energiequelle ist; und eine Umwandlungseinstelleinheit (360), die der Verstärkungsschaltungseinheit ein Schaltsignal zuführt, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit (340) einen Aufwärtswandlungsvorgang ausführt, wenn die kommerzielle AC-Energiequelle erfasst wird, und die das Schaltsignal abschaltet, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit (340) den Aufwärtswandlungsvorgang nicht ausführt, wenn die kommerzielle DC-Energiequelle erfasst wird.
Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen nach Anspruch 1, wobei die erste Energiequelleneingangseinheit (300A) mindestens eine A/D-Umwandlungsschaltung und eine Ausgangsschaltung der DC-Betriebsenergiequelle aufweist, und wobei die zweite Energiequelleneingangseinheit (400A) eine DC-Schaltung zum Zuführen der gemeinsam genutzten DC-Betriebsenergiequelle zu der mindestens einen Last aufweist.
Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen nach Anspruch 1, wobei, wenn die Erfassungsschaltungseinheit (350) eine kommerzielle DC-Energiequelle erfasst, die Umwandlungseinstelleinheit (360) bestimmt, ob eine Spannung der erfassten kommerziellen DC-Energiequelle größer oder kleiner ist als eine zum Betreiben eines Motors oder einer Last der Außeneinheit erforderliche Schwellenspannung, und das Schaltsignal ausgibt, so dass die Verstärkungsschaltungseinheit (340) basierend auf einem Ergebnis der vorangehenden Bestimmung als Aufwärtswandlungsschaltung arbeitet oder nicht.
Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen nach Anspruch 3, wobei die Energiequelleneingangsvorrichtung (310) aufweist: eine AC-Energiequelleneingangseinheit (311), die eine AC-Energiequelle über ein AC-Energiequellenzufuhrkabel empfängt; und eine DC-Energiequelleneingangseinheit (312), die eine DC-Energiequelle über ein DC-Energiequellenzufuhrkabel empfängt.
Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen nach einem der Ansprüche 3 and 4, wobei der Glättungskondensator (370) einen Folienkondensator aufweist, der eine Kapazität im Bereich von 5 µF bis 30 µF hat, um die verstärkte kommerzielle AC- oder DC-Energiequelle zu glätten, so dass die DC-Betriebsenergiequelle ausgegeben wird.
Energiequelleneingangsvorrichtung sowohl für AC- als auch für DC-Energiequellen nach Anspruch 1, wobei die zweite Energiequelleneingangseinheit (400A) aufweist: eine zweite Kommunikationseinheit (430), die Steuerinformation einer ersten Kommunikationseinheit (395) der ersten Energiequelleneingangseinheit (300A), eines Ventilationsgebläses, einer Steuerplatine und einer Anzeigeeinrichtung weitergibt; und einen DC/DC-Wandler (410), der eine von der ersten Energiequelleneingangseinheit (300A) zugeführte DC-Betriebsenergiequelle gemäß Betriebsspannungen der Steuerplatine und der Anzeigeeinrichtung umwandelt.