DE102020115327A1

DE102020115327A1 - Intdose

Info

Publication number: DE102020115327A1
Application number: DE102020115327.9A
Authority: DE
Inventors: Birgit Hillarius; Gabriele Täubert; Marion Melz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mehreren schaltbaren Steckdosen, die nach Überschreitung von konfigurierten Strömen eine Überlastung des Versorgungsstrangs mittels intelligenter Leistungsabschaltung der Steckdosen verhindert. Der Betrieb ist vorrangig für die landesübliche Netzspannung aber auch für die Versorgung mit anderen Versorgungsspannungen vorgesehen. Eine optimale Versorgung der angeschlossenen Geräte mit maximal verfügbarer Leistung und unter Beibehaltung der Verfügbarkeit der Energieversorgung der angeschlossenen Geräte wird sichergestellt durch Ermittlung der verfügbaren Ressourcen und der Anforderungen der angeschlossenen Geräte. Die Autorisierung für Fachpersonal zur Konfiguration des Aufbaus und eine integrierte Sicherung gegen unbefugte Änderung des konfigurierten Setups schützten vor gefährlichen Parametern und fehlerhaftem Betrieb. Geräteprofile und Setups können von einem Gerät auf ein anderes übertragen werden. Die Kommunikationsfähigkeit der Intdose ermöglicht Reporting von aktuellen Betriebszuständen an berechtigte Applikationen und Personen, die Fernabschaltung durch autorisierte Benutzer und die Integration in Hausmanagementsysteme.

Description

1 Scope
Die Erfindung betrifft eine Steckdosenleiste für 230 V Nennspannung (oder andere Niederspannungen) mit einer Intelligenz zum An- und Abschalten der eingesteckten Verbraucher je nach Programmierung. Zusätzlich ist eine Schutzfunktion gegen Überstrom, Überspannung und Schutz vor unbefugtem Zugriff integriert.
2 Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Computer-gesteuerte Steckdosenleiste, auch als Intdose bezeichnet, für den Einsatz inner-oder außerhalb von Gebäuden mit Energieversorgung aus dem öffentlichen oder privaten Netz unterschiedlicher Spannungslagen im Niederspannungsbereich. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Stromversorgung aus handelsüblichen Steckdosen im Inselbetrieb mit Solarenergie oder anderen Generatoren.
3 Stand der Technik
Elektrische Verbraucher wie Ladegeräte, Lampen usw. werden in eine Mehrfachsteckdose zum Laden, Leuchten usw. gesteckt, wobei die Verbraucher unterschiedliche Stromaufnahmen haben. Der Leitungsschutz der Gebäudeinstallation von meist 10 A oder 16 A sichert gegen eine Überlastung der Leitung ab. Derzeit gibt es schon Steckdosenleisten mit einem eigenen Überspannungs-und/oder Übertemperaturschutz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Anschließen von Verbrauchern an das Hausnetz, zum sicheren Betreiben von mehreren Verbrauchern über eine festinstallierte Steckdose bzw. einen sicheren Inselbetrieb zu gewährleisten.
4 Aufbau
Die Intdose besteht aus:

• mehreren genormten Steckdosen (1) mit oder ohne Schutzkontakt,
• einer Steuerelektronik,
• einer Schaltelektronik,
• einem Schutz vor unbefugtem Zugriff gegebenenfalls mit Kindersicherung,
• einem optionalen Überspannungs- und Fehlerstromschutz,
• einem Überstromschutz pro Leiste und pro Steckdose der Steckdosenleiste und
• einer Kommunikationselektronik mit drahtgebundener oder drahtloser Verbindung mit einem Mensch-Maschine-Interface (MMI) (Smartphone, Tablet, LAN, SmartHome, ...).

4.1 Die Steuerelektronik -Microcomputer (1)
Die Steuerungselektronik stellt die Einhaltung der eingestellten Parameter sicher, steuert die Schaltelektronik an, überwacht die Schutzschaltungen und bedient die Kommunikationselektronik.
Die Steuerelektronik besteht aus einem Netzteil zur Bereitstellung aller in der Intdose notwendigen Spannungen, einem Prozessor mit nichtflüchtigem Programm- und Parameterspeicher und der notwendigen Peripherie, um mit den anderen Komponenten der Intdose zu interagieren.
Ist kein Verbraucher an die Intdose angeschlossen bzw. eingeschaltet, sind alle Steckplätze mit dem Netzkabel verbunden.
Die Steuerelektronik misst permanent die Ströme an den einzelnen Steckplätzen der Intdose und schaltet Steckplatze ab, wenn die programmierte Maximalstromstärke für eine festgelegte Zeit überschritten wurde.
Die aktuellen Leistungsdaten und die aktiven Steckplätze werden von der Steuerelektronik über die Kommunikationselektronik dem Nutzer bereitgestellt.
4.2 Die Schaltelektronik /Leistungselektronik (2)
Die Schaltelektronik ist je Steckplatz auf den maximalen Strom der Intdose ausgelegt, kann den Strom jeder Steckdose messen und jeden einzelnen Steckplatz entsprechend der Ansteuerung durch die Steuerelektronik aktiv oder inaktiv schalten.
4.3 Der Überspannungsschutz (3)
Der Überspannungsschutz besteht aus üblichen Schutzelementen und schützt die Elektronik und angeschlossene Geräte vor Überspannung, die aus der Netzversorgung in die Intdose eingetragen werden.
Überspannungen können dabei aus Blitzeinschlägen, induktiven oder anderen netz- oder verbraucherseitigen Ereignissen resultieren.
4.4 Der Fehler- und Überstromschutz (4)
Der Fehler- und Überstromschutz dient dem Schutz einerseits von Personen und andererseits von Gebäuden. Dieser Schutz wirkt auf die gesamte Intdose und alle angeschlossenen Geräte.
Der maximale Eingangsstrom der Netzleitung ist spezifisch für die Intdose und kann nicht durch eingestellte Parameter des Nutzers überschritten werden.
4.5 Die Kommunikationselektronik MMI (MenschMaschineinterface) (5)
Die Kommunikationselektronik schafft die Möglichkeit, dass die Intdose konfiguriert und aktuelle Zustände der Intdose kommuniziert werden können. Dies ermöglicht auch die Einbindung in SmartHome-Systeme und die Überwachung von Geräten durch berechtigte Nutzer (7). Die Überwachung der Geräte ermöglicht die Aktivierung von Service-Protokollen in definierten Situationen.
4.6 Der Schutz vor unbefugtem Zugriff und Kindersicherung (6)
Die Intdose ermöglicht zusammen mit der Software des Microcomputers und der Schaltelektronik einen Schutz gegen unbefugtes Benutzen und eine Kindersicherung. Durch geeignete Mittel erfolgt ein Manipulationsschutz der Installation von Verbrauchern.
5 Funktion
Die Intdose ist über seine Elektronik und den Kommunikationskanal vom Anwender so programmierbar, dass elektrische Verbraucher zeitlich und in Abhängigkeit von einander zu- und abgeschaltet werden können. Auf dem MMI werden Verbrauchsverläufe angezeigt und ein Monitoring installiert.
Falls ein defekter oder zu großer Verbraucher eine zu hohe Leistung beansprucht, werden Steckplätze nach einem festgelegten Schema so abgeschaltet, dass der zulässige Maximaleingangsstrom der Intdose nicht überschritten wird. Nach einer Unterschreitung des maximalen Eingangsstroms für eine festgelegte Zeit wird ein weiterer Steckplatz wieder freigeschaltet. Sollte diese Freischaltung zu einer erneuten Abschaltung des Steckplatzes führen, wird ein anderer Steckplatz zugeschaltet. Dabei werden die Ströme der einzelnen Steckplätze gemessen und die Werte für spätere Zuschaltungen als Entscheidungskriterium verwendet.
Die Intdose stellt den Kommunikationskanal kontaktgebunden oder drahtlos dem Anwender zur Verfügung.
Die Intdose beinhaltet eine Firmware, die missbräuchliche Programmierung von gefährlichen Parametern durch Nutzer im weitesten Sinne verhindert und den Schutz gegen Missbrauch durch Nutzer oder Malware gewährleistet.
Die Intdose setzt keine netzseitig installierte Schutzeinrichtung außer Betrieb.

Claims

. Die Intdose (Mehrfachsteckdose) ist derart ausgebildet, dass sie mit eigenem, selektivem und kumulativem Überstromschutz (4), der zwischen dem Leitungsschutz der Gebäudeinstallation und dem Verbraucher liegt, die Gebäudeinstallation wie die Intdose selbst vor Überlastung schützt. Die einzelnen Ströme jeder Steckdose und/oder den gesamten Strom der Mehrfachsteckdose werden gemessen und ausgewertet. 1
Die Intdose nach Anspruch 1 gekennzeichnet, dass der integrierte Microcomputer bei Überstrom einzelne Verbraucher abschaltet (1; 2). Damit können alle anderen angeschlossenen Verbraucher der Mehrfachsteckdose weiter versorgt werden.
Die Intdose nach Anspruch 1 und 2 gekennzeichnet, dass spezielle Leistungselektronik (2) und drahtlose und/oder drahtgebundene Schnittstellen und Firmware für die physische Schnittstelle zur Kommunikation beinhaltet, mit der die Intdose mit anderen Geräten (5) kommuniziert, durch die eine Parametrierung jeder Steckdose der Mehrfachsteckdosenleiste erfolgt.
Die Intdose nach Anspruch 3 gekennzeichnet, dass mit dediziertem Programm auf anderen Geräten (z.B. Smartphone, Computer usw.) (7) eine gesicherte Überwachung jeder einzelnen Steckdose der Mehrfachsteckdosenleiste erfolgt.
Die Intdose nach Anspruch 3 und 4 gekennzeichnet, dass über die Software auf anderen Geräten für die Aktivierung und die Stromunterbrechung jeder Steckdose in Abhängigkeit von Zeit, Priorität und Leistung programmiert wird, d.h. Einflussnahme auf die Steckerleiste über andere Geräte. Bestimmte Funktionen und Eigenschaften der Steckdosenleiste werden voreingestellt. Es werden Nutzerprofile bereitgestellt.
Die Intdose nach Anspruch 5 gekennzeichnet, dass Nutzerprofile intern oder extern für die weitere Nutzung auf anderen Geräten dieser Art abgespeichert werden. Nutzerprofile sind in die Intdose ladbar.
Die Intdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, dass zusammen mit der Schaltelektronik einen Schutz gegen unbefugtes Benutzen und eine Fernautorisierung der Steckdosen ermöglicht (6) wird.
Die Intdose nach Anspruch 7 gekennzeichnet, dass die Integration eines Manipulationsschutzes der Installation von Verbrauchern bzw. einer Kindersicherung (6) in elektrisch/elektronischer und/oder mechanischer Form realisiert ist.
Die Intdose nach vorhergehenden Ansprüchen gekennzeichnet, dass die genannten Funktionalitäten auch bei einer Versorgung durch Schutzkleinspannungen oder andere Spannungen des Bereichs der Niederspannung mit Gleich-oder Wechselstrom bestehen.
Die Intdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, dass über den Microcomputer die Einbindung in SmartHome-oder andere Protokolle zur Gebäudeüberwachung ermöglicht wird.