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Die Erfindung betrifft eine Leistungsversorgungsvorrichtung, ein Leistungsversorgungsverfahren, ein Leistungsversorgungssystem und ein Leistungsversorgungsnetzwerk.
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Leistungsversorgungsvorrichtungen und Verfahren hierzu sowie auch Datenbereitstellungsvorrichtungen und Verfahren hierzu sind prinzipiell bekannt. Insbesondere sind Haushaltssteckdosen sowie Wandbuchsen mit RJ45-Steckern bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Leistungsversorgungsvorrichtung, ein verbessertes Leistungsversorgungsverfahren, ein verbessertes Leistungsversorgungssystem sowie ein verbessertes Leistungsversorgungsnetzwerk anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungsversorgungsvorrichtung, umfassend ein Leistungselement, das ausgebildet ist, elektrische Gleichspannungsleistung von einer Gleichspannungsleistungsquelle aufzunehmen und an mindestens einen ersten Verbraucher abzugeben, und das ausgebildet ist, elektrische Wechselspannungsleistung von einer Wechselspannungsleistungsquelle aufzunehmen und an mindestens einen zweiten Verbraucher abzugeben, und ein Datenelement, das ausgebildet ist, Daten von einer Datenquelle zu empfangen und an den mindestens einen ersten Verbraucher bereitzustellen.
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Wenn im Folgenden auf eine Leistung, insbesondere eine elektrische Leistung Bezug genommen wird, so umfasst dies sowohl einen elektrischen Strom als auch eine elektrische Spannung, die zusammen die Leistung ergeben. Beispielsweise kann die Leistungsversorgungsvorrichtung ausgebildet sein, eine konstante Spannung und einen variablen Strom aufzunehmen und/oder abzugeben. Ebenso kann die Leistungsversorgungsvorrichtung ausgebildet sein, einen konstanten Strom und eine variable Spannung aufzunehmen und/oder abzugeben. Auch kann die Leistungsversorgungsvorrichtung ausgebildet sein, einen konstanten Strom und eine konstante Spannung aufzunehmen und/oder abzugeben.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst zunächst ein Leistungselement, das ausgebildet ist, elektrische Gleichspannungsleistung aus einer Gleichspannungsleistungsquelle aufzunehmen. Eine Leistungsquelle ist eine Quelle, die elektrische Leistung an den Ort der Leistungsversorgungsvorrichtung bereitstellt, wie beispielsweise eine elektrische Leitung. Eine Gleichspannungsleistungsquelle ist vorliegend eine solche Quelle, die Gleichspannungsleistung bereitstellt bzw. abgibt. Insbesondere kann es sich bei der Gleichspannungsleistungsquelle um einen elektrischen Leistungserzeuger und/oder Energiespeicher handeln, die ausgebildet sind, eine elektrische Leistung abzugeben. Ein Leistungserzeuger ist beispielsweise eine Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage und/oder eine Batterie und/oder ein Akkumulator, insbesondere ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug.
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Das Leistungselement ist auch ausgebildet, die aufgenommene Gleichspannungsleistung an einen oder mehrere Verbraucher, die mit der Leistungsversorgungsvorrichtung elektrisch verbunden sind, abzugeben. Insbesondere ist das Leistungselement ausgebildet, die aufgenommene Gleichspannungsleistung an einen Gleichspannungsleistungsverbraucher abzugeben. Ein Gleichspannungsleistungsverbraucher ist vorliegend ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, das elektrische Gleichspannungsleistung benötigt, um seine Funktionen auszuführen. Die elektronische Gleichspannungsleistung kann dabei insbesondere dafür verwendet werden, einen Betrieb des Verbrauchers zu ermöglichen und/oder einen Akkumulator des Verbrauchers zu laden.
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Das Leistungselement ist auch ausgebildet, elektrische Wechselspannungsleistung aus einer Wechselspannungsleistungsquelle aufzunehmen. Insbesondere handelt es sich bei der Wechselspannungsleistungsquelle um eine Leitung eines Versorgungsnetzbetreibers, die an mit einem Gebäude, in dem sich die Leistungsversorgungsvorrichtung befindet, verbunden ist und dafür elektrische Leistung bereitstellt. Mit anderen Worten kann die Leistungsversorgungsleitung eine Verbindung, insbesondere eine direkte Verbindung, mit einem elektrischen Versorgungsnetz aufweisen.
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Das Leistungselement ist auch ausgebildet, die aufgenommene Wechselspannungsleistung an einen oder mehrere Verbraucher, die mit der Leistungsversorgungsvorrichtung elektrisch verbunden sind, abzugeben. Insbesondere ist das Leistungselement ausgebildet, die aufgenommene Wechselspannungsleistung an einen Wechselspannungsleistungsverbraucher abzugeben. Ein Wechselspannungsleistungsverbraucher ist vorliegend ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät, das elektrische Wechselspannungsleistung benötigt, um seine Funktionen auszuführen. Die elektronische Wechselspannungsleistung kann dabei insbesondere dafür verwendet werden, einen Betrieb des Verbrauchers zu ermöglichen und/oder einen Akkumulator des Verbrauchers zu laden.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst weiter ein Datenelement, das ausgebildet ist, Daten von einer Datenquelle zu empfangen und diese Daten an den mindestens einen ersten Verbraucher bereitzustellen. Insbesondere ist das Datenelement auch ausgebildet, Daten von dem Verbraucher zu empfangen und/oder Daten an die Datenquelle bereitzustellen. Weiter insbesondere ist das Datenelement ausgebildet, die Daten an mindestens einen Gleichspannungsleistungsverbraucher bereitzustellen.
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Insbesondere handelt es sich bei den Daten um einen Datenstrom, wie beispielsweise ein Internetzugriff oder ein Zugriff auf einen Server. Die Datenquelle kann dabei ein Router, ein Switch und/oder ein Hub sein und/oder Zugriff auf ein Datennetzwerk umfassen. Das Empfangen und/oder Bereitstellen der Daten kann sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen. Dazu hat das Datenelement der Leistungsversorgungsvorrichtung insbesondere Zugriff auf ein Datennetzwerk, wie beispielsweise ein LAN oder WLAN. Das Datenelement kann dabei auch selbst als Router, Hub oder Switch agieren.
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Durch die erfindungsgemäße Leistungsversorgungsvorrichtung wird es ermöglicht, dass nicht nur zwei verschiedene Leistungsarten sondern auch Daten an einen oder mehrere Verbraucher gleichzeitig bereitgestellt werden. Somit wird eine besonders kommunikative und flexible Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Insbesondere ist das Leistungselement ausgebildet, die von der Gleichspannungsleistungsquelle aufgenommene Gleichspannungsleistung an einen Gleichspannungsleistungsverbraucher abzugeben, ohne die Gleichspannungsleistung umzuwandeln oder zu transformieren, insbesondere ohne die Gleichspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung und zurück in eine Gleichspannungsleistung umzuwandeln. Alternativ kann ausschließlich die Höhe der Gleichspannungsleistung mithilfe eines Wandlungselements umgewandelt werden, beispielsweise von 48 V Gleichspannung auf 12 V Gleichspannung.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, Gleichspannungsleistung unmittelbar von einer Gleichspannungsleistungsquelle an einen Gleichspannungsleistungsverbraucher abzugeben, insbesondere ohne Umwandlung. Somit ergibt sich eine Bereitstellung von Gleichspannungsleistung, die ohne Umwandlungsverluste möglich ist. Hierdurch wird eine besonders effiziente Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Insbesondere ist das Leistungselement ausgebildet, die von der Wechselspannungsleistungsquelle aufgenommene Wechselspannungsleistung an einen Wechselspannungsleistungsverbraucher abzugeben, ohne die Wechselspannungsleistung umzuwandeln oder zu transformieren, insbesondere ohne die Wechselspannungsleistung in eine Gleichspannung und zurück in eine Wechselspannungsleistung umzuwandeln. Alternativ kann ausschließlich die Höhe der Wechselspannungsleistung mithilfe eines Wandlungselements umgewandelt werden, beispielsweise von 230 V Wechselspannung auf 110 V Wechselspannung.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, Wechselspannungsleistung unmittelbar von einer Wechselspannungsleistungsquelle an einen Gleichspannungsleistungsverbraucher abzugeben, insbesondere ohne Umwandlung. Somit ergibt sich eine Bereitstellung von Wechselspannungsleistung, die ohne Umwandlungsverluste möglich ist. Hierdurch wird eine besonders effiziente Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Abgeben der Gleichspannungsleistung und das Bereitstellen von Daten über eine einzige Schnittstelle der Leistungsversorgungsvorrichtung.
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Insbesondere handelt es sich dabei um eine Schnittstelle, die ausgebildet ist, sowohl eine Gleichspannungsleistung als auch Daten bereitzustellen, wie einen USB-Anschluss, einen USB-C-Anschluss, einen Lightning-Anschluss oder einen Netzwerkanschluss, der unter dem Power-over-Ethernet- bzw. IEEE802.3-Standard arbeitet.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, einen Verbraucher gleichzeitig mit Daten und mit Leistung, insbesondere Gleichspannungsleistung zu versorgen. Hierdurch wird eine besonders kompakte und verkabelungsarme Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung ein Informationselement, das ausgebildet ist, Leistungsquelleninformationen zu empfangen und ein Steuerelement, das ausgebildet ist, die abgegebene Leistung abhängig von den Leistungsquelleninformationen zu steuern.
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Leistungsquelleninformationen sind Informationen bezüglich der durch die Leistungsversorgungsvorrichtung aufgenommen Leistung, insbesondere mittels der von der Gleichspannungsleistungsquelle und/oder der von der Wechselspannungsleistungsquelle abgegebenen Leistung. Das Informationselement kann drahtlos und/oder drahtgebunden ausgebildet sein, um die Leistungsquelleninformationen zu empfangen. Die Informationen werden hierin im generischen Plural verwendet und können auch eine einzelne Information umfassen.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung umfasst auch ein Steuerelement, das ausgebildet ist, die abgegebene Leistung abhängig von den Leistungsquelleninformationen zu steuern. Insbesondere ist das Steuerelement ausgebildet, die abgegebene Gleichspannungsleistung und/oder die abgegebene Wechselspannungsleistung in Abhängigkeit der Leistungsquelleninformationen zu steuern. Beispielsweise kann das Steuerelement ausgebildet sein, die abgegebene Leistung in Abhängigkeit der empfangenen Leistungsquelleninformationen zu erhöhen, insbesondere auf eine maximale Leistung, und/oder zu erniedrigen, insbesondere auf eine minimale Leistung und/oder auf null.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, die Leistungsabgabe an die jeweiligen Verbraucher intelligent zu steuern. Insbesondere wird es durch die erfindungsgemäße Leistungsversorgungsvorrichtung ermöglicht, die Leistungsabgabe an die Gegebenheiten der Leistungsquelle dynamisch anzupassen. Hierdurch wird eine besonders flexible Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Leistungsquelleninformationen Gebäudeleistungsinformationen.
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Gebäudeleistungsinformationen sind Informationen, die eine Leistung des Gebäudes, in dem die Leistungsversorgungsvorrichtung eingesetzt wird, betreffen.
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Beispielsweise umfassen die Gebäudeleistungsinformationen Informationen in Bezug auf in dem Gebäude vorhandenen oder damit direkt verbundenen elektrischen Leistungserzeugern und/oder Energiespeichern, die ausgebildet sind, eine elektrische Leistung abzugeben. Ein Leistungserzeuger ist beispielsweise eine auf dem Dach des Gebäudes angeordnete Photovoltaikanlage, eine in dem Garten angeordnete Windkraftanlage, ein in der Garage mit dem Gebäude verbundenes batterieelektrisches Kraftfahrzeug und/oder eine Batterie und/oder ein Akkumulator, der in dem Gebäude angeordnet ist. Diese Leistungserzeuger sind ausgebildet, elektrische Leistung an das Gebäude und insbesondere die Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen. Die Gebäudeleistungsinformationen können dann Informationen zur Verfügbarkeit der Leistung und/oder die Höhe der durch die Leistungserzeuger erzeugten bzw. verfügbaren Leistung umfassen.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, Leistungserzeuger, die an oder in dem Gebäude angeordnet sind, bevorzugt zu verwenden, insbesondere sobald und/oder solange diese Leistung bereitstellen können. Es wird somit eine besonders effiziente Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Leistungsquelleninformationen Versorgungsnetzinformationen.
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Versorgungsnetzinformationen sind solche Informationen, die das elektrische Versorgungsnetz betreffen, das von einem Versorgungsnetzbetreiber bereitgestellt wird. Insbesondere sind solche Versorgungsnetzinformationen Informationen bezüglich der über die Versorgungsleitung an die Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellte Leistung, beispielsweise über die Verfügbarkeit der Leistung und/oder die Höhe der verfügbaren Leistung, insbesondere ob Probleme, Schwankungen oder Ausfälle im elektrischen Versorgungsnetz auftreten.
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Insbesondere umfassen die Verbraucherleistungsinformationen keine Gebäudeleistungsinformationen und andersherum.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, dynamisch auf Versorgungsleistungen, die von einem Versorgungsnetzbetreiber bereitgestellt werden, zu reagieren. Insbesondere kann durch diese Ausführungsform flexibel auf einen Stromausfall reagiert werden und einzelne oder mehrere unwichtigere Verbraucher können von der Leistungsbereitstellung ausgeschlossen werden, während andere, wichtigere Verbraucher weiterhin versorgt werden können. Es wird somit eine besonders sichere, insbesondere versorgungssichere Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Informationselement weiter ausgebildet, Verbraucherleistungsinformationen zu empfangen und das Steuerelement ist weiter ausgebildet, die abgegebene Leistung abhängig von den Verbraucherleistungsinformationen zu steuern.
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Verbraucherleistungsinformationen sind Informationen bezüglich der durch die Leistungsversorgungsvorrichtung an den Verbraucher abgegebenen Leistung, insbesondere einer abgegebenen Gleichspannungsleistung und/oder einer abgegebenen Wechselspannungsleistung. Auch die Verbraucherleistungsinformationen können drahtlos oder drahtgebunden von dem Informationselement empfangen werden. Beispielsweise können die Verbraucherleistungsinformationen Informationen bezüglich der minimalen und/oder maximalen Leistung, die der Verbraucher aufnehmen kann, umfassen.
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Durch diese Ausführungsform wird es ermöglicht, die an einen Verbraucher abgegebene Leistung dynamisch zu regeln. Insbesondere kann durch diese Ausführungsform eine Leistungsabgabe an einen Verbraucher reduziert werden, insbesondere auf einen minimale Leistung, wenn die Verbraucherleistungsinformationen dies anzeigen. Somit wird eine besonders effiziente Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Informationselement weiter ausgebildet, Temperaturinformationen zu empfangen und das Steuerelement ist weiter ausgebildet, die Abgabe der Leistung abhängig von den Temperaturinformationen zu steuern.
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Temperaturinformationen betreffen eine Temperatur der Leistungsversorgungsvorrichtung, insbesondere eine Temperatur in einem Gehäuse der Leistungsversorgungsvorrichtung. Dazu kann das Informationselement Zugriff auf einen Temperatursensor, der in und/oder an dem Gehäuse der Leistungsversorgungsvorrichtung angeordnet ist und die Temperatur erfasst, haben.
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Insbesondere kann das Steuerelement ausgebildet sein, die abgegebene Leistung zu reduzieren, wenn eine vorbestimmte maximale Temperatur überschritten wird und/oder die abgegebene Leistung zu erhöhen, wenn die vorbestimmte maximale Temperatur unterschritten wird, insbesondere durch Anwendung einer Hysterese.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Leistungselement weiter ausgebildet, einen Fehler bei der Leistungsabgabe an den mindestens einen Verbraucher zu erkennen.
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Ein Fehler, der bei der Leistungsabgabe an den mindestens einen Verbraucher auftritt ist beispielsweise eine Überspannung und/oder ein Überstrom bei der Leistungsabgabe. Eine Überspannung bzw. ein Überstrom ist die Abgabe einer für den jeweiligen Verbraucher zu hohen Spannung bzw. Stroms. Alternativ oder zusätzlich ist ein solcher Fehler das Auftreten eines Kurzschlusses bei dem mindestens einen Verbraucher und/oder einer dazugehörigen Leitung. Alternativ oder zusätzlich ist das Auftreten eines solchen Fehlers eine falsche Verpolung, insbesondere eine falsche Verpolung eines Gleichspannungsleistungsverbrauchers.
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Ein solcher Fehler kann durch geeignete Sensoren und/oder Schaltungen erkannt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Leistungselement weiter ausgebildet, den erkannten Fehler zu korrigieren.
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Insbesondere ist das Leistungselement weiter ausgebildet, im Falle einer erkannten Überspannung, eines Überstroms und/oder eines Kurzschlusses die Leistungsabgabe, insbesondere die abgegebene Spannung und/oder den abgegebenen Strom, zu reduzieren, zu verringern und/oder abzuschalten.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Leistungselement insbesondere ausgebildet, im Falle einer erkannten falschen Verpolung die Verpolung umzukehren bzw. umzuschalten und/oder ebenfalls die abgegebene Leistung zu reduzieren und/oder abzuschalten.
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Durch diese Ausführungsform kann die Leistung besonders sicher an den oder die Verbraucher abgegeben werden. Insbesondere wird durch diese Ausführungsform eine Gefahr für Benutzer der Vorrichtung reduziert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Informationselement weiter ausgebildet, Segmentinformationen zu empfangen und das Steuerelement ist weiter ausgebildet, die Abgabe der Leistung abhängig von den Segmentinformationen zu steuern.
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Segmentinformationen sind Informationen, die verschiedene Segmente von einem oder mehreren Verbrauchern, insbesondere einem oder mehreren Gleichspannungsleistungsverbrauchern und einem oder mehreren Wechselspannungsleistungsverbrauchern betreffen. Beispielsweise können ein oder mehrere Gleichspannungsleistungsverbraucher zu einem ersten Gleichspannungsleistungssegment zusammengefasst sein und ein oder mehrere weitere Gleichspannungsleistungsverbraucher zu einem zweiten Gleichspannungsleistungssegment zusammengefasst sein. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Wechselspannungsleistungsverbraucher zu einem ersten Wechselspannungsleistungssegment zusammengefasst sein und ein oder mehrere weitere Wechselspannungsleistungsverbraucher zu einem zweiten Wechselspannungsleistungssegment zusammengefasst sein.
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Beispielsweise sind Verbraucher basierend auf ihrer typischerweise abgerufenen Leistung in einem Segment zusammengefasst. Wieder beispielsweise sind Verbraucher basierend auf ihrer Leistungsart, das bedeutet basierend darauf, ob sie Gleichspannungsleistung oder Wechselspannungsleistung beziehen, in einem Segment zusammengefasst. Auch beispielsweise sind Verbraucher basierend auf ihrer gewünschten Versorgungssicherheit in einem Segment zusammengefasst.
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Ein oder mehrere Verbraucher können beispielsweise an einem Anschluss an der Leistungsversorgungsvorrichtung durch einen Benutzer zu einem Segment zugeordnet werden, beispielsweise durch einen Knopf oder einen Schalter. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Verbraucher an einer gemeinsamen Benutzerschnittstelle der Leistungsversorgungsvorrichtung zu einem Segment zugeordnet werden. Hierzu können zusätzlich weitere Parameter der Leistungsbereitstellung definiert bzw. geändert werden, wie beispielsweise minimale abgegebene Leistung, Dauer einer Versorgungssicherheit, etc.
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Durch diese Ausführungsform ist es möglich, die Leistung an einen oder mehrere Verbraucher, die in einem ersten Segment zusammengefasst sind, zu reduzieren, während die Leistung an einen oder mehrere Verbraucher, die in einem anderen Segment zusammengefasst sind, beizubehalten. Beispielsweise kann das erste Segment Verbraucher umfassen, die Akkumulatoren laden, die nicht dringend benötigt werden, während das zweite Segment Verbraucher umfasst, die eine kritische und/oder benötigte Infrastruktur bereitstellen.
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Insbesondere ist es hierdurch möglich, dass bestimmte Verbraucher, die in einem Segment organisiert sind, nur dann mit Leistung versorgt werden, wenn genügend Gleichspannungsleistung von der Gleichspannungsleistungsquelle vorhanden ist bzw. erzeugt wird.
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Insbesondere können die Segmentinformationen zu einem oder mehreren Verbrauchern auch vorübergehend oder dauerhaft in der Leistungsversorgungsvorrichtung gespeichert werden. Ob und ggf. wie lange die Segmentinformationen gespeichert werden, kann insbesondere durch einen Benutzer für jeden Verbraucher individuell festgelegt bzw. eingestellt werden.
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Hierdurch ist es möglich, dass bereits zuvor eingestellte Segmentinformationen auch bei erneuter Verbindung des Verbrauchers mit der Leistungsversorgungsvorrichtung abgerufen werden können, ohne dass diese erneut eingegeben werden müssen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Leistungsversorgungssystem, umfassend eine Ausführungsform einer zuvor genannten Leistungsversorgungsvorrichtung sowie eine oder mehrere der oben beschriebenen Wechselspannungsleistungsquellen und/oder eine oder mehrere der oben beschriebenen Gleichspannungsleistungsquellen und/oder eine oder mehrere der oben beschriebenen Datenquellen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Leistungsversorgungsverfahren, umfassend die Schritte Aufnehmen von elektrischer Gleichspannungsleistung von einer Gleichspannungsleistungsquelle, Abgeben der aufgenommenen Gleichspannungsleistung an mindestens einen ersten Verbraucher, Aufnehmen von elektrischer Wechselspannungsleistung von einer Wechselspannungsleistungsquelle, Abgeben der aufgenommenen Wechselspannungsleistung an mindestens einen zweiten Verbraucher, Empfangen von Daten von einer Datenquelle und Bereitstellen der Daten an den mindestens einen ersten Verbraucher.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsversorgungsverfahren weiter die Schritte Empfangen von Leistungsquelleninformationen und Steuern der abgegebenen Leistung abhängig von den Leistungsquelleninformationen.
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Das Leistungsversorgungsverfahren kann insbesondere teilweise oder vollständig durch die zuvor beschriebene Leistungsversorgungsvorrichtung und/oder das zuvor beschriebene Leistungsversorgungssystem durchgeführt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Leistungsversorgungsnetzwerk, umfassend eine erste Leistungsversorgungsvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und eine zweite Leistungsversorgungsvorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Leistungselement der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung ausgebildet ist, elektrische Gleichspannungsleistung von der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung aufzunehmen und an mindestens einen ersten Verbraucher abzugeben, und das Leistungselement der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, elektrische Wechselspannungsleistung von der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung aufzunehmen und an mindestens einen zweiten Verbraucher abzugeben und wobei das Datenelement der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung ausgebildet ist, Daten der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung zu empfangen und an den mindestens einen ersten Verbraucher bereitzustellen.
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Es stellt somit die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung den ersten und zweiten Verbraucher für die erste Leistungsversorgungsvorrichtung dar und/oder die erste Leistungsversorgungsvorrichtung die Gleichspannungsleistungsquelle, die Wechselspannungsleistungsquelle und die Datenquelle für die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung dar.
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Es versteht sich, dass auch mehrere, insbesondere beliebig viele weitere Leistungsversorgungsvorrichtungen gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zu einem Leistungsversorgungsnetzwerk zusammengeschaltet werden können.
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Ein solches Leistungsversorgungsnetzwerk ist frei von Leitungslängenbeschränkungen und kann insbesondere in beliebigen Topologien zusammengeschaltet werden.
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Bezüglich der Ausgestaltungen und der Vorteile des Leistungsversorgungssystems, des Leistungsversorgungsverfahrens und des Leistungsversorgungsnetzwerks wird auch auf die oben beschriebenen Ausgestaltungen und deren Vorteile zur Leistungsversorgungsvorrichtung verwiesen.
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Ausführungsformen der Leistungsversorgungsvorrichtung, des Leistungsversorgungssystems, des Leistungsversorgungsverfahrens und des Leistungsversorgungsnetzwerks werden nun im Zusammenhang mit den folgenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Leistungsversorgungsvorrichtung und eines Leistungsversorgungssystems;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Leistungsversorgungsverfahrens; und
- 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Leistungsversorgungsnetzwerks.
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Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale. Insbesondere bezeichnen Bezugszeichen, die sich lediglich durch ein Hochkomma unterscheiden, gleiche oder ähnliche Merkmale.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Leistungsversorgungsvorrichtung 100 in einem Leistungsversorgungssystem 1000.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 umfasst dabei zunächst ein Leistungselement 110, das ausgebildet ist, elektrische Wechselspannungsleistung von einer Wechselspannungsleistungsquelle 10 aufzunehmen. Bei der Wechselspannungsleistungsquelle 10 handelt es sich beispielsweise um einen Gebäudeanschluss eines Versorgungsnetzbetreibers.
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Die Wechselspannungsleistungsquelle 10 weist dabei üblicherweise eine Wechselspannung zwischen 100 V und 400 V, insbesondere zwischen 110 V und 230 V und einen maximalen Wechselstrom zwischen 5 A und 70 A, insbesondere zwischen 10 A und 20 A auf. Insbesondere handelt es sich bei der Wechselspannungsleistungsquelle 10 um einen haushaltsüblichen Steckdosenanschluss.
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Die Wechselspannungsleistung wird dabei über eine Leistungsversorgungsleitung 11 an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Leistungselement 110 bereitgestellt bzw. ist die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 über eine Leistungsversorgungsleitung 11 mit der Wechselspannungsleistungsquelle 10 verbunden. Bei der Leistungsversorgungsleitung 11 handelt es sich insbesondere um ein zwei- oder dreiadriges Kabel.
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Das Leistungselement 110 ist weiter ausgebildet, elektrische Gleichspannungsleistung von einer Gleichspannungsleistungsquelle 20 aufzunehmen. Bei der Gleichspannungsleistungsquelle 20 kann es sich insbesondere um einen in oder an dem Gebäude angeordnete Gleichspannungsleistungserzeuger handeln, wie insbesondere eine Photovoltaikanlage und/oder eine Windkraftanlage. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Gleichspannungsleistungsquelle 20 auch um einen elektrischen Energiespeicher handeln, wie beispielsweise eine Batterie und/oder einen Akkumulator. Insbesondere handelt es sich bei der Gleichspannungsleistungsquelle um eine Kombination aus einem Gleichspannungsleistungserzeuger und einem damit zusammenarbeitenden elektrischen Energiespeicher.
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Die Gleichspannungsleistungsquelle 20 weist dabei üblicherweise eine Gleichspannung zwischen 10 V und 200 V, insbesondere zwischen 12 V und 48 V, weiter beispielsweise ganzzahlige Vielfache von 12 V, und einen maximalen Gleichstrom zwischen 1 A und 20 A, insbesondere zwischen 5 A und 10 A auf.
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Die Gleichspannungsleistung wird dabei über eine Leistungsversorgungsleitung 21 an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Leistungselement 110 bereitgestellt bzw. ist die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 über eine Leistungsversorgungsleitung 21 mit der Gleichspannungsleistungsquelle 20 verbunden. Bei der Leistungsversorgungsleitung 21 handelt es sich insbesondere um ein zweiadriges Kabel.
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Das Leistungselement 110 ist weiter ausgebildet, eine elektrische Gleichspannungsleistung an einen ersten Verbraucher 210 abzugeben. Bei dem ersten Verbraucher 210 handelt es sich insbesondere um einen Gleichspannungsleistungsverbraucher, das bedeutet einen Verbraucher, der, insbesondere ausschließlich, Gleichspannungsleistung aufnehmen bzw. verwenden kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Verbraucher um ein Laptop, ein Smartphone oder ein anderes Gerät, dass üblicherweise eine Gleichspannungsleistung aufnimmt bzw. von dieser betrieben und/oder geladen wird.
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Die Gleichspannungsleistung wird dabei über eine Leistungsversorgungsleitung 211 von der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. dem Leistungselement 110 an den ersten Verbraucher 210 bereitgestellt bzw. die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ist über eine Leistungsversorgungsleitung 211 mit dem ersten Verbraucher 210 verbunden. Bei der Leistungsversorgungsleitung 211 handelt es sich insbesondere um ein Kabel mit einem USB-Anschluss, weiter insbesondere um ein Kabel mit einem USB-C-, einem Lightning-Anschluss oder um ein Kabel mit einem anderen Standard, welches üblicherweise zur Übertragung einer Gleichspannungsleistung verwendet wird. Dazu kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 insbesondere einen oder mehrere zu diesen genannten Anschlüssen korrespondierende Steckeraufnahmen aufweisen.
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Das Leistungselement 110 ist weiter ausgebildet, eine elektrische Wechselspannungsleistung an einen zweiten Verbraucher 220 abzugeben. Bei dem zweiten Verbraucher 220 handelt es sich insbesondere um einen Wechselspannungsleistungsverbraucher, das bedeutet einen Verbraucher, der, insbesondere ausschließlich, Wechselspannungsleistung aufnehmen bzw. verwenden kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem zweiten Verbraucher um eine Glühbirne, ein Elektrogroßgerät, wie beispielsweise ein Kühlschrank oder ein Toaster, oder ein anderes Gerät, dass üblicherweise eine Wechselspannungsleistung aufnimmt bzw. von dieser betrieben und/oder geladen wird.
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Die Wechselspannungsleistung wird dabei über eine Leistungsversorgungsleitung 221 von der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. dem Leistungselement 110 an den zweiten Verbraucher 220 bereitgestellt bzw. die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ist über eine Leistungsversorgungsleitung 221 mit dem zweiten Verbraucher 220 verbunden. Bei der Leistungsversorgungsleitung 221 handelt es sich insbesondere um ein Kabel mit einem Schutzkontaktstecker, einem Eurostecker oder um ein Kabel mit einem anderen Standard, welches üblicherweise zur Übertragung einer Wechselspannungsleistung verwendet wird. Dazu kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 insbesondere einen oder mehrere zu diesen genannten Anschlüssen korrespondierende Steckeraufnahmen aufweisen.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 umfasst auch ein Informationselement 120, das ausgebildet ist, Leistungsquelleninformationen zu empfangen. Insbesondere ist das das Informationselement 120 ausgebildet, Gebäudeleistungsinformationen zu empfangen. Gebäudeleistungsinformationen betreffen eine Leistungsbereitstellung, insbesondere eine durchschnittliche Höhe, eine maximale Höhe und/oder eine Verfügbarkeit einer Leistungsbereitstellung, von in oder an dem Gebäude vorhandenen Leistungsquellen und/oder Leistungserzeugern. Insbesondere handelt es sich bei den Gebäudeleistungsinformationen um Informationen, die eine oder mehrere der oben beschriebenen Gleichspannungsleistungsquellen 20 betreffen. Die Gebäudeleistungsinformationen werden dabei beispielsweise über eine Informationsleitung 22 drahtgebunden an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Informationselement 120 übertragen. Alternativ oder zusätzlich können die Gebäudeleistungsinformationen auch über eine drahtlose Verbindung an das Informationselement 120 übertragen werden. Ebenso ist das Informationselement 120 ausgebildet, Gebäudeleistungsinformationen an eine oder mehrere Gleichspannungsquellen 20 bereitzustellen.
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Bei den Gebäudeleistungsinformationen handelt es sich beispielsweise um einen derzeitigen oder zukünftigen Leistungserzeugungszustand von einem oder mehreren Leistungserzeugern. Insbesondere kann es sich bei den Gebäudeleistungsinformationen um Informationen handeln, die einen derzeitigen oder zukünftigen Wetterzustand, insbesondere Sonnen-, Temperatur- und/oder Windzustand betreffen. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei den Gebäudeleistungsinformationen um einen derzeitigen oder zukünftigen Ladezustand von einem oder mehreren elektrischen Energiespeichern.
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Das Informationselement 120 ist auch ausgebildet, Versorgungsnetzinformationen zu empfangen. Versorgungsnetzinformationen betreffen eine Leistungsbereitstellung, insbesondere eine durchschnittliche Höhe, eine maximale Höhe und/oder eine Verfügbarkeit einer Leistungsbereitstellung, von dem Versorgungsnetz des Netzbetreibers an das Gebäude. Insbesondere handelt es sich bei den Versorgungsnetzinformationen um Informationen, die eine oder mehrere der oben beschriebenen Wechselspannungsleistungsquellen 10 betreffen. Die Versorgungsnetzinformationen werden dabei beispielsweise über eine Informationsleitung 12 drahtgebunden an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Informationselement 120 übertragen. Alternativ oder zusätzlich können die Versorgungsnetzinformationen auch über eine drahtlose Verbindung an das Informationselement 120 übertragen werden. Ebenso ist das Informationselement 120 ausgebildet, Versorgungsnetzinformationen an eine oder mehrere Wechselspannungsleistungsquellen 10, insbesondere an das Versorgungsnetz, bereitzustellen.
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Das Informationselement 120 ist auch ausgebildet, Verbraucherleistungsinformationen zu empfangen. Verbraucherleistungsinformationen betreffen eine Leistungsaufnahme des mit der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 verbundenen Verbrauchers, insbesondere eine durchschnittliche Höhe, eine minimale und/oder maximale Höhe und/oder eine Verfügbarkeit einer Leistungsaufnahme des Verbrauchers. Die Verbraucherleistungsinformationen werden dabei beispielsweise von dem ersten Verbraucher 210 über eine Informationsleitung 212 drahtgebunden an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Informationselement 120 übertragen. Alternativ oder zusätzlich können die Verbraucherleistungsinformationen auch über eine drahtlose Verbindung an das Informationselement 120 übertragen werden. Ebenso ist das Informationselement 120 ausgebildet, Verbraucherleistungsinformationen an den ersten Verbraucher 210 über die Informationsleitung 212 bereitzustellen.
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Das Informationselement 120 ist auch ausgebildet, Temperaturinformationen zu empfangen. Temperaturinformationen betreffen eine Temperatur der Leistungsversorgungsvorrichtung 100, insbesondere eine Temperatur in einem Gehäuse der Leistungsversorgungsvorrichtung 100. Dazu hat das Informationselement 120 Zugriff auf einen Temperatursensor, der in und/oder an dem Gehäuse der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 angeordnet ist und die Temperatur erfasst.
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Das Informationselement 120 ist auch ausgebildet, Segmentinformationen zu empfangen. Segmentinformationen betreffen Informationen zu Segmenten, in denen ein oder mehrere Verbraucher in Abhängigkeit ihrer Parameter und/oder Bedürfnisse zusammengefasst sind.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 umfasst auch ein Steuerelement 130, das ausgebildet ist, die durch das Leistungselement 110 abgegebene Leistung abhängig von den Gebäudeleistungsinformationen, abhängig von den Versorgungsnetzinformationen, abhängig von den Verbraucherleistungsinformationen, abhängig von den Temperaturinformationen und/oder abhängig von den Segmentinformationen zu steuern. Insbesondere ist das Steuerelement 130 ausgebildet, die an den ersten Verbraucher 210 abgegebene Gleichspannungsleistung abhängig von den Gebäudeleistungsinformationen, abhängig von den Versorgungsnetzinformationen, abhängig von den Verbraucherleistungsinformationen, abhängig von den Temperaturinformationen und/oder abhängig von den Segmentinformationen zu steuern und/oder die an den zweiten Verbraucher 220 abgegebene Wechselspannungsleistung abhängig von den Gebäudeleistungsinformationen, abhängig von den Versorgungsnetzinformationen, abhängig von den Verbraucherleistungsinformationen, abhängig von den Temperaturinformationen und/oder abhängig von den Segmentinformationen zu steuern.
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Das Leistungselement 110 ist auch ausgebildet, einen Fehler bei der Leistungsabgabe an die Verbraucher 210, 220 zu erkennen und diesen erkannten Fehler auch zu korrigieren, beispielsweise durch Reduktion oder Abschaltung der abgegebenen Leistung.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 umfasst auch ein Datenelement 140, das ausgebildet ist, Daten von einem oder mehreren Verbrauchern zu empfangen und/oder Daten an einen oder mehrere Verbraucher bereitzustellen. Zusätzlich oder alternativ ist das Datenelement 140 auch ausgebildet, Daten von einer Datenquelle 30 zu empfangen und/oder Daten an die Datenquelle 30 bereitzustellen. Dabei kann das Empfangen der Daten und/oder das Bereitstellen der Daten insbesondere zusammen mit der Abgabe der Leistung über eine einzige Schnittstelle der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 erfolgen.
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Die Daten werden dabei über eine Datenleitung 33 von der Datenquelle 30 an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Datenelement 140 bereitgestellt und von dort beispielsweise über eine Datenleitung 213 an den ersten Verbraucher 210 bereitgestellt. Ebenso werden Daten von dem ersten Verbraucher über die Datenleitung 213 an die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das Datenelement 140 bereitgestellt und von dort über die Datenleitung 33 an die Datenquelle 30 bereitgestellt. Sowohl die Datenleitung 33 zwischen der Datenquelle 30 und der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 als auch die Datenleitung 213 zwischen der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 und dem ersten Verbraucher 210 können dabei drahtlos und/oder drahtgebunden ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich bei der Datenleitung 33 und/oder der Datenleitung 213 um ein Kupferkabel, wie beispielsweise einem Cat5-Kabel und/oder um ein Glasfaserkabel handeln.
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Insbesondere kann für die Datenleitung 213 zwischen der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 und dem ersten Verbraucher 210 das zuvor beschriebene Kabel mit einem USB-Anschluss, insbesondere ein Kabel mit einem USB-C, einem Lightning-Anschluss oder ein Kabel mit einem anderen Standard, welches üblicherweise zusätzlich zur Übertragung einer Gleichspannungsleistung auch zur Übertragung von Daten verwendet werden kann, wie beispielsweise ein Power-over-Ethernet- bzw. IEEE802.3-Standard, genutzt werden.
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Insbesondere können auch die zwischen der Datenquelle 30 und dem Datenelement 140 bereitgestellten Daten auf die Gleich- oder Wechselspannungsleistung aufmoduliert werden und über ein gemeinsames Kabel, wie beispielsweise unter dem IEEE-1901-Standard, ausgetauscht werden.
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Das Leistungselement 110 ist auch ausgebildet, elektrische Leistung an die Datenquelle 30, insbesondere über die Leistungsversorgungleitung 31 bereitzustellen. Ebenso ist das Informationselement 120 ausgebildet, Versorgungsnetzinformationen und/oder Gebäudeleistungsinformationen von dem Datenelement 30 zu empfangen und/oder an das Datenelement bereitzustellen, insbesondere über die Informationsleitung 32.
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Die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 umfasst auch ein Wandlungselement 150, das ausgebildet ist, eine empfangene Leistung umzuwandeln und die umgewandelte Leistung dann an einen Verbraucher abzugeben.
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Insbesondere ist das Wandlungselement 150 ausgebildet eine von der Wechselspannungsleistungsquelle 10 bereitgestellte Wechselspannungsleistung in der Höhe, der Frequenz und/oder der Art der Leistung umzuwandeln. Beispielsweise ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, die von der Wechselspannungsleistungsquelle 10 bereitgestellte Wechselspannungsleistung von 230 V auf 110 V umzuwandeln. Wieder beispielsweise ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, die von der Wechselspannungsleistungsquelle 10 bereitgestellte Wechselspannungsleistung von 50 Hz auf 60 Hz umzuwandeln. Auch beispielsweise ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, die von der Wechselspannungsleistungsquelle 10 bereitgestellte Wechselspannungsleistung in eine Gleichspannungsleistung umzuwandeln.
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Wieder insbesondere ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, eine von der Gleichspannungsleistungsquelle 20 bereitgestellte Gleichspannungsleistung in der Höhe und/oder der Art der Leistung umzuwandeln. Beispielsweise ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, die von der Gleichspannungsleistungsquelle 20 bereitgestellte Gleichspannungsleistung mit einer Gleichleistungsspannung von 48 V auf 12 V umzuwandeln. Wieder beispielsweise ist das Wandlungselement 150 ausgebildet, die von der Gleichspannungsleistungsquelle 20 bereitgestellte Gleichspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung umzuwandeln.
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Das Leistungselement 110 ist auch ausgebildet, Wechselspannungsleistung an die Wechselspannungsquelle 10 abzugeben. Insbesondere ist das Leistungselement 110 ausgebildet, zuvor durch eine von den Gleichspannungsquellen 20 bzw. -erzeugern erzeugte bzw. darin gespeicherte Leistung, insbesondere unter Verwendung des Wandlungselements 150, als Wechselspannungsleistung über die Leistungsversorgungsleitung 11 an das Versorgungsnetz bereitzustellen.
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Das Leistungselement 110 ist auch ausgebildet, Gleichspannungsleistung an die Gleichspannungsquelle 20 abzugeben. Insbesondere ist das Leistungselement 110 ausgebildet, durch eine von den Wechselspannungsquellen gelieferte Wechselspannungsleistung, insbesondere unter Verwendung des Wandlungselements 150, als Gleichspannungsleistung über die Leistungsversorgungsleitung 21 an eine Batterie oder einen Akkumulator bereitzustellen.
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Durch diese oben beschriebenen Elemente der Leistungsversorgungsvorrichtung 100 sind insbesondere die folgenden Anwendungsfälle möglich:
- In einem Betriebsfall, in dem eine Leistung von der oder den Wechselspannungsleistungsquellen 10 bereitgestellt werden kann, aber keine Leistung von der oder den Gleichspannungsleistungsquellen 20 bereitgestellt werden kann, beispielsweise aufgrund der Gebäudeleistungsinformation, dass gerade keine Sonne scheint, kein Wind herrscht und/oder die Batterien/Akkumulatoren leer sind, kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausschließlich Leistung von der Wechselspannungsquelle 10 empfangen und diese an eine oder mehrere Verbraucher bereitstellen und insbesondere auch die Wechselspannungsleistung in eine Gleichspannungsleistung umwandeln und so einen Gleichspannungsleistungsverbraucher 210 bereitstellen.
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Diese Gebäudeleistungsinformation kann insbesondere durch die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 antizipiert werden, beispielsweise weil ein gegenwärtiger und/oder zukünftiger Wetterzustand berücksichtigt wird und/oder weil ein gegenwärtiger und/oder zukünftiger Ladezustand von Batterien/Akkumulatoren berücksichtigt wird. Dadurch kann, solange noch eine Gleichspannungsleistung von einer Gleichspannungsleistungsquelle 20 erzeugt werden kann, diese in Batterien oder Akkumulatoren gespeichert werden und/oder Gleichspannungsleistungsverbrauchern 210 zugeführt werden.
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In einem Betriebsfall, in dem eine Leistung von der oder den Gleichspannungsleistungsquellen 20 bereitgestellt werden kann, aber keine Leistung von der oder den Wechselspannungsleistungsquellen 10 bereitgestellt werden kann, beispielsweise aufgrund der Versorgungsnetzinformationen, dass gegenwärtig oder zukünftig eine Versorgungsnetzstörung oder ein Versorgungsnetzausfall auftritt, kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausschließlich Leistung von der Gleichspannungsquelle 20 empfangen und diese an einen oder mehrere Verbraucher bereitstellen, insbesondere auch die Gleichspannungsleistung in eine Wechselspannungsleistung umwandeln, und so einem Wechselspannungsleistungsverbraucher 220 bereitstellen. In diesem Fall kann auch eine Bereitstellung durch die Gleichspannungsleistungsquelle 20 an das Versorgungsnetz unterbunden werden.
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Diese Versorgungsnetzinformation kann insbesondere durch die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 antizipiert werden, beispielsweise weil ein zukünftiger Versorgungsnetzzustand und/oder eine gegenwärtige Uhrzeit berücksichtigt wird. Dadurch kann, solange noch eine Wechselspannungsleistung von einer Wechselspannungsleistungsquelle 10 erzeugt werden kann, diese in Batterien oder Akkumulatoren gespeichert werden und/oder Wechsel- und/oder Gleichspannungsleistungsverbrauchern 210 zugeführt werden. Insbesondere kann auch eine bestimmte Uhrzeit, zu der beispielsweise eine Wechselspannungsleistung von der Wechselspannungsleistung günstiger ist, abgewartet werden.
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In einem Betriebsfall, in dem sowohl eine Leistung von der oder den Gleichspannungsleistungsquellen 20 bereitgestellt werden kann, als auch eine Leistung von der oder den Wechselspannungsleistungsquellen 10 bereitgestellt werden kann, kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 Gleichspannungsleistung von der Gleichspannungsleistungsquelle 20 empfangen und diese an einen oder mehrere Gleichspannungsverbraucher 210 bereitstellen, insbesondere ohne diese vorher umzuwandeln, und ebenso Wechselspannungsleistung von der Wechselspannungsleistungsquelle 10 empfangen und diese an einen oder mehrere Wechselspannungsleistungsverbraucher 220 bereitstellen, insbesondere ohne diese vorher umzuwandeln.
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Darüber hinaus kann in allen Fällen die Leistungsversorgungsvorrichtung 100, insbesondere aufgrund von empfangenen Verbraucherleistungsinformationen und/oder einer Uhrzeit, einen Verbrauch des einen oder der mehreren Verbraucher antizipieren, beispielsweise weil ein Gleichspannungsleistungsverbraucher 210 einen Akkumulator umfasst und deshalb noch eine vorgegebene Zeitdauer mit der Bereitstellung der Leistung gewartet werden kann und/oder weil bekannt ist, dass ein bestimmter Wechselspannungsleistungsverbraucher dauerhaft eine konstante und/oder maximale Leistung erfordert und/oder weil bekannt ist, dass ein bestimmter Verbraucher, wie beispielsweise eine Wärmepumpe, um eine bestimmte Uhrzeit eine konstante und/oder maximale Leistung erfordert.
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Das Leistungsversorgungssystem 1000 umfasst, zusätzlich zur oben beschriebenen Leistungsversorgungsvorrichtung 100, auch eine oder mehrere oben beschriebenen Wechselspannungsleistungsquellen 10 und/oder eine oder mehrere oben beschriebenen Gleichspannungsleistungsquellen 20 und/oder eine oder mehrere oben beschriebenen Datenquellen 30.
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Insbesondere kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 und eine oder mehrere Datenquellen 30 in ein einzelnes Gehäuse integriert sein, das in eine herkömmliche Haushaltssteckdose gesteckt werden kann. Alternativ kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 als Unterputzgerät ausgestaltet sein. Weiter insbesondere kann die Leistungsversorgungsvorrichtung 100 als Smart Router, Smart Energy Router, oder als Smart Power Outlet bezeichnet werden.
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2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Leistungsversorgungsverfahrens 2000.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 beginnt mit einem ersten Schritt 2010, in dem Gleichspannungsleistung von einer Gleichspannungsleistungsquelle aufgenommen wird.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2020 fort, in dem die aufgenommene Gleichspannungsleistung an einen ersten Verbraucher abgegeben wird, der ein Gleichspannungsleistungsverbraucher ist.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2030 fort, in dem Wechselspannungsleistung von einer Wechselspannungsleistungsquelle aufgenommen wird.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2040 fort, in dem die aufgenommene Wechselspannungsleistung an einen zweiten Verbraucher abgegeben wird, der ein Wechselspannungsleistungsverbraucher ist.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2050 fort, in dem Leistungsinformationen empfangen werden.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2060 fort, in dem die abgegebene Leistung abhängig von den empfangenen Leistungsinformationen gesteuert wird.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2070 fort, in dem Daten von einer Datenquelle empfangen werden.
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Das Leistungsversorgungsverfahren 2000 fährt mit einem weiteren Schritt 2080 fort, in dem die Daten an den ersten Verbraucher bereitgestellt werden.
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Es versteht sich, das einige oder sämtliche Schritte in einer unterschiedlichen Reihenfolge und/oder simultan ablaufen können. Insbesondere können die Schritte 2010, 2020, 2030 und 2040 simultan und/oder kontinuierlich erfolgen. Weiter insbesondere können die Schritte 2070 und 2080 vor den Schritten 2050 und 2060 und/oder kontinuierlich erfolgen.
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3 zeigt ein Leistungsversorgungsnetzwerk 3000. Das Leistungsversorgungsnetzwerk 3000 umfasst eine erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 und eine zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100`. Dabei sind sowohl die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 als auch die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` im Wesentlichen gleich zu der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Leistungsversorgungsvorrichtung aufgebaut bzw. erfüllen sowohl die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 als auch die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie die im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Leistungsversorgungsvorrichtung.
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Die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 weist dabei in Übereinstimmung mit 1 ein Leistungselement 110, ein Informationselement 120, ein Steuerelement 130, ein Datenelement 140 und ein Wandlungselement 150 auf und die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` dazu korrespondierend ein gleich oder ähnlich aufgebautes Leistungselement 110`, Informationselement 120', Steuerelement 130`, Datenelement 140` und Wandlungselement 150` auf.
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Dabei ist jedoch abweichend die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` nicht wie die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 mit einer Gleichspannungsleistungsquelle 20, einer Wechselspannungsleistungsquelle 10 oder einer Datenquelle 30 verbunden, sondern ausschließlich mit der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung 100, die für die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` diese Funktionen erfüllt bzw. an diese bereitstellt.
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Mit anderen Worten ist das Leistungselement 110` der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` ausgebildet, elektrische Gleichspannungsleistung von dem Leistungselement 110 der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung 100 aufzunehmen und an mindestens einen ersten Verbraucher 210 abzugeben.
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Das Leistungselement 110` der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` ist weiter ausgebildet, elektrische Wechselspannungsleistung von dem Leistungselement 110 der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung 100 aufzunehmen und an mindestens einen zweiten Verbraucher 220 abzugeben.
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Das Datenelement 140` der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` ist ausgebildet, Daten von dem Datenelement 140 der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung 100 zu empfangen und an den mindestens einen ersten Verbraucher 210 bereitzustellen.
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Mit noch anderen Worten stellt die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` für die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 sowohl den ersten als auch den zweiten Verbraucher dar und empfängt Wechselspannungsleistung, Gleichspannungsleistung und Daten von dieser und gibt diese an den ersten Verbraucher 210 und den zweiten Verbraucher 220 ab bzw. weiter.
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Dazu ist die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` über eine erstes Leistungsversorgungsleitung 111, eine Informationsleitung 112, eine Datenleitung 113 und eine zweite Leistungsversorgungsleitung 114 mit der ersten Leitungsversorgungsleitung 100 verbunden. Dabei stellt die erste Leistungsversorgungsleitung 111 eine Wechselspannungsleistung, die Informationsleitung 112 Leistungsinformationen, die Datenleitung 113 Daten und die zweite Leistungsversorgungsleitung 114 eine Gleichspannungsleistung von der ersten Leistungsversorgungsvorrichtung 100 an die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` bereit. Dies kann insbesondere über ein gemeinsames physikalisches Kabel erfolgen, sodass die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100, die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` und ggf. weitere ähnliche oder gleiche Leistungsversorgungsvorrichtungen zusammengeschaltet bzw. miteinander verbunden werden.
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Insbesondere können auch die Wechselspannungsleistungsquelle 10, die Gleichspannungsleistungsquelle 20 und/oder die Datenquelle 30 derart zusammen angeordnet und ausgebildet sein, dass sie einen gemeinsamen physikalischen Ausgang bereitstellen, an den das zuvor beschriebene Kabel angeschlossen werden kann, um so eine oder mehrere Leistungsversorgungsvorrichtungen, insbesondere die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 mit Gleichspannungsleistung, Wechselspannungsleistung, Daten und/oder Leistungsinformationen zu versorgen.
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Die zweite Leistungsversorgungsvorrichtung 100` kann dabei insbesondere die Eigenschaften eines Repeaters, Verstärkers oder Proxys wahrnehmen. Insbesondere der Gleichstrom und auch die Daten lassen sich aus technischen Gründen bereits über mittlere Distanzen nicht ohne Verstärkung übertragen bzw. ist es förderlich, diese zu verstärken. Hierzu kann das Leistungsversorgungsnetzwerk 3000 aus beliebig vielen Leistungsversorgungsvorrichtungen bestehen, beispielsweise drei, vier, acht oder 16, die gemeinsam das Leistungsversorgungsnetzwerk bilden. Hierdurch gibt es sowohl für die Leistungsversorgungsvorrichtungen als auch für die im folgenden beschriebenen Leistungsversorgungssysteme 1000` keine räumliche Begrenzungen, insbesondere nicht aufgrund von vor allem bei Datenleitungen real existierenden Kabellängenbegrenzungen.
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Insbesondere können die mehreren Leistungsversorgungsvorrichtungen in einer beliebigen Topografie angeordnet bzw. zusammengeschaltet sein. Hierzu bietet sich insbesondere eine Bustopologie oder Linientopologie an. Hierdurch wird insbesondere eine einfache Nachrüstung ermöglicht.
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Weiter insbesondere die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausgebildet, der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` eine höhere Bandbreite an Daten bereitzustellen, als an einen Verbraucher. Ebenso insbesondere ist die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausgebildet, der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` eine maximal mögliche Bandbreite an Daten bereitzustellen. Hierzu kann die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das erste Datenelement 140 ausgebildet sein, zu erkennen, ob es Daten an eine weitere, gleiche oder ähnliche Leistungsversorgungsvorrichtung bereitstellt, oder an einen davon verschiedenen Verbraucher.
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Weiter insbesondere die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausgebildet, der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` eine höhere Leistung - sowohl Gleichspannungsleistung als auch Wechselspannungsleistung - bereitzustellen, insbesondere eine Leistung mit einer höheren Spannung und/oder einem höheren Strom, als an einen Verbraucher. Ebenso insbesondere ist die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 ausgebildet, der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100' eine maximal mögliche Leistung bereitzustellen. Hierzu kann die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 bzw. das erste Leistungselement 110 ausgebildet sein, zu erkennen, ob es Daten an eine weitere, gleiche oder ähnliche Leistungsversorgungsvorrichtung bereitstellt, oder an einen davon verschiedenen Verbraucher. Insbesondere kann die an einen Verbraucher bereitgestellte Leistung unter einer sogenannten Sicherheitsspannung liegen und die an eine weitere Leistungsbereitstellungsvorrichtung darüber.
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Zusätzlich kann die erste Leistungsversorgungsvorrichtung 100 auch ausgebildet sein, neben der zweiten Leistungsversorgungsvorrichtung 100` weitere, in 3 nicht gezeigte Verbraucher mit Gleichspannungsleistung, Wechselspannungsleistung, Daten und/oder Leistungsinformationen über entsprechende, ebenfalls nicht gezeigte Leitungen zu versorgen.
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Ebenfalls gezeigt in 3 ist ein von 1 abweichendes Leistungsversorgungssystem 1000', das vorliegend aus zumindest zwei Leistungsversorgungsvorrichtungen 100, 100` und einer Datenquelle 30 und/oder einer Gleichspannungsleistungsquelle 20 besteht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wechselspannungsleistungsquelle
- 11
- Leistungsversorgungsleitung
- 12
- Informationsleitung
- 20
- Gleichspannungsleistungsquelle
- 21
- Leistungsversorgungsleitung
- 22
- Informationsleitung
- 30
- Datenquelle
- 31
- Leistungsversorgungsleitung
- 32
- Informationsleitung
- 33
- Datenleitung
- 100
- Leistungsversorgungsvorrichtung
- 100`
- Leistungsversorgungsvorrichtung
- 110
- Leistungselement
- 110'
- Leistungselement
- 111
- Leistungsversorgungsleitung
- 112
- Informationsleitung
- 113
- Datenleitung
- 114
- Leistungsversorgungsleitung
- 120
- Informationselement
- 120'
- Informationselement
- 130
- Steuerelement
- 130`
- Steuerelement
- 140
- Datenelement
- 140'
- Datenelement
- 150
- Wandlungselement
- 150'
- Wandlungselement
- 210
- Verbraucher
- 211
- Leistungsversorgungsleitung
- 212
- Informationsleitung
- 213
- Datenleitung
- 220
- Verbraucher
- 221
- Leistungsversorgungsleitung
- 1000
- Leistungsversorgungssystem
- 1000'
- Leistungsversorgungssystem
- 2000
- Leistungsversorgungsverfahren
- 2010
- Verfahrensschritt
- 2020
- Verfahrensschritt
- 2030
- Verfahrensschritt
- 2040
- Verfahrensschritt
- 2050
- Verfahrensschritt
- 2060
- Verfahrensschritt
- 2070
- Verfahrensschritt
- 2080
- Verfahrensschritt
- 3000
- Leistungsversorgungsnetzwerk
