DE112011102128T5

DE112011102128T5 - Elektrizitätsmanagementsystem zum effektiven Betreiben einer Mehrzahl von Elektrogeräten, Elektrogerät dafür, zentrale Steuereinheit, Computerprogramm und Speichermedium dafür sowie Verfahren zum Managen von Elektrogeräten mittels der zentralen Steuereinheit

Info

Publication number: DE112011102128T5
Application number: DE112011102128T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Yamada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: WO2011162405A1; JPWO2011162405A1; US20130131883A1

Abstract

Eine zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein System zum Managen oder Verwalten von Elektrogeräten zu schaffen, wobei erreicht wird, dass die Spitzenleistungsbelastung reduziert wird, während gewährleistet wird, dass eine ursprüngliche Performance der Elektrogeräte aufrechterhalten werden kann. Ein Elektrogerät weist auf: einen Sensor, eine Steuereinheit, welche den Zustand der Stromzufuhr derart steuert, dass ein numerischer Wert, der erhalten wird vom Sensor, innerhalb eines vorgegebenen Zielbereichs gehalten wird, eine Übertragungseinheit, welche, nachdem ein stationärer Zustand 1102 erreicht wurde, Zykluszeitspannen (A, B, C) der Steuerung im stationären Zustand und eine Strom- oder Leistungszufuhrzeitspanne berechnet, die zum Aufrechterhalten des stationären Zustands notwendig sind, und zum Übertragen dieser Werte an eine zentrale Steuereinheit, und eine Empfangseinheit, welche eine Instruktion empfängt mit einer Zykluszeitspanneninformation und einer Zeitspanneninformation in Bezug auf eine Stromzufuhrerlaubniszeitspanne in der Zykluszeitspanne, die durch die Zykluszeitspanneninformation spezifiziert wird, und welche die Instruktion an die Steuereinheit eingibt. Die Steuereinheit steuert den Zustand der Stromzufuhr auf der Grundlage der Instruktion und einer Zeitgeberausgabe. Die Zeitspannen der Strom- oder Leistungszufuhr an eine Mehrzahl von Elektrogeräten (A, B, C) wird so angepasst, dass sie nicht miteinander überlappen, so dass die Spitzenleistungsaufnahme des Systems insgesamt ausgeglichen werden kann (D).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Realisieren eines zusammenwirkenden Betriebs einer Mehrzahl von Elektrogeräten, elektrischen Geräten oder elektrischen Anwendungen (electric appliances) und insbesondere ein System, bei welchem die Elektrogeräte miteinander als Netzwerk mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind und bei welchem die Elektrogeräte in einem koordinierten Verhalten mittels der Funktion der zentralen Steuereinheit betrieben werden, sowie ein Verfahren zum Steuern der Elektrogeräte.
Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der Patentanmeldung Nr. 2010-144351, die am 25. Juni 2010 in Japan eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt sei hiermit durch Inbezugnahme eingeschlossen.
Jüngst werden in vielen Haushalten Elektrogeräte oder elektrische Anwendungen, die eine vergleichsweise hohe elektrische Leistung besitzen, verwendet, z. B. Klimageräte, Kühlschränke, Mikrowellenofen, Waschmaschinen/Trockner, Geschirrspülmaschinen und Haartrockner. Wenn diese Elektrogeräte gleichzeitig verwendet werden, wird es schnell sehr wahrscheinlich, dass die verwendete elektrische Leistung den vertraglich vorgegebenen Wert überschreiten. Übersteigt die Leistung die vertraglich zugesicherte Leistung (contracted amperage), so schaltet ein Schaltkreisunterbrecher (circuit breaker) ab. Sobald ein Unterbrecher abschaltet, sind sämtliche elektrischen Geräte im Haushalt nicht mehr benutzbar. Des Weiteren können schwerwiegendere Probleme entstehen. Angenommen, dass jemand eine Datei auf einem so genannten Desktop-Personalcomputer editiert, so führt ein Abschalten durch den Unterbrecher in dieser Situation dazu, dass die editierten Daten verschwinden. Eine derartige Beschädigung kann möglicherweise nicht mehr behebbar sein.
Um einen derart starken Einfluss zu reduzieren, wurde ein Verfahren aufgegriffen, bei welchem der Unterbrecher in eine Mehrzahl Teilunterbrecher (sub-breaker) oder Unter-Unterbrecher unterteilt wird. Bei einer derartigen Unterbrecheranordnung schaltet nur derjenige Teilunterbrecher ab, der auf Grund einer übermäßigen Leistungsaufnahme überlastet ist. Andere Teilunterbrecher bleiben intakt. Selbst bei diesem Zugang kann jedoch ein unerwarteter Einfluss auf die Elektrogeräte oder die elektrischen Anwendungen auftreten, obwohl dieser Einfluss begrenzt ist. Daher sind Maßnahmen wünschenswert, die dieses Problem lösen.
Eine Lösung beinhaltet eine Strom-, Leistungs- oder Energiesteuereinrichtung (power control device) mit einer Verteileranlage oder -tafel (distribution panel) mit ”einer Verteileranlage mit einer Spitzen-Cutoff-Funktion”, wie sie in der Nicht-Patentliteratur 1 beschrieben ist. Die Steuereinrichtung ist mit einer Wohnungsstrom- oder -leistungsverteilungstafel oder -anlage ausgebildet (residential power distribution panel). Die Steuereinrichtung besitzt einen eingebauten Stromsensor (built-in current sensor). Falls der Stromsensor eine Überbeanspruchung an Elektrizität detektiert, teil dies die Steuereinrichtung durch Klang/Stimme mit. Falls Elektrizität beansprucht wird, und zwar über die vertraglich vereinbarte Leistung oder Amperezahl hinaus, werden Elektrogeräte (es können bis zu vier Geräte bestimmt werden) mit einem JEM-A-Anschluss oder -Gerät automatisch gestoppt. Wenn die Leistungsaufnahme nachfolgend absinkt, wird der Betrieb dieser Geräte automatisch wieder aufgenommen.
In einigen bestehenden Gemeinschaftshaushalten (collective housing) und Einfamilienhäusern (single-family houses) kann die vertraglich vereinbarte Leistung, Amperezahl oder Stromstärke auf Grund von Hauptanschlüssen mit niedriger Kapazität nicht geändert werden, obwohl der Wert der Leistungsaufnahme oder Leistungsbenutzung gestiegen ist. Die oben beschriebene Steuereinrichtung ist in solchen Häusern hilfreich.
Eine andere Lösung des oben beschriebenen Problems ist in der Patentliteratur 1 offenbart. Die Patentliteratur 1 offenbart eine Technik zum Verhindern des Auslösens eines Unterbrechers durch Vernetzen der Elektrogeräte und des Unterbrechers. Insbesondere überwacht jedes Elektrogerät, ob irgendeine Auslösung im Zusammenhang mit der Leistungsaufnahme mit vorgegebenem Wert oder darüber hinaus vorlag oder nicht. Zum Beispiel würden für ein Bügeleisen das Einschalten oder ein Anstieg der Einstelltemperatur ein Auslösemechanismus sein. Bei einer Klimaanlage würden das Einschalten oder ein Anstieg in der Einstelltemperatur ein Auslösemechanismus sein. Für einen Mikrowellenofen würden ein Einschalten oder der Beginn einer inneren Mikrowellenabstrahlung ein Auslösermechanismus sein. Wenn ein derartiger Auslösemechanismus detektiert wird, bestimmt das Elektrogerät einen Wert der Leistungsaufnahme, die für den Vorgang notwendig ist, und zwar korrespondierend zum Auslösemechanismus (trigger) durch die ein oder andere Maßnahme und sendet eine Nachricht in Bezug auf die benötigte Verwendung dieser Leistungsmenge an den Unterbrecher.
Auf den Empfang der Nachricht hin extrahiert der Unterbrecher (breaker) die benötigte Nutzung elektrischer Leistung, welche in der Nachricht enthalten ist. Der Unterbrecher ermittelt, ob die Summe der benötigten Menge elektrischer Leistung und die Menge der elektrischen Leistung, die aktuell aufgenommen wird, geringer sind als die maximal erlaubte Leistung. Falls diese Bestimmung positiv erfolgt, antwortet der Unterbrecher mit einer Mitteilung, an das Elektrogerät, mit welcher die Benutzung elektrischer Leistung erlaubt wird. Ist dies nicht der Fall, wird mit einer Nachricht an das Elektrogerät geantwortet, die die Nutzung elektrischer Leistung verbietet.
Das Elektrogerät beginnt die Leistungsaufnahme, falls es die Nachricht, die die Nutzung erlaubt, vom Unterbrecher erhält. Das Gerät stoppt die Leistungsaufnahme, falls es eine Nachricht empfängt, die die Nutzung verbietet.
Durch dieses Schema ist es, falls Elektrogeräte, welche viel Leistung aufnehmen, gleichzeitig in einem Haushalt verwendet werden, möglich, zu verhindern, dass die Summe der Leistungsaufnahmen die maximal erlaubte Leistung überschreitet. Daher kann ein Auslösen des Unterbrechers während der Verwendung Elektrogeräten verhindert werden.
Zu bemerken ist, dass die hier beschriebene Problematik nicht auf einen Einzelhaushalt beschränkt ist. Ähnliche Probleme treten in Gemeinschaftshaushalten (collective housing) und dergleichen auf, z. B. auch in Mehrfamilieneinheiten. Im Hinblick auf diese Problematik offenbart die Patentliteratur 2 eine Technik zum Steuern der Leistungslast oder Stromlast (overload an the mains) eines Gemeinschaftshaushalts, insgesamt, um eine Überlastung der Hauptleitung zu verhindern, mit welcher die Stromleitungen der Haushalte des Gemeinschaftshaushalts verbunden sind.
Dies bedeutet insbesondere, dass gemäß der in der Patentliteratur 2 beschriebenen Technik von einer Außenleitung oder Außenlampenleitung (outdoor lamp line) zugeführte elektrische Leistung in Hauptleitungen (mains) mit einer Mehrzahl von Hauptleitungsunterbrechern (mains breakers) unterteilt wird. Dabei findet auch eine weitere Unterteilung oder Verzweigung in Zweigleitungen oder Zweiglampenleitungen (branched lamp lines) statt, über welche die elektrische Leistung oder der elektrische Strom in jedem Haushalt verteilt werden. Ein Hauptleitungsstromsteueranzeiger (mains current control indicator) erfasst aktuelle Werte des durch die Hauptleitungsunterbrecher fließenden Stroms und speichert die Werte in einem Speicher. Ferner trifft er eine Vorhersage in Bezug auf den aktuellen Wert der Hauptleitung für 1 Minute im Voraus. Gemäß dieser Vorhersage überträgt der Hauptleitungsstromsteuerindikator eine Steuerinstruktion an Elektrogeräte jedes Haushalts mit einer Leistungssteuerfunktion. Gemäß der Patentliteratur 2 wird das Steuerinstruktionssignal durch die Leitung oder Lampenleitung (lamp line) befördert.
Die Inhalte der Patentliteratur 2 werden in Level, Pegel oder Niveaus (level) klassifiziert, und zwar abhängig von dem vorhergesagten Wert des Hauptleitungsstroms (mains current). Diese Niveaus umfassen ”Aufheben Energiesparmodus”, ”Anforderung Kooperation für Energieeinsparung”, ”Ausführen Klimaanlagentemperatursteuerung” und ”Ausschalten Zielgerät”. Falls derartige Steuerinstruktionen empfangen werden, wird z. B. eine Klimaanlage einen normalen Betrieb, einen Energiesparbetrieb, eine Änderung der Einstelltemperatur bzw. ein Beenden des Betriebs durchführen.
Zitatenliste
Nichtpatentliteratur

NPL 1: "Power navigation unit with network control for residential distribution panel" [online] Tokyo Electric Power Company [Suche am 17. Februar 2010], Internet (URL: http://tepco.co.jp/corporateinfo/provide/products/007-j.html)
NPL 2: "Smart tap functions and its applications" [online] Kyoto University, Matsuyama laboratory [Suche am 18. Juni 2011] Internet, (URL: http://www.i-energy.jp/data/14-2010-9-24-symposium-demo.pdf)

Patentliteratur

PTL 1: Japanese Patent No. 3402953
PTL 2: Japanese Patent Laying-Open No. 2005-312210

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technik wird, wenn eine Überbeanspruchung elektrischer Leistung detektiert wird, die Verwendung eines bestimmten Elektrogeräts zwangsläufig beendet. Diese Technik ist hilfreich, um in zuverlässiger Art und Weise das Auslösen eines Unterbrechers zu verhindern. Ein zwangsläufiges Beenden der Verwendung von Elektrogeräten ist jedoch bei den Geräten nicht ursprünglich beabsichtigt. Dadurch wird nämlich die Zweckmäßigkeit bei der Verwendung der Elektrogeräte geopfert.
Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Vorgehensweise ist auch hilfreich, um in zuverlässiger Art und Weise das Auslösen eines Unterbrechers zu verhindern. Falls die Verwendung von elektrischer Leistung oder elektrischer Energie durch Elektrogeräte in der durch die Patentliteratur 1 vorgeschlagenen Technik verhindert wird, kann jedoch die ursprünglich beabsichtigte Verwendung der Elektrogeräte nicht realisiert werden. Folglich wird wie bei der Technik gemäß der Nicht-Patentliteratur 1 die Zweckmäßigkeit durch die Verwendung der Elektrogeräte geopfert.
Die in der Patentliteratur 2 beschriebene Vorgehensweise ist ebenfalls hilfreich, um in zuverlässiger Art und Weise das Auslösen eines Hauptleitungsunterbrechers zu verhindern. Falls die eingestellte Temperatur einer Klimaanlage geändert wird oder falls das Zielgerät zu einer nicht beabsichtigten zeitlichen Vorgabe ausgeschaltet wird, ist es jedoch wahrscheinlich, dass grundlegende Funktionen der Elektrogeräte nicht erfüllt werden. Daher würden in diesem Fall der Komfort und die Zweckmäßigkeit nicht voll aufrechterhalten werden können.
Es ist wünschenswert, dass Elektrogeräte in kontinuierlicher Art und Weise und ohne Aufgabe der Zweckmäßigkeit verwendet werden können und zwar im Unterschied zu dem im Stand der Technik beschriebenen Vorgehensweisen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Managen oder Verwalten von Elektrogeräten zu schaffen, welches in der Lage ist, die Spitzenleistungsbelastung (peak power load) abzuschwächen, während Grundfunktionen der Elektrogeräte gewährleistet bleiben oder werden. Des Weiteren sollen Elektrogeräte, die in dem System verwendet werden, ein Computerprogramm und ein Speichermedium, eine zentrale Steuereinheit und ein Verfahren zum Managen oder Verwalten durch die zentrale Steuereinheit, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Leistungsaufnahme durch Elektrogeräte gemäß Instruktionen von der zentralen Steuereinheit sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern der Strom- oder Leistungszufuhr an die Elektrogeräte geschaffen werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System zum Managen oder Verwalten von Elektrogeräten zu schaffen, welches in der Lage ist, die Möglichkeit des Überschreitens einer vertraglich zugesicherten Leistung oder Stromstärke zu reduzieren, während der Betrieb von Elektrogeräten in der ursprünglich beabsichtigten Verwendung aufrechterhalten bleibt oder wird. Des Weiteren sollen Elektrogeräte, die in dem System verwendet werden, ein Computerprogramm und ein Speichermedium, eine zentrale Steuereinheit und ein Verfahren zum Managen oder Verwalten durch die zentrale Steuereinheit, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Leistungsaufnahme durch Elektrogeräte gemäß Instruktionen von der zentralen Steuereinheit sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern der Strom- oder Leistungszufuhr an die Elektrogeräte geschaffen werden.
Lösung der Aufgaben
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Elektrogerät, ein elektrisches Gerät oder eine elektrische Anwendung (electric appliance) mit: einer Steuerung (controller) zum Steuern einer steuerbaren Komponente oder eines steuerbaren Bauteils oder Geräts (controllable component), welche elektrische Energie oder Leistung (electric power) oder elektrischen Strom für den Betrieb aufnimmt oder verbraucht, und zum Steuern der elektrischen Leistung oder Energie oder des elektrischen Stroms, einem Sensor, welcher Information im Zusammenhang mit der äußeren Umgebung erhält, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis des Betriebs durch die steuerbare Komponente widerspiegelt, einer Steuereinrichtung (control device), welche die Steuerung derart steuert, dass die der steuerbaren Komponente zugeführte Leistung oder Energie oder der zugeführte elektrische Strom so angepasst werden, dass sie einen durch den Sensor erhaltenen numerischen Wert besitzen, der innerhalb eines vorgegebenen Zielbereichs (target range) liegt, und einem Zeitgeber (timer), der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist. Dabei ist die Steuereinrichtung in der Lage, die Steuerung derart zu steuern, dass die steuerbare Komponente einen stationären Zustand (steady state) einnimmt. Das Elektrogerät weist des Weiteren auf: eine Übertragungseinrichtung (transmitting device) zum Berechnen – in Antwort auf die Steuerung durch die Steuereinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt – einer Zykluszeitspanne (cycle period) im stationären Zustand und einer Zeitspanne (time period), die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung oder Energie oder elektrischen Stromes an die steuerbare Komponente zum Aufrechterhalten des stationären Zustands, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit (central control unit) mittels einer Kommunikationsschnittstelle (communication interface, und eine Empfangseinrichtung (receiving device) zum Empfangen einer durch die zentrale Steuereinheit erzeugten Instruktion mit einer Zykluszeitspanneninformation (cycle time period information) und einer Zeitspanneninformation (time period information), in welcher eine Leistungs-, Energie- oder Stromzufuhr zur steuerbaren Komponente innerhalb der Zykluszeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Zykluszeitspanneninformation, erlaubt ist, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Steuern der Steuerung derart, dass die elektrische Leistung oder Energie oder der elektrische Strom der steuerbaren Komponente von einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne, die bestimmt wird durch die Zeitspanneninformation, an zugeführt wird und dass der durch den Sensor erhaltene oder beschaffte numerische Wert innerhalb des vorbestimmten Zielbereichs gehalten wird, und zwar auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung erhaltenen Instruktion und einer Ausgabe vom Zeitgeber.
Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinrichtung die Steuerung derart, dass die steuerbare Komponente oder das steuerbare Bauteil (controllable component) in den stationären Zustand (steady status) übergeht. Der Betrieb der steuerbaren Komponente oder des steuerbaren Elements spiegelt sich in der Information wider, die durch den Sensor erhalten oder beschafft wird. Die Steuereinrichtung steuert die Steuerung derart, dass der numerische Wert, der vom Sensor ausgegeben wird, innerhalb eines Zielbereichs gehalten wird. Die Zykluszeitspanne (cycle period) zu diesem Zeitpunkt und eine Zeitspanne zum Anwenden oder Anlegen elektrischen Stroms oder elektrischer Leistung, die nötig sind, um den stationären Zustand des steuerbaren Elements oder der steuerbaren Komponente aufrechtzuerhalten, werden an die vorbestimmte zentrale Steuereinheit übertragen. Bei der vorbestimmten zentralen Steuereinheit wird die Zeitspanne, in welcher elektrischer Strom oder elektrische Leistung an das Elektrogerät angelegt wird, unter Berücksichtigung von Zeitspannen bestimmt, in denen elektrischer Strom oder elektrische Leistung an andere Elektrogeräte angelegt wird. Eine Instruktion kann entsprechend an das Elektrogerät übertragen werden. Wenn die Empfangseinrichtung oder empfangende Einrichtung (receiving device) die Instruktion empfängt, steuert die Steuereinrichtung die Steuerung derart, dass elektrischer Strom und elektrische Leistung an die steuerbare Komponente oder das steuerbare Bauteil zugeführt werden, in einer Zeitspanne, die durch die Instruktion beschrieben wird. Die Zeitspanne ist hier synchronisiert mit einer oder in Bezug auf eine vorbestimmte Referenz- oder Bezugszeit (reference time), und zwar wie im Fall der anderen Elektrogeräte. Im Ergebnis davon kann nicht nur die Leistungsaufnahme dieses Elektrogeräts, sondern auch diejenige anderer Elektrogeräte berücksichtigt werden. Folglich können Probleme verhindert werden, die möglicherweise auftreten, wenn Elektrogeräte individuell und für sich Leistung aufnehmen oder Strom verbrauchen.
Vorzugsweise weist die übertragende oder Übertragungseinrichtung (transmitting device) auf: eine Zustandsmanagementeinrichtung zum Managen einer Steuerung durch die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors, eine Zykluszeitspannenmesseinrichtung zum Messen einer Zykluszeitspanne einer Steuerung durch die Steuereinrichtung im stationären Zustand in Antwort auf den durch die Statusmanagementeinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt, gemanagten Status, eine Zykluszeitspannenanpassungseinrichtung zum Anpassen einer Zykluszeitspanne einer Steuerung durch die Steuereinrichtung derart, dass die durch die Zykluszeitspannenmesseinrichtung gemessene Zykluszeitspanne näher an eine Zielzykluszeitspanne herankommt, und eine Einrichtung zum Berechnen der Zielzykluszeitspanne und einer Zeitspanne, die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung an eine steuerbare Komponente, um den stationären Zustand in der Zykluszeitspanne aufrechtzuerhalten, und zwar in Antwort auf den durch die Statusmanagementeinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt, gemanagten Zustand und auf eine Differenz zwischen der durch die Zykluszeitspannenmesseinrichtung gemessenen Zykluszeitspanne und der Zielzykluszeitspanne, welche geringer wird als ein vorgegebener Schwellwert, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an die zentrale Steuereinheit mittels der Kommunikationsschnittstelle.
Weiter vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung die an die steuerbare Komponente zugeführte elektrische Leistung oder Energie oder den elektrischen Strom auf irgendeinen einer Mehrzahl von Werten, um den durch den Sensor erhaltenen oder beschafften numerischen Wert innerhalb des vorgegebenen Zielbereichs aufrechtzuerhalten.
Die Mehrzahl von Werten umfasst zwei Werte, d. h. 0 und einen vorbestimmten positiven Wert.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Zentrale Steuereinheit mit: einer Empfangseinrichtung (receiving device), welche eine Mitteilung (notice) in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, einer Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, einer Allokierungseinrichtung (allocating device), welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und einer Mitteilungseinrichtung (notifying device) zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an jede Gruppe und der Zeitspanne, welche eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne erlaubt, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Wenn die Empfangseinrichtung oder empfangende Einrichtung eine Mitteilung empfängt, klassifiziert die Klassifikationseinrichtung (classifying device) eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne. Für jedes der Elektrogeräte, welches zu der klassifizierten Gruppe gehört, wird eine Leistungszufuhrerlaubniszeitspanne (power supply permitting time period) innerhalb der Zykluszeitspanne positioniert. Dabei wird die Gesamtleistungsaufnahme der Elektrogeräte, zu welchen Leistungszufuhr erlaubt ist, so gering oder flach wie möglich innerhalb der Zykluszeitspanne gehalten. Daher kann die gesamte Leistungsaufnahme reduziert werden, und zwar verglichen mit einem Fall, bei welchem die Strom- oder Leistungszufuhrerlaubniszeitspannen von Elektrogeräten miteinander überlappen. Die Leistungsaufnahme kann somit ausgeglichen (leveled) werden.
Vorzugsweise allokiert die Allokierungseinrichtung ein vorbestimmtes Intervall zwischen der Zeitspanne, die für ein erstes Elektrogerät allokiert wurde, und einer Zeitspanne, die für ein zweites Elektrogerät allokiert wurde.
Weiter vorzugsweise weist die Allokierungseinrichtung auf: eine Speichereinrichtung (storage device) zum Speichern von Teilen von Geräteinformation mit der Leistungsaufnahme von Elektrogeräten der Gruppe, Identifikationsnummern der Elektrogeräte und Zeitspannen einer von den Elektrogeräten benötigten Leistungsaufnahme, eine Auswahleinrichtung (selecting device) zum Auswählen eines Teils unter den Teilen von Geräteinformation, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, und zwar korrespondierend zu dem Gerät, dessen Zeitspanne zum Erlauben einer Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne noch nicht allokiert wurde, eine Leistungs-, Energie oder Stromdifferenzberechnungseinheit (power difference calculating device) zum Berechnen – für den durch die Auswahleinrichtung ausgewählten Teil an Geräteinformation – einer Differenz zwischen Maximal- und Minimalwerten einer Gesamtleistungs-, -energie- oder -stromaufnahme sämtlicher Elektrogeräte, deren Leistungszufuhrerlaubniszeitspannen in dieser Zykluszeitspanne zu dieser Zeit allokiert sind, und zwar nach einem provisorischen Allokieren einer Leistungszufuhrerlaubniszeitspanne, welche eine Leistungszufuhr zu jeder möglichen Position in der Zykluszeitspanne erlaubt, eine Einrichtung zum nicht-provisorischen Allokieren der Leistungszufuhrerlaubniszeitspanne des durch die Auswahleinrichtung ausgewählten Elektrogeräts an einer Position, bei welcher der durch die Leistungsdifferenzberechnungseinrichtung berechnete Wert am geringsten ist, und eine Einrichtung zum Bewirken, dass die Auswahleinrichtung, die Leistungsdifferenzberechnungseinrichtung und die Einrichtung zum nicht-provisorischen Allokieren wiederholt arbeiten von einem Zustand, bei welchem die Leistungsaufnahmeerlaubniszeitspanne in der Zykluszeitspanne noch nicht allokiert ist, bis ein Zustand erreicht ist, bei welchem die Leistungsaufnahmeerlaubniszeitspannen sämtlicher Elektrogeräte, die zu der Gruppe gehören, allokiert sind.
Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein System zum Managen von Elektrogeräten, mit: einem Netzwerk, ein oder mehreren Elektrogeräten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, und einer zentralen Steuereinheit, welche mit dem Netzwerk verbunden ist, zum Managen der ein oder mehreren Elektrogeräte über das Netzwerk derart, dass das eine oder die mehreren Elektrogeräte in einem koordinierten Verhalten arbeiten. Jedes der ein oder mehreren Elektrogeräte weist auf eine steuerbare Komponente, die unter elektrischer Leistungs-, Energie- oder Stromempfang (receiving electric power) arbeitet, einen Sensor, welcher Information im Zusammenhang mit der äußeren Umgebung erhält und beschafft, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis des Betriebs durch die steuerbare Komponente widerspiegelt, eine Steuereinrichtung, welche die Steuerung derart steuert, dass die der steuerbaren Komponente zugeführte Leistung so angepasst wird, dass sie einen durch den Sensor erhaltenen numerischen Wert besitzt, der innerhalb eines vorgegebenen Zielbereichs liegt, und einen Zeitgeber, der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist. Die Steuereinrichtung ist in der Lage, die Steuerung derart zu steuern, dass die steuerbare Komponente einen stationären Zustand einnimmt. Jedes der ein oder mehreren Elektrogeräte weist des Weiteren auf: eine Übertragungseinrichtung zum Berechnen – in Antwort auf die Steuerung durch die Steuereinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt – einer Zykluszeitspanne im stationären Zustand und einer Zeitspanne, die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung an die steuerbare Komponente zum Aufrechterhalten des stationären Zustands, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit mittels einer Kommunikationsschnittstelle, und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer durch eine Übertragungszieleinrichtung (transmission destination) erzeugten Instruktion mit einer Zykluszeitspanneninformation und einer Zeitspanneninformation, in welcher eine Leistungszufuhr zur steuerbaren Komponente innerhalb der Zykluszeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Zykluszeitspanneninformation, erlaubt ist. Die Steuereinrichtung weist eine Einrichtung auf zum Steuern der steuerbaren Komponente zugeführten Leistung oder Energie oder des elektrischen Stroms derart, dass die elektrische Leistung oder Energie oder der elektrische Strom der steuerbaren Komponente von einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne, die bestimmt wird durch die Zeitspanneninformation, an zugeführt werden und dass der durch den Sensor erhaltene numerische Wert innerhalb des vorbestimmten Zielbereichs gehalten wird, und zwar auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung erhaltenen Instruktion und einer Ausgabe vom Zeitgeber. Die zentrale Steuereinrichtung weist auf: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, von dem einen oder den mehreren Elektrogeräten empfängt, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an jede Gruppe und der Zeitspanne, welche eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne erlaubt, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Gemäß einem vierten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches, wenn es auf einem Computer, welcher mit einem oder mehreren Elektrogeräten verbunden ist, ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer fungiert als: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und der Zeitspanne, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Gemäß einem fünften Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Speichermedium, welches das oben beschriebene Computerprogramm speichert.
Gemäß einem sechsten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Managen einer zentralen Steuereinheit für Elektrogeräte, wobei die zentrale Steuereinheit aufweist: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und der Zeitspanne, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde. Das Verfahren weist auf: den Empfangsschritt der Empfangseinrichtung, welcher eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, den Klassifizierungsschritt der Klassifizierungseinrichtung, welcher auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, den Allokierungsschritt der Allokierungseinrichtung, welcher für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und den Mitteilungsschritt der Mitteilungseinrichtung, welcher die Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und die Zeitspanne mitteilt, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Gemäß einem siebten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Leistungs-, Energie- oder Stromsteuereinrichtung, welche verwendet wird, verbunden mit einem Elektrogerät, welches einen Sensor aufweist zum Detektieren von Information im Zusammenhang mit einer Umgebungsbedingung, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis ihres eigenen Betriebs wiedergibt, und welches eine Funktion besitzt des Betriebs auf der Grundlage einer Ausgabe des Sensors zum Aufrechterhalten der Sensorausgabe in einem vorgegebenen Bereich, zum Steuern einer Leistungsaufnahme des Elektrogeräts. Die Leistungs-, Energie- oder Stromsteuereinrichtung weist auf: eine Sensorausgabeempfangseinrichtung, welche eine Sensorausgabe vom Elektrogerät empfängt, einen Zeitgeber, der synchronisiert ist mit einer vorgegebenen Referenzzeit, eine Übertragungseinrichtung, welche auf der Grundlage einer Ausgabe der Sensorausgabeempfangseinrichtung das Erreichen eines stationären Betriebszustands des Elektrogeräts detektiert, welche eine Zykluszeitspanne im stationären Zustand sowie eine Zeitspanne berechnet, welche von dem Elektrogerät benötigt wird, um elektrische Leistung zu empfangen, um den stationären Zustand aufrechtzuerhalten, und welche berechnete Ergebnisse an eine vorbestimmte zentrale Steuereinheit überträgt, und eine Empfangseinrichtung, welche eine Instruktion von der zentralen Steuereinheit empfängt. Die Instruktion enthält eine Zykluszeitspanneninformation zum Bestimmen einer Zykluszeitspanne des Betriebs des Elektrogeräts sowie einer Ein-Erlaubniszeitspanneninformation zum Erlauben des Einschaltens der steuerbaren Komponente in der Zykluszeitspanne, die durch die Zykluszeitspanneninformation spezifiziert ist. Die Steuereinrichtung weist des Weiteren auf: eine Leistungs-, Energie- oder Stromsteuereinrichtung, welche die Leistungs-, Energie- oder Stromaufnahme des Elektrogeräts derart steuert, dass das Elektrogerät in einer Zeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers, Leistung, Energie oder Strom aufnimmt.
Vorzugsweise weist die Strom- oder Leistungssteuereinrichtung des Weiteren auf: eine Leistungs-, Energie- oder Stromsensoreinheit, die vorgesehen ist in Relation zu einer Stromleitung (power line), welche dem Elektrogerät elektrische Leistung, Energie oder Strom zuführt, um eine Detektion elektrischer Leistung, Energie oder Stroms zu ermöglichen, die dem Elektrogerät über die Stromleitung zugeführt wird, und eine Leistungs-, Energie- oder Stromaufnahmeübertragungseinheit zum periodischen Übertragen einer Ausgabe der Leistungssensoreinheit an die zentrale Steuereinheit. Das Elektrogerät kann in der Lage sein, seinen Zustand in Antwort auf eine externe Instruktion gemäß einem vorgegebenen Standard zu ändern. Die Leistungssteuereinrichtung weist eine Instruktionsübertragungseinheit auf, welche eine Instruktion an das Elektrogerät gemäß dem vorgegebenen Standard derart überträgt, dass in zeitlicher Synchronizität mit dem Zeitgeber für jede Zykluszeitspanne das Elektrogerät am Anfang der Ein-Erlaubniszeitspanne einschaltet und dass das Elektrogerät einen Aus-Zustand am Ende der Ein-Erlaubniszeitspanne einnimmt.
Die Leistungssteuereinrichtung kann einen Schalter aufweisen, welcher in einer Stromzuführleitung zum Elektrogerät ausgebildet ist und welcher am Anfang der Ein-Erlaubniszeitspanne einschaltet und am Ende der Ein-Erlaubniszeitspanne ausschaltet, und zwar in zeitlicher Synchronizität mit dem Zeitgeber für jede Zykluszeitspanne.
Gemäß einem siebten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Leistungssteuereinrichtung, welche verwendet wird verbunden mit einem Elektrogerät, mit einer Funktion des Detektierens einer Umgebungsbedingung, die zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis ihres Betriebs selbst wiedergibt, sowie eine Funktion des Betriebs, damit eine Umgebungsbedingung vorgegebene Bedingungen erfüllt, zum Steuern einer Leistungsaufnahme durch das Elektrogerät. Die Leistungssteuereinrichtung weist auf: einen Leistungssensor, welcher in Bezug auf eine Stromleitung ausgebildet ist, welche Leistung an das Elektrogerät zuführt, zum Ermöglichen einer Detektion durch die Stromleitung an das Elektrogerät zugeführter Leistung, einen Zeitgeber, der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist, und eine Kommunikationseinrichtung, welche in periodischer Art und Weise eine Ausgabe des Leistungssensors an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit überträgt und eine Instruktion von der zentralen Steuereinheit empfängt. Die Instruktion enthält eine Zykluszeitspanneninformation, welche eine Zykluszeitspanne eines Betriebs des Elektrogeräts spezifiziert, sowie eine Ein-Erlaubniszeitspanneninformation, welche ein Einschalten der steuerbaren Komponente in der durch die Zykluszeitspanneinformation spezifizierten Zykluszeitspanne erlaubt. Die Leistungssteuereinrichtung weist des Weiteren einen Leistungszuführschalter auf zum Zuführen elektrischer Leistung an das Elektrogerät in einer durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation spezifizierten Zeitspanne und zum Beenden der Leistungszufuhr an das Elektrogerät in anderen Zeitspannen für jede Zykluszeitspanne auf der Grundlage der von der zentralen Steuereinheit empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers.
Vorzugsweise weist die Leistungs-, Energie- oder Stromsteuereinrichtung auf: einen Anschluss- oder Steckerbereich (plug portion), der in einen Aufnahme- oder Steckdosenbereich (receptacle portion) für Stromversorgung einzuführen ist, einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen eines Anschlussbereichs des Elektrogeräts, und ein Paar Leitungen, welche den Anschlussbereich und den Aufnahmebereich verbinden. Der Leistungs-, Energie- oder Strom zufuhr- oder -versorgungsschalter weist auf: ein Auslöse- oder Relaiselement (relay), welches in einer Leitung des Paares von Leitungen eingefügt ist, und eine Auslöse- oder Relaiselementsteuereinrichtung (relay control device), welche das Auslöseelement derart steuert, dass das Auslöseelement eingeschaltet ist in einer Zeitspanne, die spezifiziert wird durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation, und dass das Auslöseelement ausgeschaltet ist in anderen Zeitspannen, und zwar für jede Zeitspannenperiode auf der Grundlage der von der zentralen Steuereinheit empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, eine Mehrzahl von Elektrogeräten in gegenseitig koordiniertem Verhalten miteinander zu betreiben und dadurch die Leistungsaufnahme nicht nur eines Elektrogeräts sondern auch der anderen Elektrogeräte zu berücksichtigen. Folglich können Probleme vermieden werden, die im Zusammenhang mit dem Betrieb von Elektrogeräten auftreten, wenn diese individuell und jedes für sich Leistung aufnimmt.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm, welches einen schematischen Aufbau eines Heimnetzwerksystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden zeigt.
2 ist ein Graph, der ein Beispiel der Leistungsaufnahme eines Elektrogeräts zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen funktionalen Aufbau eines Elektrogeräts (Elektroheizung) als eine ein Heimnetzwerk bildende Komponente oder Bauteil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches einen funktionalen Aufbau einer zentralen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 zeigt eine Zykluszeitspanne und deren Änderung in Abhängigkeit von einer Zieltemperatur des Elektrogeräts (Elektroheizung) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Phase des Elektrogeräts (Elektroheizung) gemäß der ersten Ausführungsform.
7 zeigt ein Tastverhältnis eines Steuersignals für das Elektrogerät (Elektroheizung) gemäß der ersten Ausführungsform.
8 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme jedes Elektrogeräts und einer Gesamtleistungsaufnahme, wenn ein Tastverhältnis der Elektrogeräte 0,58 mit angepassten Zeitvorgaben beträgt.
9 ist ein Graph, welcher eine Änderung in der Leistungsaufnahme von Geräten (1) bis (3) und einer Gesamtleistungsaufnahme zeigt, wenn das Tastverhältnis der Elektrogeräte 0,26 ist.
10 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Anpassen der Zykluszeitspanne eines Elektrogeräts der ersten Ausführungsform zeigt.
11 zeigt in Form einer Tabelle Kandidaten einer Zielzykluszeitspanne.
12 zeigt ein Protokoll zwischen dem Elektrogerät (Elektroheizung) und der zentralen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
13 zeigt in (A) Inhalte einer Mitteilung des Elektrogeräts (Elektroheizung) an die zentrale Steuereinheit und in (B) Inhalte einer Instruktion, die von der zentralen Steuereinheit an das Elektrogerät (Elektroheizung) übertragen wird.
14 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen, ob die aktuelle Zeit innerhalb einer EIN-Erlaubniszeitspanne liegt oder nicht, und zwar gemäß der ersten Ausführungsform.
15 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, welches einen Übergang eines internen Zustands des Elektrogeräts (Elektroheizung) gemäß dem Stand der Technik zeigt.
16 ist ein Zustandsübergangsdiagramm, welches einen Übergang eines internen Zustands des Elektrogeräts (Elektroheizung) gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
17 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen, ob die Zeitvorgabe oder ein Zeitpunkt zum Einschalten erreicht wurde.
18 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen, ob ”EIN entgegen der Instruktion fortzusetzen ist” oder nicht.
19 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines ausgeführten Computerprogramms zeigt, wenn ein Schalter betätigt wird, und zwar bei einem Elektrogerät als eine das System gemäß der ersten Ausführungsform bildende Komponente.
20 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur für ein Computerprogramm für eine Heizungssteuerung wiedergibt, welches in periodischer Art und Weise in dem das System gemäß der ersten Ausführungsform bildenden Elektrogerät ausgeführt wird.
21 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Computerprogramms zeigt, welches ausgeführt wird, wenn gemäß 20 STATE = 1 im Elektrogerät erfüllt ist.
22 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Computerprogramms zeigt, welches ausgeführt wird, wenn gemäß 20 STATE = 2 im Elektrogerät erfüllt ist.
23 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Computerprogramms zeigt, welches ausgeführt wird, wenn gemäß 20 STATE = 3 im Elektrogerät erfüllt ist.
24 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Computerprogramms zeigt, welches ausgeführt wird, wenn gemäß 20 STATE = 4 im Elektrogerät erfüllt ist.
25 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Computerprogramms zeigt, welches ausgeführt wird, wenn gemäß 20 STATE = 5 im Elektrogerät erfüllt ist.
26 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuerstruktur eines Programms wiedergibt, welches durch die zentrale Steuereinheit ausgeführt wird, wenn eine Mitteilung des Elektrogeräts detektiert wird.
27 ist ein Flussdiagramm der zentralen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
28 zeigt eine in der zentralen Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform gehaltene oder gespeicherte Tabelle.
29 ist ein Beispiel eines Verfahrens zum Allokieren durch die zentrale Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
30 zeigt ein Ergebnis einer Computersimulation (bei welchem drei Geräte mit einem Tastverhältnis von 0,32 betrieben werden) gemäß der ersten Ausführungsform.
31 zeigt ein Ergebnis einer Computersimulation (bei welchem drei Geräte mit einem Tastverhältnis von 0,65 betrieben werden) gemäß der ersten Ausführungsform.
32 zeigt in Form einer Tabelle Inhalte einer Mitteilung vom Elektrogerät (Elektroheizung) an die zentrale Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
33 zeigt ein Beispiel des Allokierens, wenn unter den Geräten die Leistungsaufnahme unterschiedlich ist.
34 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens des Allokierens durch die zentrale Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
35 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens des Allokierens durch die zentrale Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
36 zeigt einen Graphen, der den Übergang einer Leistungsaufnahme einer bestimmten Klimaanlage beschreibt.
37 ist ein Blockdiagramm, welches einen Aufbau eines Netzwerksystems in einem Gemeinschaftshaus oder in einer Gemeinschaftsunterkunft gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
38 ist ein Flussdiagramm eines Programms für die zentrale Steuereinheit zum Berechnen einer Betriebszykluszeitspanne eines Elektrogeräts.
39 ist ein Blockdiagramm, welches einen schematischen Aufbau eines Heimnetzwerksystems gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
40 zeigt eine Erscheinung einer Leistungsaufnahmemesseinrichtung mit einer Gerätesteuerfunktion, wie sie bei der fünften Ausführungsform verwendet wird.
41 zeigt eine Erscheinungsform einer Rückseite der Leistungsaufnahmemesseinrichtung aus 40.
42 ist ein Blockdiagramm der Leistungsaufnahmemesseinrichtung aus den 40 und 41.
43 ist ein Blockdiagramm, welches ein anderes Beispiel der Leistungsaufnahmemesseinrichtung mit einer Gerätesteuerfunktion zeigt.
44 ist ein Blockdiagramm einer Leistungsaufnahmemesseinrichtung mit einer Leistungs- oder Stromschaltfunktion, wie sie bei einer sechsten Ausführungsform verwendet wird.
45 ist ein Flussdiagramm eines Programms, welches ausgeführt wird, wenn eine Instruktion mit einer Zykluszeitspanne und einer EIN-Erlaubniszeitspanne durch die zentrale Steuereinheit bei der Leistungsaufnahmemesseinrichtung gemäß 44 empfangen wird.
46 ist ein Blockdiagramm einer Leistungsaufnahmemesseinrichtung mit einer Leistungs- oder Stromschaltfunktion, wie sie bei einer siebten Ausführungsform verwendet wird.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend wird ein System gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden dieselben Komponenten oder Bauteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Deren Funktionen sind jeweils dieselben. Daher wird eine jeweils detaillierte Beschreibung nicht wiederholt.
Grundkonzept
2 zeigt ein Beispiel einer Leistungsaufnahme durch ein bestimmtes Elektrogerät. Dabei wird als ein Beispiel eines Elektrogeräts die Temperatursteuerung einer Heizung betrachtet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, dass die Heizung durch zwei Werte gesteuert wird, die mit EIN/AUS korrespondieren.
Wie sich aus 2 ergibt, arbeitet das Elektrogerät in der folgenden Art und Weise, falls eine Zieltemperatur gegeben ist. Durch den Temperatursensor wird die Temperatur überwacht. Nachfolgend wird die überwachte Temperatur als ”Sensortemperatur” bezeichnet. Falls die Sensortemperatur niedriger ist als die Zieltemperatur, wird die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet. Wenn die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet ist, steigt die Sensortemperatur. Falls die Sensortemperatur die Zieltemperatur erreicht, wird die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet. Wenn die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet wird, sinkt die Sensortemperatur. Falls die Sensortemperatur die Zieltemperaturuntergrenze (lower limit of target temperature) erreicht, wird die Stromversorgung der Heizung wieder eingeschaltet. Nachfolgend wird das EIN/AUS-Schalten der Stromversorgung der Heizung derart wiederholt, dass die Sensortemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs mit der Zieltemperatur als Zentrum oder Mitte gehalten wird (nachfolgend wird dieser Bereich als ”Zieltemperaturbereich”) bezeichnet. Nachfolgend wird dieser Status oder Zustand der Wiederholung als stationärer Zustand 152 (steady status) bezeichnet. Ein Zustand nach dem Einschalten bis der stationäre Zustand erreicht wird, wird nachfolgend als Übergangszustand 150 (transitional status) bezeichnet.
Ist der stationäre Zustand 152 erst einmal erreicht, ergibt sich im Hinblick auf die Zeitvorgange des Einschaltens und Ausschaltens der Stromversorgung der Heizung in Bezug auf ein Verschieben vorwärts oder rückwärts um ein gewisses Maß kein Problem, solange die Sensortemperatur innerhalb des Zieltemperaturbereichs gehalten wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass auf diese Art und Weise die Stromversorgung innerhalb der ursprünglich beabsichtigten Verwendung erfolgt.
Es sei nachfolgend angenommen, dass z. B. eine Mehrzahl von Elektrogeräten in der oben beschriebenen Art und Weise vorgesehen ist. Falls jedes Elektrogerät in individueller Art und Weise fungiert, können Spitzenleistungen der miteinander kombinierten Geräte nicht reduziert werden. Falls die Elektrogeräte in einem koordinierten Verhalten miteinander gemäß einer Idee mit EIN/AUS-Zeitvorgaben betrieben werden, kann die Spitzenleistung reduziert werden. Falls z. B. drei Elektrogeräte betrieben werden, ist es möglich zu verhindern, dass Leistung simultan zugeführt wird oder dass alle drei Heizungen gleichzeitig eingeschaltet werden.
Da verschiedene und mehrere Elektrogeräte zu Hause verwendet werden, ist es möglich, dass eine Bedingung, die ein Auslösen eines Unterbrechers bewirkt, sich einstellt unmittelbar nachdem ein Elektrogerät, welches sich von diesen koordinierten Elektrogeräten unterscheidet, eingeschaltet wird. Falls die Leistungsverwendung unter den Elektrogeräten, die in koordiniertem Verhalten miteinander betrieben werden kann, so ausgeglichen oder niedrig wie nur möglich ausgebildet wird, kann die Möglichkeit, dass ein Unterbrecher unmittelbar nach dem Einschalten eines unterschiedlichen Elektrogeräts auslöst, reduziert werden.
Bei den unten beschriebenen Ausführungsformen wird eine Heizung als Elektrogerät oder elektrisches Gerät mit einer vergleichsweise hohen Leistungsaufnahme beschrieben. Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Anwendung bei Heizeinrichtungen oder Heizungen beschränkt ist. Ein jegliches Gerät, welches elektrische Leistung oder elektrische Energie aufnimmt, kann als steuerbare Komponente oder als steuerbares Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Erste Ausführungsform
Bei der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass das Elektrogerät eine Heizung ist, welche eine Temperatursteuerung (EIN/AUS-Steuerung) benötigt. Zum besseren Verständnis wird ferner bei der nachfolgenden Beschreibung angenommen, dass eine Mehrzahl ähnlicher Elektrogeräte vorgesehen ist und dass jedes der Elektrogeräte dieselbe Menge an elektrischer Leistung aufnimmt.
Heimnetzwerksystem
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Heimnetzwerksystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welches aufweist eine Verteilungsanlage oder -tafel 102 (distribution panel), einen Router (103), eine Klimaanlage 110, eine Elektroheizung 111, einen Kühlschrank 112 und eine Waschmaschine/einen Trockner 113 (washer-dryer) sowie eine Zentralsteuereinheit 101 (central control unit), welche diese Elektrogeräte zu einem Betrieb mit koordiniertem Verhalten steuert. Die Klimaanlage 110, die Elektroheizung 111, der Kühlschrank 112 und die Waschmaschine/der Trockner 113 sind Beispiele typischer Elektrogeräte, wie sie daheim verwendet werden. Diese Aufzählung ist nicht beschränkend gemeint. Die Elektroheizung 111, der Kühlschrank 112 und die Waschmaschine/der Trockner 113 nehmen sämtlich elektrischen Strom oder elektrische Leistung auf, die über eine Leitung oder Lampenleitung (lamp line) der Verteilungstafel oder der Verteilungsanlage 102 zugeführt wird.
Die Klimaanlage 110, die Elektroheizung 111, der Kühlschrank 112, die Waschmaschine/der Trockner 113 und die zentrale Steuereinheit 101 besitzen Kommunikationsschnittstellen 122, 124, 126, 128 bzw. 120 (der Einfachheit halber als ”Schnittstelle” oder als ”I/F” bezeichnet).
Die Klimaanlage 110, die Elektroheizung 111, der Kühlschrank 112 und die Waschmaschine/der Trockner 113 können jeweils mit der zentralen Steuereinheit 101 über diese Kommunikationsschnittstelle kommunizieren. Es ergibt sich von selbst, dass sowohl die Übertragung als auch der Empfang über die Kommunikation mittels der Kommunikationsschnittstellen möglich ist. Bei jedem Programm von Ausführungsformen, die unten beschrieben werden, bedeuten die Begriffe ”mitteilen” oder ”Mitteilung” einen Übertragungsvorgang, über die Kommunikationsschnittstelle, und zwar betrachtet von einem übertragungsseitigen Gerät oder einer übertragungsseitigen Vorrichtung aus (transmitting side appliance/apparatus). Ein Empfangsvorgang (reception operation) ist gemeint, wenn die Betrachtung von einem empfangsseitigen Gerät oder einer empfangsseitigen Vorrichtung aus erfolgt (receiving side appliance/apparatus).
Mögliche Beispiele von Kommunikationsschnittstellen sind nachfolgend beschrieben. Für Drahtloskommunikation stehen ZigBee (IEEE 802.15.4), Bluetooth, bestimmte Drahtloskommunikationsformen mit niedriger Leistung, Infrarotkommunikation und Drahtlos-LAN (IEEE802.11) zur Verfügung. Für drahtgebundene Kommunikation stehen PLC (Power Line Communication: Kommunikation über Stromversorgungsleitungen), RS-485 und Ethernet zur Verfügung. In Bezug auf PLC ist anzumerken, dass eine Kommunikation bei hohen Geschwindigkeiten (bis zu 200 Mbps) und Kommunikation mit niedriger Geschwindigkeit (einige Zig kbps) zur Verfügung stehen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine Kommunikation mit niedriger Geschwindigkeit ausreichend. Zum Beispiel wird auf einen Standard Bezug genommen, der HomePlug Command and Control (HomePlug C & C) genannt wird. Da PLC nicht notwendigerweise eine Installation von neuen Verdrahtungen erfordert, ist diese Form für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet und bequem. Die Kommunikationsschnittstelle kann ein Hybridkommunikationspfad sein, welcher drahtgebundene und drahtlose Verfahren miteinander kombiniert.
Die Kommunikationsschnittstelle ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Es kann jegliche Schnittstelle verwendet werden, solange diese eine Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit 101 und den Elektrogeräten im Haushalt ermöglicht. Die Funktion des Ermöglichens einer direkten Kommunikation zwischen einer Klimaanlage 110, einer Elektroheizung 111, einem Kühlschrank 112 und einer Waschmaschine/einem Trockner 113 ist unnötig.
Es wird angenommen, dass die zentrale Steuereinheit 101 die Möglichkeit einer Kommunikation mit der Klimaanlage 110, der Elektroheizung 111, dem Kühlschrank 112 und der Waschmaschine/dem Trockner 113 über die Kommunikationsschnittstelle 120 besitzt. Die zentrale Steuereinheit 101 dient als Zentralvorrichtung oder als zentrale Vorrichtung (Koordinator) der Kommunikationsschnittstelle 120. Des Weiteren kann die zentrale Steuereinheit 101 eine Funktion des Beschaffens oder Erhaltens der Zustände oder Statusinformation in Bezug auf die Klimaanlage 110, die Elektroheizung 111, den Kühlschrank 112 und die Waschmaschine/den Trockner 113 besitzen und eine einfache Steuerung derselben realisieren.
Die zentrale Steuereinheit 101 kann mit einem IP-Netzwerk 104 über einen Router 103 verbindbar sein, welcher mittels einer Hochgeschwindigkeitskommunikationsschnittstelle verbunden ist. Falls sie mit einem IP-Netzwerk 104 verbunden ist, können die Zustände oder die Statusinformationen in Bezug auf die Klimaanlage 110, die Elektroheizung 111, den Kühlschrank 112, die Waschmaschine/den Trockner 113 von einer beabstandeten Position aus erhalten oder beschafft werden und um eine einfache Steuerung dieser Geräte zu realisieren.
Elektroheizung 111
Bei der nachfolgenden Beschreibung wird der Aufbau einer Elektroheizung 111 beschrieben, und zwar als repräsentatives Beispiel eines Elektrogeräts, welches durch die zentrale Steuereinheit 101 gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 ist dargestellt, dass eine Elektroheizung 111 eine Elektrogerätesteuereinheit 301, eine Kommunikationsschnittstelle 302, eine Eingabeeinheit 303, eine Sensoreinheit 304 zum Messen einer Temperatur, eine Anzeigeeinheit 305 und einen Zeitgeber 306 aufweist. Die Elektroheizung 111 weist des Weiteren eine Status- oder Zustandsmanagementeinheit 308 (status management unit) zum Managen oder Verwalten eines Zustandsübergangs, eine Zeitsynchronisierungseinheit 307 (time synchronizing unit), welche mit dem Zeitgeber 306 verbunden ist, und eine Steuerung 309 auf, welche eine steuerbare Komponente oder ein steuerbares Bauteil 310 (controllable component) auf.
Die Elektrogerätesteuereinheit 301 ist insbesondere ein Ein-Chip-Mikrocomputer (embedded CPU (Central Processing Unit: zentrale Verarbeitungseinheit)), mit einem ROM (Read Only Memory: Nurlesespeicher) und einem RAM (Random Access Memory: Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und besitzt eine Funktion des Realisierens einer Gesamtsteuerung des Elektrogeräts auf der Grundlage eines Programms.
Die Kommunikationsschnittstelle 302 ist insbesondere ein Kommunikationsmodul, z. B. nach dem ZigBee-Standard. Die Elektrogerätesteuerungseinheit 301 kommuniziert mit einer zentralen Steuereinheit 101 über die Kommunikationsschnittstelle 302.
Die Eingabeeinheit 303 ist insbesondere ein Eingabegerät, z. B. nach Art eines Leistungsschalters, Stromschalters (power switch) oder eines Knopfes. Die Eingabeeinheit 303 wird zum Ein- und Ausschalten des Stromes oder der Leistung der Elektroheizung 111 oder zum Eingeben einer Zieltemperatur verwendet.
Die Sensoreinheit 304 ist insbesondere ein Temperatursensor oder dergleichen. Die Sensoreinheit 304 misst eine aktuelle Temperatur und führt das Ergebnis der Temperaturmessung der Elektrogerätesteuereinheit 301 zu. Das Ergebnis der Temperaturmessung spiegelt sich im Ergebnis des Betriebs der Heizung wider und wird zum Steuern der Heizung verwendet, und zwar mittels der Elektrogerätesteuereinheit 301.
Die Anzeigeeinheit 305 ist insbesondere eine Flüssigkristall- oder eine LED-Anzeigeeinrichtung. Die Anzeigeeinheit 305 wird verwendet zum Anzeigen des Zustands oder Status der Strom- oder Leistungsversorgung, der Zieltemperatur und der aktuellen Temperatur der Elektroheizung 111.
Der Zeitgeber 306 ist insbesondere ein Kristalloszillator. Der Zeitgeber 306 wird verwendet zum Aufbauen einer Zeitsynchronisation und zum Steuern der Elektrogerätetesteuerung 301.
Die Zeitsynchronisierungseinheit 307 ist insbesondere ein Programm, welches im Ein-Chip-Mikrocomputer arbeitet. Hinsichtlich der zentralen der zentralen Steuereinheit 101 besitzt die Zeitsynchronisierungseinheit 307 die Funktion eines Clients, der in der Zeit mit dem Zeitgeber synchronisiert ist. Die Startzeit und die Endzeit einer EIN-Erlaubniszeitspanne wir, wie das unten im Detail beschrieben werden wird, bestimmt durch eine Zeitmessung mittels des Zeitgebers mit einem Head oder Vorlauf (head) jeder Zykluszeitspanne (cycle period) von 0.
Die Elektrogerätesteuereinheit 301 überträgt/empfängt Pakete an/von der zentralen Steuereinheit 101 über die Kommunikationsschnittstelle 302 und realisiert eine Zeiteinstellung (time setting). Dies bedeutet insbesondere, dass die Elektrogerätesteuereinheit 301 und die zentrale Steuereinheit 101 eine gemeinsame Zeit besitzen. Der Vorgang zur Zeiteinstellung kann realisiert werden unter Verwendung einer herkömmlichen Technik, z. B. gemäß NTP (Network Time Protocol: Netzwerkzeitprotokoll).
Die Zustands- oder Statusmanagementeinheit 308 ist insbesondere eine Speichereinrichtung, die im Ein-Chip-Mikrocomputer enthalten ist. Die Zustands- oder Statusmanagementeinheit 308 speichert den Zustand oder den Status der Elektroheizung 111. Die Elektrogerätesteuereinheit 301 speichert den inneren Zustand oder internen Status der Elektroheizung 111 in der Statusmanagementeinheit 308. Die in der Statusmanagementeinheit 308 gespeicherte Information enthält als den internen Zustand oder Status der Elektroheizung 111 Inhalte einer Instruktion, die durch die Elektrogerätesteuereinheit 301 an die Steuerung 309 ausgegeben wird, und so genannte History- oder Verlaufsinformation ihrer Zeitvorgabe. Mit der History- oder Verlaufsinformation ist es der Elektrogerätesteuereinheit 301 möglich, zu ermitteln, ob die Elektroheizung 111 sich in einem Übergangszustand oder in einem stationären Zustand befindet.
Die Elektrogerätesteuereinheit 301 überträgt den internen Status oder Zustand des Elektrogeräts an die zentrale Steuereinheit 101. Dies bedeutet insbesondere, dass die Elektrogerätesteuereinheit 301 auch als eine Übertragungseinrichtung fungiert, welche den internen oder inneren Status oder Zustand an die zentrale Steuereinheit 101 überträgt. Des Weiteren empfängt die Elektrogerätesteuereinheit 301 eine Betriebszeitvorgabeinstruktion (operation time instruction) von der zentralen Steuereinheit 101 und speichert diese in der Status- oder Zustandsmanagementeinheit 308. Dies bedeutet insbesondere, dass die Elektrogerätesteuereinheit 301 auch als Empfangseinrichtung (receiving device) fungiert. Die Betriebszeitvorgabeinstruktion ist eine Instruktion, welche die Zeitvorgabe in der Elektroheizung 111 bestimmt, wenn die Heizung elektrisch leitend ist (electrically conducted). Die Betriebszeitvorgabeinstruktion enthält eine Zykluszeitspanne und eine Startzeit und eine Endzeit einer Zeitspanne, in welcher ein EIN-Betrieb erlaubt ist.
Die Steuerung 309 ist insbesondere ein Relais. Die Steuerung 309 besitzt eine Funktion des Steuerns der Strom- oder Leistungszufuhr an die steuerbare Komponente oder das steuerbare Element 310 gemäß einer Ausgabe oder einem Ausgangssignal der Elektrogerätesteuereinheit 301.
Die Elektrogerätesteuereinheit 301 gibt an die Steuerung 309 auf der Grundlage einer Zieltemperatur, die durch die Eingabeeinheit 303 eingegeben ist oder wird, eine Ausgabe oder ein Ausgangssignal aus, sowie die aktuelle Temperatur, die erhalten oder beschafft wird durch die Sensoreinheit 304, und eine Betriebszeitvorgabeinstruktion, die in der Zustands- oder Statusmanagementeinheit 309 gespeichert ist.
Die steuerbare Komponente oder das steuerbare Element 310 sind insbesondere die Heizung oder ein Metallwiderstandsheizelement im Fall einer Elektroheizung 111. Das steuerbare Element oder die steuerbare Komponente 310 empfängt oder nimmt auf die zugeführte Leistung oder den zugeführten Strom und erzeugt Wärme.
Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Elektroheizung 111 durch die zentrale Steuereinheit 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird und einen Aufbau in ähnlicher Art und Weise besitzt wie eine allgemeine Elektroheizung, außer dass eine Kommunikationsschnittstelle 302, eine Zeitsynchronisierungseinheit 307 und eine Statusmanagementeinheit 308 vorliegen.
Zentrale Steuereinheit 101
Unter Bezugnahme auf 4 wird gezeigt, dass die zentrale Steuereinheit 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Steuerung 401 für die zentrale Steuereinheit, eine Kommunikationsschnittstelle 402, einen Zeitgeber 403, eine Zeitsynchronisierungseinheit 404 und eine Tabellenspeichereinheit 405 aufweist.
Die Steuerung 401 der zentralen Steuereinheit (central control unit controller) ist insbesondere ein CPU-Modul mit einem ROM und einem RAM. Die Steuerung 401 der zentralen Steuereinheit realisiert eine Gesamtsteuerung der zentralen Steuereinheit 101 auf der Grundlage eines Programms.
Die Kommunikationsschnittstelle 402 ist insbesondere ein Kommunikationsmodul, z. B. gemäß ZigBee. Die Steuerung 401 der zentralen Steuereinheit kommuniziert mit den Elektrogeräten, z. B. einer Elektroheizung 111, über die Kommunikationsschnittstelle 402. Die Steuerung 401 der zentralen Steuereinheit besitzt insbesondere eine Funktion eines Übertragers/Empfängers.
Der Zeitgeber 403 ist insbesondere ein Kristalloszillator (crystal oscillator). Der Zeitgeber 403 wird verwendet, um eine Zeitsynchronisierung oder Zeitsynchronisation aufzubauen und zum Steuern der Steuerung 401 für die zentrale Steuereinheit.
Die Zeitsynchronisierungseinheit 404 ist insbesondere ein Programm, welches durch die PCU betrieben wird. Die Zeitsynchronisierungseinheit 404 besitzt eine zeitsynchronisierte Serverfunktion. Die Zeitsynchronisierungseinheit 404 besitzt insbesondere eine Funktion des Mitteilens oder Übertragens der durch die zentrale Steuereinheit 101 gehaltenen Zeit an jedes der Elektrogeräte, welche durch die zentrale Steuereinheit 101 verwaltet werden. Die Zeitsynchronisierungseinheit 404 kann gleichzeitig eine Funktion einer zeitsynchronisierten Kleinfunktion aufweisen. Die Zeitsynchronisierungseinheit 404 kann insbesondere mit einem externen Zeitserver (external time server) (NTP-Server) über ein IP-Netzwerk 104 (in 4 nicht dargestellt) verbunden sein und eine Zeitsynchronisierung mit dem Zeitserver aufbauen. Im Ergebnis davon operieren sämtliche Elektrogeräte und die zentrale Steuereinheit 101, die über das Netzwerk miteinander verbunden sind, in Synchronisation mit einer vorgegebenen Referenzzeit.
Die Tabellenspeichereinheit 405 ist insbesondere eine Speichereinrichtung, die im CPU-Modul enthalten ist. Die Tabellenspeichereinheit 405 speichert von den Elektrogeräten empfangene Information, z. B. von der Elektroheizung 111, und Information, die an die Elektrogeräte zu übertragen ist.
Obwohl dies in 4 nicht dargestellt ist, kann die zentrale Steuereinheit 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich eine Hochgeschwindigkeitskommunikationsschnittstelle aufweisen, z. B. gemäß Ethernet, sowie eine Berührungsbildschirmsteuerung oder eine Flüssigkristallsteuerung. Falls eine Hochgeschwindigkeitskommunikationsschnittstelle vorgesehen ist, kann die zentrale Steuereinheit 101 über einen Router 103 zu Hause mit einem IP-Netzwerk 104 verbunden sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die zentrale Steuereinheit 101 als solche existiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann jedes der Elektrogeräte die Rolle der zentralen Steuereinheit 101 übernehmen. Es ist möglich, dass ein Elektrogerät eine Funktion einer zentralen Steuereinheit aufweist. Zu bemerken ist jedoch, dass nur ein Gerät als zentrale Steuereinheit im Heimkommunikationsnetzwerk fungiert.
Ein allgemeiner Personal Computer kann als zentrale Steuereinheit 101 verwendet werden. Alternativ dazu kann eine HEMS-Steuerung (Home Energy Management System) im Haushalt verwendet werden. Die HEMS-Steuerung kann so ausgebildet sein, dass sie als zentrale Steuereinheit 101 fungiert.
Verfahren zum Steuern einer Elektroheizung
Das grundlegende Verfahren zum Steuern einer Elektroheizung ist in 2 dargestellt. Bei diesem Steuerverfahren kann die Zeitvorgabe zum Ein- und Ausschalten der Strom- oder Leistungsversorgung der Heizung in Zusammenhang mit einer Zykluszeitspanne (cycle period) und einer Phase der Heizungsstromleitung (phase of heater power conduction) verstanden werden. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Zeitspanne als Summe einer EIN-Zeitspanne und einer AUS-Zeitspanne nachfolgend der EIN-Zeitspanne der Leistungsversorgung oder Stromversorgung der Heizung aufgefasst wird als eine Zykluszeitspanne der Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung der Elektroheizung 111. In Bezug auf die Phase können verschiedene Zeitpunkte als Referenz verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Zeitpunkt, wenn die Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung begonnen wird (Startzeit der Heizungsstromversorgung), als zur Phase 0 korrespondierend aufgefasst werden. Dass die Zeitvorgabe des Ein- und Ausschaltens der Heizung geändert ist oder wird bedeutet eine Änderung der Zykluszeitspanne und der Phase der Leistungsversorgung oder Stromversorgung der Heizung.
In Bezugnahme auf 5 ist ein Zusammenhang dargestellt zwischen der Zykluszeitspanne und der Phase der Elektroheizung. 5(A) zeigt das Ergebnis einer Simulation im Zusammenhang mit der Zeit der Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung sowie die Raumtemperatur, wenn die Zieltemperatur eingestellt ist auf 25°C ± 0,5°C. 5(B) zeigt ein Ergebnis einer ähnlichen Simulation, wenn die Zieltemperatur eingestellt ist auf 25°C ± 1,0°C. 5(C) zeigt ein Ergebnis einer ähnlichen Simulation, wenn die Zieltemperatur eingestellt ist auf 25°C ± 1,5°C.
Unter Bezugnahme auf die 5(A), (B) und (C) ist dargestellt, dass in jeglichen der Beispiele die Raumtemperatur niedrig ist unmittelbar nach dem Einschalten. Falls die Stromversorgung an die Heizung fortgesetzt wird für einige Zeit, nähert sich die Raumtemperatur der Zieltemperatur an. Dann wird die Stromversorgung der Heizung wiederholt EIN-/AUS-geschaltet, und zwar mit einer vorbestimmten Zykluszeitspanne. Dies korrespondiert zum stationären Zustand (steady status). Im Gegensatz dazu wird der Zustand vom Zeitpunkt des initialen Einschaltens bis zum Erreichen des stationären Zustands als Übergangszustand (transitional) bezeichnet. Dieser Zustand wird als Übergangszustand (transitional status) bezeichnet. Aus den 5(A) bis (C) kann geschlossen werden, dass die Zykluszeitspanne des Einschaltens und des Ausschaltens der Leistungsversorgung oder Stromversorgung der Heizung nach dem Erreichen des stationären Zustands geändert wird durch Anpassen des Bereichs der Zieltemperatur. Falls die Zykluszeitspanne verlängert wird, erweitert sich der Bereich der Zieltemperatur. Falls die Zykluszeitspanne kürzer gewählt wird, verringert sich die Spanne der Zieltemperatur. Allgemein gesprochen bedeutet dies, dass die Zykluszeitspanne geändert werden kann durch Anpassen des Bereichs der Zieltemperatur. Wie viel sich die Zykluszeitspanne ändert, ist jedoch in unterschiedlicher Art und Weise abhängig von den Hardwarecharakteristika und den Anforderungen oder Anfragen des Nutzers. Daher hängt der tatsächliche Bereich der Zykluszeitspanne von der tatsächlichen Implementation ab.
Unter Bezugnahme auf 6 wird die Phase des Elektrogeräts (Elektroheizung) beschrieben. Wie oben erörtert wurde, ist es möglich, zu berücksichtigen, dass der Zeitpunkt, wenn die Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung gestartet oder eingeschaltet wird, mit einer Phase 0 korrespondiert. Wie sich leicht aus 6 ergibt, ist es, solange die Raumtemperatur sich innerhalb des Bereichs der Zieltemperatur bewegt, möglich, die Zeitvorgabe des Ein- und Ausschaltens der Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung vorab einzustellen.
Unter Bezugnahme auf 6(B) wird die Zeitspanne, in welcher die Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung eingeschaltet ist, als Ton bezeichnet. Die Zeitspanne, während der die Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung ausgeschaltet ist, wird als Toff bezeichnet. Das Tastverhältnis des die Strom- und Leistungsversorgung der Heizung steuernden Signals repräsentiert das Verhältnis der EIN-Zeitspanne in einer Zykluszeitspanne und kann daher repräsentiert werden durch Ton(Ton + Toff). Wie in 6(B) dargestellt ist, kann das Tastverhältnis (duty ratio), welches berechnet wird, wenn die EIN-Zeitspanne und die AUS-Zeitspanne eines bestimmten Elektrogeräts repräsentiert wird durch eine Wellenform, aufgefasst werden als das Tastverhältnis des Elektrogeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 7 wird das Tastverhältnis eines Elektrogeräts betrachtet, wenn der Bereich der Zieltemperatur geändert wird. Beispiele einer Zeitänderung der Sensortemperatur, wenn zwei unterschiedliche obere Grenzen eingestellt wurden für die Zieltemperatur, sind in 7(A) gezeigt. Die durchgezogene Linie repräsentiert eine erste Zieltemperatur Obergrenze oder obere Grenze für die Zieltemperatur. Die gepunktete Linie repräsentiert eine zweite Zieltemperatur Obergrenze (wobei die erste Zieltemperatur Obergrenze < zweite Zieltemperatur Obergrenze gilt). Wie weiter aus 7(A) ersichtlich ist, erreicht die Sensortemperatur 420, wenn die Zieltemperatur Obergrenze niedrig liegt (der Bereich der Zieltemperatur ist eng gewählt), die Obergrenze schneller als die Sensortemperatur 422, wenn die Zieltemperatur Obergrenze hoch liegt (der Bereich der Zieltemperatur ist weit gewählt). Daher wird die Stromversorgung oder Leistungsversorgung der Heizung früher ausgeschaltet und die Sensortemperatur beginnt abzufallen.
In der 7 zeigen (B) und (C) Heizungssteuerungen 430 und 432, wenn die ersten und zweiten Zieltemperaturobergrenzen eingestellt wurden. Wie sich daraus ergibt, wird die Strom- oder Leistungsversorgung der Heizung im Allgemeinen aufrechterhalten, bis die Sensortemperatur die Zieltemperaturobergrenze erreicht. Ist die Zieltemperaturobergrenze erst einmal erreicht, wird die Strom- und Leistungsversorgung der Heizung ausgeschaltet.
Angenommen, dass die Rate des Temperaturanstiegs (Steigung) im Wesentlichen dieselbe ist wie die Rate des Temperaturabfalls (Steigung), haben die beiden Peaks ähnliche Dreiecke, wie sich aus 7(A) ergibt. Dies bedeutet nämlich, dass selbst dann, wenn der Bereich der Zieltemperaturleicht geändert ist oder wird, das Tastverhältnis im Wesentlichen unverändert bleibt.
Es soll nun erörtert werden, wie die Peak- oder Spitzenwerte des Stroms oder der Leistung reduziert werden können durch Anpassen der Zeitvorgabe des Ein-/Ausschaltens der Mehrzahl von Elektrogeräten. Wie stark der Peakwert oder Spitzenwert des Stroms oder Leistung reduziert werden kann, hängt ab vom Tastverhältnis für jedes der Elektrogeräte.
8 zeigt ein Beispiel, bei welchem drei Elektrogeräte, von denen jedes ein Tastverhältnis von 0,58 aufweist, vorgesehen werden. In 8 zeigen (A), (B) und (C) Beispiele von Ein-/Aus-Zeitvorgaben in Bezug auf Strom oder Leistung der Geräte (1), (2) bzw. (3). Dabei sind die Ein-/Aus-Zeitvorgaben so angepasst, dass unmittelbar nach dem Ausschalten des Geräts (1) (Zeitpunkte 452, 456, 460 usw.), das Gerät (2) eingeschaltet wird. Unmittelbar nach dem Ausschalten des Geräts (2) (Zeitpunkte 450, 454, 458 usw.) wird das Gerät (3) eingeschaltet. Dann ergibt sich die Gesamtleistungsaufnahme der Geräte (1) bis (3) gemäß (D) aus 8. Wie sich aus (D) aus 8 ergibt, ist mindestens ein Gerät zu irgendeinem Zeitpunkt eingeschaltet. Es liegt auch eine Zeitspanne vor, bei welcher zwei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind. Zu bemerken ist jedoch, dass niemals drei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind.
Bei dem in 8 dargestellten Beispiel ist die Summe der Tastverhältnisse der Geräte (1) bis (3) gegeben durch 0,58 + 0,58 + 0,58 = 1,74. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass, wenn die Summe der Tastverhältnis der gesteuerten Elektrogeräte den Wert 1 überschreitet, eine Zeitspanne entsteht, bei welcher zwei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind. Falls die Summe der Tastverhältnisse gleich ist zu oder geringer ist als 2, kann eine Zeitspanne, in welcher drei Geräte alle gleichzeitig eingeschaltet sind, verhindert oder vermieden werden.
9 zeigt ein Beispiel, bei welchem drei Elektrogeräte jeweils mit einem Tastverhältnis von 0,26 vorgesehen sind. In 9 zeigen (A), (B) und (C) Beispiele der Leistungs-EIN-/AUS-Zeitvorgabe der Geräte (1), (2) bzw. (3). Dabei wird die EIN-/AUS-Zeitvorgabe so angepasst, dass unmittelbar nach dem Ausschalten des Geräts (1) (Zeitpunkt 486 usw.), das Gerät (2) eingeschaltet ist, das unmittelbar nach dem Ausschalten des Geräts (2) (Zeitpunkte 480, 488 usw.) das Gerät (3) eingeschaltet ist. Dabei ergibt sich, dass die Gesamtleistungsaufnahme der Geräte (1) bis (3) sich so entwickelt, wie dies in (D) in 9 dargestellt ist. Wie sich aus (D) aus 9 ergibt, liegt keine Zeitspanne vor, bei welcher zwei Gerate simultan oder gleichzeitig eingeschaltet sind. Es existiert auch eine Zeitspanne, z. B. vom Zeitpunkt 482 bis zum Zeitpunkt 484, bei welcher keines der Elektrogeräte eingeschaltet ist.
Bei diesem Beispiel ist die Summe der Tastverhältnisse gegeben durch 0,26 + 0,26 + 0,26 = 0,78. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass, falls die Summe der Tastverhältnisse gleich ist zu oder kleiner ist als 1, eine Zeitspanne, in welcher zwei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind, vermieden werden kann.
Die oben gegebenen Betrachtungen werden verallgemeinert. Es wird angenommen, dass N Geräte jeweils mit einem Tastverhältnis d, (i = 0 ... N – 1) gegeben sind.
Existiert eine positive ganze Zahl M, so dass die Beziehung (1)
erfüllt ist, so folgt, dass eine Zeitspanne existiert, in welcher M Geräte simultan oder gleichzeitig eingeschaltet sind, während eine Zeitspanne, in welcher M + 1 Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind, vermieden werden kann.
In Bezug auf die Zeitvorgabe des Betriebs der jeweiligen Geräte ergibt sich, dass eine Reihenfolge unter den Geräten festgelegt werden kann und dass die Zeitvorgabe so angepasst werden kann, dass unmittelbar nach dem Abschalten des Geräts (k) das Gerät (k + 1) eingeschaltet wird (wobei k = 1, ..., N).
Im Folgenden wird die Leistungsaufnahme diskutiert. Die Leistungsaufnahme, wenn die Strom- oder Leistungsversorgung zu den Elektrogeräten (Elektroheizung) ausgeschaltet ist oder wird, wird als Poff bezeichnet. Die Leistungsaufnahme, wenn die Strom- oder Leistungsversorgung an die Geräte eingeschaltet ist oder wird, wird als Pon bezeichnet. Wenn N derartige Elektrogeräte unter den M Geräten eingeschaltet sind und wenn N – M Geräte ausgeschaltet sind im stationären Zustand, so wird die Gesamtleistungsaufnahme durch die Gleichung (2) unten repräsentiert. M·Pon + (N – M)·Poff (2)
Es wird nun ein spezifisches Beispiel beschrieben. Es wird angenommen, dass fünf Geräte vorliegen, von denen jedes ein Tastverhältnis von 0,58, eine Leistungsaufnahme, wenn die Motorsteuerung ausgeschaltet ist, von 2 W und eine Leistungsaufnahme, wenn die Strom- oder Leistungsversorgung zur Heizung eingeschaltet ist, 800 W in Betrieb betragen. Dabei ergibt sich dann die Gesamtsumme der Tastverhältnisse zu 0,58·5 = 2,9 ≤ 3. Daher ist die Anzahl von Geräten oder von Heizungen, zu welchen gleichzeitig Strom oder Leistung zugeführt wird oder welche eingeschaltet werden, auf höchstens 3 begrenzt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Leistungsaufnahme auf 3·800 W + (5 – 3)·2 W = 2040 W reduziert werden kann.
Im Gegensatz dazu ist es, wenn diese Geräte unabhängig voneinander betrieben werden, möglich, dass sämtliche fünf Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind oder werden. Die Peak- oder Spitzenleistungsaufnahme kann so hoch sein wie 5·800 = 4000 W.
Die oben beschriebenen Umstände basieren auf der Voraussetzung, dass die Zykluszeitspannen der Elektrogeräte immer dieselben sind. Der Grund für diese Voraussetzung besteht darin, dass es unmöglich ist, Elektrogeräte mit unterschiedlichen Zykluszeitspannen so zu kombinieren, dass sie in einem koordinierten Verhalten betrieben werden. Es wird daher angenommen, dass die Elektrogeräte bei der vorliegenden Ausführungsform so gesteuert werden, dass sie eine Funktion des Anpassens der Zykluszeitspanne im stationären Zustand besitzen.
10 zeigt das Verfahren des Anpassens der Zykluszeitspanne des Elektrogeräts. Die Zykluszeitspanne kann angepasst werden durch Einengen oder Erweitern des Bereichs der Zieltemperatur, wie dies oben bereits beschrieben wurde. Unter Bezugnahme auf 10 ist dargestellt, dass die Zeitvorgabe für das Schalten AUS → EIN → AUS in Bezug auf die Leistungs- oder Stromzufuhr an die Heizung bezeichnet werden kann als t1 → t2 → t3. Die Zieltemperatur wird repräsentiert durch target_temp. Der hinnehmbare Fehler (acceptable error) der Zieltemperatur wird repräsentiert durch diff_temp (> 0). Dann wird der Bereich der Zieltemperatur repräsentiert durch Gleichung (3), wie sie unten wiedergegeben wird. target_temp ± diff_temp (3)
In 10 ist dargestellt, dass zu einem Zeitpunkt t3 (Punkt 500 des Sensortemperaturgraphen) die Zykluszeitspanne bis zu diesem Zeitpunkt (= t3 – t1) bekannt sein kann. Wenn daher die Zielzykluszeitspanne (Tp) gegeben ist, wird ermittelt, ob die Zykluszeitspanne mit dieser Zeitvorgabe oder diesem Zeitpunkt anzupassen ist oder nicht. Bei einem spezifischen Beispiel wird ermittelt, dass die Zykluszeitspanne anzupassen ist, falls die Zykluszeitspanne um 3% oder mehr verschoben ist als die Zielzykluszeitspanne. Dabei wird die Zykluszeitspanne durch Ändern des Bereichs diff_temp der Zieltemperatur auf einen neuen Bereich new_diff_temp (> 0) geändert. new_diff_temp = diff_temp/(t3 – t1)·Tp (4)
Wie aus Gleichung (4) ersichtlich ist, wird, wenn die Zykluszeitspanne länger einzustellen ist, der neue akzeptable oder hinnehmbare Fehler (new_diff_temp) größer ausgebildet als der zuvor erlaubte Fehler (diff_temp). Falls die Zykluszeitspanne kürzer einzustellen ist, wird der neue hinnehmbare Fehler (new_diff_temp) kleiner ausgebildet als der zuvor erlaubte Fehler (diff_temp).
Zum Zeitpunkt t3 in 10 wird die Steuerung in derselben Art und Weise ausgeführt, wie dies zuvor getan wurde, und zwar mit einer Änderung im erlaubten Fehler. Durch diesen Vorgang wird die Zykluszeitspanne geändert. Die nachfolgende Zeitvorgabe des Schaltens AUS → EIN → AUS in Bezug auf die Leistungs- und Stromversorgung der Heizung wird bezeichnet als t1' → t2' → t3'. Dabei repräsentieren die Zeitpunkte t2' und t3' Zeitpunkte, während die Sensortemperatur die untere Grenze bzw. die obere Grenze (dargestellt oder repräsentiert durch Punkte 502 und 504 im Graphen der Sensortemperatur) des akzeptablen oder hinnehmbaren Bereichs erreichen. Im Gegensatz dazu wird der Zeitpunkt t1' vom Zeitpunkt t3 gemäß Gleichung (5) oder (6) unten berechnet. In 7 korrespondiert dieser Zeitpunkt zu einem Punkt 506, bei welchem eine Extension oder Erweiterung einer Linie, die den Punkt 502 und den Punkt 500 verbindet, die neue Temperaturobergrenze schneidet. Der Zeitpunkt t1' sollte derselbe sein wie t3.

(a) FALLS new_diff_temp > diff_temp, t1' = t3 – (t2 – t1)/2·(new_diff_temp/diff_temp – 1) (5)
(b) FALLS new_diff_temp < diff_temp, t1' = t3 + (t2 – t1)/2·(1 – new_diff_temp/diff_temp) (6)

Die Berechnung des Zeitpunkts t1' erfolgt in dieser Art und Weise und ist notwendig, um die neue Zykluszeitspanne auf der Grundlage des neuen hinnehmbaren Fehlers in akkurater Art und Weise zu messen.
Unter Bezugnahme auf 10 ist gezeigt, dass zum Zeitpunkt t3' erneut die Zykluszeitspanne (= t3' – t1') verglichen wird mit der Zielzykluszeitspanne. Der oben beschriebene Vorgang wird wiederholt, bis ermittelt wird, dass die Zykluszeitspanne ausreichend nah an der Zielzykluszeitspanne liegt.
Auf welchen Wert die Zielzykluszeitspanne eingestellt wird, kann in Abhängigkeit von den Elektrogeräten differieren. Es kann jedoch hilfreich sein, eine Auswahl unter einer Anzahl von Kandidaten zu ermöglichen. 11 zeigt Kandidaten der Zielzykluszeitspannen. Jedes Elektrogerät wählt eine optimale Zielzykluszeitspanne aus den Kandidaten gemäß 11 aus. Insbesondere wird ein Wert nahe der Zykluszeitspanne, wenn jedes Elektrogerät in gewöhnlicher Art und Weise arbeitet, als Zielzykluszeitspanne ausgewählt. In Abhängigkeit von dem Elektrogerät kann die Zielzykluszeitspanne auch vorab definiert werden.
12 zeigt ein Kommunikationsprotokoll zwischen dem Elektrogerät und der zentralen Steuereinheit 101. Dabei werden Elektrogeräte 540 und 542 als Elektrogeräte berücksichtigt, die durch die zentrale Steuereinheit 101 zu steuern sind.
Falls die Zykluszeitspanne im stationären Zustand der Zielzykluszeitspanne ausreichend nahe kommt, melden bei der vorliegenden Ausführungsform die Elektrogeräte 540 und 542 der zentralen Steuereinheit 101 die Zykluszeitspanne und die EIN-Zeitspanne, die zum Aufrechterhalten des stationären Zustands notwendig ist (Mitteilung 560, 580 und 600).
Auf Grund des Empfangs der Mitteilung von den Elektrogeräten 540 und 542 bringt die zentrale Steuereinheit 101 die Tabelle auf den neuesten Stand (Boxen 562, 582 und 602). In der Tabelle sind oder werden eine Identifikationsnummer für jedes Elektrogerät, die Zykluszeitspanne und die notwendige EIN-Zeitspanne gespeichert.
Die zentrale Steuereinheit 101 bestimmt für die Elektrogeräte mit übereinstimmenden oder passenden Zykluszeitspannen die Zeitvorgabe des Betriebs dieser Elektrogeräte. Dabei wird angenommen, dass die Elektrogeräte 540 und 542 passende oder übereinstimmende Zykluszeitspannen besitzen. Die zentrale Steuereinheit 101 überträgt eine Betriebszeitvorgabeinstruktion (operation timing instruction) an jedes der Elektrogeräte 540 und 542 (Mitteilungen 564, 584, 604 und 606). Die Betriebszeitvorgabeinstruktion enthält die Zykluszeitspanne, die Startzeit und die Endzeit einer Zeitspanne, in welcher ein EIN-Betrieb erlaubt ist. Die Tabelle enthält des Weiteren Instruktionen einer Betriebszeitvorgabe (operation timing), die in der Vergangenheit durch die zentrale Steuereinheit 101 übertragen wurde. Falls die Instruktion der Betriebszeitvorgabe dieselbe ist, wie sie in der Vergangenheit übertragen wurde, ist es unnötig, diese Instruktion erneut an dasselbe Elektrogerät zu übertragen.
Wenn die Instruktion in Bezug auf die Betriebszeitvorgabe empfangen wird, bestimmen die Elektrogeräte 540 und 542 ihren Betrieb unter Bezugnahme auf die Instruktion. Wünschenswert ist es, dass jedes Elektrogerät einschaltet in der EIN-Betriebserlaubniszeitspanne (on-operation permitting time period) und ausschaltet außerhalb der EIN-Betriebserlaubniszeitspanne. Das Gerät folgt nicht immer der Instruktion falls z. B. das Aufrechterhalten einer Sensortemperatur innerhalb des Zieltemperaturbereichs mit einer Priorität oder mit einem Vorrang belegt ist. Die EIN-Betriebserlaubniszeitspanne bezieht sich auf eine Zeitspanne, in welcher eine Leistungszufuhr oder Stromzufuhr an die Heizung erlaubt ist.
Unter Bezugnahme auf 13(A) wird dargestellt, dass die Mitteilung vom Elektrogerät (Elektroheizung) an die zentrale Steuereinheit einen Zustand (status), eine Zykluszeitspanne (period_msec) und eine erforderliche EIN-Zeitspanne (on_required_msec) enthält.
Unter Bezugnahme auf 13(B) ist dargestellt, dass die von der zentralen Steuereinheit an das Elektrogerät (Elektroheizung) übertragene Mitteilung eine Zykluszeitspanne (period_msec), die Startzeit einer EIN-Erlaubnis (on_start_msec) und die Endzeit einer EIN-Erlaubnis (on_end_msec) enthält.
Die Startzeit einer EIN-Erlaubnis (on_start_msec) und die Endzeit einer EIN-Erlaubnis (on_end_msec) werden repräsentiert als relative Zeit in der Zykluszeitspanne. Bei einer Einstellung einer Zykluszeitspanne (period_msec) von 1 Minute kann z. B. die Startzeit der EIN-Erlaubnis (on_start_msec) 10 Sekunden und die Endzeit der EIN-Erlaubnis (on_end_msec) 35 Sekunden betragen, was bedeutet, dass ein Betrieb erlaubt wird von der 10. zur 35. Sekunde in dieser einen Minute.
Es kann auch der Fall eintreten, dass on_start_msec > on_end_msec. Wenn z. B. angenommen wird, dass die Startzeit einer EIN-Erlaubnis (on_start_msec) auf 45 Sekunden eingestellt wird und dass die Endzeit der EIN-Erlaubnis (on_end_msec) auf 10 Sekunden eingestellt wird, bedeutet dies, dass ein Betrieb erlaubt wird für jede 45. Sekunde einer Minute zur 10. Sekunde der nächsten Minute.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Instruktion zum übersenden oder Übertragen der Zykluszeitspanne (period_msec) und der Endzeit der EIN-Erlaubnis (on_end_msec) von der zentralen Steuereinheit 101 an das Elektrogerät (Elektroheizung) fortgelassen werden. Der Grund dafür besteht darin, dass die Zykluszeitspanne (period_msec) dem Elektrogerät (Elektroheizung) bereits bekannt ist und dass die Endzeit der EIN-Erlaubnis (on_end_msec) berechnet werden kann.
Die Endzeit der EIN-Erlaubnis (on_end_msec) kann gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet werden. on_end_msec = (on_start_msec + on_required_msec)%period_msec)
Bei der vorliegenden Beschreibung bezeichnet das Symbol ”%” in dieser Gleichung einen Operator zum Auffinden eines Rests (remainder). Zum Beispiel bezeichnet ”a%b” den Rest, der auftritt, wenn a durch b dividiert wird.
Es wird angenommen, dass die zentrale Steuereinheit 101 und jedes der Elektrogeräte auf der Grundlage einer gemeinsamen Zeit laufen. Die gemeinsame Zeit wird gemanagt oder verwaltet durch die Zeitsynchronisationseinheit 310 (time synchronizing unit). Beispielsweise erhält die Elektrogerätesteuereinheit 301 der Elektroheizung 111 die aktuelle Zeit von der Zeitsynchronisierungseinheit 307.
Wenn die aktuelle Zeit gegeben ist, bestimmt das Elektrogerät, wo die aktuelle Zeit in der Zykluszeitspanne positioniert ist, und zwar in der folgenden Art und Weise.
Es wird angenommen, dass die aktuelle Zeit h (Stunden) m (Minuten) s (Sekunden) und milli (Millisekunden) ist. Die Zeit (nt) auf der Millisekundenskala in der Zykluszeitspanne von einem Tag wird durch die unten dargestellte Gleichung (7) repräsentiert. Der Rest (nt_msec) wenn die Zeit nt dividiert wird durch die Zykluszeitspanne, ist die relative aktuelle Zeit in der Zykluszeitspanne. nt = (h·3600 + m·60 + s)·1000 + milli (7) nt_msec = nt%period_msec (8)
Ein Verfahren zum Bestimmen, ob die aktuelle Zeit in der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt oder nicht, wird nachfolgend beschrieben. Zu bemerken ist dabei, dass zwei unterschiedliche Verfahren verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit vom Positionszusammenhang zwischen der Startzeit und der Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne.
Unter Bezugnahme auf 14(A) ist dargestellt, dass, falls der Zusammenhang on_start_msec < on_end_msec erfüllt ist, dass die aktuelle Zeit innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt, falls die nachfolgende Gleichung erfüllt ist. Sonst wird bestimmt, dass die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt. nt_msec >= on_start_msec && nt_msec < on_end_msec (E1), wobei der Operator ”&&” das logische Produkt repräsentiert. Falls die aktuelle Zeit in der Ein-Erlaubniszeitspanne liegt, wird auch die verbleibende Zeit der EIN-Zeitspanne (on_remain) gemäß Gleichung (9) unten berechnet. Falls die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Zeitspanne liegt, wird die Zeit, bis das nächste Mal ”EIN” zu erwarten ist (on_expect) gemäß Gleichung (10) unten berechnet. on_remain = on_end_msec – nt_m_sec (9) on_expect = (on_start_msec – nt_msec + period_msec)%period_msec (10)
Unter Bezugnahme auf 14(B) ist dargestellt, dass wenn on_start_msec > on_end_msec erfüllt ist, ermittelt wird, dass die aktuelle Zeit innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt, falls die nachfolgende Gleichung erfüllt ist. Sonst wird ermittelt, dass die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt. nt_msec >= on_start_msec || nt_msec < on_end_msec (E2)
Dabei bezeichnet der Operator ”||” eine logische Summe. Falls die aktuelle Zeit in der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt, wird die verbleibende Zeit der EIN-Zeitspanne (on_remain) ebenfalls gemäß der Gleichung (11) unten berechnet. Falls die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Zeitspanne liegt, wird die Zeit (on_expect) berechnet, bis das nächste Mal ”EIN” zu erwarten ist, gemäß Gleichung (12) unten berechnet. on_remain = (on_end_msec – nt_msec + period_msec)%period_msec (11) on_expect = on_start_msec – nt_msec (12)
15 zeigt zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform ein Übergangsdiagramm eines inneren Zustands eines herkömmlichen Elektrogeräts (Elektroheizung). Die herkömmliche Elektroheizung besitzt drei interne oder innere Zustände, d. h. einen angehaltenen Zustand 620 (stopped state), einen EIN-Zustand 622 (heater power-supply-on state) für die Heizungsstromversorgung und einen AUS-Zustand 624 (heater power-supply-off state) für die Heizungsstromversorgung. Der Anfangszustand ist der angehaltene Zustand. Bei der vorliegenden Beschreibung und in den Zeichnungen wird eine Variable STATE verwendet, um den internen Zustand des Elektrogeräts darzustellen. Der Wert der Variable STATE ändert sich in Abhängigkeit vom internen Zustand.
Unter Bezugnahme auf 15 ist dargestellt, dass, falls ein Einschalten auftritt, während der angehaltene Zustand 620 (STATE = 0) vorliegt, die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet wird, und dass der Zustand einen Übergang vollführt, um in den EIN-Zustand 622 (STATE = 1) für die Heizungsstromversorgung zu gelangen. Falls im EIN-Zustand 622 für die Heizungsstromversorgung ermittelt wird, dass die Sensortemperatur die Zieltemperaturobergrenze überschritten hat, wird die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet und der Zustand vollführt einen Übergang zum AUS-Zustand 624 (STATE = 2) für die Heizungsstromversorgung. Falls im AUS-Zustand 624 für die Heizungsstromversorgung ermittelt wird, dass die Sensortemperatur niedriger liegt als die Zieltemperaturuntergrenze, wird die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet und der Zustand vollführt einen Übergang zum EIN-Zustand 622 für die Heizungsstromversorgung. Falls ein Ausschalten im EIN-Zustand 622 für die Heizungsstromversorgung oder im AUS-Zustand 624 für die Heizungsstromversorgung erfolgt, wird die Heizungsstromversorgung ausgeschaltet und der Zustand vollführt einen Übergang zum angehaltenen Zustand 620 (STATE = 0).
16 zeigt ein Übergangsdiagramm eines inneren Zustands eines Elektrogeräts (Elektroheizung) gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Dabei werden Zustandsvariablen STATE in ähnlicher Weise wie in 15 verwendet. Die internen oder inneren Zustände des Elektrogeräts umfassen sechs Zustände. Diese sind ein angehaltener Zustand 650 (STATE = 0), ein EIN-Zustand A652 (STATE = 1) für die Heizungsstromversorgung, ein AUS-Zustand A654 (STATE = 2) für die Heizungsstromversorgung, ein EIN-Zustand B656 (STATE = 3) für die Heizungsstromversorgung, ein AUS-Zustand B658 (STATE = 4) für die Heizungsstromversorgung und einem EIN-Zustand C660 (STATE = 5) für die Heizungsstromversorgung.
Von diesen Zuständen können der EIN-Zustand A652 für die Heizungsstromversorgung, der AUS-Zustand A654 für die Heizungsstromversorgung und der EIN-Zustand B656 für die Heizungsstromversorgung als Übergangszustände aufgefasst werden. Der AUS-Zustand B658 für die Heizungsstromversorgung und der EIN-Zustand C660 für die Heizungsstromversorgung werden als stationärer Zustand aufgefasst.
Grundlegende Operationen und Funktionen des Elektrogeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind dieselben wie bei der herkömmlichen Technik. Das Elektrogerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt gemäß der nachfolgenden Beschreibung zusätzliche Aspekte.
Falls im EIN-Zustand B656 für die Heizungsstromversorgung ermittelt wird, dass die Sensortemperatur die Zieltemperaturobergrenze überschritten hat, wird ermittelt, ob die unmittelbar vorangehende Zykluszeitspanne ausreichend nah an der Zykluszeitspanne liegt. Falls sie ausreichend nahe liegt, vollführt der Zustand einen Übergang zum AUS-Zustand B658 (Pfad 2) der Heizungsstromversorgung. Sonst kehrt der Zustand zum AUS-Zustand A654 (Pfad 1) der Heizungsstromversorgung zurück.
Falls im AUS-Zustand B658 der Heizungsstromversorgung ermittelt wird, dass die Sensortemperatur niedriger liegt als die Zieltemperaturuntergrenze, wird die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet und der Zustand vollführt einen Übergang zum EIN-Zustand C660 (Pfad 3) der Heizungsstromversorgung.
Falls im EIN-Zustand C660 für die Heizungsstromversorgung ermittelt wird, dass die Sensortemperatur die Zieltemperaturobergrenze überschritten hat, wird die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet und der Zustand vollführt einen Übergang zum AUS-Zustand B658 (Pfad 4) für die Heizungsstromversorgung. Falls die unmittelbar vorangehende Zykluszeitspanne nicht ausreichend nahe liegt an der Zielzykluszeitspanne, kehrt der Zustand zum AUS-Zustand A654 (Pfad 5) der Heizungsstromversorgung zurück.
Tatsächlich sind die Bedingungen zum Durchlaufen der Pfade 3, 4 und 5 ein wenig komplizierter, weil die Betriebszeitvorgabeinstruktion von der zentralen Steuereinheit 101 ausgegeben wird. Details diesbezüglich werden unter Bezugnahme auf die Flussdiagramm der 19 bis 25 erläutert.
Unter Bezugnahme auf 17 wird eine der Bedingungen zum Bewirken eines Übergangs vom AUS-Zustand B658 für die Heizungsstromversorgung zum EIN-Zustand C660 für die Heizungsstromversorgung beschrieben, d. h. es wird ”ein Zeitpunkt zum Einschalten ist erreicht” beschrieben. Zum besseren Verständnis wird angenommen, dass der aktuelle Zustand ein AUS-Zustand der Heizungsstromversorgung ist und dass er sich innerhalb einer EIN-Erlaubniszeitspanne befindet. Dass die aktuelle Zeit innerhalb einer EIN-Erlaubniszeitspanne liegt, bedeutet nicht immer, dass die Stromversorgung auch eingeschaltet sein muss. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Stromversorgung der Heizung immer ausgeschaltet, falls die Temperatur höher liegt als die Zieltemperaturobergrenze. Der Grund dafür ist, dass das Aufrechterhalten der Sensortemperatur innerhalb des Zieltemperaturbereiches eine höhere Priorität besitzt als das Befolgen der Instruktion. Es ist von Wichtigkeit, dass zu einem Zeitpunkt, wenn die EIN-Erlaubniszeitspanne endet, die Temperatur so hoch wie möglich gehalten wird, um zu verhindern, dass die Stromversorgung außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne eingeschaltet wird. Zu diesem Zweck wird die Temperatur derart gesteuert, dass die Sensortemperatur nahe an die Zieltemperaturobergrenze herangeführt wird, und zwar zum Ende der EIN-Erlaubniszeitspanne hin.
Unter Bezugnahme auf 17(A) wird ein aktueller Zustand beschrieben, der durch den Punkt 700 gekennzeichnet ist. Die aktuelle Zeit ist nt_msec (innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne), wie dies im unteren Bereich der 17(A) dargestellt ist. Es wird angenommen, dass die EIN-Erlaubniszeitspanne zum Zeitpunkt on_end_msec (Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne) endet. Die erwartete Temperatur zur Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne von on_end_msec, wenn erwartet wird, dass die Stromzufuhr der Heizung zum aktuellen Punkt 700 begonnen wird, wird durch die erwartete Temperatur 702 gekennzeichnet.
Im Allgemeinen wird eine Temperatur in der Zukunft (Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne), d. h. die Temperatur future_room_temp, gemäß der Gleichung (13) unten erwartet. future_room_temp = room_temp + on_remain·up_rate (13) dabei bezeichnet room_temp die aktuelle Sensortemperatur, on_remain die verbleibende Zeit der EIN-Zeitspanne und up_rate die Rate eines Temperaturanstiegs. Die Temperaturanstiegsrate up_rate wird zuvor berechnet, und zwar auf der Grundlage früherer Ergebnisse.
Falls die erwartete Temperatur future_room_temp gleich ist zu oder niedriger ist als die Zieltemperaturobergrenze, wird festgelegt, dass der aktuelle Punkt 700 der Zeitpunkt zum Einschalten ist. Auf diese Art und Weise wird es möglich, dass die Temperatur zur Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne im Wesentlichen dieselbe ist wie die Zieltemperaturobergrenze. Im Ergebnis davon wird die Möglichkeit, dass die Temperatur unterhalb der Zieltemperaturuntergrenze in einer AUS-Zeitspanne absinkt, vermindert.
Bei dem in 17(B) gezeigten Beispiel wird angenommen, dass der Punkt 720 innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne gemäß 17(A) liegt. Die zukünftige Temperatur am Ende der EIN-Zeitspanne, die zum Zeitpunkt 720 erwartet wird, liegt höher als die Zieltemperaturobergrenze TT(H). Daher ist der Zeitpunkt 720 nicht der Zeitpunkt zum Einschalten. Folglich tritt ein Übergang zum EIN-Zustand C660 für die Heizungsstromzufuhr nicht auf. Falls andererseits die Temperatur am Ende der EIN-Zeitspanne zum Zeitpunkt 722 aus 17(B) vorhergesagt wird, ist die erwartete Temperatur gleich zu oder geringer als die obere Zieltemperaturgrenze TT(H). Daher tritt zum Zeitpunkt 722 ein Übergang vom AUS-Zustand B658 der Heizungsstromzufuhr zum EIN-Zustand C660 der Heizungsstromzufuhr auf. Im Ergebnis davon würde die Temperatur am Ende der EIN-Zeitspanne (on_end_msec) gleich sein zu oder geringer als die Zieltemperaturobergrenze TT(H).
Aus dem vorangehend Beschriebenen ergibt sich, dass die EIN-Zeitspanne 728 der Stromversorgung an die Heizung zum Zeitpunkt 722 zum Zeitpunkt 724 verläuft.
Eine der Bedingungen, die einen Übergang des EIN-Zustands C660 für die Heizungsstromversorgung zum AUS-Zustand B658 der Heizungsstromzufuhr bewirken, ist eine Bedingung ”es muss ”EIN” gegen die Instruktion fortgeführt werden”. Die Bedeutung dieser Bedingung wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. Für ein besseres Verständnis wird angenommen, dass der aktuelle Zeitpunkt 750 zum AUS-Zustand der Heizungsstromzufuhr korrespondiert und außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt. Dass die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt, bedeutet nicht, dass die Stromzufuhr niemals eingeschaltet ist oder wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Stromzufuhr immer eingeschaltet, falls die Temperatur niedriger liegt als die Zieltemperaturuntergrenze. Der Grund dafür besteht darin, dass das Aufrechterhalten der Sensortemperatur innerhalb des Zieltemperaturbereichs eine höhere Priorität besitzt als das Befolgen der Instruktion. Das Beibehalten der Versorgung außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne sollte jedoch zeitlich so kurz wie möglich gehalten werden. Daher wird die nachfolgende Steuerung ausgeführt, damit die Sensortemperatur nicht niedriger als die Zieltemperaturuntergrenze abfällt, bis die Startzeit der nächsten EIN-Erlaubniszeitspanne erreicht ist.
In 18(A) wird angenommen, dass die Stromversorgung der Heizung zum aktuellen Zeitpunkt A ausgeschaltet ist. Die erwartete Temperatur 752 (future_room_temp) zum Startzeitpunkt einer EIN-Erlaubniszeitspanne der nächsten EIN-Erlaubniszeitspanne 756 wird gemäß Gleichung (14) unten erwartet. future_room_temp = room_temp + on_expect·down_rate (14) dabei bezeichnet room_temp die aktuelle Sensortemperatur, on_expect die Zeitspanne oder Zeit bis die Stromversorgung das nächste Mal eingeschaltet wird und down_rate die Rate des Temperaturabfalls. Die Rate des Temperaturabfalls down_rate wird vorab auf der Grundlage früherer Ergebnisse berechnet.
Die Elektrogerätesteuerungseinheit 301 der Elektroheizung 111 ermittelt, dass die Stromzufuhr entgegen der Instruktion aufrechterhalten werden soll, falls die erwartete Temperatur 752 future_room_temp aus 18(A) gleich ist zu oder niedriger ist als die Zieltemperaturuntergrenze. Sonst bestimmt die Elektrogerätesteuereinheit 301 dass die Stromzufuhr nicht aufrechterhalten werden soll.
Wenn in 18(B) angenommen wird, dass die Stromzufuhr zum Zeitpunkt 770 ausgeschaltet wird, wird die erwartete Temperatur 772 zum Startzeitpunkt der nächsten EIN-Erlaubniszeitspanne vorhergesagt. Falls die erwartete Temperatur niedriger ist als die Zieltemperaturuntergrenze, wird die Stromversorgung auch außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne aufrechterhalten. Eine derartige Vorhersage wird wiederholt. Falls die erwartete Temperatur, vorhergesagt unter der Annahme, dass die Stromversorgung zu einem Zeitpunkt 774 ausgeschaltet wird, höher ist als die Zieltemperaturuntergrenze TT(L), so wird die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet. Im Ergebnis davon endet hier die EIN-Zeitspanne 780 der Heizungsstromversorgung zum Zeitpunkt 774. Die Sensortemperatur zum Startzeitpunkt on_start_msec der nächsten EIN-Erlaubniszeitspanne 756 würde höher liegen als die Zieltemperaturuntergrenze TT(L).
Steuerung durch die Elektrogerätesteuereinheit 301
Um das Elektrogerät 111 in der oben beschriebenen Art und Weise zu steuern, führt die Elektrogerätesteuereinheit 301 ein Programm aus, welches eine Steuerstruktur derart aufweist, wie es nachfolgend beschrieben ist. Obwohl sich die Beschreibung auf die Steuerung einer Elektroheizung 111 bezieht, ergibt es sich von selbst, dass verschiedene andere Anwendungen und Geräte durch Programme mit ähnlichen Steuerstrukturen gesteuert werden können.
Das Programm zum Steuern der Elektroheizung 111 enthält im Wesentlichen drei Programme. Das erste ist ein Schalterunterbrechungsprogramm, welches durch ein Unterbrechungssignal (interruption signal) aktiviert wird, welches erzeugt wird, wenn der Schalter betätigt wird. Das zweite ist ein Heizungssteuerprogramm, welches in periodischer Art und Weise gemäß dem Zeitgeber ausgeführt wird. Die Zustandsvariable STATE wird im Allgemeinen in diesem Programm verwendet, wie dies später beschrieben wird. Das dritte Programm wird ausgeführt, wenn irgendein Ereignis in der Elektroheizung 111 auftritt.
Schalterunterbrechungsprogramm
Unter Bezugnahme auf 19 wird beschrieben, dass das Schalterunterbrechungsprogramm aktiviert wird durch eine Unterbrechung oder ein Interrupt, welche jedes Mal dann auftreten, wenn der Schalter betätigt wird. Dies beinhaltet: einen Schritt 800 des Bestimmens, ob der Wert der Zustandsvariable STATE 0 ist oder nicht, einen Schritt 802, der ausgeführt wird, wenn der Ermittlungsschritt 800 positiv verläuft, wobei bestimmt wird, ob die Schalterbetätigung ein Einschaltvorgang ist oder nicht, einen Schritt 804, der ausgeführt wird, falls der Ermittlungsschritt 802 positiv ist, wobei die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet wird, und einen Schritt 806, welcher dem Schritt 804 folgt, bei welchem 1 der Zustandsvariablen STATE eingegeben wird, sowie einem Beenden des Vorgangs. Falls der Bestimmungsschritt 802 negativ ist, endet der Vorgang.
Das Programm weist des Weiteren auf: einen Schritt 808, der ausgeführt wird, falls die Ermittlung beim Schritt 800 negativ ist, wobei ermittelt wird, ob der Vorgang ein Ausschaltvorgang ist oder nicht. Ein Schritt 810, der ausgeführt wird, falls die Bestimmung beim Schritt 808 positiv ist, wobei die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet wird, sowie einen Schritt 812 des Eingebens einer 0 in die Zustandsvariable STATE, sowie das Beenden des Vorgangs. Falls die Ermittlung beim Schritt 808 negativ ist, endet der Vorgang.
Heizungssteuerprogramm
Unter Bezugnahme auf 20 wird dargestellt, dass das Heizungssteuerprogramm in periodischer Art und Weise gemäß dem Zeitgeber ausgeführt wird. Es enthält: einen Schritt 830 des Messens der Sensortemperatur T_s, einen Schritt 832, welcher dem Schritt 830 folgt und bei welchem der Vorgang verzweigt wird gemäß einem Wert der Zustandsvariablen STATE, sowie Schritten 834, 836, 838, 840 und 842, die ausgeführt werden, falls der Wert der Zustandsvariablen STATE 1, 2, 3, 4 bzw. 5 ist. Falls der Wert der Zustandsvariablen STATE 0 ist oder nach dem Ende der Verarbeitungsschritte 834, 836, 838, 840 und 842, endet die Ausführung des Heizungssteuerprogramms. Das Heizungssteuerprogramm wird z. B. jede Sekunde ausgeführt.
(1) Falls für die Zustandsvariable STATE = 0 gilt
Kein Vorgang wird ausgeführt.
(2) Falls für die Zustandsvariable STATE = 1 gilt
Der Vorgang des Schritts 834 gemäß 20 wird ausgeführt. Dies bedeutet insbesondere, dass gemäß 21 ermittelt wird, ob die Sensortemperatur TS höher liegt als die Zieltemperaturobergrenze TT(H) (870). Falls die Ermittlung positiv ist, wird im Schritt 872 die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet, die Zustandsvariable STATE auf den Wert ”2” im Schritt 874 gesetzt und der Vorgang beendet. Falls die Bestimmung beim Schritt 870 negativ verläuft, wird der Vorgang beendet.
(3) Falls für die Zustandsvariable STATE = 2 gilt
Hier wird unter Bezugnahme auf 22 beim Schritt 900 bestimmt, ob die Sensortemperatur TS niedriger liegt als die Zieltemperaturuntergrenze TT(L). Falls die Bestimmung positiv verläuft, wird im Schritt 902 die Stromversorgung der Heizung eingeschaltet, der Wert 3 in die Zustandsvariable STATE beim Schritt 904 eingegeben und der Vorgang beendet. Falls die Bestimmung beim Schritt 900 negativ verläuft, wird der Vorgang ohne jegliche Operation beendet.
(4) Falls für die Zustandsvariable STATE = 3 gilt
Unter Bezugnahme auf 23 wird beim Schritt 920 ermittelt, ob die Sensortemperatur TS höher liegt als die Zieltemperaturobergrenze TT(H). Falls diese Ermittlung negativ verläuft, wird der Vorgang beendet. Falls die Ermittlung positiv verläuft, wird beim Schritt 922 die Stromversorgung der Heizung ausgeschaltet. Es wird die unmittelbar vorangehende Zykluszeitspanne P im Schritt 924 berechnet. Die Zykluszeitspanne kann in einfacher Art und Weise z. B. auf der Grundlage einer EIN-Steuerhistorieinformation (on control history information) oder dergleichen in Bezug auf das Elektrogerät erfolgen. Die Zielzykluszeitspanne wird durch P_T bezeichnet. Danach wird beim Schritt 926 geprüft, ob ein Absolutwert einer Differenz zwischen der Zykluszeitspanne P und der Zielzykluszeitspanne P_T geringer ist als ein vorgegebener Schwellwert P_TH. Falls diese Bestimmung positiv verläuft, werden beim Schritt 928 die Zykluszeitspanne P und die EIN-Zeitspanne, die notwendig ist zum Aufrechterhalten der Zykluszeitspanne, an die zentrale Steuereinheit 101 mitgeteilt. Nachfolgend wird beim Schritt 930 der Wert 4 in die Zustandsvariable STATE eingegeben und der Vorgang wird beendet. Falls die Bestimmung beim Schritt 929 negativ verläuft, wird beim Schritt 932 die Zykluszeitspanne der Elektroheizung 111 auf den Zielwert gesetzt (der Zielbereich wird geändert). Spezifische Maßnahmen sind so ausgebildet, wie sie in Bezug auf 10 dargestellt sind. Danach wird beim Schritt 934 der Wert 2 in die Zustandsvariable STATE eingegeben und der Vorgang wird beendet.
(5) Falls für die Zustandsvariable STATE = 4 gilt
Unter Bezugnahme auf 24 wird gezeigt, dass beim Schritt 950 geprüft wird, ob die Sensortemperatur TS niedriger liegt als die Zieltemperaturuntergrenze. Falls die Ermittlung positiv verläuft, wird im Schritt 952 die Stromzufuhr der Heizung eingeschaltet, der Wert 5 in die Zustandsvariable STATE eingegeben beim Schritt 954 und der Vorgang beendet.
Falls die Bestimmung beim Schritt 950 negativ verläuft, wird beim Schritt 966 geprüft, ob die aktuelle Zeit innerhalb der EIN-Zeitspanne liegt oder nicht. Falls diese Bestimmung positiv verläuft, wird beim Schritt 968 ermittelt, ob die Sensortemperatur TS niedriger liegt als die Zieltemperatur TT. Falls diese Bestimmung positiv verläuft, geht die Steuerung zum Schritt 952 über und der Vorgang verläuft in der oben beschriebenen Art und Weise. Falls die Bestimmung negativ verläuft, wird beim Schritt 970 geprüft, ob die aktuelle Zeit ein Zeitpunkt zum Einschalten ist. Die wesentlichen Inhalte dieser Ermittlung wurden oben beschrieben. Falls die Bestimmung positiv verläuft, geht der Steuervorgang zum Schritt 952 über. Falls sie negativ verläuft, endet der Vorgang ohne jegliche Operation.
Falls die Ermittlung beim Schritt 966 negativ verläuft, wird beim Schritt 972 geprüft, ob die aktuelle Zeit außerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform endet der Vorgang ohne jegliche Operation unabhängig vom Ergebnis der Bestimmung beim Schritt 972.
(6) Falls für die Zustandsvariable STATE = 5 gilt
Unter Bezugnahme auf 25 wird gezeigt, dass beim Schritt 1000 geprüft wird, ob die Sensortemperatur TS höher liegt als die Zieltemperaturobergrenze TT(H). Falls diese Ermittlung positiv verläuft, wird im Schritt 1002 die Stromzufuhr der Heizung ausgeschaltet. Der Vorgang der nachfolgenden Schritte 1020–1030 ist identisch mit dem der Schritte 924–934 aus 23.
Falls die Ermittlung beim Schritt 1000 negativ verläuft, wird beim Schritt 1008 geprüft, ob die aktuelle Zeit innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt oder nicht. Falls diese Überprüfung positiv verläuft, endet der Vorgang ohne jegliche Operation. Falls diese Überprüfung negativ verläuft, wird beim Schritt 1010 überprüft, ob die aktuelle Zeit innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne liegt oder nicht. Falls diese Überprüfung negativ verläuft, endet der Vorgang ohne jegliche Operation. Falls diese Operation dagegen positiv verläuft, wird beim Schritt 1012 überprüft, ob die Sensortemperatur TS niedriger wurde als die Zieltemperatur TT. Falls diese Überprüfung negativ verläuft, geht die Steuerung zum Schritt 1002 über und der oben beschriebene Vorgang wird ausgeführt. Falls diese Überprüfung dagegen positiv verläuft, wird beim Schritt 1014 überprüft, ob die Stromzufuhr entgegen der Instruktion eingeschaltet werden sollte. Falls diese Überprüfung positiv verläuft, wird der Vorgang ohne jegliche Operation beendet (während der EIN-Zustand aufrechterhalten wird). Falls diese Bestimmung negativ verläuft, wird der dem Schritt 1002 folgende Vorgang ausgeführt und der Vorgang wird dann beendet.
Steuerung der zentralen Steuereinheit 101
Die zentrale Steuereinheit 101 führt zwei Prozesse aus. Der erste ist ein Prozess, der begonnen wird, wenn eine Mitteilung vom Elektrogerät empfangen wird. Dieser Vorgang ist in 26 dargestellt. Der zweite ist ein Vorgang, der in periodischer Art und Weise durch den Zeitgeber gesteuert ausgeführt wird. Dieser Vorgang wird in 27 dargestellt.
Prozess, ausgeführt auf Grund Empfang einer Mitteilung
Unter Bezugnahme auf 26 ist dargestellt, dass das Programm zum Verarbeiten der Mitteilung des Elektrogeräts, z. B. der Elektroheizung 111, aufweist: einen Schritt 1052 des Aktualisierens einer Tabelle, die in der zentralen Steuereinheit 101 gehalten wird zum Managen oder Verwalten des Elektrogeräts, einen Schritt 1054, welcher dem Aktualisieren im Schritt 1052 folgt und bei welchem Elektrogeräte kopiert werden, deren Zykluszeitspannen übereinstimmen oder passen, und zwar unter Bezugnahme auf die Tabelle und bei welchen eine Betriebszeitvorgabe (operation timing) für jedes Elektrogerät bestimmt wird, und einem Schritt 1056 des Übertragens einer Instruktion mit der im Schritt 1054 ermittelten Betriebszeitvorgabe an jedes Elektrogerät, sowie ein Beenden des Vorgangs.
Bei der Tabellenaktualisierung beim Schritt 1052 wird ein Eintrag (entry) im Zusammenhang mit dem Elektrogerät, spezifiziert durch die empfangenen Inhalte, gesichert. Jedes Elektrogerät besitzt eine Identifikationsnummer, die vorab zugeteilt wurde. Durch diese Identifikationsnummer wird der Eintrag, korrespondierend zu jedem Elektrogerät, identifiziert. Falls bereits ein Eintrag mit derselben Identifikationsnummer vorliegt, wird der Eintrag aktualisiert. Falls keine Eintrag mit dieser Identifikationsnummer vorliegt, wird der Eintrag hinzugefügt.
Das Verfahren zum Bestimmen der Betriebszeitvorgabe beim Schritt 1054 wird später beschrieben.
Beim Schritt 1056 wird die Instruktion mit der Betriebszeitvorgabe an jedes Elektrogerät übertragen. Falls dabei die Instruktion dieselben Inhalte aufweist wie letztes Mal, ist es nicht nötig, die Instruktion zu übertragen. Daher speichert die zentrale Speichereinheit 101 die beim Schritt 1056 übertragenen Inhalte in der Speichereinrichtung.
Zeitgebergesteuerter Prozess
Unter Bezugnahme auf 27 wird nachfolgend beschrieben, dass der periodisch durch den Zeitgeber aktivierte Vorgang oder Prozess eine Steuerstruktur besitzt, wie sie nachfolgend erläutert wird. Obwohl das Zeitgeberintervall eine Frage der Auslegung und des Designs ist, ist ein Intervall von etwa 1 Sekunde ausreichend. Beim Schritt 1082 wird ein Eintrag aus der in der zentralen Speichereinheit 101 zum Managen oder Verwalten der Elektrogeräte gespeicherte Tabelle herausgenommen (taken out). Beim Schritt 1084 wird ermittelt, ob der Eintrag abgelaufen sein soll (timed-out) oder nicht. Dabei bezeichnet der Ablauf oder das Time-Out einen Vorgang des Eliminierens eines Eintrags, für welchen eine vorbestimmte Zeit oder Zeitspanne nach dem Empfang der letzten Mitteilung des Elektrogeräts, welches zu diesem Eintrag korrespondiert, verstrichen ist. Zu diesem Zweck wird die Zeit, wenn die letzte Mitteilung von dem Elektrogerät empfangen wurde, in jedem Eintrag der Tabelle gespeichert. Im Allgemeinen wird die letzte oder jüngste Information periodischer Art und Weise von den Elektrogeräten übertragen. Es ist jedoch möglich, dass ein Elektrogerät plötzlich abgetrennt oder abgekoppelt wird. In einer derartigen Situation wird es nicht bevorzugt, die alte Information für eine längere Zeitspanne in der Tabelle aufrechtzuerhalten. Wenn daher eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, ohne dass irgendeine Mitteilung vom Elektrogerät vorliegt, sollte der Ablauf-Vorgang oder der Time-Out-Vorgang ausgeführt werden. Beim Schritt 1084 wird ermittelt, dass der Eintrag abgelaufen sein soll, wenn die Zeit der letzten Antwort, die für den Eintrag aufgezeichnet wurde, älter ist als eine vorgegebene Zeitspanne, gemessen von der aktuellen Zeit aus.
Falls die Ermittlung beim Schritt 1084 positiv verläuft, wird der Eintrag im Schritt 1086 aus der Tabelle gelöscht.
Falls die Ermittlung beim Schritt 1084 negativ verläuft oder falls die Ermittlung beim Schritt 1084 positiv verläuft und der Vorgang beim Schritt 1086 abgeschlossen ist, wird beim Schritt 1088 geprüft, ob ein nächster Eintrag in der Tabelle vorliegt oder nicht. Falls diese Ermittlung positiv verläuft, geht die Steuerung zum Schritt 1082 über. Falls die Ermittlung negativ verläuft, wird der Vorgang beendet.
Tabellenaufbau
28 zeigt ein Beispiel einer Tabelle, wie sie in der zentralen Speichereinheit 101 gespeichert ist oder wird. Unter Bezugnahme auf 28 wird gezeigt, dass in dieser Tabelle Zustände oder Statusangaben verschiedener Elektrogeräte aufgezeichnet werden. Die zentrale Steuereinheit 101 muss die Tabelle immer auf den jüngsten Stand halten. Jeder Eintrag der Tabelle enthält die Identifikationsnummer, die jüngste oder letzte Zeit einer Antwort, den Zustand oder Status des Geräts, die Zykluszeitspanne und die benötigte EIN-Zeitspanne in Bezug auf jedes Elektrogerät. Diese Elemente oder Aspekte werden aktualisiert auf der Grundlage der Information (Mitteilung), die durch die zentrale Steuereinheit 101 von jedem Elektrogerät empfangen wird oder wurde. Jeder Eintrag in der Tabelle weist des Weiteren die Startzeit und die Endzeit der EIN-Zeitspanne auf, die durch die zentrale Steuereinheit 101 jedem Elektrogerät zugeordnet wurden.
Die zentrale Steuereinheit 101 klassifiziert die Elektrogeräte mit derselben Zykluszeitspanne und bildet daraus eine Gruppe unter Bezugnahme auf die Tabelle. Die zentrale Steuereinheit 101 ermittelt des Weiteren auf der Grundlage des Ergebnisses der Gruppierung die Betriebszeitvorgabe unter den Elektrogeräten, die zur selben Gruppe gehören, und zwar gemäß den oben beschriebenen Richtlinien. Dies bedeutet insbesondere, dass die Betriebszeitvorgabe für jedes Elektrogerät derart bestimmt wird, dass zu einem Zeitpunkt, wenn die EIN-Zeitspanne eines Elektrogeräts endet, die EIN-Zeitspanne eines anderen Elektrogeräts beginnt.
Beispielsweise wird in 28 dargestellt, dass die zu den Geräteidentifikationsnummern 2, 5 und 9 gehörenden Einträge sämtlich dieselbe Zykluszeitspanne von 60000 [ms] aufweisen. Die EIN-Zeitspannen, die für diese Geräte notwendig sind, betragen 25000 [ms], 30000 [ms] bzw. 25000 [ms].
Die Tabelle 1 unten zeigt exemplarisch eine Betriebszeitvorgabe dieser Geräte, die durch die zentrale Steuereinheit 101 bestimmt wurde. Tabelle 1

Geräte-ID-Nummer EIN-Startzeit EIN-Endzeit

2 0 [ms] 25000 [ms]

5 26500 [ms] 56500 [ms]

9 58000 [ms] 23000 [ms]
Bei der in dem Beispiel gezeigten Tabelle 1 ist ein Rand oder eine Begrenzung von 1500 ms zwischen einer EIN-Zeitspanne eines Geräts und einer EIN-Zeitspanne eines anderen Geräts vorgesehen. Beispielsweise ist zwischen der Endzeit (25000 [ms]) der EIN-Zeitspanne eines Geräts mit der Identifikationsnummer = 2 und einer Startzeit (26500 [ms]) der EIN-Zeitspanne eines Geräts mit der Identifikationsnummer = 5 ein Rand oder eine Begrenzung von 1500 ms vorgesehen. Dieser Rand oder diese Begrenzung sind vorgesehen, um den AUS-Zeitpunkt des Geräts mit der Identifikationsnummer = 2 und den EIN-Zeitpunkt des Geräts mit der Identifikationsnummer = 5 daran zu hindern, dass sie umgekehrt oder vertauscht werden.
Unter Bezugnahme auf 29 wird ein Beispiel des Verfahrens des Zuordnens der EIN-Zeitspanne an jedes Gerät, wie es durch die zentrale Steuereinheit 101 ausgeführt wird, beschrieben. Dabei wird angenommen, dass die Geräte (1) bis (8) dieselbe Zykluszeitspanne besitzen und jedes Gerät seine EIN-Zeitspanne benötigt. Die benötigte EIN-Zeitspanne kann aber muss nicht dieselbe sein.
Dabei platziert, wie das in 29(A) dargestellt ist, die zentrale Steuereinheit 101 die EIN-Zeitspannen, die von den Geräten (1) bis (8) benötigt werden, auf einer virtuellen Zeitachse. Dabei sollte ein gewisser Rand oder Abstand vorzugsweise eingeräumt werden zwischen der EIN-Zeitspanne eines Geräts und der EIN-Zeitspanne eines anderen Geräts, wie dies oben beschrieben wurde.
In dieser Zuordnung für Geräte (1) bis (8) wird, falls die EIN-Zeitspanne irgendeines Elektrogeräts die Länge einer Zykluszeitspanne überschreitet, der überschreitende Bereich in die nächste Zykluszeitspanne bewegt oder verschoben. Dieser Vorgang wird wiederholt. Tatsächlich wird ein Wert, der erhalten oder beschafft wird durch Akkumulieren der Zykluszeitspannen der Elektrogeräte, unterteilt durch die Zykluszeitspanne, um die Erinnerung (reminder) aufzufinden.
Bei dem in 29 gezeigten Beispiel ergibt sich, dass eine Zeitspanne vorliegt, in welcher Geräte (1) und (5) beide eingeschaltet sind. In ähnlicher Art und Weise liegen auch Zeitspannen vor, in welchen Geräte (5) und (2), (2) und (6), (6) und (3), (3) und (7) usw. jeweils eingeschaltet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, falls ein neues Gerät hinzugefügt wird, eine EIN-Zeitspanne nachfolgend dem zuhinterst angeordneten Gerät hinzugefügt. Falls ein existierendes Gerät (bezeichnet als Gerät (K)) entfernt wird, wird die EIN-Zeitspanne des Geräts (K) auf der virtuellen Zeitachse gelöscht oder entfernt und die EIN-Zeitspanne des Geräts (K + 1) und die nachfolgenden Geräte werden vorwärts oder nach vorn verschoben. Für das Gerät (K + 1) und die nachfolgenden, deren zeitliche Vorgabe oder Zeitplan geändert wird oder wurde, wird eine Betriebszeitvorgabeinstruktion übertragen. Falls die EIN-Zeitspanne eines existierenden Geräts (Gerät (K)) geändert wird, wird die EIN-Zeitspanne des Geräts (K) auf der virtuellen Zeitachse geändert und die EIN-Zeitspanne eines Geräts (K + 1) und von nachfolgenden Geräten wird vorwärts oder nach vorn/rückwärts oder nach hinten verschoben. Das Gerät (K) und das Gerät (K + 1) und nachfolgende Geräte, deren Zeitplan oder zeitliche Vorgabe geändert wurde, erhalten übertragen eine Betriebszeitvorgabeinstruktion.
Die 30 und 31 zeigen Ergebnisse von Computersimulationen des Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Diese Figuren zeigen Ergebnisse, wenn dieselbe Anzahl von Geräten mit derselben Zykluszeitspanne (60 s) mit unterschiedlichen Tastverhältnissen (0,32 in 30 und 0,65 in 31) betrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 30 ist dargestellt, dass es, wenn drei Geräte mit der Zykluszeitspanne von 60 Sekunden und einem Tastverhältnis von 0,32 betrieben werden, in einem Übergangszustand 1110 möglich ist, dass drei Geräte gleichzeitig betrieben werden. Im stationären Zustand 1102 arbeiten die Geräte jedoch in einem koordinierten Verhalten, so dass es möglich wird, zu verhindern, dass zwei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind. Dies bedeutet insbesondere, dass in einem stationären Zustand nur ein Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet ist.
Unter Bezugnahme auf 31 ist dargestellt, dass es, wenn drei Geräte mit einer Zykluszeitspanne von 60 Sekunden und einem Tastverhältnis von 0,65 betrieben werden, im Übergangszustand 1120 möglich ist, dass drei Geräte gleichzeitig betrieben werden. Im stationären Zustand 1122 arbeiten jedoch die Geräte in einem koordinierten Verhalten, so dass es möglich wird zu verhindern, dass drei Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind. Dies bedeutet insbesondere, dass im stationären Zustand nur bis zu zwei Geräte zu einem Zeitpunkt gleichzeitig eingeschaltet sein können.
Wie oben beschrieben wurde, kann durch Realisieren des koordinierten Betriebs verschiedener Elektrogeräte die Gesamtsumme der Leistungsaufnahme im stationären Zustand reduziert werden.
Zweite Ausführungsform
Das System gemäß der zweiten Ausführungsform setzt voraus, dass jedes Elektrogerät eine Temperatursteuerung (EIN-/AUS-Steuerung) wie bei einer Heizung beinhaltet und dass die Elektrogeräte unterschiedliche Mengen an elektrischer Leistung aufnehmen. In der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen werden dieselben Komponenten und Bauteile, wie sie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und sie besitzen dieselben Namen und Funktionen. Daher wird deren detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt.
32 zeigt Inhalte der Mitteilung, die vom Elektrogerät (Elektroheizung) an die zentrale Steuereinheit ausgesandt wurde, und zwar gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Diese Mitteilung gemäß 32 beinhaltet zusätzlich zu den Inhalten der in 13(A) dargestellten Mitteilung die folgenden Aspekte: (1) Leistungsaufnahme in der EIN-Zeitspanne (on_power) und (2) Leistungsaufnahme in der AUS-Zeitspanne (off_power), und zwar für jedes Elektrogerät. Im Folgenden wird dies beschrieben. Obwohl die AUS-Zeitspannenleistungsaufnahme nicht absolut notwendig ist, wird sie hinzugefügt, um die Einsatzflexibilität des Systems zu steigern. Tatsächlich ist bei einigen Geräten oder Anwendungen die AUS-Zeitspannenleistungsaufnahme nicht Null. Daher kann durch Berücksichtigung der AUS-Zeitspannenleistungsaufnahme die Steuerung in genauerer Art und Weise die Spitzenleistung des Gesamtsystems aufrechterhalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die EIN-Zeitspannen-Leistungsaufnahme und die AUS-Zeitspannenleistungsaufnahme des Elektrogeräts (Elektroheizung) vorab bekannt sind. Dabei wird bevorzugt, dass die Leistungsaufnahme jedes Elektrogeräts im Entwicklungsstadium des Geräts gemessen und vorab programmiert wird. Auch ist es möglich, dass das Elektrogerät selbst dazu ausgebildet ist, die Leistungsaufnahme zu messen, oder dass eine andere Messeinheit verwendet wird, um die Leistungsaufnahme zu messen.
Abgesehen von diesem Aspekt ist das Elektrogerät (Elektroheizung) dasselbe, wie sie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich das Verfahren zum Bestimmen der Betriebszeitvorgabe, welches ausgeführt wird von der zentralen Steuereinheit, von demjenigen, welches bei der ersten Ausführungsform verwendet wird. Dies bedeutet insbesondere, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Leistungsaufnahme von jedem Elektrogerät mitgeteilt wird und dass daher die zentrale Steuereinheit die Betriebszeitvorgabe für jedes Elektrogerät unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme jedes Elektrogeräts ermittelt.
Es sei nun beispielsweise die Steuerung von drei Geräten (1) bis (3) unten diskutiert. Tabelle 2

Identifikationsnummer Leistungsaufnahme Tastverhältnis

1 800W 0,5

2 500W 05

3 300W 0,5
Da die Summe der Tastverhältnisse 1,5 beträgt, ist ein Auftreten einer Zeitspanne, in welcher zwei der Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind, unvermeidlich. Die Spitzenleistung kann jedoch durch Realisieren eines koordinierten Betriebs dieser Geräte reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf 33(A) ist dargelegt, dass, falls Elektrogeräte (1) und (2) zum gleichen Zeitpunkt eingeschaltet sind, die Spitzenleistung 1300 W beträgt. Im Gegensatz dazu kann, wenn die Zeitvorgaben dieser Geräte derart angepasst sind oder werden, dass die Elektrogeräte (2) und (3) gleichzeitig eingeschaltet sind, während das Elektrogerät (1) immer selbst eingeschaltet ist, die Spitzenleistung auf 800 W reduziert werden. Dies bedeutet nämlich, dass in Abhängigkeit von der Kombination der Elektrogeräte die Spitzenleistung geändert ist oder wird. Die Betriebszeitvorgaben sollten derart ermittelt werden, dass die Spitzenleistung so niedrig wie nur möglich ausfällt, und zwar unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme für jedes Elektrogerät.
Es ist bequem, wenn derartige Betriebszeitvorgaben in einfacher Art und Weise aufgefunden werden können. Falls die Anzahl der Elektrogeräte gering ist (z. B. mit bis zu 10), kann es möglich sein, die optimale Lösung aufzufinden.
Der Algorithmus zum Bestimmen der Betriebszeitvorgaben ist ein Problem der Kombinatorik. Es ist typischerweise schwierig, die optimale Lösung in einer kurzen Zeitspanne zu finden. Falls die Anzahl der Elektrogeräte ansteigt, explodiert die Anzahl der Kombinationen und es wird daher extrem schwierig, die optimale Lösung in einer kurzen Zeitspanne aufzufinden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Lösung aufgegriffen, die die Spitzenleistung reduzieren kann auf einen Wert, der möglichst gering ist. Diese Lösung kann ebenfalls in einer kurzen Zeitspanne aufgefunden werden, obwohl sie nicht notwendigerweise die optimale Lösung darstellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zunächst eine Zeitauflösung (time resolution) aufgefunden, um die Betriebszeitvorgabe für jedes Elektrogerät zu bestimmen. Dabei bezieht sich die Zeitauflösung auf eine minimale Einheit eines diskreten Wertes, falls eine kontinuierliche Menge an Zeit aufgefasst wird als diskrete Werte. Wenn die Zeitauflösung groß (rough: grob) gewählt wird, kann die Anzahl der Kombinationen reduziert werden und folglich kann dadurch die Berechnungszeit reduziert werden. Zum Beispiel kann eine Zeitauflösung von 5 Sekunden (= 5000 ms) anstelle 1 ms gewählt werden.
Es wird angenommen, dass das Elektrogerät eine Zykluszeitspanne von 60 Sekunden besitzt. Dann existieren 12 unterschiedliche Zeitvorgaben oder Zeitpunkte (60 Sekunden/5 Sekunden) für die Aktivierung des Elektrogeräts. Falls 10 Elektrogeräte vorliegen, geht die Allgemeinheit der Annahmen nicht verloren, wenn angenommen wird, dass das erste Gerät immer bei der 0-ten Sekunde eingeschaltet wird.
Dabei beträgt die Anzahl von Kombinationen für die Betriebszeiten oder Betriebszeitvorgaben der zweiten bis 10. Geräte 12⁹ = 5159780352. Es kann unmöglich sein, die Kombinationen dieser Ordnung auf einer Echtzeitgrundlage mittels einer eingebetteten CPU (embedded CPU) zu berechnen.
Wenn im Allgemeinen N Geräte vorliegen, ist der Berechnungsaufwand O(c^N), wobei C = Zykluszeitspanne/Auflösung gilt. Der Berechnungsaufwand wächst exponentiell mit der Anzahl N. Obwohl die Anzahl der Kombinationen in einem gewissen Maße reduziert werden kann durch Beschneiden oder Beschränken, ist die wesentliche Schwierigkeit bei der Berechnung dieselbe. Daher bemüht sich die vorliegende Ausführungsform dahingehend, nicht die optimale Lösung, sondern eine Approximation (in der Nähe der optimalen Lösung) auf der Grundlage einer Echtzeitberechnung zu finden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Betriebszeit oder die Betriebszeitvorgabe für jedes Elektrogerät gemäß dem folgenden Algorithmus ermittelt. Die Anzahl der Geräte ist N. Diese Geräte werden als Gerät (1) bis (N) bezeichnet.
In Bezug auf das Gerät (1) wird die Allgemeinheit der Voraussetzungen nicht verloren gehen, wenn angenommen wird, dass dieses Gerät seinen Betrieb von der Sekunde 0 an aufnimmt. Der Betriebszeitpunkt oder die Betriebszeitvorgabe der Geräte (2) usw. wird in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise bestimmt.
Das bedeutet, dass die Elektrogeräte (2) bis (N) in dieser Reihenfolge einer Zykluszeitspanne zugeordnet sind. Zum Zeitpunkt, bei welchem ein Elektrogerät (k) zuzuordnen ist, ist die Zuordnung bis zum Elektrogerät (k – 1) bereits bestimmt. Falls der Betriebszeitpunkt oder die Betriebszeitvorgabe des Elektrogeräts (k) zuzuordnen ist, wird die Position der Zuordnung des Geräts (k) derart bestimmt, dass die Differenz oder der Unterschied zwischen der höchsten elektrischen Spitzenleistung (der Wert, bei welchem die Summe der elektrischen Leistung am höchsten ausfällt) und ein niedrigster Spitzenwert der elektrischen Leistung (der Wert, bei welchem die Summe der elektrischen Leistung den geringsten Wert annimmt) so gering wie möglich. Dies bedeutet typischerweise, dass, falls eine Zeitspanne, in welcher ein Gerät zugeordnet ist, und eine Zeitspanne, in welcher ein anderes Gerät zugeordnet ist, so ausgewählt werden, dass sie nicht miteinander überlappen, die Spitzenleistungsaufnahme zumindest so reduziert werden kann, als wenn die Zeitspannen, in welchen diese beiden Geräte zugeordnet sind, miteinander überlappen. Es ist natürlich notwendig, die Allokation sämtlicher Elektrogeräte zu betrachten. Falls die Anzahl der Elektrogeräte drei oder mehr beträgt, ist ein Überlapp unvermeidbar. Selbst in diesem Fall muss ein Satz oder eine Menge von (zwei) Elektrogeräten in zugeordneter Weise existieren, die nicht miteinander überlappen.
Es wird angenommen, dass die Betriebszeiten oder Betriebszeitvorgaben der Geräte (1) bis (k – 1) bestimmt sind. Bei dieser Situation sei nun die Zuordnung oder Allokation des Gerätes (k) betrachtet. Dies bedeutet insbesondere, dass das Gerät (k) eventuell allokiert ist oder wird zu jedem Zeitpunkt oder jeder Zeitvorgabe, die bestimmt wird durch die Auflösung, und zwar in einer Zykluszeitspanne. Im Ergebnis davon können sowohl die oberste Spitzenleistung als auch die unterste Spitzenleistung in einer Zykluszeitspanne berechnet werden. Der Unterschied zwischen diesen Werten wird berechnet. Ein derartiger Vorgang wird für jeden Zeitpunkt oder für jede der Zeitvorgaben in der oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt. Unter den Betriebszeiten oder Betriebszeitvorgaben wird diejenige Position einer Betriebszeit oder Betriebszeitvorgabe ausgewählt, welche den geringsten Unterschied zwischen der obersten Spitzenleistung und der untersten Spitzenleistung realisiert. Falls eine Mehrzahl derartiger Betriebszeitvorgabeposition oder Betriebszeitpositionen vorliegt, wird diejenige gewählt, die näher am Kopf oder am Ende der Zykluszeitspanne liegt.
Unter Berücksichtigung der Zykluszeitspanne und der Auflösung kann die Anzahl von Zeitvorgaben oder Zeitpunkten, bei welchen das Geräte (k) allokiert werden kann, korrespondierend zu Zykluszeitspanne/Zeitauflösung. Dabei wird diese Zahl mit M bezeichnet. Die Berechnung einer Differenz zwischen der obersten Spitzenleistung und der untersten Spitzenleistung wird in der oben beschriebenen Art und Weise M Male für ein Gerät wiederholt. Die Anzahl der Elektrogeräte, deren Betriebszeiten oder Betriebszeitvorgaben zu bestimmen sind, ist N – 1, d. h. (2) bis (N). Da der Wert M konstant ist, ist die Ordnung oder Größenordnung des Berechnungsaufwandes O(N). Das bedeutet, dass selbst dann, wenn die Anzahl der Elektrogeräte ansteigt, die Berechnungszeit nicht exponentiell anwächst.
Bei diesem Verfahren ist die Ordnung oder die Reihenfolge des Allokierens oder Zuordnens der Geräte vergleichsweise wichtig. Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, die Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeiten der Geräte zu bestimmen, und zwar beginnend mit einem Gerät mit der höchsten Leistungsaufnahme. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Geräte anzuordnen, und zwar beginnend mit einem, für welches das Produkt aus Leistungsaufnahme und benötigter EIN-Zeitspanne den größten Wert annimmt. Obwohl derartige Verfahren nicht die optimale Lösung bereitstellen, wurde durch Computersimulation bestätigt, dass dadurch Lösungen näher an der optimalen Lösung liegend geschaffen werden können.
Daher werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Geräte in absteigender Reihenfolge der Leistungsaufnahme (oder dem Produkt aus Leistungsaufnahme und benötigter EIN-Zeitspanne) ansortiert oder angeordnet, um eine Liste der Geräte (1) bis (N) zu bilden. Die Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeiten der Geräte werden dazu in einer Reihenfolge Eins-zu-Eins ermittelt, und zwar beginnend ganz oben in der Liste.
Die 34 und 35 zeigen spezifische Beispiele für die Bestimmung der Betriebszeiten oder Betriebszeitvorgaben gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass die Zykluszeitspanne 60 Sekunden beträgt und die Auflösung einen Wert von 5 Sekunden aufweist. Es existieren 12 Positionen, an denen die Geräte zugeordnet oder allokiert werden können. Es gibt Elektrogeräte 1 bis 5, deren Leistungsaufnahme und deren benötigte EIN-Zeitspanne in der unten wiedergegebenen Tabelle aufgeführt sind. Tabelle 3

Identifikationsnummer Leistungsaufnahme Benötigte EIN-Zeitspanne

1 1200 W 20 s

2 800 W 40 s

3 700 W 15 s

4 600 W 35 sec.

5 500 W 45 s
Wie in Tabelle 3 dargestellt ist, sind die Geräte (1), (2), ..., (5) in abfallender Reihenfolge im Hinblick auf die Leistungsaufnahme sortiert. Diese Geräte werden nacheinander in dieser Reihenfolge in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise allokiert oder zugeordnet.
(1) Gerät (1)
Das Gerät (1) kann allokiert oder zugeordnet werden zu irgendeiner Position innerhalb der Zykluszeitspanne. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass die EIN-Zeitvorgabe oder -Zeit des Geräts (1) sich am Kopf (0 s) der Zykluszeitspanne befindet. Daher arbeitet das Gerät (1) von der 0-ten bis zur 20. Sekunde jeder Minute.
(2) Gerät (2)
In Bezug auf das Gerät (2), wobei das Gerät (1) bereits allokiert oder zugeordnet ist, wird dieses eventuell an jeder der 12 Positionen positioniert oder angeordnet und die Differenz zwischen der obersten Spitzenleistung und der untersten Spitzenleistung wird für jede der Positionen berechnet. Das Gerät (2) wird einer dieser 12 Positionen allokiert oder zugeordnet, bei welcher die berechnete Differenz am geringsten ist. Die als ein Ergebnis dieser Berechnung ausgewählte Position liegt dort, wo das Gerät (2) nach 20 Sekunden vom Start der Zykluszeitspanne aus einschaltet. Das bedeutet nämlich, dass das Gerät (2) an einer Stelle zugeordnet oder allokiert ist, wo es von der 20. bis zur 0-ten Sekunde jeder Minute eingeschaltet ist.
Ein ähnlicher Vorgang wird ausgeführt für das Gerät (3). Im Ergebnis davon wird herausgefunden, dass das Gerät vorzugsweise von der 20. bis zur 35. Sekunde jeder Minute zugeordnet oder allokiert sein sollte.
Durch dieses Vorgänge werden die Geräte (1) bis (3) innerhalb einer Zykluszeitspanne von 60 Sekunden gemäß 34(A) allokiert oder zugeordnet.
Die Position des Geräts (4) wird ebenso in ähnlicher Art und Weise ermittelt, wobei die Position zur 35. bis 10. Sekunde jeder Minute korrespondiert.
In ähnlicher Art und Weise wird für das Gerät (5) herausgefunden, dass das Gerät vorzugsweise mit der 10. bis 55. Sekunde jeder Minute zugeordnet oder allokiert werden sollte. Der Zustand und der Status des Zuordnens oder Allokierens bis zum Gerät (5) ist in 35(A) dargestellt.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel kann herausgefunden werden, dass die Spitzenleistung auf 2000 W reduziert werden kann, wenn die Geräte (1) bis (5) gemäß 35(A) zugeordnet oder allokiert werden.
Zu bemerken ist jedoch, dass dies nicht die optimale Lösung darstellt. Die optimale Lösung ist in 35(B) gezeigt, bei welcher die Spitzenleistung auf einen Wert von 1900 W reduziert werden kann. Die optimale Lösung kann aufgefunden werden durch eine so genannte Brute-Force-Berechnung von Zeitvorgaben oder Zeitpunkten, bei welchem die Geräte zuzuordnen oder zu allokieren sind. Wie oben beschrieben wurde, ist eine derartige Brute-Force-Berechnung mit einem Berechnungsaufwand von O(c^N) verbunden (N ist die Anzahl der Geräte). Falls die Anzahl ansteigt, wird die Berechnung extrem schwierig. Im Gegensatz dazu ist der Berechnungsaufwand beim Algorithmus, wie er bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurde, von der Größenordnung (O)N und erzeugt daher eine Lösung in der Nähe der optimalen Lösung, und zwar auf Echtzeitbasis. Daher ist dieser Algorithmus nützlich.
Des Weiteren ist es bei dem oben beschriebenen Algorithmus einfach, die Allokation oder Zuordnung unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme zu ermöglichen. Dies bedeutet insbesondere, dass, wenn ein Gerät hinzugefügt wird, das Gerät grundsätzlich derart zugeordnet oder allokiert werden kann, dass der Unterschied zwischen der höchsten Leistungsspitze und der untersten Leistungsspitze am geringsten wird, und zwar in ähnlicher Art und Weise, wie dies oben beschrieben wurde. Es ist einfach notwendig, dass die AUS-Zeitleistungsaufnahme in die Berechnung der elektrischen Leistung mit aufgenommen wird.
Es ist möglich, dass, während die Geräte gemäß der Zeitvorgabe- oder Zeitpunktzuordnung der Geräte arbeiten, die gemäß dem oben beschriebenen Algorithmus berechnet wurde, und ein Gerät entfernt wird. In diesem Fall kann einfach das korrespondierende Gerät gelöscht werden. Es ergibt sich kein Einfluss auf die Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeitpunkte der andere Geräte.
Zu bemerken ist jedoch, dass, falls ein derartiges Hinzufügen oder Entfernen von Geräten wiederholt wird, die Lösung sich von der optimalen Lösung entfernen kann. Um ein derartiges Problem zu vermeiden, können die Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeiten zu einem bestimmen Zeitpunkt neu allokiert oder neu zugeordnet werden. Im Ergebnis davon wenn die Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeitpunkte existierender Geräte aktualisiert werden und der Betrieb wird mit neu ausgeglichener Leistungsaufnahme mit neuen Betriebszeitvorgaben oder Betriebszeiten möglich.
Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu den Funktionen, die bei der ersten Ausführungsform erzielt werden, ein jedes Elektrogerät in der Lage, die EIN-Zeit-Leistungsaufnahme und die AUS-Zeit-Leistungsaufnahme mitzuteilen. Die zentrale Steuereinheit bestimmt die Betriebszeitvorgabe jedes Elektrogeräts unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme jedes Elektrogeräts. Im Ergebnis davon kann die Gesamtsumme der Leistungsaufnahme in effektiverer Art und Weise reduziert werden. Die Bestimmung der Betriebszeitvorgabe für jedes Elektrogerät kann mittels einer Brute-Force-Berechnung der optimalen Lösung oder durch das oben beschriebene Verfahren zum Beschaffen nicht der besten jedoch nahen Lösung auf einer Echtzeitbasis erfolgen.
Dritte Ausführungsform
Bei der dritten Ausführungsform wird ein Elektrogerät, welches nicht nur eine einfache EIN-/AUS-Steuerung wie bei einer Heizung beinhaltet, sondern verschiedene und viele Verfahren der Steuerung aufweist, berücksichtigt. Der Übergang einer Leistungsaufnahme eines derartigen Elektrogeräts besteht nicht nur aus einfachen binären Werten des Ein- oder Ausschaltens, sondern aus komplizierteren Strukturen und Mustern. Ein Beispiel für ein derartiges Elektrogerät wird gebildet von einer Klimaanlage.
36 zeigt ein Beispiel eines Leistungsaufnahmeübergangs einer Klimaanlage. Wie aus 36 ersichtlich ist, besitzt der Übergang der Leistungsaufnahme der Klimaanlage ein kompliziertes Muster 1140. Es ist jedoch klar, dass periodische Betriebszustände überwacht werden. Falls der Übergang der Leistungsaufnahme periodisch erfolgt, kann bei der dritten Ausführungsform die Spitzenleistung reduziert werden. Die vorliegende Ausführungsform ist eine Erweiterung der zweiten Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform enthält die Mitteilung vom Elektrogerät an die zentrale Steuereinheit den Status oder Zustand, die Zykluszeitspanne, die benötigte EIN-Zeit oder -Zeitspanne, die EIN-Zeit-Leistungsaufnahme und die AUS-Zeit-Leistungsaufnahme, wie dies in 32 dargestellt ist. Bei der dritten Ausführungsform teilt das Gerät zusätzlich zu diesen Aspekten der zentralen Steuereinheit eine Datensequenz diskreter Werte mit, welche repräsentiert, welche elektrische Leistung zu welcher Zeit oder für welche Zeit innerhalb des Bereichs einer Zykluszeitspanne notwendig ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ”Zeit oder Zeitspanne” und ”welche elektrische Leistung zu welcher Zeit oder Zeitspanne notwendig ist” repräsentiert durch einen relativen Wert, wobei der Kopf einer Zykluszeitspanne den Wert 0 trägt. Dabei wird wiederum das Konzept, welches zum Begriff ”Auflösung” korrespondiert, notwendig. Hier wird dabei angenommen, dass die Auflösung den Wert 1 Minute beträgt und dass die Zykluszeitspanne eine Stunde ist. Beispielsweise enthält die der zentralen Steuereinheit bei der dritten Ausführungsform mitgeteilte Information den Wert ”benötigte elektrische Leistung bei der 0-ten Minute jeder Stunde”, ”benötigte elektrische Leistung bei der ersten Minute jeder Stunde”, ”benötigte elektrische Leistung bei der k-ten Minute jeder Stunde”, ... und ”benötigte elektrische Leistung zur 59. Minute jeder Stunde”. Diese Angaben werden als Datenfolge oder Datensequenz ausgedrückt.
Unter Empfang der Information bestimmt die zentrale Steuereinheit die Betriebszeitvorgabe jedes elektrischen Geräts unter Verwendung des in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschriebenen Algorithmus
Dies bedeutet insbesondere, dass die zentrale Steuereinheit die Elektrogeräte allokiert oder zuordnend in abfallender Reihenfolge der Leistungsaufnahme und, beginnend mit der Spitze der Liste, die Betriebszeitvorgabe derart bestimmt, dass der Unterschied zwischen der höchsten Spitzenleistung und der niedrigsten Spitzenleistung minimiert wird. Nachdem sämtliche Zeitvorgaben, Zeiten oder Zeitpunkte für die Geräte bestimmt wurden, gibt die zentrale Steuereinheit einen Befehl im Zusammenhang mit der Betriebszeitvorgabe für jedes der Geräte aus. Jedes Elektrogerät empfängt die Instruktion im Zusammenhang mit der Betriebszeitvorgabe von der zentralen Steuereinheit. Aufgrund des Empfangs der Instruktion bestimmt jedes Elektrogerät seinen Betrieb gemäß dieser Instruktion. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ausschließlich diejenige Zeit oder derjenige Zeitpunkt als Betriebszeitvorgabe mitgeteilt, wenn die Phase jedes Geräts 0 erreicht. Gemäß dieser Instruktion passt jedes Elektrogerät die Zeitvorgabe derart an, dass sein Betrieb bei der Zeit beginnt, wenn die Phase 0 erreicht.
Wie oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei einer einfachen binären Steuerung zugeführten Stroms oder zugeführter Leistung anwendbar. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar bei der Steuerung von Stromzufuhr oder Leistungszufuhr unter Berücksichtigung einer Mehrzahl von Schaltvorgängen. Natürlich ist eine einfache Steuerung möglich, falls die Steuerung in binärer Art und Weise erfolgen kann.
Vierte Ausführungsform
Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen wurde die Reduktion der Spitzenleistungsaufnahme innerhalb des Rahmens eines Haushalts berücksichtigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es ist auch möglich, die Gesamtleistungsaufnahme z. B. in einer Einheit von kollektiven Haushalten oder Gemeinschaftshaushalten (collective housings), einem Gebäude, in Büros, in einer Fabrik oder in Läden und Magazinen in der Nachbarschaft anzuwenden. Bei einer derartigen Steuerung kann die Möglichkeit des Auslösens eines Unterbrechers in der Hauptstromversorgung vermindert werden, während Elektrogeräte, die in diesen Behausungen, Büros, in der Fabrik, in Lagern und dergleichen verwendet werden, im Rahmen ihrer ursprünglich beabsichtigten Verwendung verwendet werden und dort ihren Zweck erfüllen, und zwar unter der Bedingung einer begrenzten Kapazität des Netzwerks der Hauptstromversorgung.
37 zeigt den Aufbau eines Netzwerksystems in einem Gemeinschaftshaushalt (collective housing) gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 37 ist dargestellt, dass ein Gemeinschaftshaushalt 1162 eine Mehrzahl von Räumen (housings: 1162 eine Mehrzahl von Räumen (housings: Unterkünfte), ein Netzwerk zum Verbinden derselben und eine zentrale Steuereinheit 101 in ähnlicher Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufweist, welche insgesamt mit dem Netzwerk verbunden sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform repräsentiert jeder Raum oder jedes Zimmer einen individuellen Haushalt. In jedem Raum vorgesehene Elektrogeräte und eine zentrale Steuereinheit 101 können miteinander über das Netzwerk kommunizieren. Obwohl das Medium, welches für das Netzwerk verwendet wird, keiner Begrenzung unterliegt, können vorzugsweise PLC, Ethernet, Telefonleitungen oder Kabelleitungen in geeigneter Weise verwendet werden. Falls ein IP-Netzwerk in jedem Raum vorliegt, kann das Netzwerk des kollektiven Haushalts 1162 damit verbunden sein oder werden.
Die zentrale Steuereinheit 101 existiert in dem kollektiven Haushalt 1162 in dem in 37 beschriebenen Beispiel. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann die zentrale Steuereinheit außerhalb des kollektiven Haushalts 1162 vorliegen und über ein IP-Netzwerk oder eine bestimmte Leitung verbunden sein, wie dies durch die zentrale Steuereinheit 1160 aus 37 repräsentiert wird.
In jedem Raum oder Zimmer des kollektiven Haushalts 1162 ist eine Mehrzahl von Elektrogeräten vorgesehen, wie sie im Zusammenhang mit den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben wurden. Jedes Elektrogerät ist in der Lage einer Kommunikation zur/von der zentralen Steuereinheit 101 unterworfen zu werden.
Der Unterschied zwischen dem System gemäß der vorliegenden Ausführungsform und dem System der ersten bis dritten Ausführungsformen besteht darin, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die zentrale Steuereinheit 101 nicht in jedem Raum oder Zimmer vorgesehen ist, sondern dass eine zentrale Steuereinheit 101 für die Gesamtheit aller Haushalte insgesamt vorgesehen ist oder wird. Die Funktion der zentralen Steuereinheit 101 ist jedoch dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform. Anstelle der zentralen Steuereinheit 101 kann die zentrale Steuereinheit gemäß der zweiten oder dritten Ausführungsform verwendet werden.
Bei der vierten Ausführungsform wird die Leistungsaufnahme der Elektrogeräte über einen weiteren Bereich, welcher die Einheit eines individuellen Haushalts überschreitet, ausgeglichen. Bei der Allokation oder Zuordnung steigt die Anzahl von Elektrogeräten als steuerbare Komponente oder als steuerbares Bauteil und daher steigt der Freiheitsgrad beim Zuordnen oder Allokieren der Betriebszeitvorgaben der Elektrogeräte. Im Ergebnis davon kann die Wirkung des Reduzierens der Spitzenleistungsaufnahme in verlässlicherer Art und Weise erreicht werden. Da die Anzahl der Elektrogeräte ansteigt, wird das Verfahren, welches in der Lage ist, nicht die optimale Lösung, sondern eine Lösung in der Nähe der optimalen Lösung in Echtzeit aufzufinden, noch bedeutsamer, als dies unter Bezugnahme auf die zweite Ausführungsform bereits beschrieben wurde.
Fünfte Ausführungsform
Bei den ersten bis vierten Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, wurde angenommen, dass das Elektrogerät die Fähigkeit besitzt, die Zykluszeitspanne im stationären Zustand anzupassen. Es ist jedoch nicht so, dass jedes Elektrogerät diese Fähigkeit besitzt. Wünschenswert ist, dass die Spitzenlast der Leistungsaufnahme wie bei den ersten bis vierten Ausführungsformen reduziert werden kann, während herkömmliche Elektrogeräte so wie sie sind benutzt werden können.
Eine Leistungsaufnahmemesseinrichtung (power consumption measuring device) kann für derartige Zwecke verwendet werden. Eine Leistungsaufnahmemessvorrichtung wird z. B. in Zusammenhang mit der Nichtpatentliteratur 2 beschrieben. Die in der Nichtpatentliteratur beschriebene Einrichtung wird zwischen einem Elektrogerät und einer Stromquelle oder Leistungsquell eingefügt und überwacht Wellenformen der Elektrizität und die Spannung, die dem Elektrogerät zugeführt wird, so dass die durch das Elektrogerät aufgenommene Leistung von Moment zu Moment gemessen werden kann. Durch Verwenden der Leistungsaufnahmemesseinrichtung in einem so genannten Heimnetzwerk und durch kollektives Überwachen von Informationsbestandteilen von verschiedenen Elektrogeräten wird es möglich, das Verhaltensmuster von Benutzern zu überwachen und Ratschläge für einen Energie sparenden Lebensstil zu geben oder einen Defekt eines Elektrogeräts zu detektieren.
Des Weiteren wurde auch eine Einrichtung entwickelt, welche die Strom- oder Leistungszufuhr zu einem Elektrogerät durch eine Ferninstruktion (remote instruction) steuern kann.
Eine derartige Leistungsaufnahmemesseinrichtung weist eine kleine CPU auf, wie es später beschrieben werden wird, und ist in der Lage, ein vorbestimmtes Programm auszuführen. Falls die Leistungsaufnahmemesseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Komponenten (Elektrogerätesteuereinheit 301, Kommunikationsschnittstelle 302, Eingabeeinheit 303, Sensoreinheit 304 zum Messen einer Temperatur, Anzeigeeinheit 305, Zeitgeber 306, Zustands- oder Statusmanagementeinheit 308, Zeitsynchronisierungseinheit 307 usw.) zum Steuern der steuerbaren Komponente oder des steuerbaren Bauteils aufzuweisen, die in jedem Elektrogerät der ersten Ausführungsform enthalten sind, kann ein System ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform unter Verwendung herkömmlicher Elektrogeräte aufgebaut werden. Zu bemerken ist jedoch, dass bei der fünften Ausführungsform wie bei der ersten Ausführungsform das Ausgabesignal eines Sensors, der am Elektrogerät vorzusehen ist, notwendig ist, um den Betriebszustand des Elektrogeräts zu bestimmen. Daher muss die Leistungsaufnahmemesseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zur Kommunikation zu/vom Elektrogerät in der Lage sein. Das Elektrogerät muss auch die Funktion der Kommunikation mit der Außenwelt besitzen.
Ein Standard für Elektrogeräte, welcher eine derartige Funktion vorsieht, wird z. B. im so genannten Eco-Net-Standard und beim KNX-Standard beschrieben. Ein Elektrogerät mit der Funktion des Kommunizierens mit der Außenwelt gemäß einem derartigen Standard kann direkt bei der fünften Ausführungsform eingesetzt werden.
Unter Bezugnahme auf 39 ist dargestellt, dass das System gemäß der fünften Ausführungsform zusätzlich zur zentralen Steuereinheit 101, eine Verteilungsanlage 102, einen Router 103, der mit einem IP-Netzwerk 104 ähnlich zu dem System gemäß 1 verbunden ist, einen Elektroheizer 1230, eine Klimaanlage 1232, einen Kühlschrank 1234 und eine Waschmaschine/einen Trockner 1236, die sämtlich der bidirektionalen Kommunikation fähig sind und Steuerfunktionen gemäß dem oben beschriebenen Standard (z. B. dem Eco-Net-Standard) aufweisen, sowie Leistungsaufnahmemesseinrichtungen 1240, 1242, 1244 und 1246 umfasst, die eine Gerätesteuerungsfunktion besitzen und die einen Strom- oder Leistungszufuhreinlass (power supply inlet) einer Leitung oder Lampenleitung (lamp line) und einer Elektroheizung 1230, einer Klimaanlage 1232, einem Kühlschrank 1234 bzw. einer Waschmaschine/einem Trockner 1236 aufweisen.
Nachfolgend wird ein Aufbau einer Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 repräsentativ für die Leistungsaufnahmemessgeräte 1240, 1242, 1244 und 1246 beschrieben. Unter Bezugnahme auf die 40 und 41 wird dargelegt, dass die Leistungsaufnahmeeinrichtung 1240 ein relativ ebenes oder flaches rechteckiges Gehäuse 1240 nach Art eines Parallelepipeds, ein Paar Aufnahmeeinlasselemente 1260 (receptacle inlet), welche an einer Frontfläche oder Vorderfläche des Gehäuses 1250 vorgesehen sind, und ein Paar Zungen, Lamellen oder Blätter 1262 (blade) aufweist, die an entsprechenden Stellen zu den Aufnahmeeinlässen 1260, die auf der Rückseite des Gehäuses 1250 vorgesehen sind, angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf 42 ist dargestellt, dass die Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 des Weiteren aufweist: ein Paar Leitungen oder Lampenleitungen 1270 (lamp line), die die Aufnahmeeinlässe 1260 und die Zungen, Blätter oder Klingen 1262 miteinander verbunden, eine Strom- oder Leistungszufuhreinheit 1272 (power supply unit), welche elektrische Leistung oder elektrischen Strom von der Lampenleitung 1270 aufnimmt oder empfängt und elektrischen Strom oder elektrische Leistung an verschiedene Bereiche oder Abschnitte der Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 übermittelt, eine Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274 (power sensor unit), die mit der Leitung oder Lampenleitung 1270 zum Messen der Leitungsaufnahme eines Elektrogeräts, welches mit dem Paar Aufnahmeeinlässen 1260 verbunden ist, und zwar aus dem durch die Lampenleitungen 1270 und dem über die beiden Lampenleitungen 1270 abfallende Spannung, verbunden ist, sowie zum Ausgeben eines die Stärke der Leistungsaufnahme repräsentierendes Signal mittels einer Frequenz, einer Kommunikationssteuereinheit 1276 (communication control unit) mit einer Funktion des Steuerns des Elektrogeräts durch bidirektionale Kommunikation zwischen dem Elektrogerät und einer Kommunikationsantenne mit eine zentralen Steuereinheit 101 zum Steuern der Elektroheizung 1230 auf der Grundlage einer Kommunikation der zentralen Steuereinheit 101 und einer Ausgabe oder einem Ausgangssignal der Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274 zum Reduzieren der Spitzenleistungslast des Systems insgesamt und zum Steuern der Elektroheizung 1230 durch Kommunikation mit der zentralen Steuereinheit 101 auf der Grundlage der Ausgabe oder des Ausgangssignals der Leistungs- oder Stromsensoreinheit 1274, einer LED 1278 und einem Einstellknopf 1280 (wobei beide in den 40 und 41 nicht dargestellt sind), die mit der Kommunikationssteuereinheit 1276 verbunden sind zum Anzeigen des Zustands oder des Status des Betriebs der Kommunikationssteuereinheit 1276, sowie ein HA-Endgerät 1330 (HA terminal) gemäß einem Standard der Japan Electrical Manufacture's Association (JEM), welches mit der Kommunikationssteuerung 1276 verbunden ist. Das HA-Endgerät 1330 ist des Weiteren mit einem HA-Endgerät der Elektroheizung 1230 verbunden.
Die Leistungs- oder Stromsensoreinheit 1274 weist auf: eine Spannungseingabe-ADC-Einheit 1300 (voltage input ADC unit), welche eine Spannung zwischen den Leitungen und Lampenleitungen 1270 misst, die zwischen den Leitungen und Lampenleitungen 1270 misst, die Messung in ein digitales Signal wandelt und dasselbe ausgibt, einen Shuntwiderstand 1282 mit einem geringen Widerstandswert, welcher mit einer der Leitungen oder Lampenleitungen 1270 verbunden ist, eine Stromeingangs-ADC-Einheit 1302 (current input ADC unit) zum Messen eines durch die Leitung oder Lampenleitung 1270 fließenden Stroms aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen Positionen der Leitungen oder Lampenleitungen 1270 an gegenüberliegenden Seiten in Bezug auf den Shuntwiderstand 1282, zum Wandeln der Messung in ein Digitalsignal und zum Ausgeben desselben, einen Multiplizierer 1304 zum Empfangen der Ausgabe oder des Ausgangssignals der Spannungseingangs-ADC-Einheit 1300 und der Ausgabe oder des Ausgangssignals der Stromeingangs-ADC-Einheit 1302, zum Multiplizieren dieser Ausgangssignale miteinander und zum Ausgeben eines digitalen Leistungssignals oder Stromsignals, welches die Menge des durch die Elektroheizung 1230 verbrauchten Stroms oder der aufgenommenen Leistung repräsentiert, und eine Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 (digital/frequency converting unit) zum Wandeln des digitalen Strom- oder Leistungssignals, welches vom Multiplizierer 1304 ausgegeben wird, in ein Signal, welches die Menge an elektrischen Strom oder elektrischer Leistung mittels einer Frequenz anzeigt und zum Ausgeben desselben. Die Leistungssensoreinheit 1274 ist eine bestehende elektronische Komponente. Wenn das Frequenzsignal, welches von der Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 ausgegeben wird, einem Eingang eines Leistungsaufnahmemessgeräts oder Stromverbrauchsmessgeräts zugeführt wird, kann das Leistungsaufnahmemessgerät gemäß der Leistungsaufnahme oder des Stromverbrauchs betrieben oder gesteuert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine bestehende oder existierende Leistungs- oder Stromsensoreinheit 1274 als solche verwendet.
Die Kommunikationssteuereinheit 1276 besitzt einen Aufbau, der ähnlich ist zu dem eines Computers. Sie weist auf: eine CPU 1320, einen ROM 1322 und einen RAM 1324, die beide mit der CPU 1320 verbunden sind, eine Drahtlos-RF-Einheit 1326, die mit der CPU 1320 verbunden ist zum Bereitstellen einer Funktion der Drahtloskommunikation mit der zentralen Steuereinheit 101 über eine Antenne. Eine allgemeine oder universelle Eingabe-/Ausgabeeinheit 1328 (GPIO), die mit der CPU 1320 verbunden ist, und einen Zeitgeber, der nicht dargestellt ist. Der Zeitgeber, der nicht dargestellt ist, arbeitet in Synchronisation mit dem Zeitgeber der zentralen Steuereinheit 101 wie bei der ersten Ausführungsform. Dies ist notwendig, um den Kopf oder das vordere Ende der Zykluszeitspanne zu bestimmen.
Mit der GPIO 1328 ist ein einseitiger Anschluss eines HA-Endgeräts 1330, der Ausgang einer Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306, der Ausgang eines Einstellknopfs 1280 und ein Eingang einer LED 1278 verbunden.
Die Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240, die im Zusammenhang mit der fünften Ausführungsform dargestellt ist, wird programmiert, um dieselbe Funktion bereitzustellen oder zu erzielen wie bei einer Kommunikationsschnittstelle 302, einer Elektrogerätesteuereinheit 301, einer Eingabeeinheit 303, einer Anzeigeeinheit 305, eines Zeitgebers 306 und einer Zustands- oder Statusmanagementeinheit 308, wie sie im Zusammenhang mit 3 für die erste Ausführungsform dargestellt wurden. Der Einstellknopf 1280 korrespondiert zur Eingabeeinheit 303. Die LED 1278 korrespondiert zur Anzeigeeinheit 305. Die Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274 und der in der Elektroheizung 1230 vorgesehene Sensor korrespondieren zur Sensoreinheit 304. Der Ausgang oder die Ausgabe des Sensors in der Elektroheizung 1230 wird der CPU 1320 über das HA-Endgerät 1330 und die GPIO 1328 zugeführt.
Die CPU 1320 führt Programme aus (19 bis 25) und zwar zum Realisieren von Übergangszuständen, wie sie im Zusammenhang mit 16 dargestellt sind. Die zentrale Steuereinheit 101 ist dieselbe, wie sie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, und arbeitet in derselben Art und Weise. Da diese Aspekte dieselben sind, wie sie unter Bezugnahme mit der ersten Ausführungsform bereits beschrieben wurden, werden die Details hierzu nicht wiederholt.
Abwandlung der fünften Ausführungsform
Bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform weist die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 ein HA-Endgerät 1330 auf, wobei das HA-Endgerät 1330 verbunden ist mit dem HA-Endgerät der Elektroheizung 1230, wobei die Elektroheizung 1230 gesteuert wird und wobei Information von der Elektroheizung 1230 empfangen wird. Eine ähnliche Funktion kann realisiert werden unter Verwendung anderer Maßnahmen oder Mittel, die zu einer bidirektionalen Kommunikation mit einem Elektrogerät, z. B. einer Elektroheizung 1230, in der Lage sind, wenn kein HA-Endgerät 1330 verwendet wird. 43 zeigt eine derartige Abwandlung der fünften Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 43 wird gezeigt, dass eine Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1330 gemäß dieser Abwandlung aufweist: eine Strom- oder Leistungszuführeinheit 1272 und eine Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274, eine Kommunikationssteuereinheit 1350, welche die Kommunikationssteuereinheit 1276 aus 42 ersetzt, eine LED 1278, ein Einstellknopf 1280 und einen bidirektionalen Fotokoppler 1370, der zwischen der Kommunikationssteuereinheit 1350 und einem seriellen Anschluss oder einem seriellen Endgerät der Elektroheizung 1230 eingefügt ist.
Die Kommunikationssteuereinheit 1350 weist in ähnlicher Art und Weise zur Kommunikationssteuereinheit 1276 aus 42 eine CPU 1320, einen ROM 1322, einen RAM 1324, eine Drahtlos-RF-Einheit 1326, einen Zeitgeber, der nicht dargestellt ist, und eine GPIO 1328 auf. Die Kommunikationssteuereinheit 1350 weist des Weiteren in Ersetzung des HA-Endgeräts 1330 aus 42 einen UART 1360 (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) auf, der mit der CPU 1320 verbunden ist und ausgebildet ist zum Ausführen einer Wandlung zwischen paralleler Kommunikation mit der CPU 1320 und serieller Kommunikation mit dem Fotokoppler 1370. Da die Kommunikation mit der Elektroheizung 1230 über den Fotokoppler 1370 ausgeführt wird, ist die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1340 von der Elektroheizung 1230 elektrisch isoliert.
Im Allgemeinen versteht es sich von selbst, dass die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1340 gemäß der vorliegenden Abwandlung in ähnlicher Art und Weise arbeiten kann wie die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 gemäß der fünften Ausführungsform. Zu bemerken ist jedoch, dass bei der Abwandlung das Elektrogerät (z. B. die Elektroheizung 1230) ein Endgerät oder einen Anschluss für serielle Kommunikation aufweisen muss.
Mittels der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ist es möglich, über die Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274 den vom Elektrogerät verbrauchten Strom oder die vom Elektrogerät aufgenommene Leistung zu überwachen. Die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung kann des Weiteren die Ausgabe oder das Ausgangssignal eines Sensors im Elektrogerät empfangen, und zwar mittels einer bidirektionalen Kommunikation mit dem Elektrogerät. Auf der Grundlage dieser Aspekte von Information überträgt die Kommunikationssteuereinheit die Zykluszeitspanne des Elektrogeräts als steuerbare Komponente oder als steuerbares Bauteil im stationären Zustand sowie die EIN-Zeitspanne, die zum Aufrechterhalten des stationären Zustands notwendig ist, an die zentrale Steuereinheit 101. Wie bei der ersten Ausführungsform ist die zentrale Steuereinheit 101 in der Lage, diese Informationsanteile von jedem der anteile von jedem der Elektrogeräte zu sammeln und eine Gruppe von Geräten oder Erzeugnissen zu bilden, die dieselbe Zykluszeitspanne besitzen. Des Weiteren ermittelt wie bei der ersten Ausführungsform die zentrale Steuereinheit 101 die EIN-Erlaubniszeitspanne von elektrischen Erzeugnissen oder Geräten, die zu derselben Gruppe gehören, und überträgt diese an die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung. Auf der Grundlage der EIN-Erlaubniszeitspanne steuert die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1240 das Ein-/Ausschalten des Elektrogeräts als steuerbare Komponente oder als steuerbares Bauteil.
Dadurch wird es mittels der fünften Ausführungsform und ihrer Modifikation wie bei der ersten Ausführungsform möglich, die Anzahl elektrischer Geräte, die gleichzeitig eingeschaltet sind oder werden, in der Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne unter den Geräten im System zu reduzieren. Im Ergebnis davon kann die Last zur Spitzenzeit der Leistungsaufnahme des Systems reduziert werden.
Sechste Ausführungsform
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, das EIN-/Ausschalten eines Elektrogeräts als Objekt direkt steuern oder eine Änderung im Zustand oder Status als Ergebnis des Betriebs des Elektrogeräts von der Sensorausgabe oder vom Sensorausgang zu erhalten oder zu beschaffen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt. Eine Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung, welche derartige Funktionen nicht besitzt, kann jedoch in vollem Umfang ähnliche Wirkungen erzielen, vorausgesetzt, dass sie die Funktion des Messens der Strom- oder Leistungsaufnahme durch das Elektrogerät umfasst und in der Lage ist, die Strom- oder Leistungsversorgung zum Elektrogerät zu steuern. Die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform repräsentiert eine derartige Einrichtung.
Unter Bezugnahme auf 44 wird eine Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 gemäß dieser sechsten Ausführungsform mit einem Aufbau beschrieben, der sehr ähnlich ist zu dem der Einrichtung 1240 aus 42 und zu dem der Einrichtung 1340 aus 43 zum Messen des Stromverbrauchs bzw. der Leistungsaufnahme. Dies bedeutet insbesondere, dass die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 aufweist ein Paar Aufnahmeeinlässe 1260 und Zungen, Klingen oder Blätter 1262, Leitungen oder Lampenleitungen 1270, eine Strom- oder Leistungszuführeinheit 1272, eine Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274, eine Kommunikationssteuereinheit 1392 ähnlich zu der Kommunikationssteuereinheit 1276 aus 42, ein Relais 1390, welches zwischen dem Paar von Aufnahmeeinlässen 1260 und den Zungen 1262 eingefügt ist, sowie eine Relaissteuereinheit 1394, die mit der Kommunikationssteuereinheit 1392 zum Betätigen des Relais 1390 gemäß einer Instruktion von der Kommunikationssteuereinheit 1392 verbunden ist und daher dem Ein-/Ausschalten der Strom- oder Leistungsversorgung zum Elektrogerät dient. Die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 weist des Weiteren eine LED 1278 und einen Einstellknopf 1280 auf.
Die Kommunikationssteuereinheit 1392 weist ähnlich zu der Kommunikationssteuereinheit 1276 aus 42 eine CPU 1320, ein ROM 1322, ein RAM 1324, eine Drahtlos-RF-Einheit 1326, einen Zeitgeber, der nicht dargestellt ist, und eine GPIO 1328 auf. Die Kommunikationssteuereinheit 1392 unterscheidet sich von der Kommunikationssteuereinheit 1276 aus 42 dahingehend, dass die Relaissteuereinheit 1394 mit der GPIO 1328 verbunden ist und durch das steuernde Relais 1390 gemäß einer von der CPU 1320 über die GPIO 1328 zugeführten Instruktionen zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung für das Elektrogerät. Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 Information in Zusammenhang mit dem Zustand oder Status des Elektrogeräts als Objekt oder Zielsetzung nicht verwenden, außer in Bezug auf die Messung der Strom- oder Leistungsaufnahme mittels der Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274. Auch in dieser Hinsicht unterscheidet sich diese Einheit von der Kommunikationssteuereinheit 1276 und dergleichen aus 42.
Da sich die oben beschriebene Situation unterscheide von den Einrichtungen und Geräten gemäß den ersten bis fünften Ausführungsformen, kann die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 gemäß der sechsten Ausführungsform keinen besonders intelligenten Betrieb gewährleisten. Tatsächlich wird bei der vorliegenden Ausführungsform unabhängig vom Zustand oder Status des Elektrogeräts als Objekt oder Zielsetzung das Ein-/Ausschalten der Strom- oder Leistungszufuhr zum Elektrogerät gemäß einer Instruktion von der zentralen Steuereinheit 101 gesteuert. Daher kann die ursprüngliche Performance des Elektrogeräts nicht erfüllt werden. Es ist jedoch möglich, die Ein-Zeit des Elektrogeräts und für Elektrogeräte, die zur selben Gruppe gehören, direkt zu steuern und dem Zeitpunkt, wenn jedes der Geräte eingeschaltet wird, zu verschieben. Daher kann wie in den ersten bis fünften Ausführungsformen die Last der elektrischen Leistungsspitze des Systems insgesamt reduziert werden.
Der von der CPU 1320 der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1318 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführte Vorgang weist im Wesentlichen drei Prozesse auf, nämlich (1) eine Messung der Strom- oder Leistungsaufnahme und der Übertragung an die zentrale Steuereinheit 101 (2) dem Empfang und die Speicherung einer Instruktion mit einer Zykluszeitspanne und einer EIN-Erlaubniszeitspanne eines Elektrogeräts von der zentralen Steuereinheit 101 (Instruktionsempfangsvorgang) und (3) das Steuern des EIN-/AUS-Schaltens der Strom- oder Leistungsversorgung an das Elektrogerät gemäß der EIN-Erlaubniszeitspanne, die von der zentralen Steuereinheit 101 empfangen wurde (Stromversorgungssteuervorgang). Daneben gibt es noch einen Vorgangs des Managens oder Verwaltens (Synchronisierung) der gemeinsamen Zeit mit der zentralen Steuereinheit 101 unter Verwendung eines Zeitgebers. Dieser Vorgang ist jedoch derselbe, wie er im Zusammenhang mit den ersten bis fünften Ausführungsformen durchgeführt wird. Daher wird dessen detaillierte Beschreibung hier nicht wiederholt.
Obwohl die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 die Strom- oder Leistungsaufnahme misst und das Messergebnis an die zentrale Steuereinheit 101 überträgt, berechnet sie bei der vorliegenden Ausführungsform nicht die Betriebszykluszeitspanne des Elektrogeräts als steuerbares Element oder steuerbare Komponente. Die zentrale Steuereinheit 101 berechnet die Betriebszykluszeitspanne für jede Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 auf der Grundlage von Zeitreihendaten (time-sequential data) der Strom- oder Leistungsaufnahme jedes Elektrogeräts, welche von der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 erhalten wurden. Die Berechnung einer Betriebszykluszeitspanne wird durch die zentrale Steuereinheit 101 ausgeführt, indem ein Vorgang mit einer Steuerstruktur gemäß 38 ausgeführt wird. Dabei wird angenommen, dass die zentrale Steuereinheit 101 die Betriebszykluszeitspanne für jedes Elektrogerät berechnet, die EIN-Erlaubniszeitspanne für jedes Elektrogerät in ähnliche Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform berechnet und eine Instruktion mit einer Betriebszykluszeitspanne und der EIN-Erlaubniszeitspanne an die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 übermittelt.
Das Verfahren zum Berechnen der Betriebzykluszeitspanne eines Elektrogeräts wird unter Bezugnahme auf 38 beschrieben. Verschiedene Verfahren sind zur Berechnung der Zykluszeitspanne möglich. Für ein Gerät, welches in relativ einfacher Art und Weise arbeitet, zum Beispiel für eine Heizung, kann der Zeitpunkt, wenn der Strom oder die Leistung ein- oder ausgeschaltet werden, klar erkannt werden. Daher ist das, was notwendig ist, zum Beispiel eine einfache Messung des Zeitintervalls, wenn der oder Strom oder die Leistung eingeschaltet werden. Für ein Gerät wie zum Beispiel für eine Klimaanlage, ist die Betriebswellenform kompliziert, sowie dies in 36 dargestellt ist, daher wird hier eine aufwändigere Berechnung der Zykluszeitspanne notwendig. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Anzahl von Modellwellenformen vorab präpariert, um die Zykluszeitspanne für Messungen zu berechnen. Jede Modellwellenform wird vorab durch Extrahieren einer Wellenform aus einer vorbestimmten Zeitspanne präpariert (zum Beispiel 1 bis 2 Minuten), und zwar mit einer charakteristischen Gestalt und aus der Wellenform einer Zykluszeitspanne irgendeiner Messung (zum Beispiel der elektrischen Leistung oder des elektrischen Stroms) im Zusammenhang mit verschiedenen Typen von Geräten.
Zunächst wird in einem Schritt 1200 bestimmt, ob die Anzahl von Daten als Objekt der Berechnung der Zykluszeitspanne (hier Messdaten einer Temperatur) größer ist als ein vorgegebener Schwellewert. Als die Anzahl gleich ist zu oder geringer ist als der Schwellwert, wird der Vorgang ohne weitere Operationen beendet. Falls die Anzahl größer ist als der vorgegebene Schwellwert, wird im Schritt 1202 eine Korrelation zwischen Daten einer vorbestimmten Zeitspanne (dieselbe Länge wie bei der Modellwellenform) und jeder Modellwellenform bestimmt. Das Ergebnis wird zusammen mit dem Zeitpunkt gespeichert. Die Modellwellenformen sind charakteristische Bereiche, die aus Wellenformen verschiedener Elektrogeräte extrahiert wurden. Es folgt daher, dass, wenn die Messung von demselben Elektrogerät erhalten wird, die dem Elektrogerät, gemäß welchem die Modellwellenform abgeleitet wurde, derselbe charakteristische Bereich der Wellenform wie bei der Modellwellenform vorliegen sollte. In diesem Fall wird daher, wenn der Wellenformbereich von Interesse gut zum charakteristischen Wellenformbereich passt, die Korrelation damit hoch sein, während bei anderen Bereichen die Korrelation niedrig ausfallen wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Korrelation in wiederholtem Maße in der Zykluszeitspanne hoch sein wird, welche mit der Betriebszykluszeitspanne eines Elektrogeräts übereinstimmt, wogegen sie niedrig ausfallen wird bei anderen Zeitspannen. Daher ist es durch Überwachen des Zeitintervalls zwischen Peakkorrelationen möglich, die Betriebszeitspanne des Elektrogeräts (welches zur Zykluszeitspanne der Leistungsaufnahme passt) zu erkennen. Falls andererseits die Wellenform von einem Elektrogerät stammt, welches unterschiedlich ist zu dem Elektrogerät, welches Gegenstand der Messung war, ist die Korrelation immer niedrig. Folglich wird eine derartige Wellenform für die Messung der Zykluszeitspanne nicht verwendet.
Beim Schritt 1204 wird auf der Grundlage des Prinzips der Berechnung beim Schritt 1202 in der oben beschriebenen Art und Weise das Zeitintervall zwischen Peaks des Korrelation berechnet in Bezug auf die Modellwellenform. Dadurch wird die Zykluszeitspanne bei einer Variation der Wellenform der Leistungsaufnahme durch das Elektrogerät, welches Gegenstand der Messung ist, berechnet.
Der Prozess (1) gemäß der oben beschriebenen Vorgehensweise besteht in einer Messung der Leistungsaufnahme und der Übertragung an die zentrale Steuereinheit 101 und ist ein periodisch ausgeführter Vorgang. Der Vorgang ist derselbe wie er im Zusammenhang mit der fünften Ausführungsform beschrieben wurde. Daher wird eine Detailbeschreibung davon nicht wiederholt.
45 zeigt ein Flussdiagramm eines Programms, welches den Instruktionsempfangsvorgang gemäß (2) realisiert. Das Programm wird durch eine Unterbrechung oder einen Interrupt aktiviert, welche in Antwort auf die CPU 1320, welche eine Instruktion von der zentralen Steuereinheit 101 über die Drahtlos-RF-Einheit 1326 empfängt, auftreten, aktiviert. Die zentrale Steuereinheit 101 bestimmt die Zykluszeitspanne und die EIN-Erlaubniszeitspanne des Strom- oder Leistungsaufnahmemessgeräts 1380 auf der Grundlage der Information von der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 unter Verwendung desselben Verfahrens, wie es im Zusammenhang mit jedem Elektrogerät bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Dabei ist die Messung als Grundlage für den Prozess des Bestimmens der Zykluszeitspanne die Messung der Strom- oder Leistungsaufnahme des Elektrogeräts als steuerbare Komponente oder als steuerbares Bauteil, welche übertragen wird von der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 zur zentralen Steuereinheit 101 mittels des oben beschriebenen Prozesses (1).
Unter Bezugnahme auf 45 wird erläutert, dass das Programm aufweist: einen Schritt 1410 des Lesens der Zykluszeitspanne und der Startzeit und der Endzeit einer EIN-Erlaubniszeitspanne, welche in der Instruktion von der zentralen Steuereinheit 101 enthalten sind, und zwar von einer Adresse aus, die zugeordnet ist oder allokiert ist mit der Instruktion von der zentralen Steuereinheit 101, und einen Schritt 1412 des Speicherns der Zykluszeitspanne und der Startzeit und der Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne, die im Schritt 1410 gelesen wurden, und ein Beenden des Vorgangs. Die in RAM 1324 gespeicherte Information wird solange gehalten, wie Strom oder Leistung zur Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 angelegt ist. Es wird angenommen, dass nach dem Beginn der Strom- oder Leistungszufuhr zur Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 bis zum Empfangen der Instruktionen von der zentralen Steuereinheit 101 die Zykluszeitspanne mit einem vorgegebenen Wert initialisiert ist und die Startzeit und die Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne beide auf den Wert 0 initialisiert sind. Wie bei der ersten Ausführungsform werden die Startzeit und die Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne repräsentiert durch eine relative Zeit, wobei der Beginn der Zykluszeitspanne auf 0 gesetzt ist. Falls daher sich die EIN-Erlaubniszeitspanne über zwei Zykluszeitspannen erstreckt, ist es möglich, dass Startzeit < Endzeit erfüllt ist.
Der Vorgang des Realisierens der Steuerung der Strom- oder Leistungszufuhr wird unter Bezugnahme auf die Gleichungen (7), (8), (E1) und (E3) oben beschrieben.
Es ist zu bemerken, dass, wenn die Strom- oder Leistungsversorgung an ein Elektrogerät angehalten wird, das Elektrogerät seinen Betrieb einstellt, wogegen das Elektrogerät nicht immer seinen Betrieb unmittelbar aufnimmt, wenn die Strom- oder Leistungszufuhr zum Elektrogerät gestartet wird. Dass die Strom- oder Leistungszufuhr zu einem Elektrogerät begonnen wird, korrespondiert einfach mit einem Vorgang des Ansteckens oder Einsteckens des Elektrogeräts. Falls ein Schalter des Elektrogeräts nicht bereits eingeschaltet ist und falls der innere Zustand oder Status des Elektrogeräts nicht geeignet ist zum Aufnehmen des Betriebs oder falls der Betrieb nicht nötig ist, beginnt die Strom- oder Leistungsaufnahme des Elektrogeräts nicht sofort. In den meisten Fällen jedoch nimmt das Elektrogerät seinen Betrieb auf, wenn die Storm- oder Leistungszufuhr zum Elektrogerät durch das Relais 13090 aufgenommen wird.
Die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 arbeitet in folgender Weise. Wenn die Zungen oder Klingen 1262 der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 in die Aufnahmen oder Schlitze eingeführt werden, führt die Strom- oder Leistungssensoreinheit 1274 in periodischer Art und Weise den folgenden Vorgang aus. Dies bedeutet insbesondere, dass die Spannungseingangs-ADC-Einheit 1300 die Spannung zwischen den Leitungen oder Lampenleitungen 1270 misst und das Ergebnis als digitales Signal in den Multiplizierer 1304 eingibt. Die Stromeingangs-ADC-Einheit 1302 misst die Spannung an gegenüberliegenden Enden eines Schandwiderstands 1282, um den Stromfluss durch die Leitung oder Lampenleitung 1270 zu messen, und gibt das Ergebnis als digitales Signal an den Multiplizierer 1304 weiter. Der Multiplizierer 1304 multipliziert diese beiden Eingangssignale miteinander und führt ein digitales Signal, welches die Stärke oder Größe der elektrischen Leistung repräsentiert, der Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 zu. Die Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 erzeugt ein Ausgabesignal, welches den Wert des eingegebenen Digitalsignals (das heißt den Wert der Strom- oder Leistungsaufnahme, im Sinne einer Frequenz wiedergibt und führt dieses Signal der Drahtlos-RF-Einheit 1326 zu. Es wird angenommen, dass, wenn die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 zum ersten Mal in Betrieb genommen wird, das Relais 1390 bereits eingeschaltet ist.
Die CPU 1320 liest das Ausgangssignal der Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 über die GPIO 1328. Die CPU 1320 berechnet die von einem Elektrogerät gegebenenfalls aufgenommene elektrische Leistung, die dieses zum Aufnahmeinlass 1260 erhält, und zwar auf der Grundlage der Frequenz des von der Digital-/Frequenzwandeleinheit 1306 ausgegebenen Signals, und überträgt dieses an die zentrale Steuereinheit 101 mittels der Drahtlos-RF-Einheit 1326.
Der oben beschriebene Vorgang ist der erste Prozess, der periodisch durch die CPU 1320 ausgeführt wird.
Die zentrale Steuereinheit speichert diese Information und berechnet in periodischer Art und Weise die Betriebszykluszeitspanne, die Startzeit und die Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne für jedes Elektrogerät gemäß dem oben beschriebenen Verfahren. Die zentrale Steuereinheit 101 überträgt das Ergebnis an die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380. Falls die Inhalte dieselben sind, wie diejenigen der zuvor zur Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 übertragenen Instruktion, findet die Übertragung jedoch nicht statt. In Antwort auf das Signal führt die CPU 1320 den zweiten Prozess (Instruktionsempfangsvorgang) in der oben beschriebenen Art und Weise aus. Dies bedeutet insbesondere, dass die CPU 1320 das Programm des Instruktionsempfangsvorgangs aktiviert und die Zykluszeitspanne, die Startzeit und die Endzeit der EIN-Erlaubniszeitspanne speichert. Falls diese Werte bereits gespeichert sind, werden sie mit der neuen Information überschrieben. Damit endet der zweite Prozess.
Der Zeitgeber (nicht dargestellt), der im Inneren der Kommunikationssteuereinheit 1392 vorgesehen ist, wird synchronisiert mit dem Zeitgeber der zentralen Steuereinheit 101 und verwendet die aktuelle Zeit, die vom Zeitgeber erhalten wird. Er steuert das Relais 1390 und schaltet die Strom- oder Leistungsversorgung zum Elektrogerät gemäß den Gleichungen (7), (8), (E1), (E2) in der oben beschriebenen Art und Weise.
Da die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 und die zentrale Steuereinheit 101 den oben beschriebenen Vorgang ausführen, ergibt es sich, dass das Elektrogerät, welches die Storm- oder Leistungsversorgung vom Aufnahmeeinlass 1260 der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 empfängt, in der EIN-Erlaubniszeitspanne in Betrieb geht. Die zentrale Steuereinheit 101 bestimmt die EIN-Erlaubniszeitspanne derart, dass ein Überlappen von EIN-Zeitspannen von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne soweit wie möglich vermieden wird in der Zykluszeitspanne. Jedes Elektrogerät kann ausschließlich in der EIN-Erlaubniszeitspanne in Betrieb gehen. Daher wird die Strom- oder Leistungsaufnahme des Systems insgesamt ausgeglichen und die Spitzenzeitlast (peak time load) kann reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die bidirektionale Kommunikationsfunktion, wie sie im Zusammenhang mit der fünften Ausführungsform erforderlich war, für das Elektrogerät, welches mit der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 verbunden ist, unnötig. Durch Einfügen der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 zwischen der Stromquelle und dem Elektrogerät wird es möglich, die Strom- oder Leistungsaufnahme des gesamten Systems auszugleichen, während herkömmliche Elektrogeräte so wie sie sind, genutzt werden können.
Abwandlung
Bei der oben beschriebenen sechsten Ausführungsform erfolgt die Strom- oder Leistungszufuhr zum Elektrogerät durch Steuern des in der Leitung oder Lampenleitung 1270 eingefügten Relais. Selbst dann, wenn das Elektrogerät in Betrieb ist, kann bei der sechsten Ausführungsform jedoch die Strom- oder Leistungszufuhr unabhängig vom Zustand oder Status abgeschaltet werden. Daher kann die Möglichkeit eines unerwünschten Einflusses auf den Betrieb einiger Elektrogeräte nicht vermieden werden. Es wird bevorzugt, dass die Strom- oder Leistungszufuhr zu Elektrogeräten ein-/ausgeschaltet werden kann, ohne dass Belastungen oder Schwierigkeiten in Bezug auf den Betrieb der Elektrogeräte im Übermaß auftreten.
Unter den Elektrogeräten besitzen einige eine Infrarotempfangseinheit und ermöglichen somit eine Steuerung mittels einer Infrarotfernsteuerung, wie dies zum Beispiel bei einer Klimaanlage der Fall sein kann. Die vorliegende Abwandlung betrifft die Übertragung eines Steuersignals für das Ein-/Ausschalten der Strom- oder Leistungsversorgung an die Infrarotempfangseinheit eines Elektrogeräts unter Verwendung von Infrarotstrahlen anstelle des direkten Ausschaltens der Strom- oder Leistungsversorgung mittels eines Relais.
46 ist ein Blockdiagramm einer Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1460 gemäß dieser Abwandlung. Unter Bezugnahme auf 46 wird gezeigt, dass sich die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1460 von der Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380 aus 43 dahingehend unterscheidet, dass sie kein Relais 1390 und keine Relaissteuereinheit 1394 gemäß 43 aufweist und dass sie stattdessen eine IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 aufweist zum Empfangen einer Instruktion von der CPU 1320 über die Drahtlos-RF-Einheit 1326 und zum Ausgeben eines Infrarotsignals zum Steuern eines Elektrogeräts. Es wird dabei angenommen, dass die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 eine universelle oder allgemeine Einheit ist. Daher muss diese lernen, welche Art von Infrarotsignal zum Steuern des Elektrogeräts auszusenden ist. Zu diesem Zweck besitzt die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 eine Lichtempfangsfunktion. Ein Infrarotsignal von einer IR-Fernsteuerung des Elektrogeräts als steuerbarer Komponente wird durch die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 aufgenommen oder empfangen. Die CPU 1320 kann dabei lernen, welcher Art von Infrarotsignal auszusenden ist zum Steuern des Elektrogeräts auf der Grundlage des empfangenen Signals. Außer im Hinblick auf diesen Aspekt ist die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1460 genauso aufgebaut wie die Strom- oder Leistungsaufnahmemesseinrichtung 1380.
Bei der vorliegenden Abwandlung wird anstelle des direkten Ein-/Ausschaltens der Strom- oder Leistungsversorgung für das Elektrogerät das Elektrogerät ein-/ausgeschaltet mittels einer normalen Steuerung unter Verwendung eines Infrarotsignals. Während die Strom- oder Leistungsversorgung des Elektrogeräts eingeschaltet ist, führt das Elektrogerät seinen normalen Betrieb gemäß der Rahmenbedingungen aus. Das Gerät stoppt seinen Betrieb, wenn die Strom- oder Leistungsversorgung ausgeschaltet ist oder wird. Daher ist die Zeitspanne, in welcher das elektrische Gerät eingeschaltet ist, begrenzt innerhalb der EIN-Erlaubniszeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die zentrale Steuereinheit 101. Die EIN-Erlaubniszeitspannen werden durch die zentrale Steuereinheit 101 in verteilter Art und Weise unter dem Elektrogerät mit derselben Zykluszeitspanne ausgewählt, um die Strom- oder Leistungsaufnahme auszugleichen. Daher kann beim System gemäß dieser Abwandlung auf die Spitzenlast der Leistungsaufnahme durch das System insgesamt reduziert werden.
Die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 muss einer derartigen Position oder Stellung zugeordnet werden, wo ein Infrarotkommando die korrekte Art und Weise zur IR-Empfangseinheit des Geräts als steuerbarer Komponente übertragen werden kann. Daher muss die Gesamtgestalt, insbesondere eines Mechanismus zum Haltern der IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 sich möglicherweise sehr stark von denjenigen der ersten bis sechsten Ausführungsform unterscheiden. Falls möglich, ist es bevorzugt, die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 und die Drahtlos-RF-Einheit 1326 zum Beispiel mit einem relativ dünnen Kabel zu verbinden, sodass die IR-Empfangs- und -Sendeeinheit 1470 an jeder gewünschten Position angebracht werden kann.
Als Mechanismus zum Steuern des Elektrogeräts wurden vier Mechanismen in den fünften und sechsten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann im Zusammenhang mit jedem anderen Steuermechanismus verwendet werden, welcher in der Lage ist, das Elektrogerät zu steuern. Zum Beispiel können Drahtlos-RF-Fernsteuerungen verwendet werden.
Vorangehend wurden Konfigurationen verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diskutiert. Obwohl dabei eine Situation, bei welcher eine Batterie in einem Gehäuse verwendet wird, bei den Ausführungsformen oben nicht berücksichtigt wurde, ergibt es sich von selbst, dass die Bestimmung der Betriebszeitvorgabe einfacher erfolgen kann, wenn dies mit einer Batterie kombiniert wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen ausschließlich der beispielhaften Wiedergabe der vorliegenden Erfindung und sind nicht beschränkend gemeint. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bestimmt durch die Patentansprüche unter geeigneter Berücksichtigung der Beschreibung der Ausführungsformen und umfasst Abwandlungen innerhalb der Bedeutung der Patentansprüche und ihrer Äquivalente.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Steuerung der Strom- oder Leistungsaufnahme, während in geeigneter Art und Weise der gesteuerte Betrieb einer Mehrzahl von Elektrogeräten möglich ist. Daher kann die vorliegende Erfindung für die Strom- oder Leistungsaufnahmesteuerung an Stellen, zum Beispiel in Häusern, umfassen, bei welchen eine Mehrzahl von Elektrogeräten verwendet wird.
Bezugszeichenliste

101, 1160: zentrale Steuereinheit
102: Verteilungstafel, Verteilungsanlage
103: Router
104: IP-Netzwerk
110: Klimaanlage
111: Elektroheizung
112: Kühlschrank
113: Waschmaschine/Trockner
120: Kommunikationsschnittstelle
301: Elektrogerätesteuereinheit
304: Sensoreinheit
305: Anzeigeeinheit
306, 403: Zeitgeber, Timer
307, 404: Zeitsynchronisierungseinheit
308: Zustandsmanagementeinheit
309: Steuerung
310: steuerbares Bauteil, steuerbare Komponente
401: Steuerung der zentralen Steuereinheit
405: Tabellenspeichereinheit
1162: Gemeinschaftsbehausung, Gemeinschaftshaus
1240, 1340, 1380, 1460: Leistungsaufnahmemesseinrichtung
1274: Leistungssensoreinheit, Stromsensoreinheit
1276, 1350, 1380, 1392: Kommunikationssteuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-144351 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.15.4 [0098]
IEEE802.11 [0098]

Claims

Elektrogerät, mit: einer Steuerung zum Steuern einer steuerbaren Komponente, welche elektrische Leistung für den Betrieb aufnimmt, und zum Steuern der elektrischen Leistung, einem Sensor, welcher Information im Zusammenhang mit der äußeren Umgebung erhält, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis des Betriebs durch die steuerbare Komponente widerspiegelt, einer Steuereinrichtung, welche die Steuerung derart steuert, dass die der steuerbaren Komponente zugeführte Leistung so angepasst wird, dass sie einen durch den Sensor erhaltenen numerischen Wert besitzt, der innerhalb eines vorgegebenen Zielbereichs liegt, und einem Zeitgeber, der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist, wobei: die Steuereinrichtung in der Lage ist, die Steuerung derart zu steuern, dass die steuerbare Komponente einen stationären Zustand einnimmt, das Elektrogerät des Weiteren aufweist: eine Übertragungseinrichtung zum Berechnen – in Antwort auf die Steuerung durch die Steuereinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt – einer Zykluszeitspanne im stationären Zustand und einer Zeitspanne, die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung an die steuerbare Komponente zum Aufrechterhalten des stationären Zustands, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit mittels einer Kommunikationsschnittstelle, und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer durch die zentrale Steuereinheit erzeugten Instruktion mit einer Zykluszeitspanneninformation und einer Zeitspanneninformation, in welcher eine Leistungszufuhr zur steuerbaren Komponente innerhalb der Zykluszeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Zykluszeitspanneninformation, erlaubt ist, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Steuern der Steuerung derart, dass die elektrische Leistung der steuerbaren Komponente von einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne, die bestimmt wird durch die Zeitspanneninformation, an zugeführt wird und dass der durch den Sensor erhaltene numerische Wert innerhalb des vorbestimmten Zielbereichs gehalten wird, und zwar auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung erhaltenen Instruktion und einer Ausgabe vom Zeitgeber.
Elektrogerät nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinrichtung aufweist: eine Zustandsmanagementeinrichtung zum Managen einer Steuerung durch die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Ausgabe des Sensors, eine Zykluszeitspannenmesseinrichtung zum Messen einer Zykluszeitspanne einer Steuerung durch die Steuereinrichtung im stationären Zustand in Antwort auf den durch die Statusmanagementeinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt, gemanagten Status, eine Zykluszeitspannenanpassungseinrichtung zum Anpassen einer Zykluszeitspanne einer Steuerung durch die Steuereinrichtung derart, dass die durch die Zykluszeitspannenmesseinrichtung gemessene Zykluszeitspanne näher an eine Zielzykluszeitspanne herankommt, und eine Einrichtung zum Berechnen der Zielzykluszeitspanne und einer Zeitspanne, die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung an eine steuerbare Komponente, um den stationären Zustand in der Zykluszeitspanne aufrechtzuerhalten, und zwar in Antwort auf den durch die Statusmanagementeinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt, gemanagten Zustand und auf eine Differenz zwischen der durch die Zykluszeitspannenmesseinrichtung gemessenen Zykluszeitspanne und der Zielzykluszeitspanne, welche geringer wird als ein vorgegebener Schwellwert, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an die zentrale Steuereinheit mittels der Kommunikationsschnittstelle.
Elektrogerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung die an die steuerbare Komponente zugeführte elektrische Leistung auf irgendeinen einer Mehrzahl von Werten steuert, um den durch den Sensor erhaltenen numerischen Wert innerhalb des vorgegebenen Zielbereichs aufrechtzuerhalten.
Elektrogerät nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von Werten zwei Werte von 0 und eines vorgegebenen positiven Werts aufweist.
Zentrale Steuereinheit, mit: einer Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, einer Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, einer Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und einer Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an jede Gruppe und der Zeitspanne, welche eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne erlaubt, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Zentrale Steuereinheit nach Anspruch 5, bei welcher die Allokierungseinrichtung ein vorbestimmtes Intervall zwischen der Zeitspanne, die für ein erstes Elektrogerät allokiert wurde, und einer Zeitspanne, die für ein zweites Elektrogerät allokiert wurde, allokiert.
Zentrale Steuereinheit nach Anspruch 5, wobei die Allokierungseinrichtung aufweist: eine Speichereinrichtung zum Speichern von Teilen von Geräteinformation mit der Leistungsaufnahme von Elektrogeräten der Gruppe, Identifikationsnummern der Elektrogeräte und Zeitspannen einer von den Elektrogeräten benötigten Leistungsaufnahme, eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Teils unter den Teilen von Geräteinformation, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, und zwar korrespondierend zu dem Gerät, dessen Zeitspanne zum Erlauben einer Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne noch nicht allokiert wurde, eine Leistungsdifferenzberechnungseinheit zum Berechnen – für den durch die Auswahleinrichtung ausgewählten Teil an Geräteinformation – einer Differenz zwischen Maximal- und Minimalwerten einer Gesamtleistungsaufnahme sämtlicher Elektrogeräte, deren Leistungszufuhrerlaubniszeitspannen in dieser Zykluszeitspanne zu dieser Zeit allokiert sind, und zwar nach einem provisorischen Allokieren einer Leistungszufuhrerlaubniszeitspanne, welche eine Leistungszufuhr zu jeder möglichen Position in der Zykluszeitspanne erlaubt, eine Einrichtung zum nicht-provisorischen Allokieren der Leistungszufuhrerlaubniszeitspanne des durch die Auswahleinrichtung ausgewählten Elektrogeräts an einer Position, bei welcher der durch die Leistungsdifferenzberechnungseinrichtung berechnete Wert am geringsten ist, und eine Einrichtung zum Bewirken, dass die Auswahleinrichtung, die Leistungsdifferenzberechnungseinrichtung und die Einrichtung zum nicht-provisorischen Allokieren wiederholt arbeiten von einem Zustand, bei welchem die Leistungsaufnahmeerlaubniszeitspanne in der Zykluszeitspanne noch nicht allokiert ist, bis ein Zustand erreicht ist, bei welchem die Leistungsaufnahmeerlaubniszeitspannen sämtlicher Elektrogeräte, die zu der Gruppe gehören, allokiert sind.
System zum Managen von Elektrogeräten, mit: einem Netzwerk, ein oder mehreren Elektrogeräten, die mit dem Netzwerk verbunden sind, und einer zentralen Steuereinheit, welche mit dem Netzwerk verbunden ist, zum Managen der ein oder mehreren Elektrogeräte über das Netzwerk derart, dass das eine oder die mehreren Elektrogeräte in einem koordinierten Verhalten arbeiten, wobei jedes der ein oder mehreren Elektrogeräte aufweist: eine Steuerung zum Steuern einer steuerbaren Komponente, welche elektrische Leistung für den Betrieb aufnimmt, und zum Steuern der elektrischen Leistung, einen Sensor, welcher Information im Zusammenhang mit der äußeren Umgebung erhält und beschafft, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis des Betriebs durch die steuerbare Komponente widerspiegelt, eine Steuereinrichtung, welche die Steuerung derart steuert, dass die der steuerbaren Komponente zugeführte Leistung so angepasst wird, dass sie einen durch den Sensor erhaltenen numerischen Wert besitzt, der innerhalb eines vorgegebenen Zielbereichs liegt, und einen Zeitgeber, der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist, wobei: die Steuereinrichtung in der Lage ist, die Steuerung derart zu steuern, dass die steuerbare Komponente einen stationären Zustand einnimmt, das eine oder die mehreren Elektrogeräte des Weiteren aufweisen: eine Übertragungseinrichtung zum Berechnen – in Antwort auf die Steuerung durch die Steuereinrichtung, welche in den stationären Zustand eintritt – einer Zykluszeitspanne im stationären Zustand und einer Zeitspanne, die notwendig ist zum Zuführen elektrischer Leistung an die steuerbare Komponente zum Aufrechterhalten des stationären Zustands, und zum Zuführen von Berechnungsergebnissen an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit mittels einer Kommunikationsschnittstelle, und eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer durch die zentrale Steuereinheit erzeugten Instruktion mit einer Zykluszeitspanneninformation und einer Zeitspanneninformation, in welcher eine Leistungszufuhr zur steuerbaren Komponente innerhalb der Zykluszeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Zykluszeitspanneninformation, erlaubt ist, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Steuern der Steuerung derart, dass die elektrische Leistung der steuerbaren Komponente von einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb der Zeitspanne, die bestimmt wird durch die Zeitspanneninformation, an zugeführt wird und dass der durch den Sensor erhaltene numerische Wert innerhalb des vorbestimmten Zielbereichs gehalten wird, und zwar auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung erhaltenen Instruktion und einer Ausgabe vom Zeitgeber, und wobei die zentrale Steuereinrichtung aufweist: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, von dem einen oder den mehreren Elektrogeräten empfängt, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an jede Gruppe und der Zeitspanne, welche eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne erlaubt, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde
Computerprogramm, welches, wenn es auf einem Computer, welcher mit einem oder mehreren Elektrogeräten verbunden ist, ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer fungiert als: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und der Zeitspanne, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Speichermedium, welches das Computerprogramm gemäß Anspruch 9 speichert.
Verfahren zum Managen einer zentralen Steuereinheit für Elektrogeräte, wobei die zentrale Steuereinheit aufweist: eine Empfangseinrichtung, welche eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, eine Klassifizierungseinrichtung, welche auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, eine Allokierungseinrichtung, welche für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und der Zeitspanne, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde, wobei das Verfahren aufweist: den Empfangsschritt der Empfangseinrichtung, welcher eine Mitteilung in Bezug auf eine Zykluszeitspanne einer Leistungsaufnahme und einer Zeitspanne, bei welcher Leistungszufuhr benötigt wird, empfängt, und zwar von jedem einer Mehrzahl von Elektrogeräten, deren Leistungsaufnahme sich periodisch ändert, den Klassifizierungsschritt der Klassifizierungseinrichtung, welcher auf der Grundlage der durch die Empfangseinrichtung von der Mehrzahl von Elektrogeräten empfangenen Mitteilungen eine Gruppe von Elektrogeräten mit derselben Zykluszeitspanne klassifiziert, den Allokierungsschritt der Allokierungseinrichtung, welcher für jedes Gerät der Gruppe von durch die Klassifizierungseinrichtung klassifizierter Elektrogeräten eine Zeitspanne allokiert, welche eine Leistungszufuhr zu jedem Elektrogerät in der Zykluszeitspanne erlaubt, damit die Gesamtleistungsaufnahme durch die Elektrogeräte, für welche eine Leistungszufuhr in der Zykluszeitspanne erlaubt ist, so niedrig wie möglich gehalten wird, und den Mitteilungsschritt der Mitteilungseinrichtung, welcher die Zykluszeitspanne einer Leistungszufuhr an die Gruppe und die Zeitspanne mitteilt, in welcher eine Leistungszufuhr an das elektronische Gerät innerhalb der Zykluszeitspanne allokiert ist, an jedes der Elektrogeräte, welche in jeder Gruppe von Elektrogeräten enthalten sind, die durch die Klassifizierungseinrichtung klassifiziert wurde.
Elektrogerätesteuereinrichtung, welche verwendet wird, verbunden mit einem Elektrogerät, welches einen Sensor aufweist zum Detektieren von Information im Zusammenhang mit einer Umgebungsbedingung, welche zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis ihres eigenen Betriebs wiedergibt, und welches eine Funktion besitzt des Betriebs auf der Grundlage einer Ausgabe des Sensors zum Aufrechterhalten der Sensorausgabe in einem vorgegebenen Bereich, zum Steuern einer Leistungsaufnahme des Elektrogeräts, wobei die Einrichtung aufweist: eine Sensorausgabeempfangseinrichtung, welche eine Sensorausgabe vom Elektrogerät empfängt, einen Zeitgeber, der synchronisiert ist mit einer vorgegebenen Referenzzeit, eine Übertragungseinrichtung, welche auf der Grundlage einer Ausgabe der Sensorausgabeempfangseinrichtung das Erreichen eines stationären Betriebszustands des Elektrogeräts detektiert, welche eine Zykluszeitspanne im stationären Zustand sowie eine Zeitspanne berechnet, welche von dem Elektrogerät benötigt wird, um elektrische Leistung zu empfangen, um den stationären Zustand aufrechtzuerhalten, und welche berechnete Ergebnisse an eine vorbestimmte zentrale Steuereinheit überträgt, und eine Empfangseinrichtung, welche eine Instruktion von der zentralen Steuereinheit empfängt, wobei die Instruktion eine Zykluszeitspanneninformation enthält zum Bestimmen einer Zykluszeitspanne des Betriebs des Elektrogeräts sowie einer Ein-Erlaubniszeitspanneninformation zum Erlauben des Einschaltens der steuerbaren Komponente in der Zykluszeitspanne, die durch die Zykluszeitspanneninformation spezifiziert ist, und wobei die Steuereinrichtung des Weiteren aufweist: eine Leistungssteuereinrichtung, welche die Leistungsaufnahme des Elektrogeräts derart steuert, dass das Elektrogerät in einer Zeitspanne, die bestimmt ist oder wird durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation auf der Grundlage der von der Empfangseinrichtung empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers, Leistung aufnimmt.
Elektrogerätesteuereinrichtung nach Anspruch 12, welche des Weiteren aufweist: eine Leistungssensoreinheit, die vorgesehen ist in Relation zu einer Stromleitung, welche dem Elektrogerät elektrische Leistung zuführt, um eine Detektion elektrischer Leistung zu ermöglichen, die dem Elektrogerät über die Stromleitung zugeführt wird, und eine Leistungsaufnahmeübertragungseinheit zum periodischen Übertragen einer Ausgabe der Leistungssensoreinheit an die zentrale Steuereinheit.
Elektrogerätesteuereinrichtung nach Anspruch 12, wobei: das Elektrogerät in der Lage ist, seinen Zustand in Antwort auf eine externe Instruktion gemäß einem vorgegebenen Standard zu ändern, und die Leistungssteuereinrichtung eine Instruktionsübertragungseinheit aufweist, welche eine Instruktion an das Elektrogerät gemäß dem vorgegebenen Standard derart überträgt, dass in zeitlicher Synchronizität mit dem Zeitgeber für jede Zykluszeitspanne das Elektrogerät am Anfang der Ein-Erlaubniszeitspanne einschaltet und dass das Elektrogerät einen Aus-Zustand am Ende der Ein-Erlaubniszeitspanne einnimmt.
Elektrogerätesteuereinrichtung nach Anspruch 12, wobei die Leistungssteuereinrichtung einen Schalter aufweist, welcher in einer Stromzuführleitung zum Elektrogerät ausgebildet ist und welcher am Anfang der Ein-Erlaubniszeitspanne einschaltet und am Ende der Ein-Erlaubniszeitspanne ausschaltet, und zwar in zeitlicher Synchronizität mit dem Zeitgeber für jede Zykluszeitspanne.
Leistungssteuereinrichtung, welche verwendet wird verbunden mit einem Elektrogerät, mit einer Funktion des Detektierens einer Umgebungsbedingung, die zu einer Änderung neigt, die ein Ergebnis ihres Betriebs selbst wiedergibt, sowie eine Funktion des Betriebs, damit eine Umgebungsbedingung vorgegebene Bedingungen erfüllt, zum Steuern einer Leistungsaufnahme durch das Elektrogerät, mit: einem Leistungssensor, welcher in Bezug auf eine Stromleitung ausgebildet ist, welche Leistung an das Elektrogerät zuführt, zum Ermöglichen einer Detektion durch die Stromleitung an das Elektrogerät zugeführter Leistung, einem Zeitgeber, der mit einer vorgegebenen Referenzzeit synchronisiert ist, und einer Kommunikationseinrichtung, welche in periodischer Art und Weise eine Ausgabe des Leistungssensors an eine vorgegebene zentrale Steuereinheit überträgt und eine Instruktion von der zentralen Steuereinheit empfängt, wobei: die Instruktion eine Zykluszeitspanneninformation enthält, welche eine Zykluszeitspanne eines Betriebs des Elektrogeräts spezifiziert, sowie eine Ein-Erlaubniszeitspanneninformation, welche ein Einschalten der steuerbaren Komponente in der durch die Zykluszeitspanneinformation spezifizierten Zykluszeitspanne erlaubt, und die Leistungssteuereinrichtung des Weiteren einen Leistungszuführschalter aufweist zum Zuführen elektrischer Leistung an das Elektrogerät in einer durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation spezifizierten Zeitspanne und zum Beenden der Leistungszufuhr an das Elektrogerät in anderen Zeitspannen für jede Zykluszeitspanne auf der Grundlage der von der zentralen Steuereinheit empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers.
Leistungssteuereinrichtung nach Anspruch 16, welche des Weiteren aufweist: einen Anschlussbereich, der in einen Aufnahmebereich für Stromversorgung einzuführen ist, einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen eines Anschlussbereichs des Elektrogeräts, und ein Paar Leitungen, welche den Anschlussbereich und den Aufnahmebereich verbinden, wobei der Leistungsversorgungsschalter aufweist: ein Auslöseelement, welches in einer Leitung des Paares von Leitungen eingefügt ist, und eine Auslöseelementsteuereinrichtung, welche das Auslöseelement derart steuert, dass das Auslöseelement eingeschaltet ist in einer Zeitspanne, die spezifiziert wird durch die Ein-Erlaubniszeitspanneninformation, und dass das Auslöseelement ausgeschaltet ist in anderen Zeitspannen, und zwar für jede Zeitspannenperiode auf der Grundlage der von der zentralen Steuereinheit empfangenen Instruktion und einer Ausgabe des Zeitgebers.