DE69620792T2

DE69620792T2 - Lastverteilungs- und managementsystem

Info

Publication number: DE69620792T2
Application number: DE69620792T
Authority: DE
Inventors: T. Hambley; Jeffrey Jouper; Susan Nellis; A. Peabody
Original assignee: General Dynamics Ordnance and Tactical Systems Inc
Current assignee: Astronics Advanced Electronic Systems Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JP2006187199A; US5754445A; WO1997023026A1; DE69620792D1; CA2231618C; EP0870354B1; CA2231618A1; US6046513A; DE69634705D1; EP0870354A4; JP3810801B2; AU1461897A; EP1143593A1; JP2000502556A; EP0870354A1; DE69634705T2; EP1143593B1; JP4148970B2

Description

Die Erfindung betrifft das Zuführen von Leistung zu einer oder mehreren elektrischen Lasten. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwaltung der Leistungszufuhr zu einer oder mehreren Lasten in einer Umgebung mit begrenzter Leistung.
Transportsysteme, beispielsweise ein Flugzeug, ein Schiff oder ein Eisenbahnzug stellen typischerweise nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung. Diese Leistungsquelle dient nicht nur für solche Systeme, die wesentlich sind, sondern auch für nicht-wesentliche Anlagenteile. In einem Flugzeug zum Beispiel liefert das Vorschubsystem eine endliche Menge an Leistung zum Betreiben sowohl der wesentlichen Anlagenteile, so z. B. Lebenserhaltung, Kommunikation und Flugsteuerung, als auch nicht-wesentlicher Anlagenteile, so z. B. Kaffeemaschinen, flugzeuginterne, kommerzielle Telefone sowie sitzeigene Unterhaltungszentren.
Da Leistung begrenzt ist, müssen nicht-wesentliche Anlagenteile mit anderen nicht-wesentlichen Anlagenteilen um Leistung konkurrieren. Wenn die Last aus nicht-wesentlichen Anlagen die zulässige Last überschreitet, mangelt es möglicherweise einigen wesentlichen Anlagenteilen an Leistung. Außerdem wird möglicherweise die Leistungsversorgung selbst durch die zusätzlichen Lasten beschädigt.
Herkömmliche Leistungsüberwachungssysteme messen die Menge der von einer Leistungsquelle abgezogenen Leistung. Wenn die aus der Leistungsquelle abgezogene Leistungsmenge eine Grenze überschreitet, stellen diese Leistungsüberwachungssysteme fest, welche Anlagenteile auszuschalten sind, oder sie veranlassen das Anlageteil, in einen leistungssparenden Betriebsmodus überzugehen. Diese Methoden des Überwachens und Einstellens von Leistungsanforderungen einer Last werden üblicherweise als "Load-shedding", also Lastabstoßung oder ähnlich bezeichnet.
Lastabstoßsysteme erfordern typischerweise eine Steuerung zur individuellen Signalisierung, welche Lasten abgestoßen oder neu zu konfigurieren sind. In derartigen Systemen kann jede Last mit ihrer eigenen Kommunikations-Steuerleitung ausgestattet sein, oder es können sämtliche Lasten in einer Prioritätskette verknüpft sein.
Einige Lastüberwachungssysteme ermöglichen, daß mehrere Laststeuereinheiten basierend auf einer Verbrauchsrate, die von einem Steuer-Überwachungsprozessor gesendet wird, feststellen, welche Lasten abzustoßen oder neu zu konfigurieren sind.
Herkömmliche Leistungsüberwachungs- und -Steuersysteme sind komplex und beinhalten typischerweise ein Prioritätsschema, welches auf der Bedeutung von Lasten basiert.
Folglich wird ein Lastverteilungs- und -Verwaltungssystem benötigt, welches einen übermäßigen Leistungsverbrauch verhindert und dabei die Verfügbarkeit von Leistung für gleichzeitig vorhandene Lasten maximiert.
Außerdem wird ein Lastverteilungs- und -Verwaltungssystem benötigt, welches verhindert, daß eine zusätzliche Last online geschaltet wird, bis zusätzliche Leistung verfügbar ist, dabei aber keine laufenden Lasten abstoßen muß.
Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Lastverteilungssystem und ein Lastverteilungsverfahren, die im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik vermeiden.
Die Erfindung schafft ein Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Verteilen von Leistung gemäß Anspruch 15. Optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Leistungsverteilungssystem eine Leistungsverteilungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, Leistung zu emfpangen, um Leistung zu verteilen und anzugeben, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist, und mindestens eine Leistungseinheit, die an die Leistungsverteilungsschaltung angeschlossen ist, um Leistung zu mindestens einem Leistungsauslaß zu bringen, wenn zusätzliche Leistung zur Verfügung steht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Lastverteilungsschaltung einen Leistungseingang zum Empfangen von Leistung, eine Leistungssensorschaltung, die zwischen den Leistungseingang und jede von der mindestens einen Leistungseinheit geschaltet ist, um die von jeder der mindestens einen Leistungseinheit gezogene Leistung zu erfassen, eine Gesamtleistungssensorschaltung, die an jede der Leistungssensorschaltungen angeschlossen ist, um die Gesamtleistungsmenge zu bestimmen, die von jeder der mindestens einen Leistungseinheit gezogen wird, eine Maximalleistungs-Verfügbarkeitsschaltung zum Liefern einer maximalen verfügbaren Leistungsmenge, und einen an die Gesamtleistungssensorschaltung und die Maximalleistungs-Verfügbarkeitsschaltung angeschlossenen Vergleicher zum Vergleichen der Gesamtleistungsmenge und der maximalen Leistungsmenge sowie zum Anzeigen, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Erfindung eine Stromboosterschaltung zum vorübergehenden Bereitstellen zusätzlicher Leistung, wenn die Zufuhr von Leistung zu einem Auslaß begonnen wird.
In einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren angegeben, welches Leistung aus einer Quelle begrenzter Leistung verwaltet und verteilt, umfassend die Schritte des Bereitstellens mehrere Auslässe, des Messens einer Menge Leistung, die von den mehreren Auslässen abgezogen wird, des Freigebens der mehreren Auslässe dann, wenn die Menge gemessener Leistung geringer ist als eine Maximalmenge verfügbarer Leistung, und des Verhinderns des Freigebens der mehreren Auslässe dann, wenn die Menge gemessener Leistung größer ist als die maximale Menge verfügbarer Leistung.
Es versteht sich, daß sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende detaillierte Beschreibung beispielhaft und anschaulich sind und dazu dienen sollen, die beanspruchte Erfindung näher zu erläutern.
Die begleitenden Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung und sind Bestandteil und Gegenstand der vorliegenden Erfindungsbeschreibung, wobei die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Verein mit der Beschreibung zeigen und zum Erklären der Grundprinzipien der Erfindung dienen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Lastverteilungs- und -Verwaltungssystems (LVVS) gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung einer Leistungsienheit nach Fig. 1 gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine detailliertere Darstellung verschiedener Komponenten der in Fig. 2 gezeigten Leistungseinheit;
Fig. 4 eine detailliertere Darstellung eines in Fig. 2 gezeigten Wandlers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines LVVS nach Fig. 1;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm einer Leistungseinheit gemäß der Erfindung;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm einer Hilfs-Leistungsversorgung gemäß der Erfindung;
Fig. 8 ein schematisches Diagramm einer Steuerschaltung nach Fig. 2;
Fig. 9 ein schematisches Diagramm eines Gleichstromwandlers nach Fig. 4;
Fig. 10 ein schematisches Diagramm einer Regeleinheit gemäß der Erfindung;
Fig. 11 ein schematisches Diagramm einer Leistungsfaktor-Korrekturschaltung nach Fig. 4;
Fig. 12 ein schematisches Diagramm einer Leistungsverfügbarkeitsschaltung nach Fig. 1;
Fig. 13 ein schematisches Diagramm eines Leistungsvergleichers nach Fig. 1;
Fig. 14 ein schematisches Diagramm einer LVVS-Leistungsschaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 15 ein zusätzliches schematisches Diagramm der Verteilungs-Leistungsversorgung nach Fig. 1; und
Fig. 16 ein schematisches Diagramm einer Haupttestschaltung aus Fig. 1.
Im folgenden wird im einzelnen auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
Die beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lastverteilungs- und -Verwaltungssystems ist in Fig. 1 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet; es enthält eine Leistungsverteilungsschaltung und mindestens eine Leistungseinheit.
Wie hier ausgeführt und in Fig. 1 dargestellt, enthält das Lastverteilungs- und -verwaltungssystem (LVVS) 10, eine Lastverteilungsschaltung 12, Leistungseinheiten 14 und elektronische Geräte 32.
Die Leistungsverteilungsschaltung 12 ist über zwei Leitungen, nämlich eine Leistungsleitung 18 und eine Leistungsrückleitung 20, an eine Leistungsquelle 16 angeschlossen. Die Leistungsrückleitung 20 fungiert als Masse zur Vervollständigung des Schaltkreises durch das System hindurch. Die Leistungsverteilungsschaltung 12 ist außerdem über einen Satz von Leitungen 22 an Leistungseinheiten 14 angeschlossen. Die Leistungseinheiten 14 enthalten mindestens eine Leistungseinheit 14a. Irgendeine andere Anzahl von Leistungseinheiten 14 kann angeschlossen sein, bezeichnet mit 14b bis 14n, wobei n eine natürliche Zahl von Leistungseinheiten 14 bezeichnet. Der Satz von Leitungen 22 umfaßt einen Satz von Leitungen 22a, die an die Leistungseinheit 14a angeschlossen sind, einen Satz von Leitungen 22b, die an die Leistungseinheit 14b angeschlossen ist, bis hin zu einem Satz von Leitungen 22n, der an die Leistungseinheit 14n angeschlossen ist. Die aktuelle Anzahl von Leistungseinheiten hängt ab von dem speziellen Anwendungsfall.
Der Satz von Leitungen 22 umfaßt vier Leitungen für jede Leistungseinheit 14a, ... 14n. Der Satz von Leitungen 22 beinhaltet Leistungsleitungen 24a, ... 24n, Leistungsrückleitungen 26a, ... 26n, eine Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, ... 28n, und Störungsleitungen 30a, ... 30n. Der Fachmann erkennt, daß auch andere Kombinationen von Leitungen zum selben Ergebnis führen können. Beispielsweise könnten die Leistungsverfügbarkeitsleitungen und Störungsleitungen mittels einer einzigen Leitung für jede Leistungseinheit durch geringfügige, offensichtliche Änderungen des Entwurfs implementiert werden. Leistungsleitungen 24a, ... 24n und Leistungsverfügbarkeitsleitungen 28a, ... 28n sind Ausgänge der Leistungsverteilungsschaltung 12, Leistungsrückleitungen 26a, ... 26n und Störungsleitungen 30a, ... 30n sind Ausgänge der Leistungseinheiten 14a, ... 14n.
Jede Leistungseinheit 14a, ... 14n liefert Leistung zu zugehörigen elektronischen Geräten 32a, ... 32n und 33a ... 33n. Jede zusätzliche Leistungseinheit 14 bildet eine weitere Stelle für den Anschluß eines elektronischen Geräts. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält übrigens mehr als zwei elektronische Geräte, die an jeder Leistungseinheit 14 angebracht sind. Die Anzahl von an jeweils einer Leistungseinheit 14 angeschlossenen elektronischen Geräten ist eine einfache Entwurfsentscheidung.
Die Leistungsverteilungsschaltung 12 empfängt Leistung von der Leistungsquelle 16 und verteilt die Leistung auf die Leistungseinheiten 14. Aus Gründen der Einfachheit wird das Lastverteilungs- und -Verwaltungssystem 10 anhand von drei Leistungseinheiten beschrieben, wobei allerdings jede beliebige Anzahl von Einheiten in Betracht zu ziehen ist. Die Leistungsverteilungsschaltung 12 besitzt vier Hauptfunktionen: (1) Überwachen der Menge von Leistung, die durch die Leistungseinheiten 14 gezogen wird; (2) Bestimmen, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist, und Anzeigen dieses Umstands; (3) Bestimmen und Anzeigen des Systemstatus; und (4) Verhindern, daß Leistungseinheiten zusätzliche Leistung ziehen, bis zusätzliche Leistung verfügbar ist.
Die Leistungsquelle 16 kann irgendeine geeignete bekannte Leistungsquelle sein, darunter Wechselstrom- und Gleichstrom-Leistungsquellen. Beispielsweise kann die Leistungsquelle 16 eine Turbine eines Flugzeugs, eine oder mehrere Batterien oder Leistung sein, die von einem Lokomotivmotor stammt. Andere bevorzugte Leistungsquellen beinhalten tragbare oder stationäre Leistungsgeneratoren. Die spezielle Wahl der Leistungsquelle 16 ist eine Entwurfsfrage. Jede Leistungsquelle, die imstande ist, Leistung bereitzustellen, welche meßbar ist, befindet sich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung typischerweise reicht bei einem Flugzeug die Gesamtleistung im allgemeinen von etwa 100 Watt bis etwa 100.000 Watt.
Leistungseinheiten 14 liefern die von der Leistungsverteilungsschaltung 12 empfangene Leistung basierend auf im folgenden beschriebenen, gewissen Kriterien an elektronische Geräte 32 und 33.
Die Leistungsverteilungsschaltung 12 beinhaltet Leistungssensorschaltungen, Leistungsverfügbarkeitsschaltungen, einen Leistungsvergleicher, eine maximale Lastschaltung, eine Haupttestschaltung und eine Anzeige. Wie hier ausgeführt und in Verbindung mit Fig. 1 dargestellt, enthält die Leistungsverteilungsschaltung 12 Leistungssensorschaltungen 34, Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36, einen Leistungsvergleicher 38, eine Maximallastschaltung 40, eine Haupttestschaltung 42 und eine Anzeige 44.
Jede der Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n ist an eine Leistungsleitung 18 und eine Leistungsrückleitung 20 angeschlossen. Die Leistungssensorschaltungen 34a ... 34n verbinden die Leistungsleitung 18 mit Leistungsquellenleitungen 24a, ... 24n, und die Leistungsrückleitung 20 mit Leistungsrückleitungen 26a, ... 26n. Leistungssensorschaltungen 34 bilden auch Ausgänge zu Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 über Leitungen 48a, ... 48n, und zu dem Vergleicher 38 über Sensorleitungen 46a, ... 36n.
Der Leistungsvergleicher 38 empfängt Eingangssignale von der Maximumlastschaltung 40 über eine Leitung 54 und von den Leistungssensorschaltungen 34 über Leistungssensorleitungen 46a, ... 46n. Der Leistungsvergleicher gibt über eine Leitung 50 gemeinsam an jede der Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36a, ... 36n ein Signal aus.
Die Haupttestschaltung 42 empfängt Eingangssignale von den Leistungseinheiten 14a, ... 14n über Störungsleitungen 30a, ... 30n. Die Anzeige 44 ist an Ausgänge 52a, ... 52n der Haupttestschaltung 42 angeschlossen.
Die Leistungssensorschaltungen 34 messen die Leistungsmenge, die von den Leistungsleitungen 24 und den Leistungsrückleitungen 26 durch jede der Leistungseinheiten 14 gezogen wird. Die Leistungssensorschaltungen 34 können von irgendeinem Typ sein, der imstande ist, die gezogene Leistung zu messen, wobei der Typ abhängt von der Art der Leistung, die die Leistungsquelle 16 bereitstellt. Wenn die Leistungsquelle 16 z. B. einen Wechselstrom liefert, so messen die Leistungssensorschaltungen 34 Strom. Wenn die Leistungsquelle 16 einen Gleichstrom erzeugt, messen die Leistungssensorschaltungen 34 hingegen eine Spannung.
Die Leistungssensorschaltung 34a mißt die Leistungsmenge, die von der Leistungseinheit 14a aufgenommen wird und übermittelt diese Leistungsmenge über die Leitung 46a an den Vergleicher 38. Ln ähnlicher Weise mißt die Leistungssensorschaltung 34b die von der Leistungseinheit 14b gezogene Leistungsmenge und übermittelt diesen Leistungsmengenwert über die Leitung 46b an den Vergleicher 34. Die Leistungssensorschaltung 34n arbeitet in ähnlicher Weise. Die aktuelle Implementierung für das Erfassen der Leistung ist eine Entwurfsfrage und kann sich an bekannten Verfahren oder Schaltungen orientieren.
Die Leistungssensorschaltungen 34 bestimmen außerdem, ob die jeweils zugehörige Leistungseinheit 14 eine maximale Leistungsgrenze für die zugehörige Leistungseinheit 14 übersteigt. Wenn z. B. die Leistungssensorschaltung 34a durch Messen feststellt, daß die von der Leistungseinheit 14a gemessene Leistungsmenge die maximale Leistungsgrenze für die Leistungseinheit 14a übersteigt, so erzeugt die Leistungssensorschaltung 34a auf der Leitung 38a ein Signal. Die maximale Leistungsgrenze für jede Leistungseinheit 14 wird abhängig von den Kennwerten der Leistungseinheit bestimmt. Ein bevorzugter Bereich reicht von etwa 2,5 Volt bis zu etwa 4,5 Volt. Methoden zum Messen der Leistung und Feststellen, ob die Leistung eine Grenze überschritten hat, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Leistungssensorschaltung 34a entfernt das Signal von der Leitung 48a, nachdem die von der Leistungseinheit 14a gezogene Leistungsmenge unter einen Hysteresewert fällt, der unterhalb der maximalen Leistungsgrenze für die Leistungseinheit 14a liegt. Der Hysteresewert antizipiert eine erwartete Leistungsmenge, die von dem elektronischen Gerät 32a erwartungsgemäß aufgenommen wird, so daß das Gerät 32a kein Überschreiten der maximalen Leistungsgrenze durch die von der Leistungseinheit 14a gezogene Leistung verursacht. Die Leistungssensorschaltungen 34b, ... 34n arbeiten in ähnlicher Weise. Die maximale Leistungsgrenze für jede Leistungseinheit 14 kann von einem Anwender eingegeben oder kann in einer Schaltung voreingestellt sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehr als eine Leistungseinheit in einer Prioritätsverkettung an jede Leistung Sensorschaltung angeschlossen. Beispielsweise sind zusätzliche Leistungseinheiten durch Verbinden über Leitungen 24a, 26a und 28a an die Leistungssensoreinheit 34a angeschlossen. Die spezielle Anzahl von Leistungseinheiten, die an jede Leistungssensorschaltung angeschlossen sind, ist eine Entwurfsfrage.
Der Leistungsvergleicher 38 empfängt die von jedem der Leistungseinheiten 14 gezogene Leistungsmenge und bestimmt die gezogene Gesamtleistungsmenge durch Summieren jedes Eingangssignals 46a, ... 46n. Beispielsweise empfängt der Leistungsvergleicher 38 die von der Leistungseinheit 14a gezogene Leistungsmenge über die Leitung 46a und in ähnlicher Weise die von der Leistungseinheit 14n gezogene Leistungsmenge über die Leitung 46n. Der Leistungsvergleicher 38 summiert die Werte auf den Leitungen 46a, ... 46n, um die insgesamt von der Leistungsquelle 14 durch das LVVS gezogene Leistungsmenge zu bestimmen. Der Leistungsvergleicher 38 vergleicht die insgesamt von dem LVVS 10 gezogene Leistungsmenge mit einem Wert, der von der Maximumlastschaltung 40 über die Leitung 54 eingegeben wird. Wenn die Gesamtleistungsmenge größer wird als der Wert auf der Leitung 54, so signalisiert der Leistungsvergleicher 38, daß nicht mehr Leistung verfügbar ist, indem auf die Leitung 50 ein Systemverfügbarkeitssignal entfernt wird. Damit der Leistungsvergleicher auf die Leitung 50 ein Systemverfügbarkeitssignal bringen kann, welches signalisiert, daß wieder Leistung verfügbar ist, muß die Gesamtleistungsmenge unter einen Hysteresewert fallen. Der Hysteresewert wird so ausgewählt, daß er unter einem Wert liegt, der von der Maximallastschaltung 40 auf die Leitung 54 gegeben wird. Der Hysteresewert antizipiert eine erwartete zusätzliche Menge Leistung, die von einem elektronischen Gerät 32 wahrscheinlich verbraucht wird, so daß diese erwartete zusätzliche Leistungsentnahme nicht bewirkt, daß die Gesamtleistung den auf der Leitung 54 vorhandenen maximalen Lastwert übersteigt. Wenn z. B. das elektronische Gerät ein Computer ist und der Computer eine Hardware-Operation durchführt, so würde zusätzliche Leistung abgezogen.
Die Maximumlastschaltung 40 erzeugt ein Signal gleich der maximalen Last, die seitens des LVVS 10 verfügbar ist. Ein Operator gibt die maximale verfügbare Last ein. Man kann von zahlreichen bekannten Methoden und Schaltungen zur Implementierung der Maximumlastschaltung 40 Gebrauch machen. Eine bevorzugte Implementierung enthält DIP-Schalter, die an verschiedene, parallel geschaltete Widerstände angeschlossen sind.
Die Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 geben auf Leitungen 28 ein Leistungsverfügbarkeitssignal. Beispielsweise erzeugt die Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a auf der Leitung 28a ein Leistungsverfügbarkeitssignal, das an die Leistungseinheit 14a gesendet wird. Die Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36b, ... 36n arbeiten ähnlich.
Die Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 empfangen Signale von Leistungssensorschaltungen 34 und dem Vergleicher 38. Die Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 erzeugen nur dann ein Leistungsverfügbarkeitssignal für ihre zugehörigen Leistungseinheiten 14, wenn der Leistungsvergleicher 38 über die Leitung 50 signalisiert, daß zusätzliche Leistung zur Verfügung steht, und wenn die Leistungssensorschaltungen 34 über Leitungen 48 signalisieren, daß die Maximum-Leistungsgrenze für die zugehörige Leistungseinheit 14 noch nicht überschritten ist. Beispielsweise bestimmt die Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a, ob ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf der Leitung 28a zu bilden ist, indem sie die von der Leistungssensorschaltung 34a kommende Leitung 48a und die von dem Vergleicher 38 kommende Leitung 50 untersucht. Wenn die Leistungssensorschaltung 34a signalisiert, daß eine Maximumleistung nicht überschritten ist, und der Leistungsvergleicher 38 signalisiert, daß zusätzliche Leistung verfügbar ist, so erzeugt die Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf der Leitung 28a. Wenn irgendeine Leistungssensorschaltung 34a signalisiert, daß ihre Maximum-Leistungsgrenze für die Leistungseinheit 14a erreicht wurde, oder der Leistungsvergleicher 38 das Signal bezüglich der zusätzlichen verfügbaren Leistung von der Leitung 50 entfernt, so entfernt die Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a das Leistungsverfügbarkeitssignal von der Leitung 28a. Jede der übrigen Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36b, ... 36n arbeitet in ähnlicher Weise.
Die Haupttestschaltung 42 empfängt Angaben über den Störungsstatus jeder der Leistungseinheiten 14 über Störungsleitungen 30. Zum Beispiel empfängt die Haupttestschaltung 42 den Störungsstatus der Leistungseinheit 14a, ... 14n über Leitungen 30a, ... 30n. Die Haupttestschaltung verwendet Ausgänge 52a, ..... 52n zum Betreiben der Anzeige 44, um den Status jeder der Leistungseinheiten 14a, ..... 14n anzuzeigen. Wenn zusätzliche Leistungseinheiten 14 vorhanden wären, würde eine zusätzliche Signalleitung 52 erforderlich sein für jede zusätzliche zugeordnete Leistungseinheit 14. Die Haupttestschaltung 42 läßt sich in verschiedener Weise implementieren. Eine bevorzugte Implementierung beinhaltet eine Zwischenspeicherschaltung zum zwischenspeichern der Werte auf den Störungsleitungen 30, und eine Treiberschaltung zum Betreiben der Anzeige 44.
Die Anzeige 44 kann irgendein Anzeigetyp sein, der in der Lage ist, anzuzeigen, ob eine spezielle Leistungseinheit 14 sich in einem Störungszustand befindet oder nicht. Beispielsweise beinhaltet eine bevorzugte Implementierung eine Reihe von Leuchtdioden (LEDs). Jede Leistungseinheit 14a, ... 14n besitzt ein entsprechendes Paar von LEDs, wobei jedes Paar eine andere Farbe besitzt. beispielsweise könnte eines von jedem Paar grün leuchten, um anzuzeigen, daß kein Störungszustand vorliegt, während die andere rot leuchtet, um einen Störungszustand zu signalisieren.
Jede der Leistungseinheiten 14a, ... 14n ist hinsichtlich Betriebsweise und Funktion ähnlich. Aus Gründen der Vereinfachung bezieht sich die folgende Beschreibung auf die Struktur und die Funktion der Leistungseinheit 14a. Die nachstehende Beschreibung findet gleichermaßen Anwendung auf jede der Leistungseinheiten 14a, ... 14n.
Die Leistungseinheit 14a enthält ein Paar Wandler, ein Paar Steuerschaltungen, ein paar Auslässe und eine Testschaltung. In der vorliegenden Ausführungsform und gemäß Fig. 2 enthält die Leistungseinheit 14a einen Wandler 60; einen Wandler 62, eine Steuerschaltung 64, einie Steuerschaltung 66, einen Auslaß 68, einen Auslaß 70 und eine Testschaltung 72. Gleiche oder ähnliche Teile sind in den gesamten Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Obschon Fig. 2 eine Leistungseinheit 14a zeigt, die ein elektronisches Gerät 42a aufweist, ist daran zu denken, daß irgendeine Anzahl von Geräten für eine Leistungseinheit wie z. B. die Leistungseinheit 14a vorhanden sein könnte. Um mehr als ein elektronisches Gerät anzuschließen, wäre es lediglich notwendig, die Elemente eines Wandlers, eines Auslasses und einer Steuerschaltung für jeden zusätzlichen Auslaß zu verdoppeln, wie es für jedes zusätzliche elektronische Gerät erforderlich wäre.
Der Wandler 60 verbindet die Leistungsleitung 24a und die Leistungsrückleitung 26a. Der Wandler 60 ist außerdem über die Leistungsleitung 74 und die Leistungsrückleitung 76 mit dem Auslaß 68 und über die Freigabeleitung 78 mit der Steuerschaltung 64 verbunden. Der Wandler 62 ist an die Leistungsleitung 24a und die Leistungsrückleitung 26a angeschlossen. Der Wandler 62 ist außerdem über die Leistungsleitung 80 und die Leistungsrückleitung 82 mit dem Auslaß 70 und über die Freigabeleitung 84 mit der Steuerschaltung 66 verbunden.
Die Steuerschaltung 64 ist mit der Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, mit dem Wandler 60, über die Testleitung 86 mit der Testschaltung 72 und über die Leistungsanforderungsleitung 88 und die Leistungsverfügbarkeitsleitung 90 mit dem Auslaß 68 verbunden. Die Steuerschaltung 66 ist mit der Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, dem Wandler 62, über die Testleitung 92 mit der Testschaltung 72 und über die Leistungsanforderungsleitung 94 und Leistungsverfügbarkeitsschaltung 96 mit dem Auslaß 70 verbunden.
Der Wandler 60 wandelt die auf die Leistungsleitung 26a und der Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a vorhandene Leistung in eine Form um, die von dem elektronischen Gerät 32a nutzbar ist. Beispielsweise kann Leistung über die Leistungsleitung 26a und die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a als Wechselstrom bereitgestellt werden, wohingegen das elektronische Gerät 32a mit Gleichstrom arbeitet. In diesem Fall wandelt der Wandler 60 die Wechselleistung in Gleichleistung um. In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt der Wandler 60 eine 115 Volt betragende Wechselspannung in eine 12-Volt-Gleichspannung um. Der spezielle Typ der Umwandlung hängt ab von dem Anwendungsfall, wobei sämtliche Typen gleichermaßen bevorzugt sind, darunter eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlung und eine Gleichstrom-Wechselstrom-Umrichtung für jeden beliebigen Spannungs- oder Strom-Arbeitsbereich. Derartige Modifikationen sind für den Fachmann offensichtlich. Der Wandler 60 läßt sich nach jeder bekannten Methode oder nach jedem bekannten Verfahren zum Umsetzen eines Leistungstyps in einen anderen Leistungstyp implementieren. Bevorzugte Bereiche für die Umwandlung auf der Leistungsleitung 74 und der Leistungsrückleitung 76 reichen von etwa 3 Volt bis zu etwa 115 Volt in entweder Wechselstrom oder Gleichstrom.
Alternativ kann der Wandler 60 mehrere auswählbare Unter-Wandler enthalten, von denen jeder die Eingangsleistung in eine zugehörige unterschiedliche Ausgangsleistung umsetzen, wobei die Auswahl dieser Ausgangsleistung von dem System bestimmt wird. Beispielsweise könnte der Wandler 60 einen Wandler für 12 Volt Gleichstrom und einen Wandler für 112 Volt-Wechselstrom enthalten. Es könnten an dem Auslaß 68 Schalter zum Auswählen des gewünschten Wandlers vorhanden sein.
Fig. 3 zeigt in größerer Einzelheit einen Teil der Leistungseinheit 14a. Nach Fig. 3 enthält die Steuerschaltung 64 eine externe Freigabeschaltung, eine Leistungsfreigabe und eine Testschaltung. In der hier vorliegenden Ausführungsform gemäß Fig. 3 enthält die Steuerschaltung 64 eine externe Freigabeschaltung 98 und eine Leistungseingabeschaltung 100.
Die externe Freigabeschaltung 98 ist an die Leistungsfreigabeschaltung 100 über eine Freigabeleitung 104 angeschlossen. Die Leistungsfreigabeschaltung ist an die externe Freigabeschaltung 98, die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, über die Freigabeleitung 78 an den Wandler 60 und über die Leistungsanforderungsleitung 88 an den Auslaß 68 angeschlossen.
Die externe Freigabeschaltung 98 gibt auf die Freigabeleitung 104 ein zusätzliches Freigabesignal auf der Grundlage vorbestimmter Kriterien. Vorzugsweise ist die externe Freigabeschaltung 98 eine Kreditkarten-Eingabevorrichtung, die dann ein Freigabesignal auf die Freigabeleitung 104 gibt, wenn eine gültige Kreditkarte von der externen Schaltung 98 akzeptiert wurde. Alternativ könnte die externe Freigabeschaltung 98 irgendeine Art von System sein, welches Benutzer-Freigabeinformation liefert. Zum Beispiel könnte es sich um ein Tastatureingabegerät mit vorab ausgewählten Codes oder um ein Stimmidentifizierungssystem handeln. Zusätzlich könnte die externe Freigabeschaltung 98 für jeden Auslaß an einer zentralen Stelle betrieben werden, so daß eine Bedienungsperson bestimmen würde, welche Auslässe extern freigegeben werden. Die externe Freigabeschaltung 98 könnte außerdem ein ständiges Freigabesignal über die Leitung 104 dann geben, wenn eine Bedienungsperson wünscht, ein externes Freigabegerät zu sperren oder nicht zu verwenden.
Die Leistungsfreigabeschaltung 100 gibt ein Freigabesignal auf die Freigabeleitung 78, um den Wandler 60 in Betrieb zu setzen. Die Leistungsfreigabeschaltung 100 gibt ansprechend auf eine Leistungsanforderung am Auslaß 48 auf der Leistungsanforderungsleitung 88 ein Freigabesignal auf die Freigabeleitung 78, vorausgesetzt, die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a signalisiert, daß Leistung verfügbar ist. Die Leistungsfreigabeschaltung 100 spricht nicht an auf die Beseitigung eines Leistungsverfügbarkeitssignals auf der Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, um den Wandler 60 zu sperren. Damit kann die Leistungsfreigabeschaltung 100 lediglich den Wandler 60 einschalten, wenn zusätzliche Leistung verfügbar ist, wobei es allerdings nicht erforderlich ist, den Wandler 60 abzuschalten. Wenn zusätzliche Leistung nicht verfübar ist.
Fig. 3 zeigt außerdem den Auslaß 68 in größerer Einzelheit. Der Auslaß 68 enthält einen Schalter 106 und einen Stecker 108. Der Schalter 106 erzeugt eine Leistungsanforderung auf der Leistungsanforderungsleitung 88 ansprechend auf das Anschließen an den Stecker 108 des elektronischen Geräts 32a, was über die Leitung 110 signalisiert wird.
Der Schalter 106 kann jeder Schaltertyp bekannter Bauart sein, der in der Lage ist, ein elektrisches Signal dann zu erzeugen, wenn an den Stecker 108 ein elektronisches Gerät angeschlossen wird. Eine bevorzugte Implementierung des Schalters 106 ist ein mechanischer Kontakt, der einen Schaltkreis vervollständigt, wenn an dem Stecker 108 ein Verbinder befestigt wird.
Der Stecker 108 macht eine elektrische Verbindung zu dem elektronischen Gerät 32a von der Leistungsleitung 74 und der Leistungsrückleitung 76 und kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. Eine bevorzugte Implementierung ist ähnlich einem Kraftfahrzeug-Leistungsauslaß, allerdings kann jede Verbindungseinrichtung zum Verbinden eines elektronischen Geräts mit dem Auslaß gleichermaßen bevorzugt werden. Um ein Beispiel zu nennen: Es könnte sich um eine Wandsteckdose handeln, wie sie in Wohnungen üblich ist, oder es kann irgendeine allgemeine Form von Verbinder für elektrische Kontaktgabe sein.
Die Testschaltung 72 führt eine Prüfung für jeden der Auslässe 68 und 70 während der Initialisierung des LVVS 10 durch. Wenn am Anfang Leistung von einer (nicht gezeigten) Hilfsleistungsquelle an das LVVS 10 gegeben wird, veranlaßt die Testschaltung 72 die Leistungsfreigabeschaltung 100 zur Freigabe des Leistungswandlers 60 über eine gewisse Zeitspanne. Eine bevorzugte Zeitspanne beträgt 7 Sekunden, allerdings reicht jede Zeitspanne aus, in der das Ausgangssignal des Wandlers 60 auf den Leitungen 74 und 76 gemessen werden kann. Nach dieser Zeitspanne wird die Ausgangsleistung auf den Leitungen 74 und 76 gemessen. Befindet sich die Leistung außerhalb eines akzeptierbaren Bereichs, beispielsweise bei einer Unterspannung oder einer Überspannung, so beginnt der Zeitablauf eines Störungstimers in der Testschaltung 72. Ein derartiger bevorzugter aktzeptierbarer Betriebsbereich reicht von etwa 10 Volt bis etwa 16 Volt. Der bevorzugte akzeptierbare Betriebsbereich hängt ab von der Wahl der elektronischen Komponenten und von dem Typ der elektronischen Einrichtung, die an die Auslässe angeschlossen ist. Bleibt die Leistung dauernd außerhalb des akzeptierbaren Bereichs über eine spezifische Zeit hinweg, so ist es zu einer Störung gekommen. Ein solcher bevorzugter Bereich reicht von etwa 400 ms bis etwa 600 ms. Natürlich hängt der Bereich ab von den Kennwerten der elektronischen Komponenten und elektronischen Geräte. Wenn eine Störung aufgetreten ist, veranlaßt die Testschaltung 72 die Leistungsfreigabeschaltung 100 zum Sperren, bis die Störung behoben ist. Sämtliche Störungen werden zu der Leistungsverteilungsschaltung 12 zurückgemeldet.
Die Steuerschaltung 66, der Wandler 62 und der Auslaß 70 arbeiten in ähnlicher W eise.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Auslässe 68 und 70 eine Anzeige 112, die anzeigt, ob Leistung verfügbar ist. Die Anzeige 112 ist über die Leitung 114 an die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a angeschlossen. Die Anzeige 112 läßt sich als bekannte Anzeigevorrichtung implementieren, z. B. als Leuchtdiode.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Wandlers 60 ist in Fig. 4 dargestellt. Der Wandler 62 ähnelt dem Wandler 60 in der Betriebsweise. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält der Wandler 60 einen Leistungsfaktorverbinder 116, einen Gleichstromwandler 118 und eine Strom-Boosterschaltung 120.
Die Leistungsfaktorschaltung 116 ist mit der Leistungsleitung 24ä und der Leistungsrückleitung 26a und dem Gleichstromwandler 118 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt der Leistungsfaktorverbinder 116 ein Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal um und veranlaßt, daß die Wellenform des Stroms übereinstimmt mit der Wellenform der Spannung, und daß die Leistungsquelle so abgetrennt wird, daß sie keinerlei Stromspitzen seitens der elektronischen Geräte sieht. Vorzugsweise wandelt die Leistungsfaktorschaltung ein 115 Volt starkes Wechselstromsignal in ein 200-Volt-Gleichstromsignal um. Andere Umwandlungen sind gleichermaßen bevorzugt.
Der Gleichstromwandler 118 wandelt ein Hochspannungssignal von dem Leistungsfaktorverbinder 116 in eine Spannung um, mit der das elektronische Gerät 32a arbeiten kann. Beispielsweise reicht eine bevorzugte Umwandlung von 200 Volt Gleichstrom bis zu einem Bereich von etwa 10 Volt bis etwa 16 Volt Gleichstrom. Am meisten bevorzugt erfolgt eine Umsetzung in 12 Volt Gleichstrom.
Eine Strom-Boosterschaltung 120 ist über eine Leitung 121 mit dem Gleichstromwandler 118 verbunden. Wenn ein neues elektronisches Gerät beginnt, Leistung aus dem LVVS 10 abzuziehen, so kann es sich typischerweise um eine Anfangs- Stromaufnahme jenseits des Nenn-Betriebsbereichs des Gleichstromwandlers 118 handeln. Ein bevorzugter Nenn-Betriebsstrom für den Gleichstromwandler liegt in einem Bereich von etwa 5A bis etwa 7A. Die Stromspitze kann einige Größenordnungen höher liegen als der Nenn-Betriebsstrombereich. Damit wäre der Gleichstromwandler nicht in der Lage, den von dem angeschlossenen elektronischen Gerät 32a verbrauchten Strom bereitzustellen. Die Strom-Boosterschaltung 120 erfühlt den Anfangs-Stromstoß und erhöht die verfügbare Stromstärke auf den Leitungen 74 und 76 für eine Zeitspanne, die im allgemeinen ausreicht für den Anfangs-Stromstoß. Eine bevorzugte Zunahme ist etwa 1,5- bis 2-mal so groß wie der Nenn-Betriebsstrom des Gleichstromwandlers 118. Eine bevorzugte Zeitspanne zum Behandeln des Anfangs-Stromstoßes liegt zwischen etwa 60 ms und 50 ms. Die Zeitspanne hängt ab von der Art des elektronischen Geräts, welches an den Auslaß angeschlossen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt der Wandler 60 ein 115 Volt starkes Wechselstromsignal auf den Leitungen 24a und 26a um in ein 12 Volt starkes Gleichstromsignal aus den Leitungen 74 und 76.
Während des Betriebs verwaltet das LVVS 10 die Zufuhr von Leistung zu einer Vielfalt elektronischer Geräte 32 seitens einer begrenzten Spannungsquelle, wie sie in einem Flugzeug, auf einem Schiff oder in einem Eisenbahnzug zur Verfügung steht.
Obschon anwendbar bei einer Vielfalt von Leistungsquellen, soll die Arbeitsweise des LVVS 10 im folgenden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einem Flugzeug beschrieben werden.
Bevorzugt ist das LVVS 10 an die Hilfsleistungsquelle der Turbinen eines Flugzeugs angeschlossen, um als Leistungsquelle 16 zu fungieren.
In der Business- oder Touristenklasse eines Fluggastabteils eines Flugzeugs befinden sich Sitzreihen. Die Anzahl der Sitze in jeder Reihe schwankt abhängig von dem Flugzeugtyp. Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform ist nicht beschränkt auf irgendeinen speziellen Flugzeugtyp. Für jeweils zwei Sitze könnte eine Leistungseinheit 14 vorgesehen sein, die zwei Auslässe versorgt. Andere Arten von Konfigurationen sind möglich und gleichermaßen bevorzugt.
Während des anfänglichen Netz-Einschaltens wird das Einbau-Testsignal auf der Leitung 122 freigegeben, und die Haupttestschaltung 42 empfängt über Leitungen 30a, ... 30n einen Bericht über den Status der Leistungseinheiten 14a, ... 14n. Der Status jeder der Leistungseinheiten 14a, ... 14n beinhaltet, ob eine Unterspannung oder eine Überspannung festgestellt wurde. Solche Statusmeldungen können auf der Anzeige 44 angezeigt oder von der Haupttestschaltung 42 in an sich bekannter Weise protokolliert werden.
In einer alternativen Ausfürhungsform kann die Leistungseinheit 14a direkt an die Leistungsquelle 16 angeschlossen werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Leistungseinheit 14a nicht an eine Leistungsverteilungsschaltung 12 angeschlossen. Bei dieser Konfiguration ist die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a stetig gesetzt, um zusätzliche verfügbare Leistung zu signalisieren, so z. B. durch einen Überbrückungsdraht, und die Testschaltung 72 meldet keinen Störungsstatus an die Verteilungsschaltung 12. Die Testschaltung 32 kann Störungen direkt an eine andere (nicht gezeigte) Anzeige melden.
Eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 3 und der Leistungseinheit 14a beschrieben. Wie zuvor, ist die Leistungseinheit 14a beispielhaft, die übrigen Leistungseinheiten 14b, ... 14n arbeiten ähnlich. Ein Benutzer, der Leistung für ein elektronisches Gerät, beispielsweise einen Laptop-Computer, ein Spielesystem oder dergleichen wünscht, steckt einen Steckverbinder in den Stecker 108 ein und aktiviert über die Leitung 110 den Schalter 106. Der Schalter 106 sendet über die Leistungsanforderungsleitung 88 an die Leistungsfreigabeschaltung 100 eine Leistungsanforderung. Die Leistungsfreigabeschaltung 100 ermittelt, welche exteren Schaltung eine Verbindung über die Leitung 104 freigegeben hat. Ein Benutzer kann aufgefordert werden, eine Nummer einer gültigen Kreditkarte einzugeben oder eine gültige Kreditkarte in ein Kreditkarten-Lesegerät einzuführen, damit die externe Freigabeschaltung eine Transaktion autorisiert und ein Freigabesignal über die Leitung 104 an die Leistungsfreigabeschaltung 100 sendet.
Die Anzeige 112 kann für den Benutzer anzeigen, ob Leistung verfügbar ist, bevor der Benutzer versucht, Leistung abzunehmen.
Die Leistungfreigabeschaltung 100 untersucht außerdem die Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a. Die Leistungsfreigabeschaltung erzeugt ein Freigabesignal auf der zum Wandler 60 führenden Leitung 78 dann nicht, wenn nicht sämtliche drei folgenden Bedingungen erfüllt sind: (1) es steht Leistung zur Verfügung, was durch Untersuchen der Leitung 28a festgestellt wird; (2) die externe Freigabeschaltung hat auf die Leitung 104 ein Freigabesignal gegeben; und (3) von dem Auslaß 68 ist eine Leistungsanforderung empfangen worden.
Wenn sämtliche drei Bedingungen erfüllt sind, bringt die Leistungsfreigabeschaltung 100 ein Freigabesignal auf die Leitung 78, um den Wandler 60 zu betreiben. Außerdem wird ein interner Zeitgeber aktiviert. Wenn das Ausgangssignal des Wandlers 60 nicht innerhalb eines Nenn-Betriebsbereichs innerhalb einer vorbestimmten Zeit liegt, wird an die Leistungsverteilungsschaltung 12 ein Störungssignal gegeben.
Beim Auftreten einer Störung protokolliert die Leistungsverteilungsschaltung die Störung, die Leistungseinheit 14a beseitigt das Leistungsverfügbarkeitssignal von der Leitung 28a, und die Leistungsfreigabeschaltung 100 veranlaßt, daß der Wandler 60 seinen Betrieb anhält. Wenn der Benutzer die Leistungsanforderung auf der Leitung 88 beseitigt, indem er den Stecker 108 abtrennt, werden die zu der freigegebenen Leistungseinheit 14a gehörige Schaltkreise zurückgesetzt.
Die Leistungsverteilungsschaltung 12 überwacht die Gesamtleistungsmenge, die von den Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird. Jede der Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n erfaßt die Menge Leistung, die von ihren zugehörigen Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird. Wenn der Leistungsvergleicher 38 feststellt, daß die Gesamtleistungsmenge, gegeben durch die Summe der Eingangssignale 46a, ... 46n, eine Maximum-Lastgrenze übersteigt, beseitigt der Leistungsvergleicher das Leistungsverfügbarkeitssignal von der Leitung 50, um zu signalisieren, daß keine zusätzliche Leistung mehr verfügbar ist. Die Maximum- Lastgrenze kann ein Komponenten-Toleranzpegel sein, bei dem verschiedene elektrische Bauteile der Leistungsquelle 16 und der LVVS 10 möglicherweise beschädigungsgefährdet sind, oder kann auf einen gewissen Sicherheitspegel unterhalb der Geräte-Toleranzgrenze eingestellt sein.
Der Leistungsvergleicher setzt das Überwachen der Gesamtleistungsmenge, die von den Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird, fort. Wenn diese Gesamtleistungsmenge unter einen Hysteresepegel absinkt, bringt der Leistungsvergleicher 38 wieder auf die Leitung 50 ein Leistungsverfügbarkeitssignal. Der Hysteresepegel liegt unterhalb der Maximum-Lastgrenze, um mögliche Stromschwankungen in noch angeschlossenen elektronischen Geräten zu berücksichtigen.
Während der Leistungsvergleicher 38 die von dem LVVS 10 insgesamt gezogene Leistungsmenge überwacht, überwachen die Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n die Leistungsmenge, die von den zugehörigen Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird. Die Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n arbeiten so, daß sie kontinuierlich die Leistungsmenge messen, die von den Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird, und das Ergebnis auf die Leitungen 46a, ... 46n geben. Etwa zur gleichen Zeit vergleichen die Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n auch die Leistungsmenge, die von den Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogen wird, mit deren jeweiligem Leistungseinheiten-Maximum. Wenn die von den Leistungseinheiten 36a, ... 36n gezogene Leistung den zugehörigen Leistungseinheiten-Maximalwert übersteigt, signalisieren die Leistungssensorschaltungen 36a, ... 36n, daß die Grenzen überschritten wurden. Ansprechend auf ein Signal auf der zugehörigen Leitung 48a, ... 48n beseitigen die Schaltungen 36a, ... 36n das Leistungsverfügbarkeitssignal von der zugehörigen Ausgangsleitung 28a, ... 28n.
Die Leistungssensorschaltungen 34a, ... 34n entfernen das überschrittene Grenzsignal, wenn die von den jeweiligen Leistungseinheiten 14a, ... 14n gezogene Leistungsmenge unter einen Hysteresewert abfällt, ähnlich wie bei dem Leistungsvergleicher 38.
Die Schaltungen 36a, ... 36n geben ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf die zugehörige Ausgangsleitung 28a, ... 28n, wenn Leistung zur Verfügung steht, wie dies durch die Leitung 50 signalisiert wird, und die Leistungssensorschaltung besitzt kein Grenzüberschreitungssignal an den Schaltungen 36a, ... 36n der jeweiligen Eingangsleitungen 46a, ... 46n.
Somit schafft das LVVS 10 ein System und eine Methode, die es ermöglichen, daß eine begrenzte Leistungsquelle Leistung an mehrere elektronische Geräte gleicher Priorität liefert, welche um die begrenzte Leistungsquelle konkurrieren. Tatsächlich läßt sich ein zusätzliches Gerät solange hinzufügen, bis ein System- Maximum überschritten ist. Es werden keine weiteren zusätzlichen Geräte zugelassen, die Leistung ziehen könnten, bis die Gesamtleistungsmenge auf einen spezifizierten Pegel gesunken ist, zu welchem Zeitpunkt zusätzliche Geräte hinzugenommen werden können. Alternativ schafft die Erfindung außerdem ein Strom- Boostersystem zur Bereitstellung von Extrastrom dann, wenn ein neues Gerät hinzugefügt wird, ohne die von der Leistungsquelle abgezogene Leistung zu stören.
Dem Fachmann ist ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der Erfindung möglich sind, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Abänderungen der Erfindung so weit abdeckt, daß diese im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente liegen.

Claims

1. Leistungsverteilungssystem (10), umfassend:

eine Leistungsquelle (16) zum Bereitstellen von Leistung;

mindestens einen Auslaß (68) zur Aufnahme von Leistung von der Leistungsquelle (16);

eine Leistungsverteilungsschaltung (12), die an die Leistungsquelle (16) und an jeden der Auslässe (68) gekoppelt ist, um die von jedem der Auslässe (68) gezogene Leistung ständig zu überwachen, die Menge von durch jeden der Auslässe (68) gezogenen Leistung zu vergleichen mit einem ersten vorbestimmten Leistungsschwellenwert, und die Summe der von jedem der Auslässe (68) gezogenen Leistung zu vergleichen mit einem zweiten vorbestimmten Leistungsschwellenwert;

wobei die Leistungsverteilungsschaltung (12) in einen Störungszustand gelangt, wenn entweder der erste vorbestimmte Leistungsschwellenwert oder der zweite vorbestimmte Leistungsschwellenwert überschritten wird, und automatisch zusätzliche Auslässe (68) freigibt, wenn der erste vorbestimmte Leistungsschwellenwert und der zweite vorbestimmte Leistungsschwellenwert nicht überschritten werden.

2. Leistungsverteilungssystem (10) nach Anspruch 1, bei dem die Leistungsverteilungsschaltung (12) aufweist:

mehrere Leistungssensorschaltungen (34) zum Überwachen einer momentanen Gesamtleistungslast in dem elektrischen Leistungsverteilungssystem (10);

einen Leistungsvergleicher (68), der an die mehreren Leistungssensorschaltungen (34) gekoppelt ist, um eine Gesamtmenge elektrischer Leistung, die augenblicklich von den Auslässen (68) gezogen wird, aufzusummieren und die Summe mit einem vorbestimmten maximalen elektrischen Leistungspegel zu vergleichen;

eine Mehrzahl von Leistungsverfügbarkeitsschaltungen (36), jeweils mit einer entsprechenden von den mehreren Leistungssensorschaltungen (34) gekoppelt, und an den Leistungsvergleicher (38) gekoppelt, um individuelle Ausgangssignale zu liefern; und

wobei jeder der mehreren Auslässe (68) mit einer zugehörigen der mehreren Leistungsverfügbarkeitsschaltungen (36) und einer entsprechenden den mehreren Leistungssensorschaltungen (34) gekoppelt ist, und jeder der mehreren Auslässe (68) von einer entsprechenden der mehreren Leistungsverfügbarkeitsschaltungen (36) freigegeben wird, was bedeutet, daß der vorbestimmte maximale elektrische Leistungspegel noch nicht überschritten ist.

3. Leistungsverteilungssystem (10) nach Anspruch 2, bei dem die Mehrzahl von- Leistungssensorschaltungen (34) die momentane Gesamtleistungslast ständig überwacht.

4. Leistungsverteilungssystem (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Leistungsverteilungsschaltung (12) weiterhin aufweist:

eine Maximallastschaltung (40), die an den Leistungsvergleicher (38) gekoppelt ist, um den vorbestimmten maximalen elektrischen Leistungspegel bereitzustellen.

5. Elektrisches Leistungsverteilungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Leistungsverteilungsschaltung (12) weiterhin aufweist:

eine Haupttestschaltung (52), die mit jedem der mehreren Auslässe zum Empfang von Statusmeldungen verbunden ist.

6. Elektrisches Leistungsverteilungssystem (10) nach einem der Ansprüche 5, bei dem die Leistungsverteilungseinheit (12) außerdem aufweist:

eine mit der Haupttestschaltung (42) verbundene Anzeige (44).

7. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend:

mindestens eine Leistungseinheit (14), die an die Leistungsverteilungsschaltung (12) angeschlossen ist, um den mindestens einen Leistungsauslaß (68) Leistung zuzuführen, wenn zusätzliche Leistung verfügbar ist, wobei die mindestens eine Leistungseinheit (14) aufweist:

(a) mindestens einen Leistungswandler (60), der an die Leistungsverteilungsschaltung (12) angeschlossen ist;

(b) eine Steuerschaltung (64), die an jeden von dem mindestens einen Leistungswandler (60), an jeden Leistungsauslaß (68) und an die Leistungsverteilungsschaltung (12) angeschlossen ist, um jeden von dem mindestens einen Leistungswandler (60) ansprechend auf ein Leistungsanforderungssignal (88) und zumindest Information, die nicht in Beziehung dazu steht, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist, wenn zusätzliche Leistung zur Verfügung steht, zu betreiben, wobei der Leistungsauslaß (68) außerdem aufweist:

(i) eine Leistungsanforderungsschaltung (106), die an jede der Steuerschaltungen angeschlossen ist, um ein Leistungsanforderungssignal zu erzeugen; und

(ii) einen Verbinder (108), der an jeden von den mindestens einen Leistungswandler (60) angeschlossen ist, um einem elektronischen Gerät (32) Leistung zuzuführen.

8. Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Leistungsverteilungsschaltung (12) aufweist:

(a) einen Leistungseingang (18) zum Empfangen von Leistung;

(b) wobei die Leistungssensorschaltungen (34) zwischen den Leistungseingang (18) und jede von der mindestens einen Leistungseinheit (14) geschaltet sind, um die derzeitige Leistungsmenge zu fühlen, die von jeder der mindestens einen Leistungseinheit (14) gezogen wird;

(c) eine Gesamtleistungssensorschaltung, die an jede der Leistungssensorschaltungen (34) angeschlossen ist, um die derzeitige Leistungs-Gesamtmenge zu ermitteln, die von jeder der mindestens einen Leistungseinheit (14) gezogen wird.

9. Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Steuerschaltung (64) aufweist:

(a) eine externe Freigabeschaltung (98) zum Erzeugen eines Auslaßfreigabesignals (104), um den Auslaß ansprechend auf zumindest Information ohne Beziehung dazu, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist, zu betreiben;

(b) eine Leistungsfreigabeschaltung (100), die an die Leistungsverteilungsschaltung (12), den Wandler (60), die externe Freigabeschaltung (98) und den Auslaß (68) angeschlossen ist, um den Wandler (60) so zu betreiben, daß dieser Leistung dann an den Auslaß (68) liefert, wenn zusätzliche Leistung verfügbar ist, eine Leistungsanforderung von dem Auslaß (68) empfangen wird, und ein Auslaßfreigabesignal vorhanden ist.

10. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem zumindest eine Leistungseinheit (14) außerdem eine Anzeigeschaltung (112) aufweist, die an die Leistungsverteilungsschaltung (12) angeschlossen ist, um anzuzeigen, ob zusätzliche Leistung zur Verfügung steht.

11. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Vergleicher (38) eine Hystereseschaltung enthält, um anzuzeigen, daß zusätzliche Leistung verfügbar ist, bis die Gesamtleistungsmenge gleich oder größer ist als ein erster Leistungspegel unterhalb der maximalen verfügbaren Gesamtleistung, und um nicht anzuzeigen, daß zusätzliche Leistung verfügbar ist, bis die Gesamtleistungsmenge geringer ist als ein zweiter Leistungspegel.

12. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem jede von der mindestens einen Leistungseinheit (14) eine Testschaltung (72) zum Anzeigen von Störungen enthält, und

die Haupttestschaltung (72) dazu ausgebildet ist, anzuzeigen, ob irgendeine Leistungseinheit (14) eine Störung aufweist.

13. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend eine Stromboosterschaltung (120) aufweist, um vorübergehend zusätzliche Leistung bereitzustellen, wenn die Zufuhr von Leistung zu einem Auslaß (68) begonnen wird.

14. Leistungsverteilungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei dem der mindestens eine Auslaß (68) an jeden von dem mindestens einen Leistungswandler (60) angeschlossen ist; und

ein Verbinder (108) an jeden von dem mindestens einen Leistungswandler (60) angeschlossen ist, um Leistung an ein elektronisches Gerät (32) zu bringen.

15. Verfahren zum Verteilen von Leistung von einer Leistungsquelle (16) zumindestens einem Auslaß (68), umfassend die Schritte:

kontinuierliches Überwachen der an jeden der Auslässe (68) gelieferten elektrischen Leistung;

Vergleichen der an jeden der Auslässe (68) seitens der Leistungsquelle (16) gelieferten Leistungsmenge mit einem ersten Leistungspegelschwellenwert;

Summieren der an jeden der Auslässe (68) gelieferten Leistungsmenge;

Vergleichen der Summe mit einem zweiten Leistungspegelschwellenwert; und

Erzeugen eines Störungszustandssignals, wenn entweder die zu jedem der Auslässe (68) gelieferte Leistungsmenge den ersten Leistungspegelschwellenwert überschreitet oder die Summe der zu jedem der Auslässe (68) gelieferten Leistung den zweiten Leistungspegelschwellenwert übersteigt; und automatisches Freigeben zusätzlicher Auslässe (68) dann, wenn kein Leistungspegelschwellenwert überschritten wird.

16. Verfahren zum Verteilen von Leistung nach Anspruch 15, bei dem der Freigabeschritt Leistung einzelnen der mehreren Auslässe (68) auf der Grundlage "Wer zuerst kommt, wird zuerst bedient" Leistung zuordnet.