DE69634705T2

DE69634705T2 - Lastverteilungs- und Managementsystem

Info

Publication number: DE69634705T2
Application number: DE69634705T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Jouper; Susan Nellis; Darrell T. Hambley; Mark 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: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JP2006187199A; US5754445A; WO1997023026A1; DE69620792T2; DE69620792D1; CA2231618C; EP0870354B1; CA2231618A1; US6046513A; DE69634705D1; EP0870354A4; JP3810801B2; AU1461897A; EP1143593A1; JP2000502556A; EP0870354A1; EP1143593B1; JP4148970B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Energieversorgung einer oder mehrerer elektrischer Lasten. Ins Besondere bezieht sich diese Erfindung auf das Management der Energieversorgung einer oder mehrerer Lasten in einer Umgebung mit begrenzter Leistung.
Transportsysteme, wie z.B. ein Flugzeug, ein Schiff oder ein Zug stellen üblicherweise nur eine begrenzte Energieversorgung bereit. Diese Energieversorgung dient nicht nur diesen unbedingt notwendigen Systemen, sondern auch der nicht unbedingt notwendigen Ausrüstung. In einem Flugzeug stellt zum Beispiel das Antriebssystem eine begrenzte Leistungsmenge zum Betreiben sowohl der unbedingt notwendigen Ausrüstung, wie z.B. lebenserhaltender Maßnahmen, Kommunikation und Flugsteuerung als auch der nicht unbedingt notwendigen Ausrüstung, wie z.B. Kaffeemaschinen, kommerzieller Bordtelefone und im Sitz integrierter Unterhaltungselektronik, bereit.
Da die Leistung begrenzt ist, muss die nicht unbedingt notwendige Ausrüstung mit anderer, nicht unbedingt notwendiger Ausrüstung um die Leistung konkurrieren. Wenn die Last der nicht unbedingt notwendigen Ausrüstung die zulässige Last überschreitet, wird möglicherweise mancher unbedingt notwendigen Ausrüstung Leistung entzogen. Darüber hinaus wird möglicherweise die Energieversorgung selber von den zusätzlichen Lasten beschädigt.
Herkömmliche Leistungsüberwachungssysteme messen die von einer Energieversorgung bezogene Leistungsmenge. Wenn die von der Energieversorgung bezogene Leistungsmenge einen Grenzwert überschreitet, bestimmen diese Leistungsüberwachungssysteme, welche Ausrüstung ausgeschaltet wird, oder veranlassen die Ausrüstung zum Umschalten in den Energiesparmodus. Diese Techniken zur Überwachung und zur Anpassung der Leistungserforder nisse der Lasten werden üblicherweise als „load-shedding" (Lastabwurf) bezeichnet.
Lastabwurfsysteme erfordern üblicherweise eine Steuereinrichtung zur individuellen Kommunikation, ob eine Last abgeworfen oder rekonfiguriert werden soll. In solchen Systemen kann jede Last mit ihrer eigenen Kommunikationssteuerungsleitung versehen sein oder alle Lasten können verkettet sein.
Einige Lastüberwachungssysteme erlauben einer Mehrzahlvon Laststeuerungseinheiten, auf Basis einer Verbrauchsratenvorhersage von einem Steuerungsüberwachungsprozessor zu bestimmen, welche Lasten abgeworfen oder rekonfiguriert werden. Herkömmliche Leistungsüberwachungs- und Steuerungssysteme sind komplex und beziehen ein auf der Wichtigkeit der Last basierendes Prioritätsschema mit ein.
Ein Beispiel eines auf der Wichtigkeit der Last basierenden Überwachungssystems wurde aus EP-A-0 581 078 bekannt, die eine elektrische Verteilungsvorrichtung offenbart, die eine Mehrzahlvon elektrischen Anzapfanschlussstellen aufweist, die durch eine elektrische Verteilungsleitung miteinander verbunden sind. Lasten können mittels elektrischer Stecker mit den Anschlussstellen verbunden werden. Jede Anschlussstelle ist über einen steuerbaren Schalter mit der elektrischen Verteilungsleitung verbunden. Bevor der Schalter einer Anschlussstelle, in die ein Stecker eingeführt wurde, dahingehend gesteuert wird, dass er die Anschlussstelle mit der elektrischen Verteilungsleitung verbindet, wird der Lasttyp überprüft. Wenn keine Kurzschlüsse in der Last sind, wird der Schalter dahingehend gesteuert, dass er die Anschlussstelle mit der elektrischen Verteilungsleitung verbindet. Zusätzlich wird der Gesamtleistungsverbrauch des gesamten Systems überprüft. Wenn der Gesamtleistungsverbrauch einen Nennverbrauch übersteigt, trennt eine Managementeinheit die Anschlussstellen, mit denen als nicht essentiell betrachtete Lasten verbunden sind, während es für die unbedingt notwendigen Lasten die Energieversorgung belässt.
US-A-5 191 520 offenbart ein Energieversorgungssystem, aufweisend eine primäre Energieverteilungssammelleitung, die durch einen Steuerungskontaktor versorgt wird, der von einem Hauptsteuerungsprozessor gesteuert wird, und eine Mehrzahl von sekundären Energieverteilungssammelleitungen, von denen jede eine Last in der Form eines Aufzuges in einem Gebäude über einen Steuerungskontaktor versorgt, der von einem untergeordneten Steuerungsprozessor gesteuert wird. Jeder untergeordnete Steuerungsprozessor muss kontinuierlich für jegliche geforderte Leistung eine Autorisierung von dem Hauptsteuerungsprozessor anfordern. Es gibt eine Lastvorhersage, die es ermöglicht, die Lastforderung zu schätzen und vor dem tatsächlichen Bezug der Last in Betracht zu ziehen. Eine Lastforderung muss dem entsprechenden untergeordneten Steuerungsprozessor gegenüber autorisiert werden, bevor die Last gezogen werden kann. Jede Last hat eine obere Begrenzung auf jeder beliebigen zugeordneten Grenze, die von keiner Lastforderung überschritten werden kann. Wenn eine Last eine Last bezieht, die tatsächlich größer ist als die autorisierte Grenze, geht der Hauptsteuerungsprozessor von einem Fehler auf dieser Last aus und trennt alle Lasten von der primären Energieverteilungssammelleitung.
Dementsprechend wird ein Lastverteilungs- und Managementsystem benötigt, das übermäßigen Leistungsverbrauch verhindert und gleichzeitig die Leistungsverfügbarkeit für gleichzeitige Lasten maximiert.
Darüber hinaus wird ein Lastverteilungs- und Managementsystem benötigt, das den Anschluss von zusätzlicher Last verhindert, bis zusätzliche Leistung verfügbar ist, und keine momentanen Lasten abwerfen muss.
Dementsprechend richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Energiesystem, das eines oder mehrere der durch die Begrenzungen und Nachteile der einschlägigen Technik bedingten Probleme im Wesentlichen umgeht.
Gemäß dem Zweck der Erfindung, wie ausgeführt und umfassend beschrieben, weist ein Lastverteilungs- und Managementsystem eine für das Empfangen von Leistung geeignete Energieverteilungsschaltung zur Energie verteilung und zur Anzeige, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist, und mindestens eine mit der Energieverteilungsschaltung verbundene Leistungseinheit zur Bereitstellung von Leistung an mindestens eine Energieanschlussstelle, wenn zusätzliche Leistung verfügbar ist, auf.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Energieverteilungsschaltung einen Leistungseingang zum Empfang von Leistung, eine zwischen den Leistungseingang und jede Leistungseinheit, von denen mindestens eine vorhanden ist, geschaltete Leistungssensorschaltung zum Erfassen der von jeder der mindestens einen Leistungseinheit gezogenen Leistungsmenge, eine mit jeder der Leistungssensorschaltungen verbundene Gesamtleistungssensorschaltung zur Bestimmung der von jeder der mindestens einen Leistungseinheit gezogenen Gesamtleistungsmenge, eine Maximalleistungsverfügbarkeitsschaltung zur Bereitstellung einer maximal verfügbaren Leistungsmenge, und einen mit der Gesamtleistungssensorschaltung und der Maximalleistungsverfügbarkeitsschaltung verbundenen Komparator zum Vergleich der Gesamtleistungsmenge mit der Maximalleistungsmenge und zur Anzeige, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist.
In einem anderen Aspekt umfasst die Erfindung eine Stromerhöhungssschaltung zur Bereitstellung von vorübergehender zusätzlicher Leistung, wenn Energielieferung an eine Anschlussstelle begonnen wird.
In noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, dass Leistung von einer begrenzten Energieversorgung verwaltet und verteilt, umfassend die Schritte der Bereitstellung einer Mehrzahl von Anschlussstellen, des Messens einer von der Mehrzahl von Anschlussstellen gezogenen Leistungsmenge, der Freigabe der Mehrzahl von Anschlussstellen, wenn die gemessene Leistungsmenge niedriger als eine verfügbare maximale Leistungsmenge ist, und der Verhinderung der Freigabe der Mehrzahl von Anschlussstellen, wenn die gemessene Leistungsmenge höher als die verfügbare maximale Leistungsmenge ist.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erklärend sind und eine weitere Erklärung der Erfindung, wie beansprucht, beabsichtigen.
Die beiliegenden Zeichnungen werden einbezogen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu schaffen, sind in diese Spezifikation aufgenommen und bilden einen Teil von ihr, stellen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen gemeinsam mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
In den Zeichnungen ist
1 eine Darstellung eines Lastverteilungs- und Managementsystems (LDMS von englisch ,load distribution and management system') gemäß einer derzeitigen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Darstellung einer Leistungseinheit nach 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine detailliertere Darstellung verschiedener Komponenten der Leistungseinheit in 2;
4 eine detailliertere Darstellung eines Wandlers nach 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein schematisches Diagramm eines LDMS nach 1;
6 ein schematisches Diagramm einer Leistungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein schematisches Diagramm einer Hilfsenergieversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ein schematisches Diagramm einer Steuerungsschaltung nach 2;
9 ein schematisches Diagramm eines Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandlers nach 4;
10 ein schematisches Diagramm einer Rückkopplungssteuerungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
11 ein schematisches Diagramm einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung nach 4;
12 ein schematisches Diagramm einer Leistungsverfügbarkeitsschaltung nach 1;
13 ein schematisches Diagramm eines Leistungskomparators nach 1;
14 ein schematisches Diagramm einer LDMS-Leistungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
15 ein zusätzliches schematisches Diagramm einer Verteilung der Energieversorgung nach 1; und
16 ein schematisches Diagramm einer Hauptprüfschaltung nach 1.
Es wird jetzt im Detail auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt werden.
Die beispielhafte Ausführungsform des Lastverteilungs- und Managementsystems der vorliegenden Erfindung wird in 1 gezeigt, wird allgemein durch die Bezugsnummer 10 bezeichnet und umfasst eine Energieverteilungsschaltung und mindestens eine Leistungseinheit.
Wie hierin ausgeführt und in Bezug auf 1, umfasst ein Lastverteilungs- und Managementsystem (LDMS) 10 eine Energieverteilungsschaltung 12, Leistungseinheiten 14 und elektronische Geräte 32.
Die Energieverteilungsschaltung 12 ist über zwei Leitungen, eine Energieleitung 18 und einen Energierücklauf 20 mit einer Energiequelle 16 verbunden. Energierücklaufleitung 20 agiert als eine Masse zur Schaltkreisvervollständigung für das System. Die Energieverteilungsschaltung 12 ist über einen Leitungssatz 22 ebenfalls mit Leistungseinheiten 14 verbunden. Leistungseinheiten 14 umfassen mindestens eine Leistungseinheit 14a. Jede beliebige andere Anzahl an Leistungseinheiten 14 kann verbunden werden und diese werden mit 14b bis einschließlich 14n bezeichnet, wobei n eine Gesamtanzahl an Leistungseinheiten 14 darstellt. Der Leitungssatz 22 umfasst einen Leitungssatz 22a, der mit Leistungseinheit 14a verbunden ist, einen Leitungssatz 22b, der mit Leistungseinheit 14b verbunden ist, bis einschließlich einen Leitungssatz 22n, der mit Leistungseinheit 14n verbunden ist. Die tatsächliche Anzahl an Leistungseinheiten würde von der jeweiligen Anwendung abhängen.
Der Leitungssatz 22 umfasst vier Leitungen für jede Leistungseinheit 14a,...14n. Leitungssatz 22 umfasst Energieleitungen 24a,...24n, Energierücklaufleitungen 26a,...26n, eine Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a,...28n und Fehlerleitungen 30a,...30n. Ein Fachmann würde erkennen, dass andere Leitungskombinationen zum gleichen Ergebnis führen würden. Leistungsverfügbarkeitsleitungen und Fehlerleitungen könnten zum Beispiel mit einer einzigen Leitung für jede Leistungseinheit mit geringen, offensichtlichen Änderungen an der Konstruktion ausgeführt werden. Energieleitungen 24a,...24n und Leistungsverfügbarkeitsleitungen 28a,...28n sind Ausgänge der Energieverteilungsschaltung 12 bzw. Energierücklaufleitungen 26a,...26n und Fehlerleitungen 30a,...30n sind Ausgänge von Leistungseinheiten 14a,...14n.
Jede der Leistungseinheiten 14a,...14n stellt jeweils elektronischen Geräten 32a,...32n bzw. 33a,...33n Leistung bereit. Jede zusätzliche Leistungseinheit 14 sieht eine andere Stelle für eine Verbindung mit einem elektronischen Gerät vor. Darüber hinaus umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mehr als zwei an jede Leistungseinheit 14 angeschlossene elektronische Geräte. Die Anzahl der an jede Leistungseinheit 14 angeschlossenen elektronischen Geräte ist eine Frage einer einfachen Konstruktion.
Die Energieverteilungsschaltung 12 empfängt Leistung von Energiequelle 16 und verteilt die Leistung an die Leistungseinheiten 14. Der Einfachheit halber wird das Lastverteilungs- und Managementsystem 10 mit drei Leistungseinheiten beschrieben, es ist jedoch jede beliebige Anzahl von Einheiten vorstellbar. Energieverteilungsschaltung 12 hat vier Hauptfunktionen: (1) Überwachung der von den Leistungseinheiten 14 gezogenen Leistungsmenge; (2) Bestimmung, ob zusätzliche Leistung verfügbar ist und dementsprechende Anzeige; (3) Bestimmung und Anzeige des Systemstatus; (4) Verhinderung von zusätzlichem Leistungsbezug durch die Leistungseinheiten, bis zusätzliche Leistung verfügbar ist.
Energiequelle 16 kann jede beliebige geeignete bekannte Energiequelle sein, umfassend Wechselstrom- und Gleichstrom-Energiequellen. Energiequelle 16 kann zum Beispiel ein Turbinenmotor eines Flugzeuges, eine oder mehrere Batterien oder von einem Triebfahrzeugsmotor gezogene Leistung sein. Andere bevorzugte Energiequellen umfassen tragbare oder ortsfeste Energiegeneratorquellen. Die jeweilige Wahl der Energiequelle 16 ist eine Wahl der Konstruktion. Im Anwendungsbereich der Erfindung liegt jede beliebige Energiequelle mit der Fähigkeit zu einer messbaren Energieversorgung. Für ein Flugzeug liegt die Gesamtleistung üblicherweise im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 100 Watt bis ungefähr 100 000 Watt.
Leistungseinheiten 14 stellen den elektronischen Geräten 32 und 33 die von der Energieverteilungsschaltung 12 empfangene Leistung auf der Basis von bestimmten untenstehend beschriebenen Kriterien bereit.
Energieverteilungsschaltung 12 umfasst Leistungssensorschaltungen, Leistungsverfügbarkeitsschaltungen, einen Leistungskomparator, eine Maximallastschaltung, eine Hauptprüfschaltung und eine Anzeigevorrichtung. Wie hierin ausgeführt und mit Bezug auf 1 umfasst Energieverteilungsschaltung 12 Leistungssensorschaltungen 34, Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36, Leistungswandler 38, Maximallastschaltung 40, Hauptprüfschaltung 42 und Anzeigevorrichtung 44.
Jeder der Leistungssensorschaltungen 34a,...34n ist mit Energieleitung 18 und Energierücklaufleitung 20 verbunden. Leistungssensorschaltungen 34a,...34n verbinden Energieleitung 18 mit Energiequellenleitungen 24a,...24n bzw. Energierücklaufleitung 20 mit Energierücklaufleitungen 26a,...26n. Leistungssensorschaltungen 34 sehen auch Ausgänge zu den Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 über Leitungen 48a,...48n bzw. zu Leistungskomparator 38 über Sensorleitungen 46a,...46n vor.
Leistungskomparator 38 empfängt Eingaben von Maximallastschaltung 40 über Leitung 54 und von den Leistungssensorschaltungen 34 über Leistungssensorleitungen 46a,...46n. Leistungskomparator (38) gibt ein Signal auf Leitung 50 aus, die eine gemeinsame Leitung für jede der Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36a,...36n ist.
Hauptprüfschaltung 42 empfängt Eingaben von Leistungseinheiten 14a,...14n jeweils über Fehlerleitungen 30a,...30n. Anzeigevorrichtung 44 ist mit Ausgängen 52a,...52n der Hauptprüfschaltung 42 verbunden.
Leistungssensorschaltungen 34 messen die von jeder der Leistungseinheiten 14 über die Energieleitungen 24 und Energierücklaufleitungen 26 gezogene Leistungsmenge. Leistungssensorschaltungen 34 können von jedem beliebigen Typ mit der Fähigkeit zum Messen der gezogenen Leistung sein und der Typ würde von dem von Energiequelle 16 erzeugten Energietyp abhängen. Wenn Energiequelle 16 zum Beispiel einen Wechselstrom erzeugt, dann messen Leistungssensorschaltungen 34 Strom. Wenn Energiequelle 16 alternativ einen Gleichstrom erzeugt, dann messen Leistungssensorschaltungen 34 Spannung.
Leistungssensorschaltung 34 misst die von Leistungseinheit 14a gezogene Leistungsmenge und übermittelt diese Leistungsmenge dem Leistungskomparator 38 über Leitung 46a. Ebenso misst Leistungssensorschaltung 34b die von Leistungseinheit 14b gezogene Leistungsmenge und übermittelt diese Leistungsmenge dem Leistungskomparator 38 über Leitung 46b. Leistungssensorschaltung 34n arbeitet auf eine ähnliche Weise. Die eigentliche Ausführung der Leistungserfassung ist eine Wahl der Konstruktion und kann durch jedes beliebige bekannte Verfahren oder jede beliebige bekannte Schaltung erreicht werden.
Leistungssensorschaltungen 34 bestimmen außerdem, ob ihre jeweiligen Leistungseinheiten 14 eine Maximalleistungsgrenze für jede entsprechende Leistungseinheit 14 überschreiten. Wenn zum Beispiel Leistungssensorschaltung 34a misst, dass die von Leistungseinheit 14a gezogene Leistungsmenge die Maximalleistungsgrenze der Einheit 14a überschreitet, erzeugt Leistungssensorschaltung 34a ein Signal auf Leitung 48a. Die Maximalleistungsgrenze für jede Leistungseinheit 14 wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Leistungseinheit bestimmt. Ein bevorzugter Bereich ist von ungefähr 2,5 Volt bis ungefähr 4,5 Volt. Techniken zum Messen der Leistung und zum Bestimmen, ob die Leistung eine Grenze überschritten hat, sind in der einschlägigen Technik gut bekannt. Leistungssensorschaltung 34a entfernt das Signal von Leitung 48a, nachdem die von Leistungseinheit 14a gezogene Leistungsmenge unter einen Hysteresewert fällt, der unter der Maximalleistungsgrenze der Leistungseinheit 14a liegt. Der Hysteresewert nimmt eine erwartete von dem elektronischem Gerät 32a gezogene Leistungsmenge vorweg, so dass das elektronische Gerät 32a keine Überschreitung der Maximalleistungsgrenze durch die von Leistungseinheit 14 gezogene Leistung bewirkt. Leistungssensorschaltungen 34b,...34n arbeiten auf eine ähnliche Weise. Die Maximalleistungsgrenze für jede Leistungseinheit 14 kann von einem Nutzer eingegeben werden oder in einer Schaltung voreingestellt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist mehr als eine Leistungseinheit mit jeder Leistungssensorschaltung auf eine verkettete Weise verbunden. Zusätzliche Leistungseinheiten sind zum Beispiel durch Verbindung der zusätzlichen Leistungseinheiten mit den Leitungen 24a, 26a und 28a mit Leistungssensorschaltung 34a verbunden. Die jeweilige Anzahl der mit jeder Leistungssensorschaltung verbundenen Leistungseinheiten ist eine Wahl der Konstruktion.
Leistungskomparator 38 empfängt die von jeder der Energieversorgungen 14 gezogene Leistungsmenge und bestimmt durch Summierung jeder seiner Eingänge 46a,...46n eine Gesamtleistungsmenge. Leistungskomparator 38 empfängt zum Beispiel die von Leistungseinheit 14a über Leitung 46a gezogene Leistungsmenge und ebenso die von Leistungseinheit 14n über Leitung 46n gezogene Leistungsmenge. Leistungskomparator 38 summiert die Werte der Leitungen 46a,...46n für die Bestimmung einer von Stromquelle 16 durch LDMS 10 gezogenen Gesamtleistungsmenge. Leistungskomparator 38 vergleicht die von LDMS 10 gezogene Gesamtleistungsmenge mit einem von Maximallastschaltung 40 auf Leitung 54 eingegebenen Wert. Wenn die Gesamtleistungsmenge größer als der Wert auf Leitung 54 wird, dann zeigt Leistungskompara tor 38 durch Entfernung eines Systemverfügbarkeitssignals auf Leitung 50 an, dass keine Leistung mehr verfügbar ist. Damit der Leistungskomparator ein Systemverfügbarkeitssignal auf Leitung 50 platziert, das anzeigt, dass wieder Leistung verfügbar ist, muss die Gesamtleistungsmenge unter einen Hysteresewert fallen. Der Hysteresewert wird so gewählt, dass er um einen Betrag unter dem durch Maximallastschaltung 40 auf Leitung 54 erzeugten Wert ist. Der Hysteresewert nimmt eine erwartete zusätzliche von einem elektronischen Gerät 32 zu beziehende Leistungsmenge vorweg, so dass der erwartete zusätzliche Bezug keine Überschreitung des auf Leitung 54 vorliegenden Maximallastwertes durch die Gesamtleistung bewirkt. Wenn das elektronische Gerät zum Beispiel ein Computer wäre und der Computer einen Festplattenarbeitsvorgang ausführen würde, würde zusätzliche Leistung gezogen werden.
Maximallastschaltung 40 erzeugt ein Signal, das gleich der für das LDMS 10 verfügbaren Last ist. Ein Operator gibt die maximal verfügbare Last ein. Für die Ausführung der Maximallastschaltung 40 können viele bekannte Techniken und Schaltungen verwendet werden. Eine bevorzugte Ausführung umfasst DIP (von englisch, Dual In-line Package)-Schalter, die mit verschiedenen parallel verbundenen Widerständen verbunden sind.
Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 geben ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf Leitungen 28 aus. Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a erzeugt zum Beispiel ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf Leitung 28a, das auf Leistungseinheit 14a übertragen wird. Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36b,...36n arbeiten auf eine ähnliche Weise.
Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 empfangen Signale von Leistungssensorschaltungen 34 und Komparator 38. Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36 erzeugen nur ein Leistungsverfügbarkeitssignal für ihre entsprechenden Leistungseinheiten 14, wenn Leistungswandler 38 auf Leitung 50 anzeigt, dass zusätzliche Leistung verfügbar ist und Leistungssensorschaltungen 34 auf Leitungen 48 anzeigen, dass eine Maximalleistungsgrenze für ihre Leistungseinheit 14 nicht überschritten wurde. Leistungsverfügbarkeitsschal tung 36a bestimmt zum Beispiel durch Überprüfung der Leitungen 48a von Leistungssensorschaltung 34a und Leitung 50 von Komparator 38, ob ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf Leitung 28a zu erzeugen ist. Wenn Leistungssensorschaltung 34a anzeigt, dass eine maximale Leistungseinheit nicht überschritten wurde und Leistungskomparator 38 anzeigt, dass zusätzliche Leistung verfügbar ist, erzeugt Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36 ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf Leitung 28a. Wenn entweder Leistungssensorschaltung 34a anzeigt, dass ihre Maximalleistungsgrenze für Leistungseinheit 14a überschritten wurde, oder Leistungskomparator 38 das Signal für zusätzlich verfügbare Leistung von Leitung 50 entfernt, entfernt Leistungsverfügbarkeitsschaltung 36a das Leistungsverfügbarkeitssignal von Leitung 28a. Jede der anderen Leistungsverfügbarkeitsschaltungen 36b,...36n arbeiten auf eine ähnliche Weise.
Hauptprüfschaltung 42 empfängt über Fehlerleitungen 30 Hinweise bezüglich des Fehlerstatus jeder der Leistungseinheiten 14. Hauptprüfschaltung 42 empfängt zum Beispiel über Leitungen 30a,...30n den Fehlerstatus von Leistungseinheit 14a,...14n. Hauptprüfschaltung 42 nutzt Ausgänge 52a,...52n für den Betrieb von Anzeigevorrichtung 44 zum Anzeigen des Status jeder der Leistungseinheiten 14a,...14n. Wenn zusätzliche Leistungseinheiten 14 umfasst wären, wäre eine zusätzliche Signalleitung 52 für jede zusätzliche zugeordnete Leistungseinheit 34 erforderlich. Hauptprüfschaltung 42 kann auf verschiedene Weisen ausgeführt sein. Eine bevorzugte Ausführung umfasst eine Haltespeicherschaltung zum Speichern der Werte der Fehlerleitungen 30 und eine Treiberschaltung zum Treiben von Anzeigevorrichtung 44.
Anzeigevorrichtung 44 kann jeder beliebige Typ von Anzeigevorrichtung mit der Fähigkeit zum Anzeigen sein, ob eine bestimmte Leistungseinheit 14 sich in einem Fehlerzustand befindet oder nicht. Eine bevorzugte Ausführung umfasst zum Beispiel eine Bank von Lichtemissionsdioden (LEDS von englisch ,light emitting diodes'). Jede Leistungseinheit 14a,...14n hat ein entsprechendes Paar LEDS, von denen jede eine unterschiedliche Farbe hat. Eine von jedem Paar könnte zum Beispiel grün sein, um einen Nicht-Fehler-Zustand anzuzeigen, und die andere rot, um einen Fehler-Zustand anzuzeigen.
Alle Leistungseinheiten 14a,...14n ähneln sich im Wesentlichen in Betrieb und Funktion. Der Einfachheit halber bezieht sich die folgende Beschreibung auf die Struktur und die Funktion der Leistungseinheit 14a. Die folgende Beschreibung gilt gleichermaßen für jede beliebige der Leistungseinheiten 14a,...14n.
Leistungseinheit 14a umfasst ein Paar Wandler, ein Paar Steuerungsschaltungen, ein Paar Anschlussstellen und eine Prüfschaltung. Wie hierin ausgeführt und mit Bezug auf 2 umfasst Leistungseinheit 14a Wandler 60, Wandler 62, Steuerungsschaltung 64, Steuerungsschaltung 66, Anschlussstelle 68, Anschlussstelle 70 und Prüfschaltung 72. Gleiche oder ähnliche Teile sind in allen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Obwohl 2 eine Leistungseinheit 14a darstellt, die zwei elektronische Geräte 32a und 33a hat, ist vorstellbar, dass durch eine Leistungseinheit wie z.B. eine Leistungseinheit 14a eine beliebige Anzahl von Geräten versorgt werden könnten. Mehr als ein elektronisches Gerät zu umfassen, würde einfach ein Duplizieren der Elemente eines Wandlers, einer Anschlussstelle und einer Steuerungsschaltung für jede zusätzliche Anschlussstelle erfordern, wie für jedes zusätzliche Gerät erforderlich.
Wandler 60 ist mit Energieleitung 24a und Energierücklaufleitung 26a verbunden. Wandler 60 ist außerdem über Energieleitung 74 und Energierücklaufleitung 76 mit Anschlussstelle 68 und über Freigabeleitung 78 mit Steuerungsschaltung 64 verbunden. Wandler 62 ist mit Energieleitung 24a und Energierücklaufleitung 26a verbunden. Wandler 62 ist außerdem über Energieleitung 80 und Energierücklaufleitung 82 mit Anschlussstelle 70 und über Freigabeleitung 84 mit Steuerungsschaltung 66 verbunden.
Steuerungsschaltung 64 ist mit Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, mit Wandler 60, über Prüfleitung 86 mit Prüfschaltung 72 und über Leistungsanforderungsleitung 88 und Leistungsverfügbarkeitsleitung 90 mit Anschlussstelle 68 verbunden. Steuerungsschaltung 66 ist mit Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, mit Wandler 62, über Prüfleitung 92 mit Prüfschaltung 72 und über Leistungsanforderungsleitung 94 und Leistungsverfügbarkeitsleitung 96 mit Anschlussstelle 70 verbunden.
Wandler 60 wandelt die auf Energieleitung 26a und Energierücklaufleitung 28a vorliegende Leistung in eine von elektronischem Gerät 32a nutzbare Form. Energieleitung 26a und Energierücklaufleitung 28a können zum Beispiel von Leistung im Wechselstrom versorgt werden, aber elektronisches Gerät 32a im Gleichstrom operieren. In diesem Fall wandelt Wandler 60 die Wechselstrom-Leistung in Gleichstrom-Leistung. In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt Wandler 60 115-Volt-Wechselstrom in 12-Volt-Gleichstrom. Der jeweilige Typ der Wandlung hängt von der Anwendung ab und alle Typen werden gleichermaßen bevorzugt, einschließlich Gleichstrom in Gleichstrom und Wechselstrom in Wechselstrom für jeden beliebigen gewählten Spannungs- oder Strombetriebsbereich. Solche Modifikationen wären für den Fachmann offensichtlich. Wandler 60 kann durch jede beliebige bekannte Technik oder jedes beliebige bekannte Verfahren zur Wandlung eines Leistungstyps in einen anderen ausgeführt werden. Bevorzugte Wandlungsbereiche auf Energieleitung 74 und Energierücklaufleitung 76 umfassen von ungefähr 3 Volt bis ungefähr 115 Volt in entweder Wechselstrom oder Gleichstrom.
Alternativ kann Wandler 60 eine Mehrzahl von auswählbaren Unterwandlern umfassen, von denen jeder die in einen entsprechenden anderen Leistungsausgang eingegebene Leistung wandelt, deren Auswahl durch das System bestimmt wird. Wandler 60 könnte zum Beispiel einen Wandler in 12 Volt-Gleichstrom und einen Wandler in 212 Volt-Wechselstrom umfassen. An der Anschlussstelle 68 könnten sich Schalter für die Auswahl des erwünschten Wandlers befinden.
3 veranschaulicht in detaillierterer Weise einen Teil der Leistungseinheit 14a. Mit Bezug auf 3 umfasst Steuerungsschaltung 64 eine externe Freigabeschaltung, eine Leistungsfreigabe und eine Prüfschaltung. Wie hierin ausge führt und mit Bezug auf 3 umfasst Steuerungsschaltung 64 eine externe Freigabeschaltung 98, eine Leistungsfreigabeschaltung 100.
Externe Freigabeschaltung 98 ist über Freigabeleitung 104 mit Leistungsfreigabeschaltung 100 verbunden. Die Leistungsfreigabeschaltung ist mit externer Freigabeschaltung 98, mit Systemverfügbarkeitsleitung 28a, über Freigabeleitung 78 mit Wandler 60 und über Leistungsanforderungsleitung 88 mit Anschlussstelle 68 verbunden.
Externe Freigabeschaltung 98 stellt auf Freigabeleitung 104 ein zusätzliches Freigabesignal bereit, das auf vorherbestimmten Kriterien basiert. Vorzugsweise ist externe Freigabeschaltung 98 eine Kreditkarten-Eingabevorrichtung, die ein Freigabesignal auf Freigabeleitung 104 bereitstellt, wenn eine gültige Kreditkarte durch die externe Schaltung 98 akzeptiert wurde. Alternativ könnte externe Freigabeschaltung 98 jeder beliebige Systemtyp sein, der Nutzerfreigabeinformation verfügbar macht. Zum Beispiel eine Tastenfeldeingabevorrichtung mit vorgewählten Codes oder ein Stimmenidentifizierungssystem. Zusätzlich könnte externe Freigabeschaltung 98 für jede Anschlussstelle an einer zentralen Stelle betrieben werden, so dass ein Operator bestimmen würde, welche Anschlussstellen extern freigegeben werden. Externe Freigabeschaltung 98 könnte ebenfalls in dem Fall, dass ein Operator die Deaktivierung oder Nichtnutzung einer externen Freigabevorrichtung wünscht, ein kontinuierliches Freigabesignal auf Leitung 104 verfügbar machen.
Leistungsfreigabeschaltung 100 stellt ein Freigabesignal auf Freigabeleitung 78 bereit, um den Wandler 60 zu betreiben. Leistungsfreigabeschaltung 100 stellt ein Freigabesignal auf Freigabeleitung 78 als Antwort auf eine Leistungsanforderung von Anschlussstelle 68 über Leistungsanforderungsleitung 88 bereit, vorausgesetzt dass Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a die Verfügbarkeit von Leistung anzeigt. Leistungsfreigabeschaltung 100 reagiert nicht auf die Entfernung eines Leistungsverfügbarkeitssignals auf Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a, um Wandler 60 zu sperren. Folglich kann Leistungsfreigabeschaltung 100 Wandler 60 nur einschalten, wenn zusätzliche Leistung verfügbar ist, braucht aber Wandler 60 nicht abzuschalten, wenn keine zusätzliche Leistung verfügbar ist.
3 stellt Anschlussstelle 68 auf detailliertere Weise dar. Anschlussstelle 68 umfasst Schalter 106 und Stecker 108. Schalter 106 erzeugt eine Leistungsanforderung auf Leistungsanforderungsleitung 88 als Antwort auf eine Verbindung zu Stecker 108 des elektronischen Gerätes 32a über Leitung 110.
Schalter 106 kann jeder beliebige Typ von bekannten Schaltern sein mit der Fähigkeit zur Erzeugung eines elektrischen Signals, wenn ein elektronisches Gerät mit Stecker 108 verbunden ist. Eine bevorzugte Ausführung von Schalter 106 ist ein mechanischer Kontakt, der einen Schaltkreis schließt, wenn ein Verbinder an Stecker 108 angeschlossen wird.
Stecker 108 schafft eine elektrische Verbindung der Energieleitung 74 und Energierücklaufleitung 76 mit elektronischem Gerät 32a und kann in bekannter Weise ausgeführt werden. Eine bevorzugte Ausführung ist einer im Bereich automobiler Fahrzeuge verwendeten Energieanschlussstelle ähnlich, es wird jedoch jede beliebige Verbindungsvorrichtung zur Verbindung eines elektronischen Gerätes mit der Anschlussstelle ebenso bevorzugt. Ein Beispiel könnte eine für Häuser typische Wandsteckdose oder jeden beliebigen Typ von allgemeinem Verbinder für elektrische Kontakte umfassen.
Prüfschaltung 72 führt während der Initialisierung des LDMS 10 eine Überprüfung jeder der Anschlussstellen 68 und 70 durch. Wenn LDMS 10 anfangs durch eine Hilfsenergieversorgung (nicht gezeigt) mit Leistung versorgt wird, veranlasst Prüfschaltung 72 die Leistungsfreigabeschaltung 100 zur Freigabe des Leistungswandlers 60 für eine Zeitspanne. Eine bevorzugte Zeitspanne ist 7 Sekunden, aber jede beliebige Zeitspanne mit der Fähigkeit zur Messung der Ausgabe des Wandlers 60 auf Leitungen 74 und 76 wäre ausreichend. Nach der Zeitspanne wird die an Leitungen 74 und 76 ausgegebene Leistung gemessen. Wenn die Leistungsmenge außerhalb eines akzeptablen Bereiches ist, wie z.B. eine Unterspannung oder eine Überspannung, beginnt ein Fehler-Timer in der Prüfschaltung 72 die Zeit zu messen. Ein solcher bevorzugter akzeptabler Be triebsbereich ist von ungefähr 10 Volt bis ungefähr 16 Volt. Der bevorzugte akzeptable Betriebsbereich ist abhängig von der Wahl der elektronischen Komponenten und dem Typ der an die Anschlussstellen angeschlossenen elektronischen Geräte. Wenn die Leistung länger als eine bestimmte Zeit weiterhin außerhalb des akzeptablen Bereiches bleibt, ist ein Fehler aufgetreten. Ein solcher bevorzugter Bereich ist von ungefähr 400 msec bis ungefähr 600 msec. Der Bereich ist natürlich von den Eigenschaften der elektronischen Komponenten und der elektronischen Geräte abhängig. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, veranlasst die Prüfschaltung 72 die Deaktivierung der Leistungsfreigabeschaltung 100, bis der Fehler behoben wurde. Jegliche Fehler werden der Leistungsverteilungsschaltung 12 rückgemeldet.
Steuerungsschaltung 66, Wandler 62 und Anschlussstelle 70 arbeiten auf eine ähnliche Weise.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen Anschlussstellen 68 und 70 eine Anzeigevorrichtung 112, die anzeigt, ob Leistung verfügbar ist. Anzeigevorrichtung 112 ist über Leitung 114 mit verfügbarer Energieleitung 28a verbunden. Anzeigevorrichtung 112 kann durch jede beliebige bekannte Anzeigevorrichtung, wie z.B. LED, ausgeführt sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Wandlers 60 wird in 4 dargestellt. Wandler 62 ist Wandler 60 im Betrieb ähnlich. Wie in 4 dargestellt, umfasst Wandler 60 einen Leistungsfaktorverbinder 116, einen Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandler 118 und eine Stromerhöhungsschaltung 120.
Leistungsfaktorschaltung 116 ist mit Energieleitung 24a und Energierücklaufleitung 26a und mit Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandler 118 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt Leistungsfaktorverbinder 116 ein Wechselstrom-Signal in ein Gleichstrom-Signal, damit die Stromkurvenform zu der Spannungskurvenform passt und die Energiequelle von jeglichen Stromspitzen der elektronischen Geräte isoliert wird. Vorzugsweise wandelt die Leistungsfaktorschaltung ein 115 Volt-Wechselstrom-Signal in eine 200 Volt-Gleichstrom-Schaltung. Andere Wandlungen sind gleichermaßen bevorzugt.
Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandler 118 wandelt ein Hochspannungssignal von Leistungsfaktorverbinder 116 in eine von elektronischem Gerät 32a nutzbare Spannung. Eine bevorzugte Wandlung ist zum Beispiel von 200 Volt-Gleichstrom in einen Bereich von ungefähr 10 Volt-Gleichstrom bis zu ungefähr 16 Volt-Gleichstrom. Am ehesten bevorzugt ist eine Wandlung in 12 Volt-Gleichstrom.
An Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandler 118 ist über Leitung 121 eine Stromerhöhungsschaltung 120 angeschlossen. Wenn ein neues elektronisches Gerät beginnt, von LDMS 10 Leistung zu beziehen, kann es üblicherweise einen anfänglichen Stromstoß jenseits des Nennbetriebsbereiches des Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandlers 118 haben. Ein bevorzugter Nennarbeitsstrom von Gleichstrom-in-Gleichstrom beträgt von ungefähr 5A bis ungefähr 7A. Der Stromstoß kann um mehrere Größenordnungen größer sein als der Nennarbeitsstrombereich. Folglich kann der Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandler möglicherweise den von dem angeschlossenen elektronischen Gerät 32a benötigten Strom nicht liefern. Stromerhöhungsschaltung 120 erfasst einen anfänglichen Stromstoß und erhöht eine auf Leitungen 74 und 76 verfügbare Strommenge für eine Zeitspanne, um dem anfänglichen Stromstoß generell zu genügen. Eine bevorzugte Erhöhung ist von ungefähr eineinhalbmal bis zweimal so hoch wie der Nennarbeitsstrom des Gleichstrom-in-Gleichstrom-Wandlers 118. Eine bevorzugte Zeitspanne, um dem anfänglichen Stromstoß zu genügen, ist von ungefähr 40 msec bis ungefähr 50 msec. Die Zeitspanne wäre von dem Typ des an die Anschlussstelle angeschlossenen elektronischen Gerätes abhängig.
In einer bevorzugten Ausführungsform wandelt der Wandler 60 ein 115 Volt-Wechselstrom-Signal auf Leitungen 24a und 26a in ein 12 Volt-Gleichstrom-Signal auf Leitungen 74 und 76. In dieser Ausführungsform umfasst der Wandler 60
In Betrieb verwaltet das LDMS 10 die Versorgung einer Vielfalt von elektronischen Geräten 32 durch eine begrenzte Energieversorgung, wie z.B. der in einem Flugzeug, in einem Boot, oder auf einem Schienenweg vorgefundenen.
Obwohl auf eine Vielfalt von Energieversorgung anwendbar, wird der Betrieb des LDMS 10 jetzt gemäß einer auf ein Flugzeug angewendeten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Da das bevorzugte LDMS 10 mit der Hilfsenergieversorgung von den Turbinenmotoren eines Flugzeuges verbunden ist, agiert diese als Energiequelle 16.
In einer Business- oder Economy-Klasse eines Fahrgastraumes eines Flugzeuges befinden sich Sitzreihen. Die Anzahl der Sitze in jeder Reihe variiert in Abhängigkeit von dem Flugzeugtyp. Diese bevorzugte Ausführungsform ist nicht auf irgendeinen besonderen Flugzeugtyp begrenzt. Für je zwei Sitze stünde eine Leistungseinheit 14 zur Verfügung, die zwei Anschlussstellen unterstützt. Es sind verschiedene Konfigurationstypen möglich und gleichermaßen bevorzugt.
Während eines anfänglichen Einschaltens wird das Signal für eingebaute Prüfung auf Leitung 122 freigegeben und Hauptprüfschaltung 42 empfängt über Leitungen 30a,...30n einen Statusbericht jeder der Leistungseinheiten 14a,...14n. Der Status jeder der Leistungseinheiten 14a,...14n beinhaltet, ob eine Unterspannung oder Überspannung detektiert wurde. Solche Status können auf Anzeigevorrichtung 44 angezeigt werden oder durch jede beliebige bekannte Einrichtung von der Hauptprüfschaltung 42 aufgezeichnet werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann Leistungseinheit 14a direkt mit Leistungsquelle 16 verbunden werden. In dieser Ausführungsform ist Leistungseinheit 14a nicht mit einer Leistungsverteilungsschaltung 12 verbunden. In dieser Konfiguration wird Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a kontinuierlich so eingestellt, wie z.B. durch einen Brückendraht, dass sie zusätzliche verfügbare Leistung anzeigt und meldet Prüfschaltung 72 keinen Fehlerstatus an Lei stungsverteilungsschaltung 12. Prüfschaltung 72 kann Fehler direkt an eine andere Anzeigevorrichtung (nicht gezeigt) melden.
Eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform wird jetzt unter Verwendung von 1 bis 3 und Leistungseinheit 14 beschrieben. Wie vorhergehend ist Leistungseinheit 14a beispielhaft und alle anderen Leistungseinheiten 14b,...14n arbeiten auf ähnliche Weise.
Ein Nutzer, der ein elektronisches Gerät, wie z.B. einen Laptop-Computer, ein Spielsystem oder Ähnliches mit Leistung versorgen möchte, führt einen Steckverbinder in Stecker 108 ein, wodurch er über Leitung 110 einen Schalter 106 aktiviert. Schalter 106 schickt über Leistungsanforderungsleitung 88 eine Leistungsanforderung an Leistungsfreigabeschaltung 100. Leistungsfreigabeschaltung 100 bestimmt, ob die externe Schaltung über Leitung 104 eine Verbindung freigegeben hat. Für einen Nutzer kann die Eingabe einer gültigen Kreditkartennummer oder die Einführung einer gültigen Kreditkarte in einen Kreditkartenleser erforderlich sein, um die externe Freigabeschaltung dazu zu veranlassen, eine Transaktion für gültig zu erklären und über Leitung 104 ein Freigabesignal an Leistungsfreigabeschaltung 100 zu schicken.
Anzeigevorrichtung 112 kann dem Nutzer anzeigen können, ob Leistung verfügbar ist, bevor der Nutzer versucht, Leistung zu beziehen.
Leistungsfreigabeschaltung 100 überprüft außerdem Leistungsverfügbarkeitsleitung 28a. Die Leistungsfreigabeschaltung erzeugt kein Freigabesignal über Leitung 78, um Wandler 60 zu betreiben, bevor nicht alle drei Bedingungen erfüllt sind: (1) Leistung ist verfügbar, wie durch Überprüfungsleitung 28a bestimmt; (2) die externe Freigabeschaltung hat ein Freigabesignal auf Leitung 104 platziert; und (3) von Anschlussstelle 68 wurde eine Leistungsanforderung empfangen.
Wenn alle drei Bedingungen erfüllt sind, platziert Leistungsfreigabeschaltung 100 ein Freigabesignal auf Leitung 78, um Wandler 60 zu betreiben. Außerdem wird eine interne Zeit aktiviert. Wenn die Ausgabe des Wandlers 60 sich innerhalb einer vorherbestimmten Zeit nicht innerhalb eines Nennbe triebsbereiches befindet, wird ein Fehlersignal an Leistungsverteilungsschaltung 12 geschickt.
Nach Auftreten eines Fehlers zeichnet die Leistungsverteilungsschaltung den Fehler auf, entfernt Leistungseinheit 14a das Leistungsverfügbarkeitssignal von Leitung 28a und veranlasst die Leistungsfreigabeschaltung 100 den Wandler 60 zur Einstellung seines Betriebes. Wenn der Nutzer die Leistungsanforderung auf Leitung 88 durch Trennung vom Stecker 108 entfernt, werden die mit der freigebenden Leistungseinheit 14a in Verbindung stehenden Schaltungen rückgesetzt.
Energieverteilungsschaltung 12 überwacht die von Leistungseinheiten 14a,...14n gezogene Gesamtleistungsmenge. Jede der Leistungssensorschaltungen 34a,...34n erfasst die von ihrer entsprechenden Leistungseinheit 14a,...14n gezogene Leistungsmenge. Wenn Leistungskomparator 38 bestimmt, dass die durch die Summe der Eingänge 46a,...46n gegebene Gesamtleistungsmenge eine Maximallastgrenze überschreitet, entfernt der Leistungskomparator das Leistungsverfügbarkeitssignal von Leitung 50, wobei er anzeigt, dass keine zusätzliche Leistung mehr verfügbar ist. Die Maximallastgrenze kann ein Komponententoleranzniveau sein, bei dem verschiedene elektrische Komponenten der Energiequelle 16 und des LDMS 10 möglicherweise beschädigt werden, oder auf ein Sicherheitsniveau unter dem Gerätetoleranzniveau eingestellt werden.
Der Leistungskomparator überwacht weiterhin die von Leistungseinheiten 14a,...14n gezogene Gesamtleistungsmenge. Wenn diese Gesamtleistungsmenge unter ein Hystereseniveau fällt, gibt der Leistungskomparator 38 wieder ein Leistungsverfügbarkeitssignal in Leitung 50. Das Hystereseniveau ist unter der Maximallastgrenze, um vorweg genommene Stromschwankungen in den noch angeschlossenen elektronischen Geräten zu berücksichtigen.
Während Leistungskomparator 38 die von LDMS 10 gezogene Gesamtleistungsmenge überwacht, überwachen Leistungssensorschaltungen 34a,...34n die von ihren jeweiligen Leistungseinheiten 14a,...14n gezogene; Leistungs menge. Leistungssensorschaltungen 14a,...14n arbeiten durch kontinuierliches Messen der von Leistungseinheiten 14a,...14n gezogenen Leistungsmenge und Ausgeben des Ergebnisses auf Leitungen 46a,...46n. Ungefähr zur gleichen Zeit vergleichen Leistungssensorschaltungen 34a,...34n außerdem die von Leistungseinheiten 14a,...14n gezogene Leistung mit ihrem jeweiligen Leistungseinheitsmaximum. Wenn die von Leistungseinheiten 34a,...34n gezogene Leistungsmenge ihr jeweiliges Leistungseinheitsmaximum überschreitet, zeigen Leistungssensorschaltungen 34a,...34n ihren jeweiligen Schaltungen 36a,...38n die Überschreitung des Grenzwerts an. Als Antwort auf ein Signal auf ihrer jeweiligen Leitung 48a,...48n, entfernen Schaltungen 36a,...36n das Leistungsverfügbarkeitssignal von ihrer jeweiligen Ausgangsleitung 28a,...28n.
Leistungssensorschaltungen 34a,...34n entfernen das Signal für einen überschrittenen Grenzwert, wenn die von ihrer jeweiligen Leistungseinheit 14a,...14n gezogene Leistungsmenge unter einen Hysteresewert sinkt, der ähnlich arbeitet wie der in Leistungskomparator 38 vorgefundene.
Schaltungen 36a,...36n geben ein Leistungsverfügbarkeitssignal auf ihrer jeweiligen Ausgangsleitung 28a,...28n, wenn Leistung verfügbar ist, wie durch Leitung 50 angezeigt, und die Leistungssensorschaltung hat kein Signal für einen überschrittenen Grenzwert auf Schaltungen 36a,...36n bzw. Eingangsleitungen 46a,...46n.
Folglich sieht LDMS 10 ein System und eine Technik vor, die die Bereitstellung von Leistung durch eine begrenzte Leistungsversorgung für eine Mehrzahl von elektronischen Geräten von gleicher Priorität zulässt, die um die begrenzten Leistungsreserven konkurrieren. Tatsächlich können zusätzliche Geräte hinzugefügt werden, bis ein Systemmaximum überschritten wird. Es dürfen keine anderen zusätzlichen Geräte Leistung beziehen, bis die Gesamtleistungsmenge auf ein bestimmtes Niveau abgefallen ist, zu welchem Zeitpunkt zusätzliche Geräte hinzugefügt werden können. Alternativ sieht die Erfindung außerdem ein Stromerhöhungssystem vor, das beim Hinzufügen eines neuen Geräts Extrastrom liefert, ohne die von der Energiequelle gezogene Leistung zu stören.
Es wird dem Fachmann klar sein, dass in der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne den Anwendungsbereich der Erfindung zu verlassen. Folglich ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt dass sie sich innerhalb des Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche befinden.

Claims

Stromverteilungsanlage (10), bestehend aus: – einer Stromquelle (16); – einer Mehrzahl von Anschlussstellen (68, 70) für das Anzapfen besagter Stromquelle (16), und – einem Stromverteilerkreis (12), der die besagte Stromquelle (16) mit den einzelnen Anschlussstellen (68, 70) verbindet, die besagte Stromquelle (12) bestehend aus: – einer Mehrzahl von Stromleitungen (24, 26) für die Verteilung des Stroms auf die Anschlussstellen (68, 70); – einer Mehrzahl von Stromfühlerkreisen (34) für die Überwachung der Menge der Stromentnahme aus jeder Stromleitung (24, 26); – einem Stromkomparator (38), der an den verschiedenen Stromfühlerkreisen (34) angeschlossen ist, um die Menge der Stromentnahme der Stromleitungen (24, 26) zu addieren und diese Summe mit einer festgesetzten maximalen Strommenge sowie mit einem Hysteresewert unterhalb der festgesetzten maximalen Strommenge zu vergleichen; – einer Mehrzahl von Stromverfügbarkeitskreisen (36), die jeweils an einem der entsprechenden Stromfühlerkreisen (34) und an dem Stromkomparator (38) angeschlossen sind, um individuelle Ausgangssignale zu erzeugen; und – jeder einzelnen Anschlussstelle (68, 70), die an einem der entsprechenden Stromverfügbarkeitskreise (36) und an einem der entsprechenden Stromfühlerkreise (34) angeschlossen ist, wobei jede einzelne Anschlussstelle (68, 70) durch die besagten entsprechenden Stromverfügbarkeitskreise (36) freigegeben wird, wenn die entnommene Gesamtstrommenge unter den besagten Hysteresewert abfällt.
Stromverteilungsanlage (10) gemäß Anspruch 1, wobei die besagte Mehrzahl der Stromfühlerkreise (34) kontinuierlich die durch die Stromleitungen (24, 26) entnommene Strommenge überwachen.
Stromverteilungsanlage (10) gemäß Anspruch 1, wobei der besagte Stromverteilerkreis (12) darüber hinaus folgendes beinhaltet: – einen Höchstlastkreis (40), der an dem besagten Stromkomparator (38) angeschlossen ist, um eine festgelegte maximale Strommenge vorzusehen.
Stromverteilungsanlage (10) gemäß Anspruch 1, wobei der besagte Stromverteilerkreis (12) darüber hinaus folgendes beinhaltet: – einen Hauptprüfkreis (42), der an jedem einzelnen der besagten Anschlussstellen (68) angeschlossen ist, um Statusanzeigen zu erhalten.
Stromverteilungsanlage (10) gemäß Anspruch 4, wobei der besagte Stromverteilerkreis (12) darüber hinaus folgendes beinhaltet: – eine Anzeige (44), die an dem besagten Hauptprüfkreis (42) angeschlossen ist.
Anlage gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, wobei jede einzelne Anschlussstelle (68, 70) in der Lage ist, einen Anwender in einem Beförderungsmittel mit Strom zu versorgen, wobei jede einzelne Anschlussstelle (68, 70) über einen Schalter (106) und einen Stecker (108) verfügt und der Schalter (106) beim Anschluss eines elektronischen Geräts (32a) an den Stecker (108) ein Stromanforderurigssignal (88) erzeugt.
Anlage gemäß Anspruch 6, wobei der besagte Schalter (106) ein mechanischer Kontakt ist.
Anlage gemäß Anspruch 6, wobei der Schalter (106) nur dann einen Kreis für die Stromversorgung eines elektronischen Geräts (32a) vervollständigt, wenn das elektronische Gerät (32a) an den Stecker (108) angeschlossen wird.
Anlage gemäß den Ansprüchen 6 bis 8 mit einer Anzeige, die anzeigen kann, dass Strom an den entsprechenden Anschlussstellen (68, 70) zur Verfügung steht.
Stromverteilungsanlage (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, die darüber hinaus über Netzteile (14) einschließlich Anschlussstellen (68, 70) verfügt und an dem Stromfühlerkreis angeschlossen ist.
Anwendung der Anlage gemäß Anspruch 1 bis 10 in einem Beförderungsmittel.
Anwendung gemäß Anspruch 11 für die Stromversorgung (16) einer im Sitz integrierten Unterhaltungselektronik in einem Beförderungsmittel.
Anwendung gemäß Anspruch 11 für die Stromversorgung eines Laptops oder Spielesystems in einem Beförderungsmittel.
Anwendung gemäß Anspruch 11 bis 13 in einem Flugzeug, Schiff oder Zug.
Methode der Stromverteilung von einer Stromversorgung auf eine Mehrzahl von Anschlussstellen (68, 70) über eine Mehrzahl von Stromleitungen (24, 26), folgende Stufen beinhaltend: – Kontinuierliche Überwachung der durch die Stromleitungen (24, 26) entnommenen Strommengen; – Bestimmung der entnommenen Gesamtstrommenge durch Addition der durch die Stromleitungen (24, 26) entnommenen Strommengen; – Vergleich der entnommenen Gesamtstrommenge mit einer festgelegten maximalen Strommenge; – Erzeugung eines Stromverfügbarkeitssignals als Funktion der entnommenen Gesamtstrommenge, – Entfernung des Stromverfügbarkeitssignals, wenn die entnommene Gesamtstrommenge die festgelegte maximale Strommenge überschreitet und bis die entnommene Gesamtstrommenge unter einen Hysteresewert abgefallen ist, der unter der festgelegten maximalen Strommenge liegt; und – Selektive Freigabe einzelner Anschlussstellen (68, 70), sobald das Stromverfügbarkeitssignal erzeugt wird.
Methode der Stromverteilung gemäß Anspruch 15, wobei die besagte Freigabestufe den einzelnen Anschlussstellen (68) Strom zuweist nach dem Prinzip "wer zuerst kommt, mahlt zuerst".
Anwendung der Methode gemäß den Ansprüchen 15 und 16 in einem Beförderungsmittel.
Anwendung der Methode gemäß den Ansprüchen 15 und 16 für die Stromversorgung einer im Sitz integrierten Unterhaltungselektronik in einem Beförderungsmittel.
Anwendung der Methode gemäß den Ansprüchen 15 und 16 für die Stromversorgung eines Laptops oder Spielesystems in einem Beförderungsmittel.
Anwendung gemäß Anspruch 17 bis 19 in einem Flugzeug, Schiff oder Zug.