ITTO20131100A1

ITTO20131100A1 - Utenza elettrica domestica

Info

Publication number: ITTO20131100A1
Application number: IT001100A
Authority: IT
Inventors: Alessio Beato; Luigi Fagnano; Stefano Frattesi; Gabriele Merlonghi
Original assignee: Indesit Co Spa
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-01
Also published as: WO2015101882A1

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Utenza elettrica domestica”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda le utenze elettriche domestiche ed è stata sviluppata con particolare riferimento al tema della misura dei consumi di energia elettrica.

Stato della tecnica anteriore

Da EP 0844 326 A1, sul quale si basa il preambolo della rivendicazione 1, è nota un’utenza elettrica domestica predisposta per rendere disponibili ad un utente indicazioni relative al consumo di risorse da parte dell’utenza stessa, tra le quali l’energia elettrica. Tale documento descrive in particolare una macchina lavabiancheria avente un sistema di controllo elettronico, comprendente un microcontrollore principale e mezzi di memoria non volatile in cui sono codificati dati relativi alle tipiche caratteristiche di consumo dei vari carichi elettrici della macchina (pompe, elettrovalvole, motori, resistenze, spie, eccetera). Tali dati, che sono il risultato di indagini e prove pratiche, costituiscono una “base di conoscenza” volta a consentire l’individuazione dei consumi, per unità di tempo, dei citati carichi elettrici. A tale scopo il sistema di controllo è configurato per ottenere il valore di consumo totale di energia elettrica realizzato nel corso di un ciclo di funzionamento a partire dal calcolo dei consumi parziali realizzati da ogni singolo carico. Tali valori di consumo parziali sono stimati dal sistema di controllo, moltiplicando una potenza elettrica assorbita da ogni carico - come codificata nei mezzi di memoria - per il periodo di tempo in cui il carico in questione viene reso attivo nel corso del ciclo di funzionamento selezionato dall’utente, dove tale tempo è evidentemente noto alla logica di controllo avente la funzione di comandare i vari carichi. Il valore di consumo totale è poi ottenuto dalla logica di controllo effettuando la somma dei singoli valori stimati. In questo modo, su di un visualizzatore della macchina, può essere resa disponibile un’indicazione rappresentativa del valore di consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione di un ciclo di funzionamento eseguito dalla macchina.

Un inconveniente della soluzione secondo EP 0844 326 A1 è rappresentato dal fatto che il calcolo dei valori di consumo di energia elettrica è comunque il risultato di stime basate su valori di consumo essenzialmente nominali dei vari carichi elettrici, dove tale calcolo non tiene conto di variabili indipendenti dalle selezioni operabili dall’utente sul quadro comandi della macchina.

Onde risolvere tale inconveniente, WO 2010/049822 A1 propone una soluzione in cui il sistema di controllo elettronico di un’utenza elettrica è appositamente equipaggiato di un dispositivo di misura di una o più grandezze elettriche associate al funzionamento dell’utenza stessa. Tale dispositivo di misura - comunemente noto come “power meter” - è configurato per fornire al microcontrollore principale del sistema di controllo il valore delle suddette grandezze elettriche, tra le quali il consumo di energia elettrica determinato dall’esecuzione di un ciclo di funzionamento. Anche in questo caso il microcontrollore principale è predisposto per controllare l’esplicitazione dell’informazione indicativa del consumo di energia elettrica, tramite idonei mezzi di interfaccia utente.

La soluzione secondo WO 2010/049822 A1 consente di disporre di misure rigorose, e quindi effettive, del consumo di energia elettrica determinato dallo svolgimento di un ciclo di funzionamento, ma presuppone che il sistema di controllo dell’utenza elettrica sia equipaggiato di una componentistica allo stato solido che è aggiuntiva rispetto a quella normalmente prevista. Tale componentistica aggiuntiva, rappresentata dal suddetto dispositivo di misura di grandezze elettriche, determina un costo aggiuntivo non trascurabile, che è difficilmente proponibile per elettrodomestici di bassa gamma.

Sommario dell’invenzione

A partire dalla tecnica nota da EP 0 844 326 A1, la presente invenzione si propone di realizzare un’utenza elettrica domestica, in particolare un elettrodomestico, il cui sistema di controllo sia in grado di fornire valori più accurati di potenza istantanea e di energia consumata in un periodo considerato (ad esempio un ciclo di funzionamento o una sua frazione), basandosi sulla stima dei consumi di singoli carichi e senza l’utilizzo di componenti dedicati di misura di potenza ed energia, ovverosia aggiuntivi a quelli normalmente necessari per controllare il funzionamento dell’utenza elettrica.

Tale scopo è raggiunto, secondo la presente invenzione, da un metodo per stimare consumi elettrici in un’utenza elettrica domestica ed un’utenza elettrica domestica aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate. Le rivendicazioni costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi dell’invenzione saranno resi evidenti dalla descrizione dettagliata che segue e dalla relativa figura 1, fornita a puro titolo di esempio, in cui è mostrato uno schema a blocchi semplificato di un sistema di controllo digitale per utenze elettriche domestiche, idoneo per l’implementazione dell’invenzione.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione preferite dell’invenzione

Il riferimento ad “una forma di attuazione” all’interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, la dizione “in una forma di attuazione” e simili, presenti in diverse parti all’interno di questa descrizione, non sono necessariamente tutti riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione. I riferimenti utilizzati nel seguito sono soltanto per comodità e non definiscono l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione. Si precisa inoltre che nel seguito della presente descrizione saranno descritti solo gli elementi utili per la comprensione dell’invenzione.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, in figura 1 è illustrato in forma meramente schematica un esempio di sistema di controllo digitale di un’utenza elettrica domestica idoneo per l’implementazione della presente invenzione, in particolare un elettrodomestico: nel seguito si supponga che l’utenza sia una macchina per il trattamento di capi tessili, quale una lavabiancheria o una lava-asciugatrice di biancheria, per quanto l’invenzione sia applicabile ad una varia casistica di utenze elettriche domestiche a controllo digitale. Si noti che la struttura circuitale schematizzata in figura 1 è quelle tipicamente adottata in macchine di tipo noto, fatte salve le specifiche modalità di controllo dei consumi di energia elettrica previste secondo l’invenzione.

Nel sistema di controllo raffigurato, indicato globalmente con ACS, si distinguono le seguenti parti funzionali:

- un microcontrollore principale MC, che presiede alla gestione del sistema di controllo ACS;

- un alimentatore stabilizzato PS, che genera la bassa tensione continua necessaria per alimentare la logica di controllo dell’utenza elettrica;

- sensori S1, S2, ..., Sn, attraverso i quali microcontrollore MC acquisisce informazioni relative al processo che sta controllando; nel caso di una lavabiancheria o una lava-asciugatrice, i sensori possono ad esempio comprendere un sensore di livello, un sensore di conducibilità dell’acqua, un sensore di peso della biancheria da trattare, un sensore di velocità di un motore, uno o più sensori di temperatura, un sensore di umidità, eccetera;

- carichi elettrici EL1, EL2, ..., ELn, utilizzati per eseguire un programma di funzionamento selezionato da un utente; con riferimento all’esempio citato di una lavabiancheria o una lava-asciugatrice, i carichi EL1, EL2, ..., ELn, possono comprendere una motopompa, una o più elettro-valvole, una resistenza di riscaldamento dell’acqua, una scheda elettronica di controllo, una serie di spie luminose, un motoventilatore, una resistenza di riscaldamento per l’aria di asciugatura, un compressore, eccetera;

- attuatori A1, A2, ..., An, per mezzo dei quali il microcontrollore MC gestisce i rispettivi carichi elettrici dell’utenza elettrica, tali attuatori essendo ad esempio rappresentati da relè o da triac;

- dispositivi di comando DRV1, DRV2, ..., DRVn, per controllare i suddetti attuatori, tali dispositivi di comando essendo ad esempio rappresentati da transistor;

- un’interfaccia utente UI - dialogante con il microcontrollore MC tramite una linea di comunicazione CL1 - attraverso cui l’utente seleziona la funzione che l’utenza elettrica deve svolgere e le eventuali opzioni ad essa relative, e mediante la quale lo stesso utente può ricevere informazioni sul processo associato alla funzione selezionata, particolarmente tramite un display o altri mezzi di visualizzazione;

- l’alimentazione alternata di rete Vac, ad esempio a 230 V nominali, con fase e neutro indicati rispettivamente con L e N, che alimenta direttamente i vari carichi elettrici dell’utenza e, indirettamente, attraverso l’alimentatore stabilizzato PS, la logica di controllo a bassa tensione della stessa utenza (come spiegato poco oltre, tramite la rete Vac è anche alimentato indirettamente un motore M).

In figura 1 è rappresentato un ulteriore carico elettrico dell’utenza, e segnatamente un motore M, ad esempio operativamente accoppiato ad un albero di azionamento di un cesto portabiancheria. Il motore M può essere ad esempio un motore a induzione o a magneti permanenti che include una pluralità di avvolgimenti di fase. Nel caso esemplificato, si supponga che il motore M sia un motore a induzione trifase, comandato tramite un circuito invertitore di concezione nota nel settore. A tale scopo, nell’esempio di figura 1, con RCT è indicata una sorgente di tensione sostanzialmente continua, comprendente un circuito rettificatore da ac-dc, che riceve una tensione di ingresso da Vac. La sorgente RCT, che può includere ad esempio diodi rettificatori in una configurazione a ponte, è accoppiata ad un inverter dc-ac indicato con INV, per il tramite di una linea Vdc costituente un cosiddetto “bus in continua” o “bus dc”. A valle della sorgente RCT, sulla linea Vdc è di preferenza previsto un condensatore di bulk, non indicato, connesso in modo tale per cui l’inverter INV riceva una tensione costante dc, per esempio di approssimativamente 320 V dc (per una tensione di ingresso alla sorgente RCT di 230 V ac nominali). In sostanza, la sorgente RCT rettifica la tensione alternata e pre-carica il suddetto condensatore, che migliora il fattore di forma della tensione continua applicata all’inverter INV, quest’ultimo convertendo poi la tensione continua in alternata alla frequenza opportuna.

Nel caso esemplificato, il microcontrollore principale MC gestisce il motore M -nei tempi e con le modalità programmate (velocità, periodi di rotazione, periodi di pausa, eventuali inversioni della rotazione, eccetera) per il tramite di un microcontrollore dedicato MC1, con il quale è in comunicazione di segnale tramite un idoneo bus, indicato con B1. In un certo senso, quindi, il microcontrollore ausiliario MC1 adempie a funzionalità simili a quelle dei dispositivi di comando DRV1, DRV2, ..., DRVn relativi agli altri carichi elettrici EL1, EL2, …, ELn dell’utenza.

Il microcontrollore ausiliario MC1 è programmato per pilotare l’inverter INV in funzione di comandi ricevuti dal microcontrollore principale MC tramite il bus B1, in modo da collegare la potenza sulle linee del bus Vdc alle fasi del motore 5, secondo un andamento desiderato. L’inverter INV provvede ad alimentare gli avvolgimenti di fase del motore 5 con una desiderata tensione e frequenza, in modo da generare nel motore 5 le correnti necessarie per la rotazione del suo rotore. Al microcontrollore MC1 è anche associato un sensore della velocità del motore M, qui indicato con SS. La frequenza e l’ampiezza della tensione d’uscita dell’inverter INV sono regolate dal microcontrollore MC1 secondo una qualsiasi tecnica nota nel settore. Si noti che le funzionalità proprie del microcontrollore MC1 possono essere eventualmente integrate nel microcontrollore principale MC.

Il sistema di controllo ASC è inoltre provvisto di propri mezzi per rilevare il valore della tensione alternata di rete Vac che alimenta l’utenza. Come normalmente avviene nella maggior parte degli elettrodomestici a controllo elettronico, tale misurazione può essere effettuata in modo indiretto, ad esempio impiegando un semplice partitore resistivo, schematizzato in figura 1 dalle resistenze indicate con R1 ed R2. Tramite il partitore R1-R2 il microcontrollore MC riceve ad un suo idoneo ingresso una tensione VVac, che è proporzionale al valore della tensione alternata di rete Vac, per ricavare con modalità note il valore efficace della tensione di rete Vac. Una disposizione circuitale di questo tipo è normalmente prevista dal sistema di controllo di varie utenze elettriche domestiche, ad esempio per rilevare eventuali interruzioni della tensione di alimentazione di rete e/o per ragioni di sicurezza (un elettrodomestico non deve normalmente poter funzionare al di fuori di un campo di tensioni di rete ammissibili).

Il sistema di controllo ACS comprende mezzi di memoria non volatile operativamente associati al microcontrollore MC, che nell’esempio di figura 1 sono indicati con MEM e rappresentati isolatamente. Questi mezzi di memoria possono comunque essere integrati nel microcontrollore MC e/o nel microcontrollore MC1.

Nei mezzi di memoria MEM sono contenute informazioni di programma PD ed informazioni di consumo individuale CD. Le informazioni di programma comprendono l’insieme di istruzioni codificate che il microcontrollore MC utilizza ai fini del controllo dei vari carichi elettrici dell’utenza nel corso dell’esecuzione dei cicli di funzionamento, anche sulla base delle grandezze fisiche e/o elettriche misurate tramite i mezzi sensori S1, S2, …, Sn, SS. Le informazioni di consumo comprendono invece valori rappresentativi delle caratteristiche di consumo dei vari carichi elettrici dell’utenza, ad esempio i carichi indicati con EL1, EL2, …, ELn. Tali informazioni possono includere il valore di potenza elettrica dei carichi e/o il loro valore di resistenza, in caso di carichi di tipo resistivo. Tali valori possono essere valori nominali oppure, preferibilmente per i carichi più significativi, valori ottenuti sulla base di prove ed indagini sperimentali, similmente all’approccio previsto in EP 0844 326 A1.

Come precedentemente indicato, il sistema di controllo dell’utenza elettrica oggetto dell’invenzione è predisposto per effettuare stime accurate dei consumi di energia elettrica associati al suo funzionamento.

Nel caso dell’invenzione, la stima dell’assorbimento di almeno alcuni carichi elettrici è basata, oltre che su valori memorizzati, anche sulla misurazione di grandezze fisiche e/o elettriche che il sistema di controllo deve comunque effettuare, tramite i mezzi sensori R1-R2, SS, S1, S2,…, Sn, ai fini dell’esecuzione di un ciclo di funzionamento. I valori di tali grandezze vengono quindi a costituire un parametro che il sistema di controllo mette in relazione con i valori rappresentativi di potenza elettrica di taluni carichi elettrici nel corso dello svolgimento del ciclo di funzionamento dell’utenza. Tali grandezze sono qui definite per semplicità “parametri di correzione”, in quanto i relativi valori sono utilizzati per affinare valori pre-memorizzati, preferibilmente codificati in forma tabellare nella memoria MEM. Per tale motivo, le informazioni di consumo individuale CD relative ad almeno alcuni carichi elettrici includono, oltre che i relativi valori rappresentativi di potenza elettrica, anche le formule che esprimono la relazione esistente tra un tale valore ed il relativo o i relativi parametri di correzione.

In una forma di attuazione, il metodo di controllo in accordo all’invenzione, prevede differenti gradi di precisione della stima dei consumi dei vari carichi, i quali dipendono dal contributo che i carichi in questione forniscono al consumo totale dell’utenza elettrica. In un’attuazione preferita, i carichi di un’utenza elettrica domestica che danno un contributo energetico non trascurabile possono essere modellati dal punto di vista dei consumi nelle categorie che seguono:

1. Carichi a consumo fisso.

Si tratta di carichi elettrici aventi un consumo che può essere influenzato da fattori esterni, ma la cui variabilità è trascurabile ed il cui contributo al consumo complessivo dell’utenza è modesto, quali ad esempio la scheda elettronica di controllo dell’utenza, elettrovalvole, piccoli attuatori e o simili carichi a modesto consumo. In generale, rientrano in tale categoria carichi che hanno potenza non superiore ad una soglia predefinita relativamente bassa, ad esempio 5 W, e ad essi può essere assegnato un valore di consumo fisso, che può corrispondere al loro valore di potenza nominale. Per questi carichi, quindi, una tabella codificata nella memoria MEM include la relativa potenza nominale, ed il microcontrollore MC può desumere il relativo consumo di energia nell’ambito del ciclo di trattamento tramite la semplice formula: "tempo di attivazione” x “potenza nominale”.

2. Carichi a consumo dipendente da un parametro

Si tratta di carichi che danno un contributo energetico non trascurabile sul totale dell’utenza ed il cui consumo può essere influenzato in modo significativo da un fattore esterno. Per ciascuno di questi carichi, una tabella codificata nella memoria MEM contiene il valore rappresentativo del consumo del carico in questione e la sua relazione con il relativo parametro di correzione. Di preferenza, il valore di consumo espresso nella tabella è un valore basato su prove sperimentali, ad esempio eseguite in occasione di una fase di collaudo dell’utenza.

Un esempio in tal senso può essere effettuato in relazione ad una resistenza di riscaldamento dell’acqua o dell’aria di asciugatura in una macchina per il trattamento di capi tessili. Il valore nominale di potenza di un tale tipo di resistenza, che può variare ad esempio tra 1500 e 2200 W, ha solitamente tolleranze del 7-8%, per cui risulta preferibile - ad esempio in fase di collaudo dell’utenza - rilevarne l’effettiva potenza o l’effettivo valore di resistenza, con il dato così rilevato che viene memorizzato in tabella.

La precisione di stima del consumo della resistenza nell’ambito di un ciclo di funzionamento dell’utenza è ulteriormente accresciuta, in accordo all’invenzione, impiegando il valore del relativo parametro di correzione: nell’esempio qui considerato, tale parametro è rappresentato dalla tensione di alimentazione Vac, che il sistema di controllo ACS deve comunque misurare nel corso del ciclo di funzionamento, come sopra chiarito, ad esempio impiegando il partitore R1-R2. In un tale esempio, la formula in tabella può essere del tipo Wa= V<2>/Re, dove Waè la potenza stimata affinata, V<2>è il quadrato del valore efficace della tensione di alimentazione Vac rilevato dal microcontrollore MC ed Reè il valore di resistenza memorizzato del carico in questione.

Un approccio simile a quello esemplificato è applicabile in generale a tutti i carichi di tipo resistivo.

3) Carichi a consumo dipendente da diversi parametri

Anche in questo caso si tratta di carichi elettrici che danno un contributo energetico non trascurabile sul totale dell’utenza, ma il cui consumo è influenzabile da più fattori esterni. Per questi carichi, pertanto, una tabella codificata nei mezzi di memoria MEM mette in relazione il valore di potenza o rappresentativo della potenza con i parametri di correzione di interesse, misurati dal sistema di controllo ACS nello stato di attivazione del carico in questione. Anche in questo caso, il valore relativo alla potenza che è memorizzato in tabella è preferibilmente basato su prove sperimentali, ad esempio eseguite in occasione di una fase di collaudo dell’utenza.

La formula espressa in tabella può essere del tipo Wa= (Wd, P1, P2,), dove Waè la potenza stimata affinata, Wdè la potenza memorizzata del carico in questione e P1e P2sono i valori dei parametri di correzione rilevati dal microcontrollore MC tramite i mezzi sensori R1-R2, SS, S1, S2,…, Sn.

Un esempio di un carico di questo tipo è un compressore, che nel caso degli elettrodomestici può equipaggiare un apparato di refrigerazione o una macchina per il trattamento capi tessili provvista di una pompa di calore. Parametri esterni che influenzano in modo significativo il consumo di un compressore sono la temperatura dell’evaporatore associato al compressore e la tensione di alimentazione di quest’ultimo. Sperimentalmente si può infatti osservare che il consumo di energia elettrica di un compressore dipende, oltre che dalla tensione di alimentazione, anche dalla temperatura di una diversa parte del circuito frigorifero a cui il compressore appartiene, e segnatamente la temperatura dell’evaporatore, che è funzione della pressione interna al circuito ed è indicativa di un maggiore o minore sforzo del compressore stesso. Dalla temperatura rilevata sull’evaporatore e dalla tensione di alimentazione Vac - che sono misure che il sistema di controllo deve comunque effettuare per gestire il funzionamento dell’utenza elettrica - può quindi essere corretto il valore memorizzato rappresentativo della potenza del carico.

Ovviamente il numero “n” dei parametri di correzione potrebbero essere maggiore di due, con la formula che può essere generalizzata in Wa= (Wd, P1, P2,

…Pn,). Un esempio di carico elettrico il cui valore di consumo può essere correlato a vari parametri è un motore universale, ad esempio utilizzato in sostituzione ad un motore trifase per l’azionamento di un cesto portabiancheria o per l’azionamento di dispositivi quali pompe e ventilatori. Il consumo di un tale motore dipende, oltre che dalla tensione di alimentazione, anche da velocità e angolo di fase, che sono grandezze comunque rilevabili dal sistema di ACS per gestire il normale funzionamento dell’utenza elettrica. Il valore di Vac, come detto, può essere rilevato dal microcontrollore MC tramite il sensore R1-R1, il valore di velocità del motore è rilevabile tramite un relativo sensore di velocità facente parte dei mezzi sensori S1, S2, …, Sn (ad esempio una dinamo tachimetrica o un encoder), mentre l’angolo di fase può essere calcolato dal microcontrollore MC sulla base della misura della tensione e della corrente di alimentazione (anche il valore totale della corrente alternata di rete assorbita istante per istante da un’utenza elettrica è normalmente rilevato dal suo sistema di controllo, solitamente tramite un idoneo resistore di misura percorso da tale corrente).

4) Carichi con controllo dedicato

Si tratta di carichi complessi, che danno un contributo energetico non trascurabile sul totale dell’utenza e la cui gestione è demandata ad un microcontrollore aggiuntivo del sistema di controllo dell’utenza elettrica. In questi casi la stima del valore di di potenza e/o di energia viene effettuata direttamente dal microcontrollore che controlla il carico in questione e poi trasmette tale valore al microcontrollore principale del sistema di controllo, che provvede ad aggregarlo con i consumi di tutti gli altri carichi.

Un tipico esempio in tal senso è rappresentato da un motore trifase, quale quello indicato con M, il cui funzionamento è gestito dal microcontrollore dedicato MC1. Anche per carichi di questo tipo le stime di potenza e/o di energia vengono effettuate dal microcontrollore dedicato mediante la misura di grandezze che sono comunque già a disposizione del sistema di controllo, e segnatamente - riferendosi ancora all’esempio del motore M - la tensione di alimentazione, la corrente di fase e la velocità di rotazione del motore, che debbono comunque essere note al microcontrollore ausiliario MC1 per gestire il motore M.

Anche nel caso del motore M, infatti, il microcontrollore MC1 effettuata un misurazione della tensione di alimentazione continua Vdctramite un partitore resistivo. Dall’altro lato, le correnti di fase del motore M sono rilevabili dal microcontrollore MC1 impiegando ad esempio uno o più resistori con bassissimo valore di resistenza per trasformare il valore della corrente in un valore di tensione ad esso proporzionale.

Il microcontrollore MC1 può quindi comunicare le informazioni di potenza stimata e/o energia stimata al microcontrollore centrale MC tramite il bus B1. Ovviamente, se il controllo del carico complesso è effettuato direttamente dal microcontrollore MC, non è necessario un microcontrollore ausiliario ed il relativo bus di comunicazione.

Sulla base dello stato dei vari carichi elettrici, il microcontrollore MC all’uopo programmato provvede ad aggregarne i contributi in termini di potenza e aggiorna così la stima della potenza totale istantanea e dell’energia totale.

Il valore della potenza totale istantanea è calcolato dal microcontrollore MC sommando dei valori stimati di potenza elettrica associati ai rispettivi carichi elettrici attivi dell’utenza elettrica. Il valore di consumo totale di energia in un periodo considerato, che può riferirsi ad esempio ad un ciclo di funzionamento dell’utenza elettrica o ad una sua frazione (ad esempio la fase di lavaggio, la fase di centrifugazione, la fase di asciugatura, eccetera), è invece ottenuto dal microcontrollore MC attraverso la stima di consumi parziali di energia elettrica, realizzati dai carichi elettrici che sono stati resi attivi nel periodo considerato, di tali consumi parziali essendo poi fatta la somma.

Almeno per i carichi elettrici dei gruppi precedentemente indicati con consumi 1), 2) e 3), i suddetti consumi parziali sono ottenuti moltiplicando il relativo valore stimato di potenza elettrica per il periodo di tempo in cui il carico è stato reso attivo nel corso del periodo considerato.

I suddetti valori stimati di potenza elettrica sono ottenuti dal microcontrollore MC sulla base dell’informazione di consumo individuale CD associata ad un relativo carico elettrico.

Nel caso dei carichi di tipo 1), l’informazione di consumo individuale è praticamente costituita da un valore memorizzato (che può essere - come detto - un valore rappresentativo della potenza nominale). Per questi carichi, quindi, il valore stimato di potenza elettrica è ottenuto senza applicare alcun parametro di correzione.

Nel caso dei carichi di tipo 2) e 3, invece, le informazioni di consumo individuale CD comprendono, oltre che il relativo valore memorizzato rappresentativo di potenza elettrica (che può essere - come detto - frutto di prove sperimentali), anche la formula matematica che esprime la relazione esistenze tra tale valore ed uno o più relativi parametri di correzione. Per i carichi di tipo 2) e 3), quindi, i valori stimati di potenza elettrica sono calcolati dal microcontrollore MC applicando al suddetto valore memorizzato uno o più relativi parametri di correzione, ciascuno di tali parametri essendo rappresentativo del valore, ad esempio il valore istantaneo, di una relativa grandezza misurata dai mezzi sensori R1-R2, S1, S2, Sn, SS (riferendosi agli esempi descritti, le grandezze in questione sono tensione, temperatura, velocità, angolo di fase).

Per quanto riguarda infine i carichi di tipo 4), i relativi valori stimati di potenza elettrica ed i relativi valore di consumo parziale di energia elettrica sono direttamente calcolati dal microcontrollore dedicato MC1 o, in assenza di questo, dal microcontrollore MC, tramite elaborazione di dei valori di una pluralità di grandezze rilevate tramite i mezzi sensori (riferendosi agli esempi descritti, le grandezze in questione sono tensione e corrente di fase).

In una forma di attuazione, il valore di energia totale viene calcolato moltiplicando il valore di potenza totale istantanea per la durata del ciclo o della frazione di interesse, o comunque del periodo considerato. Più precisamente, riferendosi ad un ciclo di funzionamento di un’utenza ad alimentazione discontinua, il valore di energia totale può essere ottenuto moltiplicando il valore di potenza totale istantanea per il periodo di accensione dell’utenza, posto che quest’ultima rimane alimentata - più o meno al lungo - sia prima dell’avvio che dopo il termine del ciclo (il consumo prima e dopo il ciclo può tuttavia essere considerato trascurabile).

Tale attuazione è, dal punto di vista elaborativo, la più semplice.

Ciascuno dei valori delle grandezze che costituiscono i parametri di correzione può essere un valore istantaneo, ad esempio quello rilevato dal sistema di controllo ACS nell’istante in cui è richiesto il calcolo della potenza totale istantanea. Per il calcolo relativo all’energia totale, il valore di ciascun parametro di correzione può essere quello rilevato ad un istante predefinito o al raggiungimento di una condizione di funzionamento predefinita del carico (ad esempio subito: dopo l’avvio del ciclo per la tensione, dopo un certo periodo di attivazione del compressore per la temperatura, subito dopo l’avvio del motore universale per velocità e angolo di fase, eccetera). E’ anche possibile, sempre ai fini del calcolo dell’energia totale, predisporre il microcontrollore MC per effettuare una media di più rilevazioni delle grandezze di interesse, e poi impiegare il valore medio quale parametro di correzione impiegato per il calcolo del valore stimato di potenza elettrica da moltiplicare per il tempo di attivazione del carico di interesse.

In una diversa forma di attuazione, particolarmente vantaggiosa qualora si desideri disporre di una precisione di stima ancora più accurata, il microcontrollore MC è programmato per stimare il valore di consumo di energia in un periodo considerato (il ciclo o una sua frazione) sommando valori di potenza totale istantanea: in un’attuazione particolarmente vantaggiosa, ciò è ottenuto calcolando l'integrale della potenza totale istantanea dell’intera utenza, oppure calcolando gli integrali dei valori stimati di potenza elettrica dei vari carichi, e poi sommandoli tra loro.

In una forma di attuazione, ad esempio, il tempo di ciclo (o una sua frazione) viene suddiviso in tanti intervalli, sufficientemente brevi affinché nell’ambito di ciascuno di essi possa essere misurata la potenza istantanea, con le modalità sopra spiegate, che si assume poi costante nell’ambito dello stesso intervallo. La potenza istantanea può essere quella totale o calcolata per ciascun carico attivo. La potenza istantanea rilevata in ogni intervallo viene moltiplicata per la lunghezza dell'intervallo stesso e si sommano i prodotti di tutti gli intervalli: si ottiene in questo modo il valore dell'energia consumata dall’intera utenza o dal singolo carico, ove nel secondo caso i valori di energia di tutti i carichi vengono poi sommati tra loro. Il calcolo è approssimato e l'approssimazione migliora aumentando il numero degli intervalli.

Ciò risulta particolarmente vantaggioso quando la grandezza di interesse è suscettibile di fluttuazioni significative nel breve periodo, ovvero durante il periodo di attivazione del carico a cui è correlata: in tal caso si può pertanto effettuare una successione nel tempo di rilevazioni delle grandezze di interesse, ad esempio ogni 1 sec, in modo da stimare con maggiore precisione l’andamento temporale della potenza istantanea e poter effettuare il calcolo della energia con una operazione di integrazione nel tempo della potenza.

I valori stimati in accordo all’invenzione sono vantaggiosamente resi espliciti, ad esempio comunicati all’utente attraverso l’interfaccia UI di cui l’utenza dispone. In aggiunta o in alternativa, può essere prevista la possibilità di fornire indicazioni sui consumi attraverso un dispositivo di interfaccia esterno all’utenza, oppure comunicare tale indicazioni ad un centro remoto, qualora l’utenza sia predisposta a tale scopo, secondo modalità di per sé note.

Il valore di potenza totale istantanea può essere ad esempio evidenziato ad intervalli su di un visualizzatore dei mezzi di interfaccia o evidenziato in modo continuo ed aggiornato in modo ciclico. Il valore di consumo di energia può essere ad esempio visualizzato al termine di un ciclo di funzionamento dell’utenza elettrica selezionato ed avviato dall’utente e/o al termine della sua frazione considerata. Ovviamente la logica di controllo può essere predisposta per evidenziare valori di energia consumata riferiti a periodi differenti, ad esempio impostabili dall’utilizzatore tra una pluralità di possibili opzioni, quali ad esempio il consumo a partire da quando l’utenza è stata installata o un diverso periodo di riferimento (una settimana, un mese, un anno, eccetera). Parimenti, il sistema di controllo ACS può essere predisposto per visualizzare sui mezzi di interfaccia il consumo progressivo di energia, ossia aggiornando in tempo reale il valore visualizzato, dall’avvio sino al termine del ciclo in corso di svolgimento e/o del diverso periodo di interesse.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della presente invenzione ed i suoi vantaggio, principalmente rappresentati dalla maggior accuratezza di stima dei valori di potenza istantanea e di energia consumata rispetto ad EP 0844 326 A1, ma senza implicare l’utilizzo di componenti dedicati di misura di potenza ed energia aggiuntivi a quelli normalmente necessari per controllare il funzionamento dell’utenza elettrica, come invece previsto in WO 2010/049822 A1.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo al metodo ed all’utenza elettrica descritti come esempio, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per stimare consumi elettrici di un’utenza elettrica domestica atta all’esecuzione di almeno un ciclo di funzionamento, l’utenza elettrica avendo una pluralità di carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) ed un sistema di controllo digitale (ACS) che include: - mezzi elaboratori (MC, MC1), configurati per controllare i carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) ai fini dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, - mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn), per la misurazione di grandezze necessarie ai mezzi elaboratori (MC, MC1) per il controllo dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, - mezzi di memoria non volatile (MEM), contenenti informazioni di programma (PD), utilizzate dai mezzi elaboratori (MC, MC1) per il controllo dei carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) nel corso dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, ed informazioni di consumo individuale (CD) associate a rispettivi primi carichi elettrici (EL1, EL2, ELn), le informazioni di consumo individuale (CD) comprendendo un valore rappresentativo di potenza elettrica associata al rispettivo primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn), in cui il sistema di controllo (ACS) è predisposto per stimare almeno uno fra - valori di potenza totale istantanea dell’utenza elettrica, ottenuti sommando valori stimati di potenza elettrica associati a rispettivi carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) dell’utenza elettrica, e - valori di consumo di energia da parte dell’utenza elettrica in un periodo considerato, ottenuti sulla base della stima di consumi parziali di energia elettrica realizzati dai carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) dell’utenza elettrica, almeno alcuni di detti consumi parziali essendo ottenuti moltiplicando un valore stimato di potenza elettrica associato ad un rispettivo primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn) per il periodo di tempo in cui il medesimo è reso attivo nel corso del periodo considerato, detto consumo di energia da parte dell’utenza elettrica essendo ottenuto dalla somma di detti consumi parziali, ed in cui almeno alcuni dei valori stimati di potenza elettrica sono ottenuti dai mezzi elaboratori (MC, MC1) sulla base dell’informazione di consumo individuale (CD) associata ad un relativo detto primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn), il metodo essendo caratterizzato dal fatto che per almeno alcuni di detti primi carichi elettrici (EL1, EL2, ELn) i relativi valori stimati di potenza elettrica sono calcolati dai mezzi elaboratori (MC, MC1) applicando al valore rappresentativo di potenza elettrica associato ad un primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn) almeno un relativo parametro di correzione rappresentativo del valore di una relativa grandezza misurata dai mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn).
2. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui le informazioni di consumo individuale (CD) comprendono una formula che esprime la relazione esistente tra il valore rappresentativo di potenza elettrica associato ad un detto primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn) e l’almeno un relativo parametro di correzione.
3. Il metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui i valori stimati di potenza elettrica sono calcolati dai mezzi elaboratori (MC, MC1) applicando al valore rappresentativo di potenza elettrica associato ad un primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn) almeno un ulteriore parametro di correzione rappresentativo del valore di una corrispondente ulteriore grandezza misurata dai mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn).
4. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi elaboratori (MC, MC1) sono predisposti per stimare il valore di consumo di energia dell’utenza elettrica nel periodo considerato tramite la somma di valori di potenza totale istantanea.
5. Il metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il valore di consumo di energia dell’utenza elettrica nel periodo considerato è ottenuto calcolando l'integrale nel periodo considerato del valore della potenza totale istantanea dell’utenza elettrica, oppure calcolando gli integrali nel periodo considerato dei valori stimati di potenza elettrica e poi sommandoli .
6. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno un parametro di correzione è il valore della tensione di alimentazione (Vac) dell’utenza elettrica.
7. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, per uno o più primi carichi elettrici predeterminati dell’utenza elettrica, particolarmente primi carichi elettrici aventi potenza non superiore ad una soglia predefinita, l’informazione di consumo individuale (CD) è costituita da un valore memorizzato, ovvero il relativo valore stimato di potenza elettrica è ottenuto dai mezzi elaboratori (MC, MC1) senza applicare alcun parametro di correzione.
8. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il valore stimato di potenza elettrica e/o il valore di consumo parziale di energia elettrica di uno o più secondi carichi elettrici (M) dell’utenza elettrica è calcolato dai mezzi elaboratori (MC, MC1) sulla base dei valori di una pluralità di grandezze misurate dai mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn).
9. Il metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il valore stimato di potenza elettrica e/o il valore di consumo parziale di energia elettrica di un detto secondo carico elettrico (M) è calcolato da un microcontrollore dedicato (MC1) predisposto per gestire il funzionamento di detto secondo carico elettrico (M) e comunicato ad un microcontrollore principale (MC) del sistema di controllo (MC) su di una relativa linea di comunicazione (B1).
10. Un’utenza elettrica domestica che implementa il metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralità di carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) ed un sistema di controllo digitale (ACS) che include: - mezzi elaboratori (MC, MC1), configurati per controllare i carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) ai fini dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, - mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn), per la misurazione di grandezze necessarie ai mezzi elaboratori (MC, MC1) per il controllo dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, - mezzi di memoria non volatile (MEM), contenenti informazioni di programma (PD), utilizzate dai mezzi elaboratori (MC, MC1) ai fini del controllo dei carichi elettrici (M, EL1, EL2, ELn) nel corso dell’esecuzione del ciclo di funzionamento, ed informazioni di consumo individuale (CD) associate a rispettivi primi carichi elettrici (EL1, EL2, ELn), le informazioni di consumo individuale (CD) comprendendo un valore rappresentativo di potenza elettrica associata al rispettivo primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn), in cui il sistema di controllo (ACS) è predisposto per calcolare i valori stimati di potenza elettrica di almeno alcuni di detti primi carichi elettrici (EL1, EL2, ELn) applicando al valore rappresentativo di potenza elettrica associato al relativo primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn) almeno un parametro di correzione rappresentativo del valore di una relativa grandezza misurata dai mezzi sensori (R1-R2, SS, S1, S2, Sn).
11. L’utenza elettrica secondo la rivendicazione 10, in cui i mezzi di memoria (MEM) contengono, per ciascun primo carico elettrico (EL1, EL2, ELn), il relativo valore rappresentativo di potenza elettrica ed una formula che esprime la relazione esistente tra tale valore e l’almeno un relativo parametro di correzione.
12. L’utenza elettrica secondo la rivendicazione 10 o la rivendicazione 11, comprendente inoltre mezzi di interfaccia (UI), per rendere espliciti detti valori di potenza totale istantanea e/o detti valori di consumo di energia dell’utenza elettrica nel periodo considerato.