JP2012010585A - 統合型無線電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低電力消費のゼロワットスタンバイ切り替え、過負荷保護等を有する統合電力制御装置を提供する。
【解決手段】統合電力制御装置は、ケースと、電気機器に接続された複数のコンセントと、コンセントに接続され、電気機器と電源との電機接続を制御する複数のスイッチ制御器とを備える。当該装置は、マイクロプロセッサと、タイマと、データ保存手段と、電圧電流検出器と、電圧電流警告手段と、電力算出手段とをさらに備える。マイクロプロセッサは、指令をスイッチ制御器に伝達し、コンセントのオンオフを制御することにより、電気機器と電源との電機接続を制御できる。電圧電流検出器は電気機器の電圧電流を検出し、マイクロプロセッサを通して、データ保存手段に伝送する。電圧電流警告手段は検出した電圧電流値を受信し、予め定めた閾値を超える場合、マイクロプロセッサに通知して処理する。電力算出手段は、電気機器の消費電力を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は統合電力制御装置およびその方法に関する。特に、低電力消費のゼロワットスタンバイ切り替え（zero-watt standby switching）、過負荷保護（overload protection）、無線遠隔制御（wireless remote control）、電力検出および表示（power consumption acquisition and display）特性を有する統合電力制御装置およびその方法に関し、当該装置に接続された電子デバイスにより、経済的、省エネ、安全およびエネルギー制御に優れた使用方法を実現できる。

日常生活において、電気機器（例えば、テレビなどの電化製品）は必ず電源がオンの状況において、スタンバイ（standby）の状態でリモコンから送られてきた指令を実行できる。この場合、典型的な電気機器は数十ミリアンペアの電流を消費し、つまり当該電気機器は、スタンバイの状況で数ワットまたは数十ワットの電力を消費する。仮に、１つの電気機器が１ワットを消費するとして計算すると、１０００個の電気機器はスタンバイの状態で１時間に１度（one degree）の電力を消費する。一般的な家庭では、例えば音響機器、エアコン、電話、テレビという４つの電気機器が概ね使用されている。このことは、１００万の家庭の電化製品が、スタンバイの状態で１時間に４０００度の電力を消費し、１年間に３５００万度の電力を消費することを意味する。

現在、エネルギーが益々不足している状況において、電気機器がスタンバイ状態で消費する電力は、エネルギーを非常に無駄にしている。また、電力の消費は、二酸化炭素の排出の増加など環境保護における問題ももたらしている。省エネと二酸化炭素の排出抑制は関連しており、エネルギーの消費が減れば、それに伴い、二酸化炭素の排出も減少する。

電気機器のスタンバイ状態で消費する電力を減少させる方法として、電源と電化製品との電気接続を切断する方法がある。一般的な壁に設けられたスイッチ、コンセント、延長コードまたはその他の電化製品に接続されるデバイスは、電化製品の通電に対して、非常に限られた且つ大まかな制御機能しか有していない。

一般的に、１つの電気機器が１つのコンセントに接続された場合に、大きな電気サージが出現すると、当該電気機器は保護されず、当該電気機器に深刻な損傷を与える可能性がある。基本的に、唯一の保護装置は遮断器（interrupter）であり、コンセント上に大きな電流がしばらく流れると、当該遮断器は回路を遮断したり、または当該遮断器がバーンアウト（burn out）したりして、回路を開路（open）状態にする。

従来、遮断器は屋内のブレーカーボックスにおけるデバイスであり、当該遮断器を流れる総電流が15アンペアまたは20アンペアの定格電流を超えた場合、当該遮断器は回路をオープンにする。しかしながら、電流が一瞬の間に当該遮断器の定格電流を超過する可能性があり、単一のそれぞれの電気機器が受ける保護には限界がある。例えば、ある電気機器を流れる電流が当該機器の定格電流より高く、且つ当該遮断器の定格電流より低い場合、当該電流が当該電気機器をしばらく流れると、当該電気機器は損傷する可能性があるが、当該遮断器はバーンアウトしておらず、またはオープン状態になってはいない。

上記の欠点に鑑み、本発明は、低電力消費のゼロワットスタンバイ切り替え、過負荷保護、無線遠隔制御、電力検出および表示特性を有する統合電力制御装置およびその方法を提供する。これにより、当該統合電力制御装置に接続される電子デバイスは、経済的、省エネ、安全、エネルギー制御に優れた使用方法を実現できる。

本発明は統合電力制御装置およびその方法に関する。

本発明は、統合電力制御装置およびその方法を提供することを目的とし、特に低電力消費のゼロワットスタンバイ切り替え、過負荷保護、無線遠隔制御、電力検出および表示特性を有する統合電力制御装置およびその方法に関し、当該装置に接続された電子デバイスが経済的、省エネ、安全、エネルギー制御に優れた使用方法を実現することができる。

本発明は、ゼロワットスタンバイ切り替え、過負荷保護、無線遠隔制御、電力検出および表示の機能を実現することを特徴とする統合システムを提供する。 また、当該システムは、当該システムの管理者が当該システムのコンピュータを介して、無線伝達の方法により、当該システムの電源管理を行うことをサポートする。

本発明は、マイクロプロセッサ（microprocessor）と、タイマ（counting unit）と、データ保存手段（data storage unit）と、電圧電流検出器（voltage-and-current detector）と、ディスプレー（display）と、ディスプレードライバ（display driver）と、アラーム（alarm）と、アラームドライバ（alarm driver）と、電圧電流警告手段（voltage-current alerting unit）と、複数のスイッチ制御器（switch control）と、複数のコンセント（socket）と、電力算出手段（power computation unit）とを備える。

当該マイクロプロセッサは、データの入力、出力、保存、制御および計算の処理を行う。当該電圧電流検出器は、 一般的な操作状態における電圧電流信号を検出する第１検出回路と、スタンバイ状態における電圧電流信号を検出する第２検出回路とを有する。当該電圧電流検出器は、検出した電圧電流信号を当該マイクロプロセッサとデータ保存手段とに伝達する。当該検出された電圧電流信号は、１．当該電圧電流信号の周波数を算出、２．当該電圧電流警告手段に必要な閾値を算出、３．電源のトリップ（trip load）に必要な時間を算出するために用いられ、当該時間の算出は特定の演算法に基づいて、当該マイクロプロセッサの算出により得られ、さらにタイマのカウントダウンにより、電源を当該電気機器からトリップする。

当該データ保存手段は、当該検出された電圧電流信号を保存し、当該マイクロプロセッサの要求に従ってデータを提供し、当該マイクロプロセッサからのデータを保存する。

当該ディスプレードライバは、当該マイクロプロセッサからの制御信号を受信且つ実行し、当該ディスプレーに電気機器の電圧電流信号、消費電力、および過電圧、過電流の状態の情報をリアルタイムで表示させる。

当該アラーム出力モジュールは、当該マイクロプロセッサが過電圧または過電流の信号を一旦受信すると、当該アラームを駆動してアラームを発する。

当該電圧電流警告手段は、電圧または電流が閾値を超えているか否かをリアルタイムでモニタリングし、不要なエラー警告信号を防止するために、当該マイクロプロセッサは、まず当該電圧電流信号のノイズ信号を処理し、例えば信号をまず平滑（smooth）処理する。

当該マイクロプロセッサは、制御信号を当該スイッチ制御器に出力するので、当該スイッチ制御器は当該コンセントの電源をトリップさせるか否かを制御し、システムの安全を確保することができる。

当該電力算出手段は、電気機器の電圧および電流値で当該電気機器の消費電力を算出し、当該消費電力データは、当該マイクロプロセッサおよび当該ディスプレードライバにより、当該ディスプレーに出力される。

省エネの目的を達するために、全ての電気機器が待機状態において、即ち電気機器の総電力値が範囲内の安定的で十分に小さい値である場合、全ての電気機器が待機状態であると認定され、この場合、当該マイクロプロセッサは統合電力制御装置全体に省エネ状態に移ることを命令し、省エネの目的を達成する。

本発明の実施の形態にかかる機能ブロック図。 本発明にかかる遠隔の統合電力制御装置Ｆと間接的な通信を行う図。 本発明の機能ブロック図１に基づき、電源をトリップするフローチャート。 本発明の機能ブロック図１に基づくリーク電流保護のフローチャート。 本発明の機能ブロック図１に基づく負荷電力保護のフローチャート。 本発明の機能ブロック図１に基づく過電流保護のフローチャート。 本発明にかかるマイクロプロセッサの省エネ状態のフローチャート。 本発明にかかるゼロワットスタンバイ切り替えの電力消費図。

以下の詳細な説明および図面により、上記内容および本発明の多くのメリットについて容易に理解することができる。

本発明は、ケースと、例えば一般的な壁にあるコンセントまたは一般的な電源延長コードのような、ケース上に設けられた複数のコンセントとを有する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる機能ブロック図である（図１を参照）。マイクロプロセッサ１０は、データの入力、出力、保存、制御および計算の処理を行う。マイクロプロセッサ１０はデジタルデータプロセッサ、例えば８、１６、３２または６４ビットのプロセッサであってよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）であってもよい。

電圧電流検出器（voltage-and-current detector）２０は、当該電気機器の総電圧電流を検出し、当該総電圧電流データを当該マイクロプロセッサ１０、電力算出手段９０およびデータ保存手段３０に伝送し、データ保存手段３０は当該電圧電流データを永久に保存したり、またはデータのレジスタとなる。電圧電流検出器２０は、 機器の一般的な操作状態における電圧電流信号を検出する第１検出回路と、機器のスタンバイ（standby）状態における電圧電流信号を検出する第２検出回路とを有する。

当該電圧電流検出器２０は、検出した電圧電流信号をデータ保存手段３０に伝送する。予め定められた演算法により、当該電圧電流信号の周波数および閾値は当該マイクロプロセッサ１０により算出される。当該マイクロプロセッサ１０は、後続の更なる計算および決定動作のために、電圧電流検出器２０から伝送されてきたデータにより、機器データを継続して更新する。

図２および図１を参照すると、電圧電流の動作周波数はステップ２０２、２０３および２０４により得られる。 電圧電流検出器２０は、連続した電圧電流信号を離散したデジタル信号に変換し、続いて当該離散デジタル信号の高次高調波をフィルタリングし、最後に量子化誤差（Quantization Error）を低減して、得られる信号を平滑化（smoothed）する。ステップ２０４において、当該マイクロプロセッサ１０および電力算出手段９０は、当該電圧電流信号の電力および力率（power factor）を算出する。

ステップ２０３、２０４および２０５において算出されたデータに従い、当該マイクロプロセッサ１０はわずか最初の１／４周期において、当該電気機器が誘導性（inductive）または容量性（capacitive）であると判断することができる。仮に電圧が電流をリードすると、ステップ２０５からステップ２０６へ移り、電圧電流警告手段６０により、電圧閾値を越えたか否かを判断する。仮に電流が電圧をリードすると、ステップ２０５からステップ２０７へ移り、電圧電流警告手段６０により、電流閾値を越えたか否かを判断する。電圧または電流閾値を超えると、ステップ２１３に移り、タイマ６１のカウントダウンにより、電源を機器からトリップする準備をする。

ステップ２１３において、合計６つの異なる状況の演算法により、電源が機器からトリップするのに必要な時間を決定する。

１、電圧が閾値電圧より高い場合： 電圧が閾値電圧より高い場合、電源をトリップするために必要な時間はT-oである。T-oの数式は

である。ここで、ｍ１とｍ３は定格パラメータであり、ｋ１とｋ３はトリップに必要な時間の修飾パラメータであり、ｈ２は電流パラメータであり、Ｉは電流であって、Ｖは電圧である。符号

は２つの計算値1/(k3* (m3*V))と1/(k1* (m1*ln(h2*I)))とから、小さい値を電源トリップに必要な時間として選択することを表す。

２、電圧が閾値電圧より低い場合： 電圧が閾値電圧より低い場合、電源をトリップするために必要な時間はT-uである。T-uの数式は

である。ここで、ｍ１とｍ４は定格パラメータであり、ｋ１とｋ４は電源トリップに必要な時間の修飾パラメータであり、ｈ３は電流パラメータであり、Ｉは電流であって、Ｖは電圧である。符号

は２つの計算値(1/(k4*(m4*V))と1/(k1* (m1*ln(h3*I))))とから、大きい値を電源トリップに必要な時間として選択することを表す。

３、電流が閾値電流より高い場合： 電流が閾値電流より高い場合、電源をトリップするために必要な時間はT-lである。T-lの数式はT-l = 1/(k1* m1* ln(h1*I))である。ここで、ｍ１は定格パラメータであり、ｋ１はトリップに必要な時間の修飾パラメータであり、Ｉは電流である。

４、電流が閾値電流より低い場合： 電流が閾値電流より低い場合、電源をトリップするために必要な時間はT-iである。T-iの数式はT-i = 1/(k2* m2* I)である。m2k2 I ここで、ｍ２は定格パラメータであり、ｋ２はトリップに必要な時間の修飾パラメータであり、Ｉは電流である。

５、電流が定格電流より高い場合： 電流が定格電流より高い場合、電源のトリップに必要な時間はT- f (V, I, PF, t)である。T- f (V, I, PF, t)の数式は、T- f (V, I, PF, t) = 1/(k0* V * I * PF)である。ここで、ＰＦは力率であり、ｋ０はトリップに必要な時間の修飾パラメータであり、Ｉは電流であり、Ｖは電圧である。

６、外部リモートコントロール時：図１の無線デバイス１００は１つの電源が機器からトリップする命令を受信した場合、マイクロプロセッサ１０は即座にスイッチ制御器７１に命令し、電源を機器からトリップする動作を実行する。

従来、電源を機器からトリップする動作は、電流値の大きさによってのみ判断される。本発明の演算法では、回路上で容易に実現され、電源を機器からトリップする動作は事前に設けられた閾値に応じて行われる。

単純に電流を用いてトリップ動作を判断すると、電力消費を考慮することができない。１つの回路を追加して電力消費を算出し、電力閾値を判断の根拠としても、柔軟性を大きく欠いてしまう。

本発明の電源を機器からトリップする動作は、単に閾値に基づいて判断するのではなく、より複雑な操作で精確な電力消費を得る。また、外部リモートコントロール機能の存在により、遠隔制御および管理の能力を実現する。この遠隔リモートコントロールの機能は、電気機器のコントロールを事前に計画しておいたり、またはオンラインで直接モニタリングすることにより、電気機器を制御する能力を増強できる。

図１における電圧電流検出器２０にはいくつかの実現方法があり、構造の配置および安全性の考慮に応じて、設計上の差異は少なくない。以下、簡単に例示し、説明する。

データ取得部分：
１、分離式設計。当該設計は電磁結合を利用して、主高電圧端と副低電圧端とを分離する。当該原理の設計を用いて、例えば変圧器などを用いて主高電圧端と副低電圧端とを分離できる。また、例えばホールセンサ（Hall sensor）などの半導体デバイスを用いてもよい。

２、非分離式設計。このような設計において、主高電圧端と副低電圧端を繋げ、例えば電気抵抗を主高電圧端および副低電圧端として用い、繋げて接地することで、必要な信号を取得する。また、このような非分離式設計は電気容量、インダクタンス、またはトランジスタを用いて完成することもできる。

パッケージ設計：
１、単一パッケージ設計。当該設計において、マイクロプロセッサ１０および電圧電流検出器２０は１つのパッケージに入れられる。この２つのデバイスはシステム・オン・チップ（System-on-a-chip、SoC）のタイプで単一にすることができ、またはシステム・イン・パッケージ（System-In- Package，SIP）のタイプで単一にすることができる。

２、個別独立パッケージ設計。マイクロプロセッサ１０および電圧電流検出器２０はそれぞれ独立にパッケージ設計されている。

図１を参照すると、データ保存手段３０は電圧電流検出器２０からのデータを受信し、当該検出された電圧電流信号および待機電力のデータを保存する。データ保存手段３０はまた、マイクロプロセッサ１０のレジスタとして、マイクロプロセッサ１０が必要とするデータを提供する。データ保存手段３０は以下の２種類に分けられる。

空間分布タイプ：
１、単一モジュール。例えば、ランダムアクセスメモリ（RAM）が１つのモジュールにパッケージされる。

２、単一パッケージ。マイクロプロセッサ１０とFlashまたはEEPROMとを単一にパッケージする。

電気的基準：
１、一時保存。例えば、RAMモジュール。

２、永久保存。例えば、EEPROM、１つのflashモジュール、１つの書換可能なCDROM、１つのハードウェアまたは磁気記憶デバイス。

ディスプレードライバ４０は、マイクロプロセッサ１０に接続する。マイクロプロセッサ１０は、サンプリングして算出したリアルタイムデータをディスプレードライバ４０に送出し、つまり電圧、電流、消費エネルギー、過電圧または過電流などのデータをディスプレードライバ４０に送る。ディスプレードライバ４０は、上記データをディスプレー４１が必要とするデータに変換する。ディスプレー４１に送られたデータは、その他の制御信号、例えば動作電圧、電流および周波数を含む。

電気機器が過負荷の場合、マイクロプロセッサ１０はアラーム信号をアラームドライバ５０に伝送し、アラームドライバ５０はアラーム５１を駆動してアラームを発する。通常および異常な状態において、アラームドライバ５０はアラーム５１を制御且つ駆動する。異なる種類のアラームは、電子信号により生じたり（ライト、煙霧または音声）、または機械式の指標であってよい。

電圧電流警告手段６０は機器の電圧と電流とをリアルタイムで検査し、所定の電圧電流閾値を超えた場合、電圧電流警告手段６０はマイクロプロセッサ１０に通知し、マイクロプロセッサ１０は電源トリップの時間を算出し、且つタイマ６１のサポートの下、カウントダウンを開始し、電源をトリップする準備をする。マイクロプロセッサ１０は、電圧電流の信号を平滑（smooth）処理し、不要な誤報を避ける。

図１の無線デバイス１００が制御命令を受信し、ある電気機器の電源をトリップすると、マイクロプロセッサ１０は当該命令をスイッチ切換アレイ７０に送り、当該スイッチ切換アレイ７０は命令を解読し、それによりあるスイッチ制御器７１に電源のトリップまたは接続を行うよう命令する。当該スイッチ切換アレイ７０はオプション（optional）のデバイスである。

安全保護デバイス８０の一端は機器（load）に接続され、一端は電圧電流検出器２０に接続されており、統合電力制御装置１の全体および電気機器を保護する。電圧電流検出器２０から伝送されてきた電圧電流データにより、安全保護デバイス８０は当該データを用いて、システム全体を広範に保護する。マイクロプロセッサ１０は、電圧電流警告手段６０およびタイマ６１とともに動作し、過電流または過電圧が生じた場合、システムの安全を保護する。

電力算出手段９０は、電気機器（例えば、テレビ、冷蔵庫、エアコン、オーブン、扇風機など）の電力消費を算出し、マイクロプロセッサ１０およびディスプレードライバ４０により、データをディスプレー４１上に表示する。

無線デバイス１００は、無線送受信器１０１と、無線制御器１０２とを備え、無線制御信号を無線送受信器１０１および無線制御器１０２を介して送受信する。例えば、システム管理者は、コンピュータ（またはリモコン）を用いて、無線デバイス１００の伝送により、機器の電圧、電流および消費エネルギーをリアルタイムで監視、制御および管理することができる。当該制御および管理する無線指令はマイクロプロセッサ１０により行われ、スイッチ制御器７１はコンセント７３上の電源のオンオフを制御する。

図１Ｂを参照すると、１つの遠隔リモートコントロールおよび管理信号は１台のコンピュータＡ（またはリモコンＡ）から伝送され、遠隔の統合電力制御装置Ｆには直接受信されないが、当該遠隔リモートコントロールおよび管理信号は統合電力制御装置Ｂから間接的に受信且つＣに伝送された後、ＤからＥまで伝送される。したがって、間接的に遠隔の統合電力制御装置Ｆに伝送できる。当該遠隔の統合電力制御装置Ｆは、状態報告を統合電力制御装置Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂを経て、統合電力制御装置Ａに送り返すこともできる。

図１Ｂを参照すると、統合電力制御装置ＢがコンピュータＡ（またはリモコンＡ）から報知（伝送）されてきた制御信号を受信した場合、制御装置Ｂが当該制御信号の制御しようとする対象デバイスであるか否かを確認するために、統合電力制御装置Ｂの無線デバイス１００は当該制御信号を制御装置Ｂのマイクロプロセッサ１０に伝達する。制御装置Ｂが当該制御信号の制御しようとする対象デバイスであれば、制御装置Ｂのマイクロプロセッサ１０は当該制御信号を実行する。制御装置Ｂが当該制御信号の制御しようとする対象デバイスでなければ、制御装置Ｂのマイクロプロセッサ１０は当該信号を制御装置Ｂの無線デバイス１００に送り返し、当該信号を再度報知する。また、いずれかの統合電力制御装置が当該無線信号を２度受信すると、当該統合電力制御装置のマイクロプロセッサは、当該信号に対していかなる反応および動作も行わない。上記の規則により、コンピュータＡ（またはリモコンＡ）は、遠隔の統合電力制御装置Ｆと間接的に相互通信することができる。

図３は本発明の図１に基づくリーク電流保護のフローチャートであり、図４は本発明の図１に基づく負荷電流制御のフローチャートであり、図５は本発明の図１に基づく過電流保護のフローチャートである。

図３および図１を参照すると、ステップ３０２では、電圧電流検出器２０が機器の電圧電流信号を検出した後、マイクロプロセッサがスイッチ制御器７１のオンオフ状態を検出する（ステップ３０３）。スイッチ制御器７１が開路（open）状態であって、最低閾値より高い漏電の存在が検出された場合（ステップ３０４およびステップ３０６）、異常漏電経路が存在する可能性がある。

次に、マイクロプロセッサ１０は、再び継電器をオープンするために、スイッチ制御器７１に対して、コンセント７３上の継電器をそれぞれ１回ずつオフ、オンするように命令する（ステップ３０７）。継電器のオフ、オンの動作を１回行った後、漏電が依然として最低閾値より高いことが検出されると（ステップ３０８およびステップ３０９）、マイクロプロセッサ１０はトリップする時間を算出し、タイマ６１のカウントダウンの下、コンセント７３の前段に位置するスイッチ（図示せず）を遮断し、当該前段のスイッチを開路状態にし（ステップ３１０およびステップ３１１）、漏電をさらに取り除く。

図３および図４を参照すると、当該スイッチ制御器７１が閉路（closed）状態であって、測定された電流が最大定格電流を下回るが、電力値が予め設定した値を上回る場合、マイクロプロセッサ１０はトリップ時間を算出し、タイマ６１のカウントダウンの下、スイッチ制御器７１の動作により、電源を機器からトリップする（ステップ３０３、３０５、４０１、４０２、４０６、４０７、４０８、４０９）。

図４および図５を参照すると、測定された電流が最大定格電流を上回る場合、マイクロプロセッサ１０はトリップ時間を算出し、タイマ６１のカウントダウンの下、スイッチ制御器７１の動作により、電源を機器からトリップする（ステップ４０２、４０３、４０５、５０１、５０２、５０３）。

本発明の統合電力制御装置は省エネおよびゼロワットスタンバイ切り替えを実現でき、その方法は、検出されたデータの受信後および算出されたデータの更新後、電気機器の消費電力がしばらくの間、事前に設定された閾値を安定的に下回れば、電気機器は“スタンバイ”（standby）状態に入ったと認定される。マイクロプロセッサ１０は、コンセント７３をクローズし（それを開路（open）する、すなわち電源を機器からトリップする）、統合電力制御装置全体が省エネ状態（energy saving mode）に入るよう指令を出し、省エネの目標を達する。図６および図７を参照すると、スリープ状態において、統合電力制御装置は少ない電力を消費し、当該タイマ６１は依然として正常に動作する。例えば、スリープ状態（sleep mode）時には、約５マイクロアンペア（uA）の電流を消費する。

事前に定められた周期（時間）の経過後、タイマ６１はマイクロプロセッサ１０を起動し、スリープ状態（sleep mode）から待機状態（waiting mode）に移る。マイクロプロセッサ１０は、無線デバイス１００を起動し、無線指令を受信する。待機状態において、無線デバイスを起動しなければ、消費電力は約１０マイクロアンペア（uA）であり、無線デバイス１００を起動すると、約３０ミリアンペア（mA）の電流を消費する。

マイクロプロセッサ１０が待機状態における３０ミリ秒（ms）内で、いかなる無線指令も受信しなかった場合、当該統合電力制御装置はスリープ状態に戻る。マイクロプロセッサ１０が待機状態において無線指令を受信すると、マイクロプロセッサ１０は当該指令に対して反応し、当該統合電力制御装置は省エネ状態から通常操作状態へ移る。

以上の説明から、本発明はゼロワットスタンバイ切り替え、過負荷保護、無線制御、電力消費データの取得および表示を実現し、管理者がコンピュータを通して当該システムを無線で監視、制御することがわかる。

本発明の具体的な実施の形態は上記の通りであるが、本発明の精神および発明の実体は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の精神および範囲を逸脱しない修正については、全て請求の範囲に含まれるものとする。

１ 統合電力制御装置
１０ マイクロプロセッサ
２０ 電圧電流検出器
３０ データ保存手段
４０ ディスプレードライバ
４１ ディスプレー
５０ アラームドライバ
５１ アラーム
６０ 電圧電流警告手段
６１ タイマ
７０ スイッチ切換アレイ
７１ スイッチ制御器
７３ コンセント
８０ 安全保護デバイス
９０ 電力算出手段
１００ 無線デバイス
１０１ 無線送受信器
１０２ 無線制御器

Claims (18)

1. 本体と、
   前記本体上に位置し、少なくとも１つの電気機器を接続するための複数のコンセントと、
   前記コンセントの１つにそれぞれ接続し、電源の前記電気機器に対する電気接続を制御する複数のスイッチ制御器と、
   データおよび情報の入力、出力、計算および制御を処理するマイクロプロセッサであって、前記コンセントの電源の前記電気機器に対する電気接続を制御するように、前記スイッチ制御器に指令を発するマイクロプロセッサと、
   タイマと、
   データを保存するデータ保存手段であって、前記マイクロプロセッサに前記データ保存手段にアクセスするためのデータを提供するデータ保存手段と、
   通常の操作状態における電圧電流信号を検出する第１検出回路と、スタンバイ状態における電圧電流信号を検出する第２検出回路とを含み、前記検出した電圧電流信号を前記マイクロプロセッサを介して前記データ保存手段に伝達する電圧電流検出器と、
   前記マイクロプロセッサを介して電圧電流データを受信し、前記電圧電流データが、前記マイクロプロセッサが特定の演算法により算出した事前に設定された上限を上回るか、または下限を下回る場合、前記マイクロプロセッサに通知する電圧電流警告手段と、
   前記検出された電圧電流データに基づいて、前記電気機器の電力消費を算出し、前記電力消費値を前記マイクロプロセッサに伝送する電力算出手段と、
   を少なくとも含む統合電力制御装置。
2. 前記スイッチ制御器および前記マイクロプロセッサに電気接続され、前記マイクロプロセッサから制御信号を受信し、且つ前記スイッチ制御器に接続されたコンセントの電源のオンオフを行うように、前記スイッチ制御器に伝送するスイッチ切換アレイをさらに含む、請求項１に記載の統合電力制御装置。
3. 無線リモコンから制御信号を受信し、前記電気機器に対する前記コンセントの電源をオープンまたはクローズすることを制御し、且つ無線制御器の制御を受け、リアルタイムで前記電気機器の電気データを前記無線リモコンに返送する無線送受信器と、無線制御器とを含む無線デバイスをさらに含む、請求項１に記載の統合電力制御装置。
4. 前記マイクロプロセッサからの信号を復号し、電気機器のリアルタイムデータをディスプレー上に表示させるディスプレードライバと、前記ディスプレーとをさらに含む、請求項１に記載の統合電力制御装置。
5. 前記マイクロプロセッサからの制御信号を受信し、正常および異常な状況で、アラームを駆動するアラームドライバと、前記アラームとをさらに含む、請求項１に記載の統合電力制御装置。
6. 一端が前記コンセントに接続され、一端が電圧電流検出器に接続され、電圧電流検出器から伝送されてきた電圧電流データによって、前記統合電力制御装置および前記電気機器を保護する安全保護デバイスをさらに含む、請求項１に記載の統合電力制御装置。
7. 前記電圧電流検出器は分離式の設計であり、電磁結合原理を用いて、主高電圧端と副低電圧端とを分離する、請求項１に記載の統合電力制御装置。
8. 前記電圧電流検出器は非分離式の設計であり、主高電圧端と副低電圧端とを繋いで接地させ、必要な信号を取得する、請求項１に記載の統合電力制御装置。
9. 請求項１に記載の統合電力制御装置における過負荷保護方法であって、前記統合電力制御装置は電気機器に接続され、
   a：前記電圧電流検出器は、電気機器の電圧電流信号を検出し、
   b：前記検出された電圧電流信号を前記電圧電流警告手段に伝送し、前記電圧電流警告手段は前記電圧電流信号と事前に設定された上限値または下限値とを比較し、
   c：前記電圧電流信号が前記事前に設定された上限値を上回るか、または前記事前に設定された下限値を下回れば、前記電圧電流警告手段は前記マイクロプロセッサにカウントダウンすることを通知し、前記タイマがカウントダウンを始め、前記タイマがカウントダウンを完了すると、前記コンセントに前記電気機器に対する電源の電気接続を遮断させるように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に命令し、
   d：ステップa、bおよびcを繰り返す、
   ステップを少なくとも含む過負荷保護方法。
10. 請求項１に記載の統合電力制御装置における異常漏電保護方法であって、前記統合電力制御装置は電気機器に接続され、
    a：前記電圧電流検出器は全ての電気機器の総電流信号を検出し、
    b：前記検出された総電流信号を前記マイクロプロセッサおよび前記電圧電流警告手段に伝送し、前記電圧電流警告手段は前記総電流信号と事前に設定された上限値とを比較し、
    c：前記総電流信号が前記電圧電流警告手段によって比較された後、前記事前に設定された上限値を上回り、且つ前記スイッチ制御器がオープン状態にある場合、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に命令し、コンセント電源遮断動作を行う、
    ステップを少なくとも含む異常漏電保護方法であって、
    前記コンセント電源遮断動作は、
    a）前記スイッチ制御器はクローズおよびオープン動作を１回行い、
    b）前記電圧電流検出器は全ての電気機器の総電流信号を検出し、
    c）ステップb）の総電流が依然として事前に設定された上限値を上回る場合、前記タイマが、前記マイクロプロセッサにより算出された時間のカウントダウンを始めた後、前記コンセントの電源を遮断するように、前記スイッチ制御器の前段に位置するスイッチの電源を遮断する、
    ステップを少なくとも含む異常漏電保護方法。
11. 請求項１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記統合電力制御装置は電気機器に接続され、
    a．前記電圧電流検出器は、電子機器の総電圧電流信号を検出し、
    b．前記検出された電圧電流信号を前記マイクロプロセッサに送った後、再び前記データ保存手段に保存し、前記マイクロプロセッサは前記電圧電流信号をフィルタリングおよび平滑処理し、
    c．前記電力算出手段は、前記電圧電流信号の電力および力率を算出し、
    d．前記マイクロプロセッサは前記電圧電流信号が誘導型または容量型であると判断する、
    e．以下の状況が生じた場合、前記統合電力制御装置は、以下の動作を行う、
    ステップを少なくとも含む電源遮断保護方法であって、
    前記動作は、
    a）前記無線送受信器はリモコンから電源トリップ命令を受信し、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知し、
    b）前記電圧電流信号が前記マイクロプロセッサにより誘導型と判断され、前記電圧信号が電圧上限を上回る場合、前記タイマが過電圧時間をカウントダウンした後、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知し、
    c）前記電圧電流信号が前記マイクロプロセッサにより誘導型と判断され、前記電圧信号が電圧下限を下回る場合、前記タイマが低電圧時間をカウントダウンした後、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知し、
    d）前記電圧電流信号が前記マイクロプロセッサにより容量型と判断され、前記電流信号が電流上限を上回る場合、前記タイマが過電流時間をカウントダウンした後、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知し、
    e）前記電圧電流信号が前記マイクロプロセッサにより容量型と判断され、前記電流信号が電流下限を下回る場合、前記タイマが低電流時間をカウントダウンした後、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知し、
    f）前記電圧電流信号が前記マイクロプロセッサにより容量型と判断され、前記電流信号が定格上限を上回る場合、前記タイマが低定格電流時間をカウントダウンした後、前記コンセントが電源の前記電気機器に対する電気接続を遮断するように、前記マイクロプロセッサは前記スイッチ制御器に通知する、
    を含む電源遮断保護方法。
12. 請求項１１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記カウントダウンされる過電圧時間は
    

    

    であり、m₁およびm₃は定格係数であり、k₁およびk₃はトリップ時間調整係数であり、h₂は電流係数であり、前記符号
    

    

    は(1/( k₃* (m₃*V))))および(1/k₁* (m₁* ln(h₂*I)))のうちの小さい値を選択する符号であり、Iは検出された電流であり、Vは検出された電圧であり、前記カウントダウンされる過電圧時間は前記マイクロプロセッサにより算出される、
    電源遮断保護方法。
13. 請求項１１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記カウントダウンされる低電圧時間は
    

    

    であり、m₁およびm₄は定格係数であり、k₁およびk₄はトリップ時間調整係数であり、h₃は電流係数であり、前記符号
    

    

    は(1/( k₃* (m₃*V))))および(1/k₁* (m₁* ln(h₂*I)))のうちの大きい値を選択する符号であり、Iは検出された電流であり、Vは検出された電圧であり、前記カウントダウンされる低電圧時間は前記マイクロプロセッサにより算出される、
    電源遮断保護方法。
14. 請求項１１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記カウントダウンされる過電流時間はT_-l = 1/(k₁* m₁* ln(h₁*I))であり、m₁は定格係数であり、k₁はトリップ時間調整係数であり、h₁は電流係数であり、Iは検出された電流であり、Vは検出された電圧であり、前記カウントダウンされる過電流時間は前記マイクロプロセッサにより算出される、
    電源遮断保護方法。
15. 請求項１１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記カウントダウンされる低電流時間はT_-i = 1/(k₂* m₂* I)であり、m₂は定格係数であり、k₂はトリップ時間調整係数であり、Iは検出された電流であり、Vは検出された電圧であり、前記カウントダウンされる低電流時間は前記マイクロプロセッサにより算出される、
    電源遮断保護方法。
16. 請求項１１に記載の統合電力制御装置における電源遮断保護方法であって、前記カウントダウンされる低定格電流時間はT_{- f (V, I, PF, t)} = 1/(k₀* V * I * PF)であり、k₀はトリップ時間調整係数であり、PFは力率であり、Iは検出された電流であり、Vは検出された電圧であり、前記カウントダウンされる低定格電流時間は前記マイクロプロセッサにより算出される、
    電源遮断保護方法。
17. 請求項３に記載の統合電力制御装置におけるゼロワットスタンバイ切り替え方法であって、前記統合電力制御装置は電気機器に接続され、
    a．前記電圧電流検出器は電気機器の総電圧電流信号を検出し、
    b．前記検出された電圧電流信号を前記電力算出手段に伝送し、前記電気機器の電力を算出し、
    c．前記電気機器の電力値を前記マイクロプロセッサに伝送し、
    d．前記電気機器の消費電力が、事前に設定したスタンバイ閾値をしばらく安定的に下回った後、以下のステップを行うか、ステップa、b、c、dを繰り返す、
    ステップを含むゼロワットスタンバイ切り替え方法であって、
    前記以下のステップは、
    A．前記コンセントの前記電気機器に接続された電源をトリップし、前記マイクロプロセッサは前記統合電力制御装置に低電力のスリープ状態に移るよう命令し、前記タイマは依然として動作し、
    B．第１所定時間の経過後、前記タイマは前記統合電力制御装置を低電力のスリープ状態から待機状態へ移し、待機状態の下、前記タイマは少なくとも前記マイクロプロセッサおよび前記無線デバイスを起動し、
    C．第２時間内に、前記無線デバイスが指令を受信すると、前記マイクロプロセッサは統合電力制御装置の全体を待機状態から通常操作状態に移し、ステップa、b、c、dを繰り返すか、前記第２時間の経過後、前記統合電力制御装置は低電力のスリープ状態に戻り、ステップB およびステップCを繰り返す、
    ステップを含むゼロワットスタンバイ切り替え方法。
18. 請求項３に記載の統合電力制御装置における無線遠隔電力システム制御方法であって、前記電力システムは前記統合電力制御装置に接続された複数の個別の電気機器と、リモコンとを少なくとも備え、
    a．前記リモコンは無線制御信号を空中に報知し、
    b．前記統合電力制御装置Aの無線デバイスは、前記無線制御信号を受信し、
    c．前記統合電力制御装置Aは、前記無線制御信号を前記統合電力制御装置Aのマイクロプロセッサに伝送し、
    d．前記統合電力制御装置Aのマイクロプロセッサは、前記無線制御信号が２回目の受信か否かを判断し、
    e．前記無線制御信号が前記統合電力制御装置Aのマイクロプロセッサにより２回目の受信であると判断されると、前記統合電力制御装置Aはいかなる動作も行わず、そうでない場合、前記統合電力制御装置Aのマイクロプロセッサは、前記無線制御信号の目的地が前記統合電力制御装置Aに接続された電気機器であるか否かを判断し、
    f．前記統合電力制御装置Aに接続された電気機器が前記無線制御信号の目的地である場合、前記統合電力制御装置Aのマイクロプロセッサは、前記無線制御信号に従って、前記目的地の電気機器に対して制御命令を出し、そうでない場合、前記無線制御信号を前記統合電力制御装置Aの無線デバイスを介して空中に報知し、
    g．前記無線制御信号が前記目的地の電気機器に接続する統合電力制御装置において実行されるまで、ステップb、c、d、e、fを繰り返す、
    ステップを少なくとも含む無線遠隔電力システム制御方法。

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