JP2015530667A

JP2015530667A - Ｄｃ配電システム

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Publication number: JP2015530667A
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Inventors: マティアスウェント; ヴァンアドリアヌスヨハネスステファヌスマリアデ; ハイミンタオ
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Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-10-15
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Abstract

ＤＣ配電システム。本発明は、好ましくは電力バーである導電体２に電気接続される複数の電源ユニット３及び照明器具等の電気コンシューマ４を含むＤＣ配電システム１、特にトラック照明システムに関する。電力消費情報提供システムが電力消費情報を提供し、提供される電力消費情報に応じて給電制御システムが電源ユニットを制御する。これはＤＣ配電を実際の要求電力に適合させることを可能にし、すなわち、ＤＣ電力を非効率的な動作条件で供給することなく、複数の電源ユニットを導電体に電気接続することができる。また、設置者は過負荷状態が確実に防がれる数の電源ユニットを導電体に取り付ければよいので、ＤＣ配電システムの設置は比較的単純であり、それにも関わらずＤＣ電力を高効率で供給することができる。

Description

本発明は、直流（ＤＣ）配電システム、ＤＣ配電方法、及びＤＣ配電コンピュータプログラムに関する。本発明は更に、ＤＣ配電システムにおいて使用される給電制御システムに関する。

ＤＣ配電システムは、例えばEMerge Alliance Occupied Space Standard（ＥＭｅｒｇｅ規格）によって規定される。現在、ＥＭｅｒｇｅ規格に従うＤＣ配電システムでは、１つ又は複数の電力バー（power bar）にＤＣ電力を供給するために１つ又は複数の電源ユニットが１つ又は複数の電力バーに電気接続され、また、１つ又は複数の電源ユニットによって供給されるＤＣ電力を受け取るために、１つ又は複数の照明等の電気コンシューマが１つ又は複数の電力バーに電気接続される。ＤＣ配電システムの設置中、電気コンシューマを駆動するのに十分なＤＣ電力を供給する電源ユニットの適切な個数を選択することは困難である。ＥＭｅｒｇｅ規格によれば、電源ユニットは所定の電力上限以下のＤＣ電力を供給するよう構成され、この最大電力を超過する場合、ＤＣ配電システム全体がシャットダウンされる。このＤＣ配電システムのシャットダウンを回避するために、給電がオーバースペック化される可能性があり、すなわち、電源ユニットの電力限界を上回ることが確実にないような電源ユニットの数が選択され得る。しかし、このオーバースペック化は比較的多量の未使用電力を伴い、よって比較的低い給電効率を伴う。

本発明の一課題は、より効率的なＤＣ給電を可能にするＤＣ配電システム、ＤＣ配電方法、及びＤＣ配電コンピュータプログラムを提供することである。本発明は更に、ＤＣ配電システムにおいて使用される給電制御システムに関する。

本発明の第１の側面では、ＤＣ配電システムが提示され、ＤＣ配電システムは、
複数の電源ユニットから電気コンシューマにＤＣ電力を導くための導電体と、
導電体に電気接続される、電気コンシューマにＤＣ電力を供給するための複数の電源ユニットと、
複数の電源ユニットからＤＣ電力を受け取るために導電体に電気接続される電気コンシューマと、
電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費情報提供システムと、
提供される電力消費情報に基づいて電源ユニットを制御するための給電制御システムとを含む。

電力消費情報提供システムは電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報を提供し、給電制御システムは提供される電力消費情報に基づいて電源ユニットを制御するので、電源ユニットをＤＣ配電システムにおいて実際に要求される電力に適合させることができ、すなわちＤＣ配電システムをオーバースペック化することなく、よって電源ユニットにとって非効率的な動作条件でＤＣ電力を供給することなく、複数の電源ユニットを電気コンシューマに電気接続することができる。また、設置者は過負荷状態が確実に防がれる数の電源ユニットを導電体に取り付けるだけでよいため、ＤＣ配電システムの設置は比較的単純であり、それにも関わらず、提供される電力消費情報に基づいて実際のＤＣ給電が制御されるので、ＤＣ給電を高効率で提供することができる。

導電体はＤＣ配電システムの電力バー又はバスバー要素として考えることができる。ＤＣ配電システムは１つ又は複数の導電体を含み得る。複数の電源ユニットは電力を供給するために好ましくは並列接続される。電源ユニットは電源モジュールとして考えることができる。

ＤＣ配電システムは、周辺機器として考えることができる１つ以上の電気コンシューマを含み得る。電気コンシューマは例えば照明器具等の照明デバイス、室内の人を感知するための人感センサ等のセンサ、スピーカー等であり得る。電源ユニットは好ましくは、交流（ＡＣ）電力をＤＣ電力に変換するための電力コンバータを含む。ＤＣ配電システムは例えば建物内に、特に電気コンシューマの少なくとも一部が照明である場合、例えば部屋を照らすために部屋の天井に設置され得る。したがって、ＤＣ配電システムは建物の照明システムであり得る。

一実施形態では、ＤＣ配電システムは、電気コンシューマを制御するために電気コンシューマにコマンドを送信するための及びコマンドを電源ユニットにも送信するための電気コンシューマ制御ユニットを更に含み、電力消費情報提供システムは、電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは送信されるコマンドに基づいて電力消費情報を決定し、給電制御システムは電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、電力消費情報提供サブユニットによって決定された電力消費情報に基づいて当該電源ユニットを制御する。特に、電源ユニットが電気コンシューマに送信されるコマンドを監視し、自動的に電気コンシューマが要求する電力を供給するよう適合され得るよう、電力消費情報提供サブユニット及び給電制御サブユニットは各電源ユニットの一部でもよい。電源ユニット、特に電力消費情報提供サブユニットは、電気コンシューマへの異なるコマンド、及び関連する電力要求を知ることができるよう適合され得る。例えば、電力消費情報提供サブユニットは、検出されたコマンドに基づいて電力消費情報を提供するための、異なるコマンドと関連する電力要求との間の割り当てを含んでもよく、これは対応するテーブルにおいて提供され得る。

異なるシステム及びユニット間の通信のために、有線又は無線通信システムであり得る通信システムが提供されてもよい。例えば、情報が有線通信線又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）を介して伝達されてもよい。

少なくとも１つの電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であってもよく、当該電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、電気コンシューマがより低い電力以下を要求することを電力消費情報提供サブユニットによって決定された電力消費情報が示す場合、当該電源ユニットが低電力モードにあるように当該電源ユニットを制御してもよい。例えば、電力消費情報提供サブユニットは、電気コンシューマがより低い電力しか要求されない状態にある又はそのような状態に切り替えられるべきことを示すコマンドを検出する場合、各給電制御サブユニットは、各電源ユニットがスタンバイモードとして考えることができる低電力モードにある、特にかかる低電力モードに切り替えられるよう各電源ユニットを制御することができる。例えば、電気コンシューマがオフ又はスタンバイモードに切り替えられることを検出されたコマンドが示す場合、電源ユニットは低電力モードに切り替わるよう適合され得る。これは比較的単純な方法で給電を低負荷状況に適合させることを可能にし、給電効率が向上され得る。

また、少なくとも１つの電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であってもよく、当該電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、電気コンシューマがより低い電力より多くを要求することを電力消費情報提供サブユニットによって決定された電力消費情報が示す場合、当該電源ユニットが高電力モードにあるように当該電源ユニットを制御してもよい。例えば、電気コンシューマがオフにされた又はオフにされるべきことを示すコマンドが検出された場合、電源ユニットは低電力モードに切り替えられ得る。電力消費情報提供サブユニット及び給電制御サブユニットは、このスタンバイ状況において新たなコマンドが検出されたとき、より高い電力が要求されることを新たに検出されたコマンドが示す場合、電源ユニットが高電力モードに切り替えられる、すなわちより高い電力を供給するために起動されるよう、適合され得る。

更に、電力消費情報提供システムは、電力消費情報を提供するために、電源ユニットに割り当てられた、各電源ユニットの出力電力を決定するための複数の出力電力決定ユニットを含んでもよく、各電源ユニットは、給電制御システムに電力消費情報を提供するために、各決定された出力電力を給電制御システムに伝達してもよい。したがって、本実施形態では、電力消費情報提供システムは複数の出力電力決定ユニットによって形成され、給電制御システムは各電源ユニットによって伝達される部分的負荷条件又は状態に基づいて給電を計画することができる。また、これは供給される電力を１つ又は複数の電気コンシューマが実際に必要とする要求電力に適合させることをもたらし、給電効率を高めることができる。

好適な一実施形態では、給電制御システムは更に電気コンシューマを制御する。したがって、給電を制御するために及び１つ又は複数の電気コンシューマを制御するために同じ制御システムを使用することができ、これにより制御ユニットを減らし、よって設置労力を低減することができる。中央制御システムとして考えることができる統合制御システムは、伝達された部分的負荷条件に基づき電源ユニットがオフに又はスタンバイモードに切り替えられ得る時又は場合を決定するよう適合され得る。

電力消費情報提供システムと給電制御システムとが同じユニットに統合され、給電制御システムによる電気コンシューマの制御に基づき、電力消費情報提供システムが電力消費情報を決定するよう適合されることが更に好ましい。これはＤＣ配電システムを設置するために必要なユニットの数を更に減らすことができ、よって設置労力を更に低減することができる。また、電力消費情報が制御システムによる電気コンシューマの制御に基づいて決定されるので、要求電力に基づいて電源ユニットを制御するために電力消費に関する付加的情報を提供しなくてもよく、これにより単純化されたＤＣ配電システムを可能にする。

一実施形態では、電源ユニットは給電制御システムに識別情報を送信し、識別情報は各電源ユニットによって供給可能な電力を示し、給電制御システムは識別情報にも基づいて電源ユニットを制御する。識別情報は各電源ユニットによって供給可能な電力を直接又は間接的に示し、すなわち、例えば識別情報は、給電制御システム内に記憶され、各識別情報と供給可能な電力との間の割り当てを含む、各電源ユニットによって供給可能な電力を決定するためのテーブルと共に利用可能な情報を提供してもよい。したがって、制御システムは例えば制御線を介して電源ユニットから識別情報を取得してもよく、各識別情報を各電源ユニットによって供給可能な電力に割り当てるテーブルを含んでもよい。この情報は必要に応じて電源ユニットを起動させるために使用され得る。この場合においても、給電制御システムが電気コンシューマを制御するよう適合されてもよい。

好ましい一実施形態では、給電制御システムは電気コンシューマのハウジング及び電源ユニットのハウジングとは異なるハウジング内に配置されたユニットを形成し、給電制御システムのハウジング、よって対応する給電制御ユニットは、電源ユニット及び電気コンシューマのＤＣ配電システムへの付加とは分離してＤＣ配電システムに付加可能である。給電制御システムは例えば、好ましくは電力レールである導電体に追加要素として取り付け可能な付加的ボックスとして供給され得る。このボックスはＤＣ配電システムを最適化するための追加アイテムとして提供されてもよく、カスタマーは、自身がそのような追加ボックスを含む最適化されたシステムを設置することを望むか否かを選択可能であり得る。したがって、給電制御システムを別個の付加的ボックスとして提供することにより、ＤＣ配電システムの電力消費を低減し、よってシステムの効率性を高めるために、給電が自動的に実際の要求電力に適合されるようＤＣ配電システムを改変することができる。

好ましくは、電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、電力消費情報提供システムは、各電源ユニットによって供給される出力電力を電力消費情報として提供し、給電制御システムは、電力消費情報に応じて、電源ユニットを順次高電力モードに切り替え、既に高電力モードに切り替えられている電源ユニットに関して、閾値出力電力より大きい出力電力が提供される場合、次の電源ユニットが高電力モードに切り替えられる。したがって、電源ユニットは負荷を分担するよう制御され、例えば、まず１つの電源ユニットが全負荷を引き受け、そして１つの電源ユニットによって供給される電力が不十分な場合、次の電源ユニットが更に高電力モードに切り替えられ、アクティブモード、すなわち高電力モードで動作する電源ユニットが導電体上の負荷要件を満たすまで、これが続く。電源ユニットのこの制御プロセスは、好ましくは、１つの電源ユニットだけが部分的負荷条件で動作し、他の電源ユニットは負荷をフルに負う又はスタンバイモードにあることを保証し、これによりＤＣ電力を非常に効率的に供給する。

また、電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、給電制御システムは、各電源ユニットが高電力モードで動作する総時間の差が所定の閾値未満であるように電源ユニットを制御することが好ましい。特に、給電制御システムは好ましくは、各電源ユニットがほぼ同じ時間、高電力モードにあるよう適合される。特に、給電制御システムは、電源ユニットの平均サービス時間、すなわち電源ユニットが高電力モードで動作した総時間が等しくなるよう、電気コンシューマに電力を供給すべき電源ユニットをランダムに又は計画された態様で指定するよう適合されてもよい。これはある電源ユニットが他の電源ユニットより顕著に多く使用されることにより相対的に早く機能しなくなる可能性を減らすことができ、すなわち、ＤＣ配電システムの動作可能性を確認するメンテナンス間隔を長くすることができる。

一実施形態では、電源ユニットは、各電源ユニットによって供給される電力を示し及び各電源ユニットによって供給可能な追加電力を示すコマンドを送受信し、電力消費情報提供システムは、電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは、当該電源ユニットが受信したコマンドに基づいて電力消費情報を決定し、給電制御システムは、電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、受信されるコマンドに基づいて他の電源ユニットによって供給可能な追加電力を決定し、電力消費情報提供サブユニットによって決定された電力消費情報及び他の電源ユニットによって供給可能な追加電力に基づいて当該電源ユニットを制御し得る。特に、電源ユニットは自身が供給する負荷、すなわち供給される電力を定期的に送信し、並行して他の電源ユニットから対応するメッセージ、すなわちコマンドを収集するよう適合されてもよく、メッセージは絶対負荷情報、すなわち各電源ユニットによって供給される電力と、各電源ユニットによって供給可能な追加電力に関する情報とを含み得る。これらのメッセージ内に含まれる情報に基づき、電力消費情報提供サブユニットは、当該電源ユニットが供給する電力が低下する場合、他の電源ユニットが依然として負荷を担うことができるか否かを決定し得る。担うことができる場合、電源ユニットの給電制御サブユニットはこれに従って電源ユニットの設定値、特に設定電圧を下げることができる。設定値は好ましくは徐々に下げられ、設定値の低下は、負荷をより高い設定値を有する電源ユニットにシフトさせる。電源ユニットが一切の負荷を担わないよう電源ユニットの設定値が給電制御サブユニットによって制御される場合、特に、予め定められてもよい設定値の最低許容値に達することなくそのような制御がされる場合、給電制御サブユニットはスタンバイモードに入るよう電源ユニットを制御してもよい。各電源ユニットのこの制御は、一度に１つだけの電源ユニットがこのように制御されるよう調整されてもよく、このように制御される電源ユニットを指定するシーケンスは、例えば所定のシーケンス又はランダムなシーケンスであり得る。

他の実施形態では、電力消費情報提供システムは、電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは、当該電源ユニットによって供給される電力に基づいて電力消費情報を決定し、給電制御システムは、電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、電力消費情報提供サブユニットによって決定される電力消費情報に基づいて当該電源ユニットを制御する。特に、各電源は自身の負荷、すなわち自身の供給電力を時間の経過と共にランダムに見ることができ、各給電制御サブユニットは、負荷がピーク効率点より低い場合、設定値、具体的には設定電圧を上げるか又は下げる決定を行い、ピーク効率に向かうためにより多くの負荷を担い始めるか又は電源ユニットが一切の負荷を担わない状況に向かうためにより少ない負荷を担い始めるよう、電源ユニットを制御してもよい。各給電制御サブユニットは、好ましくは更に、各電源ユニットが既にそのピーク効率点で、すなわち最大効率で動作している場合、各電源ユニットの設定値を変更しないよう適合される。この種の制御を用いることにより、全ての電源ユニットが各自の設定値を経時的に調整し、最適負荷分布、すなわち電源ユニットが最適給電効率で動作可能な負荷分布を探し求めることができる。この制御は、各電源ユニットが他の電源ユニットの現在の動作を知る必要がない可能性がある、電源ユニット間で分散して実装されるある種のサーチアルゴリズムによって提供されると考えることができる。電源ユニットのこの種の制御は、これらのインテリジェントな電源ユニットと、固定の設定値、特に固定の設定電圧を有する他の電源ユニットとの混合を許容し得る。各電力消費情報提供サブユニットによって提供される電力消費情報、すなわち各電源ユニットによって担われる各負荷は電力消費サブ情報として考えることができ、電力消費サブ情報は、電源ユニット間で分散される総電力消費情報を形成する。

各電源ユニットが制御され得る設定値は、好ましくは、予め定められてもよい許容される設定電圧の範囲に限定される。

本発明の他の側面では、ＤＣ配電システムにおいて使用される給電制御システムが提供され、給電制御システムは、提供される電力消費情報に基づいてＤＣ配電システムの電源ユニットを制御する。

本発明の他の側面では、ＤＣ配電方法が提供され、ＤＣ配電方法は、
複数の電源ユニットによって、電源ユニット及び電気コンシューマが電気接続される導電体を介して電気コンシューマにＤＣ電力を供給するステップと、
電気コンシューマによって、導電体を介して複数の電源ユニットからＤＣ電力を受け取るステップと、
電力消費情報提供システムによって、電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報を提供するステップと、
給電制御システムによって、提供される電力消費情報に基づいて電源ユニットを制御するステップとを含む。

本発明の他の側面では、ＤＣ配電コンピュータプログラムが提示され、ＤＣ配電コンピュータプログラムは、請求項１に記載されるＤＣ配電システムを制御するコンピュータ上で実行されるとき、ＤＣ配電システムに請求項１４に記載のＤＣ配電方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を含む。

請求項１のＤＣ配電システム、請求項１４のＤＣ配電方法、及び請求項１５のＤＣ配電コンピュータプログラムは同様な及び／又は同一の好ましい実施形態、特に従属請求項に記載される好ましい実施形態を有することが理解されよう。

また、本発明の好適な実施形態は、従属請求項と各独立請求項との任意の組み合わせであり得ることを理解されたい。

本発明の上記及び他の側面は、下記の実施形態を参照して説明され、明らかになろう。

図１は、ＤＣ配電システムの一実施形態を概略的かつ例示的に示す。図２は、ＤＣ配電システムの電源ユニットを概略的かつ例示的に示す。図３は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図４は、図３に示されるＤＣ配電システムの電源ユニットを示す。図５は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図６は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図７は、図６に示されるＤＣ配電システムの給電制御ユニットの一実施形態を示す。図８は、図６に示されるＤＣ配電システムの電源ユニットを概略的かつ例示的に示す。図９は、ＤＣ配電方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。図１０は、ＤＣ配電システムの様々なユニットのＤＣ配電システムの導電体への接続を概略的に示す。図１１は、ＤＣ配電システムの複数のユニットのＤＣ配電システムの導電体への接続の斜視図を概略的かつ例示的に示す。図１２は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図１３は、図１２に示されるＤＣ配電システムの電源ユニットの一実施形態を概略的かつ例示的に示す。図１４は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図１５は、図１４に示されるＤＣ配電システムの給電制御ユニットの一実施形態を概略的かつ例示的に示す。

図１は、ＤＣ配電システムの一実施形態を概略的かつ例示的に示す。ＤＣ配電システム１は、ＤＣ電力を複数の電源ユニット３から複数の電気コンシューマ４に導くためのバスバー要素又は電力バーとして考えることができる導電体２を含む。導電体２は、電源ユニット３及び電気コンシューマ４が取り付けられる電力バーである。電気コンシューマ４はランプ等の照明デバイスである。他の実施形態では、電気コンシューマは室内にいる人を感知するための人感センサなどのセンサ、スピーカー等の他の電気デバイスを含んでもよい。電源ユニット３は導電体２を介して電気コンシューマ４にＤＣ電力を供給するよう適合され、電気コンシューマ４は導電体２を介して複数の電源ユニット３から供給された電力を受け取るよう適合される。ＤＣ配電システム１は更に、電気コンシューマ４によって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費情報提供システムと、提供された電力消費情報に応じて電源ユニット３を制御するための給電制御システムとを含む（図１では不図示）。また、ＤＣ配電システム１は、電気コンシューマを制御するためのコマンドを電気コンシューマ４に送り、更に当該コマンドを電源ユニット３にも送るための電気コンシューマ制御ユニット８を含む。

図２は、１つの電源ユニット３をより詳細に概略的かつ例示的に示す。電源ユニット３はＡＣ電力をＤＣ電力に変換するための電力コンバータ２０を含む。ＡＣ電力は導電体２の一部であり得る導線等を介して、導電体２に電気接続され得るＡＣ電源ユニット２１から受け取ることができる。ＡＣ電源ユニット２１は好ましくはＡＣ商用電源である。

各電源ユニット３は、送信されたコマンドに基づいて電力消費情報を決定するよう適合された電力消費情報提供サブユニット７を含む。したがって、本実施形態では、電力消費情報提供システムは電源ユニット３の電力消費情報提供サブユニット７によって形成される分散システムであり、各電力消費情報提供サブユニット７は各電源ユニット３のための電力消費情報を提供するよう適合される。また、本実施形態では、各電源ユニット３は、各電力消費情報提供サブユニット７によって決定された電力消費情報に応じて各電源ユニット３を制御するよう適合された給電制御サブユニット１０を含む。したがって、本実施形態では、給電制御システムも給電制御サブユニット１０によって形成される分散システムである。各給電制御サブユニット１０は、各電力コンバータ２０を制御することにより各電源ユニット３を制御する。

異なるシステム及びユニット間の通信のために、有線通信システムが提供される。本実施形態では、導電体２は異なるシステム及びユニットが接続される制御線を含み、異なるシステム及びユニットが制御線を介して通信信号を交換することを可能にする。他の実施形態では通信システムは別のものでもよい。例えば、通信システムはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線通信システムでもよい。通信線を介して通信信号を送受信するために、システム及びユニットは送受信ユニットを含む。図２には電源ユニット３の送受信ユニット６が概略的かつ例示的に示されている。

電源ユニット３が電気コンシューマ４に送信されるコマンドを監視し、電気コンシューマ４の要求電力を自動的に供給するよう適合されるよう、電力消費情報提供サブユニット７及び給電制御サブユニット１０は各電源ユニット３の一部である。電力消費情報提供サブユニット７は、異なるコマンドと関連する電力要求との間の割り当てを、検出されたコマンドに応じて電力消費情報を提供するための対応するテーブル内に含む。

電源ユニット３はそれぞれ、アクティブモードとして考えることができ、より高い電力を供給する高電力モードと、スタンバイモードとして考えることができ、より低い電力を供給する低電力モードとで動作可能であり、各給電制御サブユニット１０は、電気コンシューマ４が上記より低い電力以下を要求することを各電力消費情報提供サブユニット７によって決定された電力消費情報が示す場合、電源ユニット３、特に電力コンバータ２０を低電力モードにあるよう制御するよう適合される。例えば、電気コンシューマ４が上記より低い電力しか要求されない状態にあることを示すコマンドを電力消費情報提供サブユニット７が検出する場合、各給電制御サブユニット１０は各電源ユニット３、特に各電力コンバータ２０を低電力モードにあるよう制御することができる。特に、検出されたコマンドが電気コンシューマ４がオフに又はスタンバイモードに切り替えられることを示す場合、各電源ユニット３は低電力モードに切り替わるよう適合され得る。これは給電を低負荷状況に適合させることを可能にし、給電効率が向上され得る。

また、各電源ユニット３に割り当てられた各給電制御サブユニット１０は、電気コンシューマ４が上記より低い電力より多くを要求することを各電力消費情報提供サブユニット７によって決定された電力消費情報が示す場合、好ましくは電源ユニット３を高電力モードにあるよう制御するよう適合される。

例えば、送受信ユニット６が電気コンシューマ４の電源が切られることを示すコマンドを受信した場合、電源ユニット３は低電力モードに切り替わり得る。好ましくは、電力消費情報提供サブユニット７及び給電制御サブユニット１０は、このスタンバイ状況において上記より高い電力が要求されることを示すコマンドが更に検出された場合、電源ユニット３が高電力モードに切り替えられる、すなわち上記より高い電力を供給するために起動されるよう適合される。したがって、例えば電源ユニットがスタンバイモードにある場合、全ての新たなコマンドが電源ユニットを起動し、コマンドの結果として相当な又は実質的な（substantial）電力が引き出されない場合、電源ユニットは自動的にスタンバイを再開し得る。

図３は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。本実施形態では、ＤＣ配電システム１０１は複数の電源ユニット１０３から電気コンシューマ４にＤＣ電力を導くための導電体２を含む。複数の電源ユニット１０３は、複数の電源ユニット１０３が電気接続される導電体２を介して電気コンシューマ４にＤＣ電力を供給するよう適合される。また、電源ユニット１０３からＤＣ電力を受け取るために、電気コンシューマ４も導電体２に電気接続される。ＤＣ配電システム１０１は更に、電気コンシューマ４によって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費情報提供システム（図３では不図示）と、提供された電力消費情報に応じて電源ユニット１０３を制御するための給電制御システム１１０とを含む。

図４は電源ユニット１０３をより詳細に概略的かつ例示的に示す。電源ユニット１０３は送受信ユニット６と、ＡＣ電源ユニット２１から受け取られるＡＣ電力を供給すべきＤＣ電力に変換するための電力コンバータ２０とを含む。電源ユニット１０３は更に、各電源ユニット１０３の出力電力を決定するための出力電力決定ユニット１０７を含み、各電源ユニット１０３の決定された出力電力は、電気コンシューマ４が要求する電力を示す電力消費情報として考えられる。よって、複数の電源ユニット１０３の出力電力決定ユニット１０７は、電力消費情報提供システムを形成する電力消費情報提供サブユニットである。したがって、本実施形態においても電力消費情報提供システムは分散システムである。各電源ユニット１０３は給電制御システム１１０に電力消費情報を提供するために、給電制御システム１１０に各決定された出力電力を伝達するよう適合される。したがって、給電制御システム１１０は各電源ユニット１０３によって伝達される部分的負荷条件に基づいてＤＣ給電を計画することができる。また、これは供給される電力の電気コンシューマ４が実際に必要とする要求電力への適合を改良するこができ、これによりＤＣ配電システムの効率性が向上される。また、本実施形態では、ＤＣ配電システム１０１は導電体２の通信線を介して電気コンシューマ４に制御コマンドを送信することによって電気コンシューマ４を制御するための電気コンシューマ制御ユニット８を含む。

図５は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。本実施形態では、ＤＣ配電システム２０１は複数の電源ユニット１０３から複数の電気コンシューマ４にＤＣ電力を導くための導電体２を含む。複数の電源ユニット１０３は電気コンシューマ４にＤＣ電力を供給するよう適合され、電源ユニット１０３は導電体２に電気接続される。複数の電源ユニット１０３からＤＣ電力を受け取るために、電気コンシューマ４も導電体２に接続される。ＤＣ配電システム２０１は更に、電力消費情報提供システムによって提供される電力消費情報に応じて電源ユニット１０３を制御するための給電制御システム２１０を含み、電力消費情報は電気コンシューマ４によって消費される電力を示す。また、本実施形態においても、ＤＣ配電システムは、電源ユニット１０３がＤＣ電力を供給できるよう電源ユニット１０３の電力コンバータ２０にＡＣ電力を供給するために導電体２に電気接続されるＡＣ電源ユニット２１を含む。本実施形態では、給電制御システム２１０は電源ユニット１０３だけでなく電気コンシューマ４も制御するよう適合される。したがって、給電を制御するため及び電気コンシューマ４を制御するために同じ制御システム２１０を使用することができ、これにより制御ユニットが減り、よって設置労力が低減される。中央制御システムとして考えることができる統合制御システム２１０は、送受信ユニット６及び導電体２の通信線を介して電源ユニット１０３の出力電力決定ユニット１０７によって伝達される部分的負荷条件に基づき、電源ユニット１０３がオフ又はスタンバイモードに切り替えられ得るときを決定するよう適合され得る。

制御システム２１０は好ましくは、電力消費情報によって示される電気コンシューマの要求電力に基づき、どの電源ユニット１０３がアクティブモードにあるべきかを決定するよう適合される。制御は好ましくは、電源ユニット１０３が依然として電力消費情報によって示される要求電力を供給しつつ、アクティブな電源ユニット１０３の数が最小になるよう実行される。これはＤＣ配電システムが良好な効率で動作することを可能にする。代替的に又は加えて、制御システム２１０は、アクティブな電源ユニット１０３をそれぞれの最高効率モード、例えば各電源ユニット１０３がフルパワーの８０〜９０％の電力を供給するモードで動作させるよう適合されてもよい。既知の電源ユニットに関しては、通常、最高効率モード、すなわち最高効率動作点は各メーカーから知られており、制御システム２１０内に登録することができる。

図６は、ＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。図６に示されるＤＣ配電システム３０１も、複数の電源ユニット３０３から電気コンシューマ４にＤＣ電力を導くための導電体２を含む。複数の電源ユニット３０３は電気コンシューマ４にＤＣ電力を供給するよう適合され、電源ユニット３０３は導電体２に電気接続される。複数の電源ユニット３０３からＤＣ電力を受け取るために、電気コンシューマ４は導電体２に電気接続される。ＤＣ配電システム３０１は更に、電気コンシューマ４によって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費情報提供システムと、提供された電力消費情報に応じて電源ユニット３０３を制御するための給電制御システム３１０とを含み、本実施形態では、給電制御システムは電源ユニット３０３だけでなく電気コンシューマ４も制御するよう適合される。

図７に概略的かつ例示的に示されるように、電力消費情報提供システム３０７は給電制御システム３１０に組み込まれ、電力消費情報提供システム３０７は、給電制御システム３１０による電気コンシューマ４の制御に基づいて電力消費情報を決定するよう適合される。特に、制御システム３１０が電気コンシューマ４を制御するので、制御システム３１０、及びよって組み込まれた電力消費情報提供システム３０７は電気コンシューマ４の要求電力を知っており、制御システム３１０はこれに従って電源ユニット３０３を制御することができる。図８は、送受信ユニット６と電力コンバータ２０とを含む電源ユニット３０３を概略的かつ例示的に示す。

当業者にとって明らかなように、図示される様々なユニット及びシステムは当然ながら、コネクタ、「インテリジェント」機能を提供するＩＣ等、更なる電気素子を含むことに留意されたい。例えば、図８に例示的かつ概略的に示される電源ユニット３０３は、当然ながら、送受信ユニット６が受信した制御コマンドに応じて電力コンバータ２０が供給する電力を変更するための回路を更に含む。

図３乃至図８を参照して上述されたＤＣ配電システム１０１、２０１、３０１は、各給電制御システム１１０、２１０、３１０に識別情報を送信するよう適合された電源ユニット１０３、３０３を含み、ここで、識別情報は各電源ユニット１０３、３０３によって供給可能な電力を示し、給電制御システム１１０、２１０、３１０は識別情報にも依存して電源ユニット１０３、３０３を制御するよう適合され得る。識別情報は各電源ユニットによって供給可能な電力を直接示してもよいし、又は間接的に示してもよく、すなわち、例えば識別情報は、給電制御システム内に記憶され、各情報と供給可能な電力との間の割り当てを含む、各電源ユニットによって供給可能な電力を決定するためのテーブルと共に利用可能な情報を提供してもよい。

給電制御システムはどの電源ユニットがどの電力を供給できるかを知っており、また給電制御システムは要求電力を示す電力消費情報を受け取っているので、給電制御システムは、非常に効率的に給電を行うべく、要求ＤＣ電力の供給のために、各自の電力限界で給電することを可能にする電源ユニットが選択されるよう電源ユニットを制御することができる。

図３乃至図８を参照して上記した実施形態では、給電制御システムは、電気コンシューマのハウジング及び電源ユニットのハウジングとは別個のハウジング内に配置されるユニットを形成し、給電制御システムのハウジング、よって給電制御システム自体が、ＤＣ配電システムへの電源ユニット及び電気コンシューマの付加とは分離してＤＣ配電システムに付加可能である。これらの例では、給電制御システムは好ましくは、導電体に追加コンポーネントとして取り付け可能な付加的ボックスとして提供される。このボックスは、導電体、複数の電源ユニット、１つ又は複数の電気コンシューマ、電気コンシューマ制御ユニット、及びＡＣ電源を含む既存のＤＣ配電システムを最適化するための追加アイテムとして提供され得る。したがって、給電制御システムを分離した付加的ボックスとして提供することにより、ＤＣ配電システムの電力消費を低減し、よってシステムの効率性を高めるために給電が実際の電力需要に自動的に適合されるよう、既存のＤＣ配電システムを改変することができる。

上記実施形態では、電源ユニットはより高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、電力消費情報提供システムは、各電源ユニットによって供給される出力電力を電力消費情報として提供するよう適合され得る。例えば、電源ユニットは、送受信ユニットを介して中央制御システム又は複数の給電制御サブユニットによって形成される分散制御システムであり得る給電制御システムに送信され得る各出力電力を決定するために、電力消費情報提供システムを形成する出力電力検出ユニットを含み得る。この場合、給電制御システムは電力消費情報に応じて電源ユニットを順次高電力モードに切り替えるよう適合されてもよく、ここで、既に高電力モードに切り替えられている電源ユニットに関して閾値出力電力より高い出力電力が提供される場合、次の電源ユニットが高電力モードに切り替えられる。電源ユニットは好ましくは、負荷を分担するよう制御され、まず１つの電源ユニットが全負荷を引き受け、そして１つの電源ユニットによって供給される電力が不十分な場合、次の電源ユニットが追加で高電力モードに切り替えられ、高電力モードで動作する電源ユニットが導電体上の負荷要求を満たすまでこれが続く。電源ユニットのこの制御は、好ましくは、１つの電源ユニットだけが部分的負荷条件で動作させられるよう実行され、これによりＤＣ電力を非常に効率的に供給する。

好ましくは、給電制御システムは更に、各電源ユニットが高電力モードで動作する総時間又は回数の差が所定の閾値未満になるよう適合される。特に、各ＤＣ配電システムの給電制御システムは、好ましくは、電源ユニットがほぼ同じ時間高電力モードにあるように適合される。給電制御システムは、電源ユニットの平均サービス時間がほぼ等しくなるよう、電気コンシューマに電力を供給すべき電源ユニットをランダムに又は計画された態様で決定するよう適合されてもよい。

以下、図９に示されるフローチャートを参照してＤＣ配電方法を例示的に説明する。

ステップ４００において、ＤＣ配電システムが初期設定される。例えば、ＤＣ配電システムが電源投入され、１つ又は複数の電源ユニットが導電体を介して初期ＤＣ電力を電気コンシューマに供給する。ステップ４０１において、電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報が電力消費情報提供システムによって提供される。例えば、電源ユニットの出力電力が決定され、電力消費情報として提供される。ステップ４０２において、給電制御システムにより、提供された電力消費情報に応じて電源ユニットが制御される。したがって、電源ユニットは給電制御システムによる制御に従い、提供された電力消費情報に応じた電力を供給する。供給された電力は当然ながらその後電気コンシューマによって受け取られる。ＤＣ配電システムが実際の負荷条件に自動的に適合され得るよう、好ましくはステップ４０１及び４０２はループ実行され、電力消費情報が継続的に提供されて電源ユニットを制御するために使用される。

導電体２は、電源ユニットにＡＣ電力を伝導するため、電気コンシューマにＤＣ電力を伝導するため、及び制御信号を送信するために複数のサブ導電体を含み得る。図１０は、バスバー要素導体としても考えることができる複数のサブ導体３０、３１、３２を含むこのような導電体２を概略的かつ例示的に示す。第１のサブ導体３０はＡＣ電源ユニット２１から電源ユニット３にＡＣ電力を供給するよう適合される。第２のサブ導体３１は異なるユニット間でコマンド及び制御信号を伝送するために用いられ、第３のサブ導体３２は電源ユニット３によって供給されるＤＣ電力を電気コンシューマ４及びＤＣ電力を必要とする電気コンシューマ制御ユニット８等の他のユニットに供給するよう適合される。導電体２はサブ導体３０、３１、３２を保持する実質的にＵ字型プロフィール等の保持要素３３を備え得る。サブ導体３０、３１、３２は導線、特に銅線によって形成され得る。より具体的には、サブ導体は、実質的にＵ字型の保持プロフィール３３に固定された絶縁埋め込みサブ銅線によって形成され得る。

図１０は単にいくつかのユニットが如何にして導電体２に接続され得るかを例示的に示すに過ぎず、必要に応じて、より多くの及び／又は他のユニットが複数のサブ導体に電気接続され得ることは明らかであろう。例えば、ＤＣ電力を要求する各ユニットが第３のサブ導体に接続され、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するためにＡＣ電力を要求する各ユニットが第１のサブ導体及び第３のサブ導体に接続され、通信機能を要求する各ユニットが第２のサブ導体に接続されてもよい。サブ導体を備える導電体２及びＵ字型プロフィール等の保持要素は、電力バー又はトラックデバイスとして考えることができる。

図１１は、実質的にＵ字型のプロフィール３０によって導電体２に取り付けられた上記ユニットの一部を概略的かつ例示的に示す。図１１において、この例では照明である電気コンシューマ４が導電体２に取り付けられていることが示されている。また、導電体２に取り付けられている１つの電源ユニット１０３と給電制御システム２１０とが示されており、給電制御システム２１０は、導電体２に対するＤＣ配電システムの他のユニットの着脱とは分離して導電体２に着脱可能な単一のボックス内に提供されている。図１１はＤＣ配電システムのユニットの一部を示すに過ぎない。当然ながら、上記及び図１乃至図８に従い、より多くのユニット及び／又は他のユニットが導電体２に取り付けられ得ることに留意されたい。

ＡＣ電力は好ましくはＡＣ商用電源であるＡＣ電源によって供給され、ＡＣ電力は好ましくはトラックとしても考えることができる導電体の長さにわたって分配される。導電体へのＡＣ商用電源接続、すなわちＡＣ商用電源の導電体への接続は導電体上の任意の位置に存在し、好ましくはＡＣ／ＤＣコンバータを備える電源ユニットの導電体上の位置とは実質的に無関係である。電源ユニットはＡＣ電力を受け取るためにＡＣ商用電源レール、すなわち第１のサブ導体に接続され、またＤＣ電力を出力するためにＤＣレール、すなわち第３のサブ導体に電気接続される。制御線、すなわち第２のサブ導体への接続は、ユニットの制御機能に応じて使用されてもされなくてもよい。好ましくは照明デバイスである電気コンシューマは、好ましくはＤＣレール及び制御線、すなわち第３及び第２のサブ導体に接続されるが、第２のサブ導体には接続されない。電気コンシューマが照明デバイスである場合、光源及び照明ドライバが含まれ、照明ドライバは、光源の要求に従って光源に照明駆動電流を供給できるようＤＣレールから受け取ったＤＣ電力を変換するよう適合されてもよい。また、照明デバイスは制御リンクを介して照明パラメータを制御するために導電体の制御線に電気接続されてもよい。

通常、設置者及びエンドカスタマーにとって、設置された複数の照明デバイス等の電気コンシューマを駆動するのに適切な電源ユニット、特に電源ユニットの適切な個数を選択することは容易ではない。電源ユニットの所定の電力限界を超過する場合、現在のＥＭｅｒｇｅ規格によればＤＣ配電システム全体がシャットダウンされる。この問題を解決するために、過負荷条件が発生したとき、ＤＣ配電システムが再び動作可能になるまで電気コンシューマが単純にＤＣ配電システムから取り外され得るトライアルアンドエラー法が用いられ得る。この問題の他の解決策は、過負荷条件が発生し得なくなるよう、ＤＣ配電システムが提供する給電をオーバースペック化することであり得る。しかし、このようなオーバースペック化は既知のＤＣ配電システムのＤＣ給電効率を低下させる。例えば、電気コンシューマが最大輝度レベルの１０％の輝度レベルまで減光される照明デバイスである場合、各照明デバイスが１００％の輝度レベルを提供する場合でも十分な電力が供給されるよう電源ユニットを選択しなければならない。これは、照明デバイスが例えば最大輝度レベルの１０％の輝度レベルに減光される場合、供給される電力の比較的小さい割合しか必要とされず、これによりＤＣ配電システムを非常に低い効率で動作させることを意味する。

ＤＣ配電システムにおける給電効率を高めるために、ＤＣ配電システムは好ましくは、提供される電力消費情報によって示される１つ又は複数の電気コンシューマの要求電力に従って給電を行うと共に、電源ユニットが最大変換効率で駆動されるよう適合される。したがって、電力消費情報提供システム及び給電制御システムは、好ましくは少なくとも２つの条件、すなわち、電気コンシューマの要求電力に従って電気コンシューマに給電する、つまり電気コンシューマが実際に要求する電力を少なくとも供給することと、電源ユニットが可能な限り各自の最大変換効率の近くで駆動されるよう電源ユニットを駆動することとを満たすべく電源ユニットが制御されるよう適合される。給電制御システムは電源ユニットがその最大効率で動作していない場合、電源ユニットの代替的動作モードを決定し、これに従って電源ユニットを制御するよう適合され得る。電源ユニットが可能な限り最大効率の近くで動作する電源ユニットの制御は、登録された給電制御として考えることができる。

電力消費情報提供システム及び給電制御システムは、ＤＣ配電システムに付加することができる単一の処理ユニットに統合されてもよい。この処理ユニットは要求電力消費情報、すなわち電源ユニットがＤＣ配電システムに供給しなければならない要求電力に関する情報を提供することができ、この提供される電力消費情報に応じて電源ユニットを制御することができる。特に、処理ユニットは各電源ユニットの最適設定を決定するよう構成され、例えば、特定の設定では、１つの電源ユニットだけが電気コンシューマに電力を供給して、他の電源ユニットはオフに又はスタンバイモードにされてもよい。処理ユニットはＤＣ配電システムの他のパラメータを検出して、これらの他のパラメータにも基づいて各電源ユニットの最適設定を決定するよう適合されてもよい。これらの他のパラメータは例えば、電源の個数、それらの特性、照明などの電気コンシューマの個数等である。例えば、電源ユニット及び電気コンシューマは、処理ユニットに、対応する電源ユニット又は電気コンシューマ、並びに対応する電源ユニットによって供給可能な最大電力又は対応する電気コンシューマが要求する電力等の特性を示す信号を送信するよう適合されてもよい。また、処理ユニットに送信される信号は対応する電源ユニット又は対応する電気コンシューマのみを示してもよく、及び／又はそれらのモードを示してもよく、処理ユニットは、受信される識別信号と、信号によって示される対応する電源ユニットの供給可能電力又は信号によって示される電気コンシューマの要求電力等の特性との間の割り当てを含み得る。信号によって直接又は間接的に示される電気コンシューマの要求電力は、電力消費情報を提供するために使用され得る。

ＤＣ配電システムの様々なユニット及びシステムは何らかのインテリジェンスを有し、例えば給電制御システム又は電力消費情報提供システムは好ましくはインテリジェンスを提供するための対応するハードウェア及び／又はソフトウェアを備える。具体的には、ユニット及びシステムは各機能を提供するためのマイクロコントローラ又は他の回路を備え得る。

電源ユニット及び電気コンシューマは導電体に別々に着脱可能な別個のユニットでもよく、又は導電体に一緒に取り付けることができる結合された電源ユニット及び電気コンシューマを形成するよう結合されてもよい。分離した電源ユニット及び電気コンシューマと、電源ユニット及び電気コンシューマの結合である結合ユニットとの混合が導電体に取り付けられてもよい。

給電制御システムは、その出力設定電圧が実際のレール電圧より低い限り電源ユニットが完全にオフに切り替えられる又はスタンバイモードにあるよう電源ユニットを制御するよう適合されてもよい。例えば、電源ユニットは出力設定電圧と共に給電制御システムに伝達され得るレール電圧、すなわち導電体のＤＣレール上の電圧を検出するためのレール電圧検出器を含み、給電制御システムは、その出力設定電圧が実際のレール電圧より低い限り完全にオフに切り替えられるか又はスタンバイモードにあるよう電源ユニットを制御することができる。これはＤＣ配電システムにおいて比較的広い範囲の電力レベルにわたって電源ユニットを効率的に使用することを可能にし得る。

図１２はＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。ＤＣ配電システム４０１は複数の電源ユニット４０３から複数の電気コンシューマ４にＤＣ電力を導くための導電体２を含む。導電体２及び電気コンシューマ４は、例えば図１を参照して上記した対応する要素と同様である。電源ユニット４０３は導電体２を介してＤＣ電力を電気コンシューマ４に供給するよう適合され、電気コンシューマ４は供給されたＤＣ電力を導電体２を介して複数の電源ユニット４０３から受け取るよう適合される。ＤＣ配電システム４０１は更に、電気コンシューマ４によって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費提供システムと、提供された電力消費情報に応じて電源ユニット４０３を制御するための給電制御システムとを含む（図１２では不図示）。また、ＤＣ配電システム４０１は電気コンシューマ４を制御するための電気コンシューマ制御ユニット８を含む。

図１３は電源ユニット４０３のうちの１つをより詳細に概略的かつ例示的に示す。電源ユニット４０３はＡＣ電源ユニット２１から受け取ることができるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するための電力コンバータ２０を含む。また、電源ユニット４０３は送受信ユニット６を含み、各電源ユニット４０３によって供給される電力を示し及び各電源ユニットによって供給可能な追加電力を示すコマンドを送信し、かつ当該コマンドを受信するよう適合される。

各電源ユニット４０３は更に、各電源ユニット４０３が受信したコマンドに基づいて電力消費情報を決定するよう適合された電力消費情報提供サブユニット４０７を含む。したがって、本実施形態では、電力消費情報提供システムは電源ユニット４０３の電力消費情報提供サブユニット４０７によって形成される分散システムである。更に、本実施形態では、各電源ユニットは、受信されたコマンドに基づいて他の電源ユニット４０３によって供給可能な追加電力を決定し、各電力消費情報提供サブユニット４０７によって決定された電力消費情報及び他の電源ユニット４０３によって供給可能な追加電力に応じて各電源ユニット４０３を制御するよう適合された給電制御サブユニット４１０を含む。

特に、電源ユニット４０３は自身が供給する負荷、すなわち供給される電力を定期的に送信し、並行して他の電源ユニット４０３から対応するメッセージ、すなわちコマンドを収集するよう適合されてもよく、メッセージは絶対負荷情報、すなわち各電源ユニット４０３によって供給される電力と、各電源ユニット４０３によって供給可能な追加電力に関する情報とを含み得る。これらのメッセージ内に含まれる情報及びこれらのメッセージを受信する電源ユニット４０３によって実際に供給される電力に基づき、電力消費情報提供サブユニット４０７は導電体２上の実際の総負荷を求めることができ、そしてこの求められた現在の総負荷と他の電源ユニット４０３によって供給可能な追加電力とに基づき、電源ユニット４０３の給電制御サブユニット４１０は、電源ユニット４０３が供給する電力が低下する場合、他の電源ユニット４０３が依然として残りの総負荷、すなわち電源ユニット４０３によって担われない負荷を担うことができるか否かを決定し得る。担うことができる場合、電源ユニット４０３の給電制御サブユニット４１０はこれに従って電源ユニット４０３の設定電圧を下げることができる。設定電圧は好ましくは徐々に下げられ、設定電圧の低下は、負荷をより高い設定電圧を有する電源ユニット４０３にシフトさせる。電源ユニット４０３が一切の負荷を担わないよう電源ユニット４０３の設定電圧が給電制御サブユニット４１０によって制御される場合、設定電圧の最低許容値に達することなく、給電制御サブユニット４１０はスタンバイモードに入るよう電源ユニット４０３を制御してもよい。各電源ユニット４０３のこの制御は、一度に１つだけの電源ユニット４０３がこのように制御されるよう調整されてもよく、このように制御される電源ユニット４０３を指定するシーケンスは、例えば所定のシーケンス又はランダムなシーケンスであり得る。この制御を調整するために、電源ユニット４０３は導電体２を介して又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線データ接続を介して対応する信号を交換してもよい。

図１４はＤＣ配電システムの他の実施形態を概略的かつ例示的に示す。ＤＣ配電システム５０１は複数の電源ユニット５０３から複数の電気コンシューマ４にＤＣ電力を導くための導電体２を含む。導電体２及び電気コンシューマ４は、例えば図１を参照して上記した対応する要素と同様である。電源ユニット５０３は導電体２を介して電気コンシューマ４にＤＣ電力を供給するよう適合され、電気コンシューマ４は供給されたＤＣ電力を導電体２を介して複数の電源ユニット３から受け取るよう適合される。本実施形態でも、ＤＣ配電システムは、電気コンシューマ４によって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費提供システムと、提供された電力消費情報に応じて電源ユニット５０３を制御するための給電制御システムとを含む（図１４では不図示）。また、ＤＣ配電システム５０１は電気コンシューマ４を制御するために電気コンシューマ４にコマンドを送るための電気コンシューマ制御ユニット８を含む。

図１５は電源ユニット５０３のうちの１つをより詳細に概略的かつ例示的に示す。電源ユニット５０３はＡＣ電源ユニット２１から導電体２を介して受け取ることができるＡＣ電力をＤＣ電力に変換するための電力コンバータ２０を含む。また、電源ユニット５０３は各電源ユニット５０３によって供給される電力に基づき電力消費情報を決定するよう適合された電力情報提供サブユニット５０７を含む。したがって、本実施形態では、電力消費情報提供システムは電源ユニット５０３の電力消費情報提供サブユニット５０７によって形成される分散システムである。各電源ユニット５０３は更に、各電力消費情報提供サブユニット５０７によって決定された電力消費情報に応じて各電源ユニット５０３を制御するよう適合された給電制御サブユニット５１０を含む。したがって、給電制御システムも分散システムであり、分散給電制御システムは給電制御サブユニット５１０によって形成される。各給電制御サブユニット５１０による各電源ユニット５０３の制御は、各電力コンバータ２０を制御することによって提供される。

したがって、各電源ユニット５０３は自身の負荷、すなわち自身の供給電力を時間の経過と共にランダムに見ることができ、各給電制御サブユニット５１０は、負荷がピーク効率点より低い場合、設定電圧を上げるか又は下げる決定を行い、ピーク効率に向かうためにより多くの負荷を担い始めるか又は電源ユニット５０３が一切の負荷を担わない状況に向かうためにより少ない負荷を担い始めるよう、電源ユニット５０３を制御してもよい。各給電制御サブユニット５１０は、好ましくは更に、各電源ユニット５０３が既にそのピーク効率点で、すなわち最大給電効率で動作している場合、各電源ユニット５０３の設定電圧を変更しないよう適合される。この種の制御を用いることにより、全ての電源ユニット５０３が各自の設定電圧を経時的に調整し、最適負荷分布、すなわち電源ユニットが最大給電効率で動作可能な負荷分布を探し求めることができる。この制御は、電源ユニット５０３間で分散される分散サーチアルゴリズムによって提供されると考えることができる。各電力消費情報提供サブユニット５０７によって提供される電力消費情報、すなわち各電源ユニット５０３によって担われる各負荷は電力消費サブ情報として考えることができ、複数の電力消費情報提供サブユニット５０７によって提供される電力消費サブ情報は、電源ユニット５０３間で分散される総電力消費情報を形成する。

図１２乃至図１５を参照して上記した制御は、分散サーチにおける好ましくはランダムなタイミング、及び設定電圧の小さな変化による負荷電流の小さな変化による、より優れたバランスへの段階的なアプローチに依拠する。

給電制御システムが、分散ロジックを形成する給電制御サブユニットを異なる電源ユニットが含む分散システムである場合、給電制御サブユニットのうちの１つが、電源ユニット間の通信を調整するマスターであり得る。任意の電源ユニットの給電制御サブユニットが動的にマスターに指定され得る。マスターはランダムに指定されてもよいし、又は予め定められ得る特定のシーケンスに従って指定されてもよい。しかし、電源ユニット間の、特に給電制御サブユニット間の通信はマスターを使用せずに実行され得る。

一実施形態では、電源ユニットが負荷を担っていない場合、電源ユニットがスタンバイモードにあるよう給電制御システムが適合されてもよい。

電源ユニットは好ましくは、ＤＣ配電システムにおいて給電を行うために並列接続され、電力消費情報提供システムは好ましくは、これらの複数の電源ユニットがＤＣ配電システムに供給しなければならない要求電力を決定するよう適合され、給電制御システムは好ましくは、一緒に要求電力を供給するタスクの実行中に各電源ユニットによる給電が最適化されるよう電源ユニットを制御するよう適合される。給電制御システムは好ましくは、可能な限り多くの電源ユニットが各自の電力限界で駆動することによって給電効率が最大化されるよう電源ユニットを最適化する。給電制御システムは、例えば、稼働状態に保たれる電源ユニットが各自の最適電力変換効率点の付近で駆動されるよう、各電源ユニットをシャットダウンするよう適合され得る。

電力消費情報提供システムはトラック上、すなわち導電体上の負荷、すなわち電力消費を動的に確認するよう適合され得る。給電制御システムは動作中の、すなわち電力を供給している電源ユニット、特に高電力モードと低電力モードとで動作可能な場合には、高電力を供給している電源ユニットの数を確認するよう適合され得る。給電制御システムは、動作中の電源ユニットのうちの１つが落ちる場合、使用中ではない他の電源ユニットを作動させて電力不足を補い得るよう適合され得る。このようにすることで、ＤＣ配電システムの信頼性を著しく向上させることができる。電源ユニットは、給電制御システムが動作中の電源ユニットの数を確認できるよう、給電制御システムに識別情報を送るよう適合され得る。

好ましくは、電気コンシューマの少なくとも一部は照明デバイスであり、ＤＣ配電システムは、小売り用のトラック照明として用いられ得るレール指向照明システムとして考えることができる。

図面、明細書、及び特許請求の範囲を分析することにより、当業者は開示の実施形態の他の変形例を理解及び実施できるであろう。

請求項において、「含む（又は備える若しくは有する）」等の用語は他の要素又はステップの存在を除外せず、また要素は複数を除外しない。

単一のユニット又はデバイスが、請求項に記載される複数の項目の機能を果たし得る。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項内に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせを好適に用いることができないとは限らない。

１つ又は複数のユニット又はデバイスによって実行される電力消費情報の決定、電源ユニットの設定の決定等のアクションは、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実行され得る。ＤＣ配電方法に基づくＤＣ配電システムのこれらのアクション及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用ハードウェアとして実装され得る。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体上で記憶／供給され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等、他の形態でも供給され得る。

特許請求の範囲における如何なる参照符号も特許請求の範囲を限定するものと解されるべきではない。

本発明は、好ましくは電力バーである導電体に電気接続される複数の電源ユニット及び照明器具等の電気コンシューマを含むＤＣ配電システム、特にトラック照明システムに関する。消費情報提供システムが電力消費情報を提供し、提供される電力消費情報に応じて給電制御システムが電源ユニットを制御する。これはＤＣ配電を実際の要求電力に適合させることを可能にし、すなわち、ＤＣ電力を非効率的な動作条件で供給することなく、複数の電源ユニットを導電体に電気接続することができる。また、設置者は過負荷状態が確実に避けられる数の電源ユニットを導電体に取り付ければよいので、ＤＣ配電システムの設置は比較的単純であり、それにも関わらずＤＣ電力を高効率で供給することができる。

Claims

複数の電源ユニットから電気コンシューマにＤＣ電力を導くための導電体と、
前記導電体に電気接続される、前記電気コンシューマにＤＣ電力を供給するための前記複数の電源ユニットと、
前記複数の電源ユニットからＤＣ電力を受け取るために前記導電体に電気接続される前記電気コンシューマと、
前記電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報を提供するための電力消費情報提供システムと、
提供される前記電力消費情報に基づいて前記電源ユニットを制御するための給電制御システムと
を含む、ＤＣ配電システム。
前記ＤＣ配電システムは、前記電気コンシューマを制御するために前記電気コンシューマにコマンドを送信するための及び前記コマンドを前記電源ユニットにも送信するための電気コンシューマ制御ユニットを更に含み、
前記電力消費情報提供システムは、前記電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは送信される前記コマンドに基づいて前記電力消費情報を決定し、
前記給電制御システムは、前記電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、前記電力消費情報提供サブユニットによって決定された前記電力消費情報に基づいて当該電源ユニットを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
少なくとも１つの電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、当該電源ユニットに割り当てられた前記給電制御サブユニットは、前記電力消費情報提供サブユニットによって決定された前記電力消費情報が前記電気コンシューマが前記より低い電力以下を要求することを示す場合、当該電源ユニットが前記低電力モードにあるように当該電源ユニットを制御する、請求項２に記載のＤＣ配電システム。
少なくとも１つの電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、当該電源ユニットに割り当てられた前記給電制御サブユニットは、前記電力消費情報提供サブユニットによって決定された前記電力消費情報が前記電気コンシューマが前記より低い電力より多くを要求することを示す場合、当該電源ユニットが前記高電力モードにあるように当該電源ユニットを制御する、請求項２に記載のＤＣ配電システム。
前記電力消費情報提供システムは、前記電力消費情報を提供するために、前記電源ユニットに割り当てられた、各電源ユニットの出力電力を決定するための複数の出力電力決定ユニットを含み、各電源ユニットは、前記給電制御システムに前記電力消費情報を提供するために、各決定された出力電力を前記給電制御システムに伝達する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記給電制御システムは更に前記電気コンシューマを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記電源ユニットは前記給電制御システムに識別情報を送信し、前記識別情報は各電源ユニットによって供給可能な電力を示し、前記給電制御システムは前記識別情報にも基づいて前記電源ユニットを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記給電制御システムは前記電気コンシューマのハウジング及び前記電源ユニットのハウジングとは異なるハウジング内に配置されたユニットを形成し、前記給電制御システムの前記ハウジングは、前記電源ユニット及び前記電気コンシューマの前記ＤＣ配電システムへの付加とは分離して前記ＤＣ配電システムに付加可能である、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、前記電力消費情報提供システムは、各電源ユニットによって供給される出力電力を前記電力消費情報として提供し、前記給電制御システムは、前記電力消費情報に応じて、前記電源ユニットを順次前記高電力モードに切り替え、既に前記高電力モードに切り替えられている電源ユニットに関して、閾値出力電力より大きい出力電力が提供される場合、次の電源ユニットが前記高電力モードに切り替えられる、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記電源ユニットは、より高い電力が供給される高電力モードとより低い電力が供給される低電力モードとで動作可能であり、前記給電制御システムは、各電源ユニットが前記高電力モードで動作する総時間の差が所定の閾値未満であるように前記電源ユニットを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記電源ユニットは、各電源ユニットによって供給される電力を示し及び各電源ユニットによって供給可能な追加電力を示すコマンドを送受信し、
前記電力消費情報提供システムは、前記電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは、当該電源ユニットが受信した前記コマンドに基づいて前記電力消費情報を決定し、
前記給電制御システムは、前記電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、前記受信されるコマンドに基づいて他の電源ユニットによって供給可能な前記追加電力を決定し、前記電力消費情報提供サブユニットによって決定された前記電力消費情報及び前記他の電源ユニットによって供給可能な前記追加電力に基づいて当該電源ユニットを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
前記電力消費情報提供システムは、前記電源ユニットに割り当てられた複数の電力消費情報提供サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた電力消費情報提供サブユニットは、当該電源ユニットによって供給される電力に基づいて前記電力消費情報を決定し、
前記給電制御システムは前記電源ユニットに割り当てられた複数の給電制御サブユニットを含み、電源ユニットに割り当てられた給電制御サブユニットは、前記電力消費情報提供サブユニットによって決定される前記電力消費情報に基づいて当該電源ユニットを制御する、請求項１に記載のＤＣ配電システム。
請求項１に記載されるＤＣ配電システムにおいて使用される給電制御システムであって、前記ＤＣ配電システムの前記電源ユニットを前記提供される電力消費情報に基づいて制御する給電制御システム。
複数の電源ユニットによって、前記電源ユニット及び電気コンシューマが電気接続される導電体を介して前記電気コンシューマにＤＣ電力を供給するステップと、
前記電気コンシューマによって、前記導電体を介して前記複数の電源ユニットからＤＣ電力を受け取るステップと、
電力消費情報提供システムによって、前記電気コンシューマによって消費される電力を示す電力消費情報を提供するステップと、
給電制御システムによって、提供される前記電力消費情報に基づいて前記電源ユニットを制御するステップと
を含む、ＤＣ配電方法。
請求項１に記載のＤＣ配電システムを制御するコンピュータ上で実行されるとき、前記ＤＣ配電システムに請求項１４に記載のＤＣ配電方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を含むＤＣ配電コンピュータプログラム。