JP2019510464A - 電力資産コマンドおよび制御アーキテクチャ - Google Patents

電力資産コマンドおよび制御アーキテクチャ Download PDF

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Abstract

本明細書で開示するのは、電力追跡および制御アーキテクチャのためのシステムおよび方法実施形態である。一実施形態は、データテレグラムをコンパイルし、データテレグラムは複数のブロックを含むこと；コントローラの第１の通信経路によって、データテレグラムを階層的ネットワークの第２の階層に送信し、階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つの電力資産がデータテレグラムの少なくとも１つのブロックに従って電力プロファイルを更新するように構成されていること；および、階層的ネットワークの第２の通信経路によって、階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つの電力資産から更新を受信すること；によって動作する。
【選択図】図２

Description

［0001］ 再生可能エネルギーへの依存の高まりに伴い、送電網を利用しない（ｏｆｆ−ｇｒｉｄ）施設への電力の供給において新しい課題が生じている。かかる課題は、再生可能エネルギーの貯蔵、再生可能エネルギーの費用、および再生可能エネルギーの信頼性を含む。今日では、ハイブリッド電力システムにより、送電網を利用しない施設が、再生可能供給源を含む、様々な電力発生源から電力供給を受けることができる。これらのシステムにより、送電網を利用しない施設が、利用可能な場合には、再生可能エネルギー源に依存することができるが、再生可能エネルギー源が利用可能でないか、または実行可能でない場合にも、施設は送電網からの電力を使用できる。
［0002］ しかし、これらのハイブリッド電力システムは多くの場合、様々な供給源からの電力を利用するために、複数の装置を設置する必要があるため費用がかかる。このため、これらの別個の装置を一緒に統合して維持するために大変な努力を要する。複数の装置を使用には、顧客に対して、複数の装置のための大規模なスペース、外部施設に利用されていないスペースを指定することも要する。さらに、１つの装置が誤動作するか、または停止すると、その装置が修理または交換されるまでハイブリッド電力システムが機能しない可能性があり、外部施設が不稼働になる。
［0003］ 本明細書で提供するのは、電力追跡および制御アーキテクチャのための、システム、装置、製品、方法および／もしくはコンピュータプログラム製品実施形態、ならびに／またはその組合せおよび部分的組合せである。
［0004］ 一実施形態は、電力管理制御システムを含む。電力管理制御システムは、ツリーアーキテクチャで配置される階層的ネットワークに配置された複数の電力資産を含み得る。この階層的ネットワークの第１の階層は、電力発生源に対して所望の出力を通信するデータテレグラムを出力するように構成されたコントローラを含み得る。この階層的ネットワークの第２の階層は、階層的ネットワークの第１の通信経路によって、データテレグラムを第１の階層から受信し、第１の階層からのデータテレグラムに従って電力発生源の出力を調整し、階層的ネットワークの第２の通信経路によって、電力発生源の更新を第１の階層に報告するように構成された少なくとも１つの電力資産を含み得る。さらに、この階層的ネットワークの第３の階層は、階層的ネットワークの第１の通信経路によって、データテレグラムを第２の階層から受信するように構成された少なくとも１つの電力資産を含み得る。
［0005］ 別の実施形態は、コントローラおよびツリーアーキテクチャに配置された複数の電力資産を含む階層的ネットワークにおいて、システムを含む。本システムは、メモリおよびそのメモリに結合された階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサは、階層的ネットワークの第１の通信経路によって、電力発生源に対する所望の出力を含む、データテレグラムを階層的ネットワークの第１の階層から受信して、複数の利用可能な解析データをグラフィカルユーザーインタフェース内に視覚化するように構成され得る。さらに、プロセッサは、データテレグラムに従って電力発生源の出力を調整するように構成され得る。追加として、プロセッサは、階層的ネットワークの第２の通信経路によって、電力発生源の更新を階層的ネットワークの第１の階層に報告し、階層的ネットワークの第１の通信経路によって、データテレグラムを階層的ネットワークの第３の階層に送信するように構成され得る。
［0006］ さらなる実施形態は、コントローラおよびツリーアーキテクチャに配置された複数の電力資産を含む階層的ネットワークにおける、方法を含む。本方法は、データテレグラムをコンパイルすることを含み得、データテレグラムは、複数のブロックを含む。本方法は、コントローラの第１の通信経路によって、データテレグラムを階層的ネットワークの第２の階層に送信することも含み得、階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つの電力資産は、データテレグラムの少なくとも１つのブロックに従って電力プロファイルを更新するように構成される。追加として、本方法は、階層的ネットワークの第２の通信経路によって、階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つの電力資産から更新を受信することを含み得る。
［0007］一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御システム１００の一例を示す略図である。 ［0008］一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御装置２００の一例を示す略図である。 ［0009］一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御モジュール３００の一例を示す略図である。 ［0010］一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御モジュール３００に対するシステムアーキテクチャ４００を示す略図である。 ［0011］一実施形態に従った、システムアーキテクチャ４００の１〜Ｎの階層間の双方向通信を示す略図である。 ［0012］一実施形態に従った、データテレグラム６００を示す略図である。 ［0013］一実施形態に従った、システムアーキテクチャ４００の階層間でデータテレグラムを送信するためのプロセスを示す流れ図である。
［0014］ 図は、本発明の実施形態を代表する。図中、同様の参照番号は一般に、同一または同様の要素を示す。追加として、一般に、参照番号の左端の数字（複数可）は、参照番号が最初に出現する図を識別する。
［0015］ 本明細書で提供するのは、解析データをエクスポートするための、システム、方法および／もしくはコンピュータプログラム製品実施形態、ならびに／またはその組合せおよび部分的組合せである。
［0016］ 図１は、一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御システム１００の一例を示す略図である。ハイブリッド電力制御システム１００は、電力コントローラ１０２、複数の電力発生源１０４（電力源１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、および１０４ｄを含む）、複数の負荷１０６（負荷１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ、および１０６ｆを含む）、および複数の電力貯蔵１０８（電力貯蔵１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ、および１０８ｆを含む）を含み得る。一実施形態によれば、電力発生源１０４は、２〜３例を挙げると、太陽光発電パネル、風力タービン、ディーゼル発電機、配電網、水力発電源、またはその組合せなどの、複数の電力発生源タイプを含み得る。
［0017］ 一実施形態によれば、電力発生源１０４によって生成された電力の電力特性は、環境条件に依存し得る。電力特性は、生成された電力の周波数、電圧、電流、振幅、またはその任意の組合せを含み得る。環境条件は、２〜３例を挙げると、太陽放射照度、周囲の温度、電力発生源の温度、空気の質量、またはその任意の組合せを含み得る。例えば、電力発生源１０４は、電力を、太陽放射照度に依存する電圧で（すなわち、太陽電池パネルによって生成される電力の電圧は太陽放射照度の変化に伴って変化する）出力する、太陽光発電パネルを含み得る。
［0018］ 一実施形態によれば、電力発生源１０４は、電力コントローラ１０２に接続され得る。電力コントローラ１０２は、２〜３例を挙げると、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ：ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｅｒ）、配電網整流器、分散発電（ＤＧ）整流器、インバータ、またはその任意の組合せを含み得る。一実施形態では、電力コントローラ１０２は、電力発生源１０４によって生成された電力の特性を制御し得る。電力コントローラ１０２は、これらの電力特性を、２〜３例を挙げると、電力発生源に取り付けられた負荷、パルス幅変調（ＰＷＭ）、最大電力点追従制御、自動利得制御（ＡＧＣ）、またはその任意の組合せの調整を通して制御し得る。
［0019］ 別の実施形態では、電力コントローラ１０２は、電力源１０４によって生成された電力の所望の特性を維持し得、生成された電力は、環境条件に依存する。電力コントローラ１０２は、生成された電力の所望の特性を、２〜３例を挙げると、ＰＷＭまたは最大電力点追従制御の使用を通して、維持し得る。例えば、太陽光発電パネルによって生成される電力の電圧は、太陽放射照度に基づいて変化し得る。電力コントローラ１０２は、太陽光発電パネルによって生成される電力に対する所望の電圧を、ＰＷＭまたは最大電力点追従制御の使用を通して、維持するように構成され得る。
［0020］ 一実施形態では、電力コントローラは、電力発生源１０４の起動および停止を制御し得る。電力コントローラ１０４は、電力発生源１０４の起動／停止を、２〜３例を挙げると、起動／停止コマンドの送信、電子的切換、機械的切換、またはその任意の組合せを通して、制御し得る。
［0021］ 一実施形態では、電力発生源１０４によって生成された電力は、負荷１０６および電力貯蔵１０８に供給される。負荷１０６は、異なる位置で見られる複数の負荷タイプを含み得、かかる負荷タイプは、オイルパイプライン、通信局、住宅、石油掘削装置、都市、事務所、工場、軍事施設、またはその任意の組合せで見られる。負荷タイプの各々は、負荷が作動するために異なる電力要件を有し得る。かかる電力要件は、所望の周波数、電圧、電流、振幅、またはその任意の組合せを含み得る。一実施形態によれば、電力発生源１０４から負荷１０６への電気の流れは、図２の説明でさらに記述するように、これらの電力要件に基づき、電力コントローラ１０２によって調整される。
［0022］ 一実施形態では、電力貯蔵１０８は、２〜３例を挙げると、電池、はずみ車、コンデンサ、ディープサイクル充電池、またはその任意の組合せなどの、複数の電力貯蔵タイプを含み得る。電力貯蔵タイプの各々は、電力貯蔵タイプがエネルギーを貯蔵するための異なる電力要件を有し得る。かかる電力要件は、所望の周波数、電圧、電流、振幅、またはその任意の組合せを含み得る。例えば、電力貯蔵１０８は、充電するために所望の電圧を必要とする複数の電池を含み得る。一実施形態によれば、電力発生源１０４から電力貯蔵１０８への電気の流れは、図２の説明でさらに記述するように、これらの電力要件に基づき、電力コントローラ１０２によって調整される。
［0023］ 図２は、一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御装置２００の一例を示す略図である。ハイブリッド電力制御装置２００は、電力コントローラ２０２、複数の充電コントローラ２１２、複数の充電コントローラ２１４、複数のインバータモジュール２１６、またはその任意の組合せを含み得る。一実施形態では、ハイブリッド電力制御システムは、複数の電力源（それぞれ２０４、２０６、２０８、および２１０）から複数の負荷２２０および複数の電力貯蔵２１８への電力の分配を制御し得る。複数の電力源は、２〜３例を挙げると、太陽光発電パネル２０４、風力タービン２０６、ディーゼル発電機２０８、配電網２１０、またはその組合せを含み得る。電力コントローラ２０２は、電力源から充電コントローラ２１２、充電コントローラ２１４、電力貯蔵２１８、インバータモジュール２１６、またはその任意の組合せへの電力出力の流れを制御し得る。電力コントローラ２０２は、２〜３例を挙げると、ＭＣＵ、コンピュータ、モバイル機器、またはその任意の組合せを含み得る。
［0024］ 一実施形態によれば、電力コントローラ２０２は、電力出力の流れをマルチプレクサ２２２および２２４を通して制御し得る。マルチプレクサ２２２および２２４は、２〜３例を挙げると、複数の電気スイッチ、複数の論理ゲート、デジタルマルチプレクサ、またはその任意の組合せを含み得る。
［0025］ 各電力源の電力出力は、マルチプレクサ２２２に供給され得る。マルチプレクサ２２２は、電力源からの出力が充電コントローラ２１２、充電コントローラ２１４、電力貯蔵２１８、マルチプレクサ２２４、またはその任意の組合せにどのように転送されるかを決定するコマンドを電力コントローラ２０２から受信し得る。マルチプレクサ２２２、充電コントローラ２１２および充電コントローラ２１４の電力出力は、マルチプレクサ２２４に供給され得る。マルチプレクサ２２４は、マルチプレクサ２２２、充電コントローラ２１２および充電コントローラ２１４からの出力が電力貯蔵２１８およびインバータ２１６にどのように転送されるかを決定するコマンドを電力コントローラ２０２から受信し得る。
［0026］ 例えば、電力源は、太陽光発電パネル２０４、風力タービン２０６、ディーゼル発電機２０８、および配電網２１０を含み得る。これらの電力源の出力は、マルチプレクサ２２２に供給され得る。マルチプレクサ２２２は、太陽光発電パネル２０４からの電力出力を充電コントローラ２１２に、風力タービン２０６からの電力出力をマルチプレクサ２２４に、およびディーゼル発電機２０８からの電力出力を充電コントローラ２１４に転送するようにマルチプレクサ２２２に指示するデータを含むコマンドをコントローラ２０２から受信し得る。
［0027］ この例に基づき、マルチプレクサ２２４は、充電コントローラ２１２からの電力出力をインバータモジュール２１６に、風力タービン２０６からの電力出力を電力貯蔵２１８に、および充電コントローラ２１４からの出力を電力貯蔵２１８に転送するようにマルチプレクサ２２４に指示するデータを含むコマンドを電力コントローラ２０２から受信し得る。
［0028］ 充電コントローラ２１２および２１４は、ＭＰＰＴ、配電網整流器、ＤＧ整流器、ＰＷＮコントローラ、またはその任意の組合せを含み得る。一実施形態では、充電コントローラ２１２および２１４は、電力プロファイルを含むコマンドを電力コントローラ２０２から受信し得る。電力プロファイルは、電力貯蔵２１８および負荷２２０の電力要件を満足するために、複数の電力源によって生成された電力の電力特性を制御して、所望の特性をもつ電力を出力するためのデータを含み得る。
［0029］ 例えば、電力貯蔵２１８は、充電するために直流（ＤＣ）を必要とする複数の電池を含み得る。マルチプレクサ２２２を経由して、ディーゼル発電機２０８からの電力出力（交流（ＡＣ）で）は、ＤＧ整流器を含む充電コントローラ２１４に供給され得る。充電コントローラ２１４は、充電コントローラ２１４がディーゼル発電機からの電力出力をＡＣからＤＣに整流するためのデータを含む電力プロファイルを電力コントローラ２０２から受信し得る。
［0030］ 別の例として、負荷２２０は、作動するために所望の電圧を必要とするタイプの負荷を含み得る。マルチプレクサ２２２を経由して、太陽光発電パネル２０４からの電力出力は、ＭＰＰＴを含む充電コントローラ２１２に供給され得る。充電コントローラ２１２は、負荷が作動するために必要とする所望の電圧を満足するために太陽光発電パネルの電力出力の電圧を制御するための電力プロファイルを電力コントローラ２０２から受信し得る。
［0031］ 一実施形態によれば、負荷２２０は、作動するためにＡＣを必要とするタイプの負荷を含み得る。インバータモジュール２１６は、必要ならば、電力発生源および充電コントローラから受信した電力をＤＣからＡＣに変換し得る。例えば、風力タービン２０６からの電力出力がＤＣで出力されて、インバータモジュール２１６に供給され得る。インバータモジュール２１６は、風力タービン２０６からの電力をＤＣからＡＣに変換して、負荷２２０のタイプの負荷の要件を満足し得る。
［0032］ 図３は、一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御モジュール３００の一例を示す略図である。一実施形態では、ハイブリッド電力制御モジュールは、電力配分装置（ＰＤＵ）３０４、ＭＣＵ３０６、充電コントローラモジュール３０８ａ〜ｄを含む複数の充電コントローラ３０８、整流器モジュール３１０ａ〜ｄを含む複数の整流器３１０、ならびにインバータモジュール３１２ａおよび３１２ｂを含む複数のインバータ３１２を含み得る。一実施形態例によれば、ハイブリッド電力制御モジュール３００は、単一のハウジング３０２内に配置され得る。
［0033］ ＰＤＵ３０４は、複数の電気入力接続および複数の電気出力接続を含み得る。電気入力接続および電気出力接続は、２〜３例を挙げると、様々な電圧、電流、周波数、またはその任意の組合せに対して定格付けされ得る。
［0034］ 一実施形態では、ＰＤＵ３０４の電気入力接続は、複数の電力発生源に接続され得る。複数の発電源から生成された電力は、電力発生源から、ハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２へ、電力の流れを図２の説明で記述するようにＭＣＵ３０６によって制御して、ＰＤＵ３０４の電気入力接続を経由して流れ得る。
［0035］ 一実施形態によれば、電力発生源ならびにハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２からの電力出力は、ＰＤＵ３０４の電気出力接続へ流れ得る。ＰＤＵ３０４の電気出力接続は、電力貯蔵２１８および負荷２２０に接続され得る。電力発生源ならびに充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２から、ＰＤＵ３０４の電気出力接続を経由して接続された、電力貯蔵２１８および負荷２２０への電力の流れは、図２の説明で記述するようにＭＣＵ３０６によって制御され得る。
［0036］ 一実施形態では、ハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラＭＣＵ３０６、３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２は、ホットスワップ可能であり得る。ハイブリッド電力制御モジュール３００のＭＣＵ３０６、充電コントローラ、整流器、またはインバータが、除去されて、同じタイプの別の電力資産に交換される場合、新しく設置された電力資産は、それが交換された電力資産として引き続き動作するだろう。例えば、ハイブリッド電力制御モジュール３００内の充電コントローラは、太陽光発電パネル２０４から電力出力を受信し、太陽光発電パネル２０４からの電力出力の電圧を所望の電圧に制御して、制御された電力出力を電力貯蔵２１８に出力するようにプログラムされ得る。この充電コントローラがハイブリッド電力制御モジュール３００から除去されて、新しい充電コントローラに交換される場合、新しい充電コントローラは、交換された充電コントローラとして引き続き動作するだろう。
［0037］ 一実施形態によれば、ハイブリッド電力制御モジュール３００は、メモリを含み得る。メモリは、２〜３例を挙げると、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはその任意の組合せを含み得る。ハイブリッド電力制御モジュール３００のメモリは、ＭＣＵ３０６、充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２に接続され得、ＭＣＵ３０６、充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２によって受信された電力プロファイルを格納し得る。例えば、ハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラは、太陽光発電パネル２０４からの電力出力の電圧を電力貯蔵２１８に対する所望の電圧に制御するように充電コントローラに指示する電力プロファイルをＭＣＵ３０６から受信し得る。ハイブリッド電力制御モジュール３００のメモリは、このコマンドを格納し、それを、元の充電コントローラと交換される任意の充電コントローラに適用し得る。
［0038］ 別の実施形態では、元の資産と交換される電力資産は、システム内の他の電力資産と、図５でさらに説明するシステムアーキテクチャの双方向通信を通して、通信し得る。システム内の他の電力資産と通信することにより、新しく設置された電力資産は、システム内でのその位置および役割を確認し、交換された電力資産として動作し得る。
［0039］ 例えば、ハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラは、太陽光発電パネル２０４からの電力出力を受信し、太陽光発電パネル２０４からの電力出力の電圧を所望の電圧に制御して、制御された電力出力を電力貯蔵２１８に出力するようにプログラムされ得る。この充電コントローラが除去されて、新しい充電コントローラに交換される場合、新しい充電コントローラは、システム内でのその位置および役割を確認するためにシステム内の他の電力資産と通信し、交換された充電コントローラとして動作するだろう。
［0040］ 一実施形態では、ＭＣＵ３０６は、遠隔位置３１４から信号を受信し得る。遠隔位置は、２〜３例を挙げると、コンピュータ、モバイル機器、携帯電話、ＭＣＵ、またはその任意の組合せを含み得る。ＭＣＵ３０６は、遠隔位置３１４から、無線、イントラネット、インターネット、ＷＩＦＩ、セルラーネットワーク、またはその任意の組合せを介して、信号を受信し得る。
［0041］ 一実施形態によれば、ＭＣＵ３０６が遠隔位置３１４から信号を受信する場合、ＭＣＵ３０６は、図６の説明に示すように、データテレグラムをコンパイルし得る。データテレグラムは、図２の説明で記述するように、電気の流れに対するコマンド、ならびにハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２に対する電力プロファイルを含み得る。
［0042］ 図４は、一実施形態に従った、ハイブリッド電力制御モジュール３００に対するシステムアーキテクチャ４００を示す略図である。一実施形態では、システムアーキテクチャ４００は、各階層が複数の電力資産を含む、ツリーアーキテクチャで複数の階層を含み得る。電力資産は、ハイブリッド電力制御モジュール３００のＭＣＵ３０６、充電コントローラ３０８、整流器３１０、インバータ３１２、またはその任意の組合せを含み得る。
［0043］ 一実施形態では、システムアーキテクチャ４００の第１の階層は、ＭＣＵ、コンピュータ、モバイル機器、またはその任意の組合せを含み得る電力資産４０２を含む。電力資産４０２は、遠隔位置３１４から信号を受信するように構成され得る。電力資産４０２が遠隔位置３１４から信号を受信する場合、電力資産４０２は、図６の説明でさらに記述するように、データテレグラムをコンパイルし得る。データテレグラムは、図２の説明で記述するように、電気の流れに対するコマンド、ならびにハイブリッド電力制御モジュール３００の充電コントローラ３０８、整流器３１０、およびインバータ３１２に対する電力プロファイルを含み得る。
［0044］ 一実施形態によれば、電力資産４０２は、データテレグラムをシステムアーキテクチャ４００の第２の階層に送信し得る。システムアーキテクチャ４００の第２の階層は、電力資産４０４、４０６、またはその任意の組合せなどの、複数の電力資産を含み得る。システムアーキテクチャ４００の第２の階層の電力資産は、ハイブリッド電力制御モジュール３００のＭＣＵ、充電コントローラ３０８、整流器３１０、インバータ３１２、またはその任意の組合せを含み得る。一実施形態例では、システムアーキテクチャ４００の第２の階層は、最大で１６個までの電力資産を含み得る。
［0045］ 一実施形態では、第２の階層の各電力資産は、図７の方法で説明するように、受信したデータテレグラムを処理し得る。一旦、データテレグラムが処理されると、第２の階層の各電力資産は、データテレグラムをシステムアーキテクチャ４００の第３の階層に送信し得る。システムアーキテクチャ４００の第３の階層は、電力資産４０８、４１０、４１２、４１４、またはその任意の組合せなどの、複数の電力資産を含み得る。システムアーキテクチャ４００の第２の階層の電力資産は、ハイブリッド電力制御モジュール３００のＭＣＵ、充電コントローラ３０８、整流器３１０、インバータ３１２、またはその任意の組合せを含み得る。
［0046］ 一実施形態によれば、第２の階層の各電力資産は、第３の階層の資産のグループに接続される。例えば、電力資産４０４は、第３の階層の電力資産４０８および４１０に接続され得、電力資産４０６は、第３の階層の電力資産４１２および４１４に接続され得る。一実施形態例では、第２の階層の各電力資産は、最大で１６個までの第３の階層の電力資産のグループに接続される。
［0047］ 一実施形態では、図７の方法で説明するように、第２の階層の電力資産がデータテレグラムを処理した後、第２の階層の各電力資産は、それが接続される第３の階層の電力資産のグループにデータグラムを送信し得る。例えば、電力資産４０４は、データテレグラムを電力資産４０８および４１０に送信し得、電力資産４０６はデータテレグラムを電力資産４１２および４１４に送信し得る。
［0048］ 一実施形態では、第３の階層の各電力資産は、図７の方法で説明するように、第２の階層から受信したデータテレグラムを処理し得る。一旦、データテレグラムが処理されると、第３の階層の各電力資産は、データテレグラムをシステムアーキテクチャ４００の第４の階層に送信し得る。システムアーキテクチャ４００の第４の階層は、電力資産４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、４２６、４２８、および４３０またはその任意の組合せなどの、複数の電力資産を含み得る。
［0049］ 一実施形態によれば、第２の階層と同様に、第３の階層の各電力資産は、第４の階層の資産のグループに接続される。例えば、電力資産４０８は、第４の階層の電力資産４１６および４１８に接続され得、電力資産４１０は第４の階層の電力資産４２０および４２２に接続され得、電力資産４１２は第４の階層の電力資産４２４および４２６に接続され得、電力資産４１４は第４の階層の電力資産４２８および４３０に接続され得る。一実施形態例では、第３の階層の各電力資産は、最大で１６個までの第４の階層の電力資産のグループに接続される。
［0050］ 一実施形態では、図７の方法で説明するように、第３の階層の電力資産がデータテレグラムを処理した後、第３の階層の各電力資産は、それが接続される第４の階層の電力資産グループにデータグラムを送信し得る。例えば、電力資産４０８は、データテレグラムを電力資産４１６および４１８に送信し得、電力資産４１０はデータテレグラムを電力資産４２０および４２２に送信し得、電力資産４１２はデータテレグラムを電力資産４２４および４２６に送信し得、電力資産４１４はデータテレグラムを電力資産４２８および４３０に送信し得る。
［0051］ 一実施形態では、第４の階層の各電力資産は、図７の方法で説明するように、第３の階層から受信したデータテレグラムを処理し得る。一旦、データテレグラムが処理されると、第３の階層の各電力資産は、データテレグラムをシステムアーキテクチャ４００の第５の階層に送信し得る。システムアーキテクチャ４００の第５の階層は、電力資産４３２、４３４、４３６、４３８、４４０、および４４２またはその任意の組合せなどの、複数の電力資産を含み得る。
［0052］ 一実施形態によれば、第４の階層および第５の階層は、図４に示すように、第２の階層が第３の階層に、または第３の階層が第４の階層に接続されるのと同様に接続される。一実施形態例では、第４の階層の各電力資産は、最大で１６個までの第５の階層の電力資産に接続され得る。
［0053］ 別の実施形態では、システムアーキテクチャ４００は、図４に示すように、同様に一緒に接続されるいくつかの階層を含み得る。
［0054］ 図５は、一実施形態に従った、システムアーキテクチャ４００の１〜Ｎの階層間の双方向通信を示す略図である。一実施形態例では、各電力資産は、双方向通信を可能にする。システムアーキテクチャ４００の階層内の各電力資産は、２本の信号線を含む。信号線は、２〜３例を挙げると、受信側（ＲＸ）線、送信側（ＴＸ）線、シリアル回線、バス、またはその任意の組合せを含み得る。
［0055］ 一実施形態によれば、システムアーキテクチャ４００の階層は、データを２つのデータ配線経路を通して並列に転送し得る、すなわち、データの２つのストリームが階層間で同時に転送され得る。第１のデータ配線経路は、システムアーキテクチャ４００内の階層間に各電力資産の第１の信号線間の接続を含むデータ経路を含み得、第２のデータ配線経路は、システムアーキテクチャ４００内の階層間に各電力資産の第２の信号線間の接続を含むデータ経路を含み得る。
［0056］ 例えば、システムアーキテクチャ４００の階層１ ５０２、階層２ ５０４、階層３ ５０６、および階層Ｎ ５０８間の第１のデータ配線経路は、データ経路５１０、５１４、および５１８を含み得る。その中で、データ経路５１０は、階層１ ５０２および階層２ ５０４の電力資産の第１の信号線間の接続を含み、データ経路５１４は、階層２ ５０４および階層３ ５０６の電力資産の第１の信号線間の接続を含み、データ経路５１８は、階層３ ５０６および階層Ｎ ５０８の電力資産の第１の信号線間の接続を含む。
［0057］ 別の例として、システムアーキテクチャ４００の階層１ ５０２、階層２ ５０４、階層３ ５０６、および階層Ｎ ５０８間の第２のデータ配線経路は、データ経路５１２、５１６、および５２０を含み得る。その中で、データ経路５１２は、階層１ ５０２および階層２ ５０４の電力資産の第２の信号線間の接続を含み、データ経路５１６は、階層２ ５０４および階層３ ５０６の電力資産の第２の信号線間の接続を含み、データ経路５２０は、階層３ ５０６および階層Ｎ ５０８の電力資産の第２の信号線間の接続を含む。
［0058］ 一実施形態によれば、ＭＣＵ３０６からのデータテレグラムは、システムアーキテクチャ４００の第１の配線経路を使用して各階層に送信され得る。データテレグラムが階層間で送信されている間、システムアーキテクチャ４００の第２の信号配線経路は、図７の方法で詳述するように、応答をＭＣＵ３０６に送信するために、電力資産によって使用され得る。
［0059］ 一実施形態例では、双方向通信は、電力資産により、システムアーキテクチャ４００内でのその位置およびハイブリッド電力制御モジュール３００内でのその役割を判断するために、システム内の他の電力資産と通信するために使用され得る。位置は、システムアーキテクチャ４００の階層構造内での電力資産の位置を含み得、役割は、ＭＣＵ３０６から送信された電力プロファイルを含み得る。例えば、交換電力資産は、それが接続される電力資産から情報を要求し得る。要求された情報は、２〜３例を挙げると、交換電力資産が接続される電力資産の位置情報、受信した最新のデータテレグラム、それが接続される電力資産の識別情報、またはその任意の組合せを含み得る。
［0060］ 別の実施形態によれば、双方向通信は、システムアーキテクチャ４００内に冗長性を作成するために使用され得る。システムアーキテクチャ４００内の電力資産が停止するか、または誤動作する場合、双方向通信は、システムアーキテクチャ４００内の他の電力資産に、かかる停止または誤動作が生じていることを警告するために使用できる。例えば、電力資産は、誤動作した電力資産がもう接続されていないことを検出し得る。電力資産は次いで、双方向通信によって、システムアーキテクチャ４００内の他の電力資産に、誤動作が生じていることを警告して、他の電力資産が誤動作を補正できるようにし得る。
［0061］ 一例として、太陽光発電パネル２０４からの電力出力が、ＭＣＵ３０６から電力プロファイルを受信しているシステムアーキテクチャ４００の階層３内の５つのＭＰＰＴ（電力資産）に供給されて、例えば、電力貯蔵２１８内の電池を充電するために、電流を５０Ａに調整し得る。５０Ａを電池に供給するために、５つのＭＰＰＴの各々は、例えば、１０Ａを電池に出力し得る。５つのＭＰＰＴのうちの１つの誤動作の場合、システム内の他の電力資産が、システムアーキテクチャ４００の双方向通信によって、誤動作が生じていることを他の４つのＭＰＰＴに警告し得る。警告に応答して、他の４つのＭＰＰＴは、例えば、５０Ａを電池に供給するために、各々１２．５Ａを出力するようにそれらの電力プロファイルを変更し得る。
［0062］ 図６は、一実施形態に従った、データテレグラム６００を示す略図である。一実施形態では、データテレグラム６００は、ブロック６０２、６０４、６０６、および６０８を含み得る。ブロック６０２は、同期ビット、または同期ワード（ｓｙｎｃｈｗｏｒｄ）を含み得る。同期ビットは、データテレグラム６００の、ヘッダ情報の終わりおよびデータの始まり、つまりフレーム、を示すデータを含み得る。
［0063］ 一実施形態によれば、ブロック６０４はオブジェクト型バイトを含み得る。オブジェクト型バイトは、データテレグラムが意図する電力資産のタイプを示すデータを含み得る。例えば、ＭＣＵ３０６は、第２の階層のＭＰＰＴに、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更するように指示するデータテレグラム６００を送信し得る。この場合、データテレグラム６００のブロック６０４はデータテレグラムが第２の階層のＭＰＰＴ向けであることを示すデータを含むオブジェクト型バイトを含み得る。
［0064］ 一実施形態では、ブロック６０６は、データバイトを含み得る。データバイトは電力資産に対するコマンドを示すデータを含み得る。これらのコマンドは、２〜３例を挙げると、電力プロファイルに対する変更、応答の要求、起動／停止要求、またはその任意の組合せを含み得る。例えば、ＭＣＵ３０６は、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するために、第２の階層のＭＰＰＴにそれらの電力プロファイルを変更するように指示するデータテレグラム６００を送信し得る。この場合、データテレグラム６００のブロック６０６は、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するために、電力プロファイルを変更することを示すデータを含むデータバイトを含み得る。
［0065］ 一実施形態によれば、ブロック６０８は、回答が要求されるいくつかのオブジェクトを含み得る。要求される回答は、２〜３例を挙げると、状態情報、電力プロファイル情報、接続情報、またはその任意の組合せであり得る。例えば、ＭＣＵ３０６は、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するために、第２の階層のＭＰＰＴにそれらの電力プロファイルを変更するように指示して、第２の階層の５つのＭＰＰＴが状態情報で回答することを要求する、データテレグラム６００を送信し得る。この場合、ブロック６０８は、５つのＭＰＰＴが状態情報をもつ回答で応答すべきことを示す情報を含み得る。
［0066］ 図７は、一実施形態に従った、システムアーキテクチャ４００内でデータテレグラムを送信するためのプロセスを示す流れ図である。
［0067］ ブロック７０２で、例示的なデータテレグラムがＭＣＵ３０６によって構築される。例えば、ＭＣＵ３０６は、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して、１０Ａおよび状態情報をもつ５つの回答を出力するために、第２の階層のＭＰＰＴにそれらの電力プロファイルを変更するように指示するデータテレグラムを構築する。この場合には、データテレグラムが第２の階層のＭＰＰＴ向けであることを示すデータを含むブロック６０４、太陽光発電パネル２０４の電流を制御するために電力プロファイルを変更することを示すデータを含むブロック６０６、および５つのＭＰＰＴが状態情報をもつ回答で応答すべきことを示す情報を含むブロック６０８を含む、データテレグラムが構築されるであろう。
［0068］ ブロック７０４で、データテレグラムが、データアーキテクチャ４００の次の階層に、第１の通信経路を経由して送信される。例えば、ＭＣＵ３０６は、データテレグラムを第２の階層の電力資産に第１の通信経路を経由して送信し得る。
［0069］ ブロック７０６で、第１の通信経路を経由してデータテレグラムを受信した電力資産は、データテレグラムのオブジェクト型データが、そのデータテレグラムを受信した電力資産のタイプと一致するかどうかを判断する。例えば、第２の階層の電力資産が、第２の階層のＭＰＰＴが太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更する指示、および第２の階層の５つのＭＰＰＴが状態情報で回答する指示を含むデータテレグラムを受信し得る。第２の階層の各電力資産は次いで、それらがデータテレグラムのオブジェクト型と一致するかどうかを判断する。この場合、ＭＰＰＴである資産だけがオブジェクト型と一致すると判断するであろう。
［0070］ 電力資産がデータテレグラムのオブジェクト型と一致しないと判断する場合、システムは次いで、ブロック７０４を繰り返して、データテレグラムを、第１の通信経路を経由して次の階層に送信する。電力資産がデータテレグラムのオブジェクト型と一致すると判断する場合、システムは次いでブロック７０８に進む。
［0071］ ブロック７０８で、オブジェクト型と一致した電力資産は、データテレグラムによって示された資産の数が一致しているかどうかを判断する。例えば、第２の階層の電力資産は、第２の階層のＭＰＰＴが太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更する指示、および第２の階層の５つのＭＰＰＴが状態情報で回答することを含むデータテレグラムを受信し得る。オブジェクト型と一致した第２の階層の各電力資産は次いで、５つのＭＰＰＴが既にデータテレグラムに応答しているかどうかを判断する。電力資産はこれをシステムアーキテクチャ４００内のその位置に基づいて判断し得る。
［0072］ 資産の数が一致していると電力資産が判断する場合、システムは次いで、ブロック７０４を繰り返して、データテレグラムを、第１の通信経路を経由して次の階層に送信する。資産の数が一致していないと電力資産が判断する場合、システムは次いでブロック７１０に進む。
［0073］ ブロック７１０で、オブジェクト型と一致して、オブジェクトの数が一致していないと判断した電力資産は、データテレグラムに基づいて操作を実行する。例えば、第２の階層の電力資産は、第２の階層のＭＰＰＴが、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更する指示、および第２の階層の５つのＭＰＰＴが状態情報で回答することを含むデータテレグラムを受信し得る。この場合、オブジェクト型と一致して、オブジェクトの数が一致していないと判断した電力資産は、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ｖを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更する。
［0074］ ブロック７１２で、データテレグラムのブロック６０６に基づいて操作を実行した電力資産は、応答を、第２の通信経路を経由して、ＭＣＵ３０８に送信する。例えば、第２の階層の電力資産は、第２の階層のＭＰＰＴが、太陽光発電パネル２０４の電流を制御して１０Ａを出力するためにそれらの電力プロファイルを変更する指示、および第２の階層の５つのＭＰＰＴが状態情報で回答することを含むデータテレグラムを受信し得る。この場合、データテレグラムのブロック６０６に基づいて操作を実行した電力資産は、状態情報を含む、応答を、第２の通信経路を経由して、ＭＣＵ３０８に送信する。システムは次いで、ブロック７０４を繰り返して、データテレグラムを、第１の通信経路を経由して次の階層に送信する。
［0075］ 発明の概要および要約（もしあれば）の節ではなく、発明を実施するための形態の節が、特許請求の範囲を解釈するために使用されることを意図することを理解されたい。発明の概要および要約（もしあれば）の節は、本発明者（複数可）によって企図されるような、本発明の例示的な実施形態の全部ではなく１つまたは複数を記述し得、従って、本発明または添付の特許請求の範囲を限定することを決して意図しない。
［0076］ 本発明は本明細書では、例示的な分野および用途に対する例示的な実施形態を参照して記述されているが、本発明はそれらに限定されないことが理解されるべきである。他の実施形態およびそれらに対する変更が可能であり、他の実施形態およびそれらに対する変更は本発明の範囲および精神内である。例えば、本パラグラフの一般性を限定することなく、実施形態は、図面で例示し、かつ／または本明細書で説明する、ソフトウェア、ハードウエア、ファームウェア、および／またはエンティティに限定されない。さらに、実施形態（本明細書で明示的に説明しているか否かに関わらず）は、本明細書で説明する例を越えて分野および用途に対して極めて有用である。
［0077］ 実施形態は本明細書では、指定された機能の実装およびそれらの関係を例示する機能構築ブロックを用いて説明されている。これらの機能構築ブロックの境界は本明細書では、説明の便宜のために任意に定義されている。指定された機能および関係（またはその同等物）が適切に実行される限り、代替境界が定義できる。また、代替実施形態は、機能ブロック、ブロック、操作、方法などを、本明細書で説明するものと異なる順序付けを使用して、実行し得る。
［0078］ 本明細書では、「１つの実施形態」、「一実施形態」、「一実施形態例」、または類似の句は、説明する実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、全ての実施形態は必ずしもその特定の特徴、構造、または特性を含まない可能性があることを示す。その上、かかる句は必ずしも同じ実施形態を言及していない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態に関連して説明される場合、本明細書で明示的に言及または説明しているか否かに関わらず、かかる特徴、構造、または特性を他の実施形態に組み込むことは、当業者の知識の範囲内であろう。
［0079］ 本発明の幅および範囲は、前述の例示的な実施形態のいずれによって限定されるべきでなく、次の特許請求の範囲およびそれらの同等物に従ってのみ定義されるべきである。

Claims (20)

  1. ツリーアーキテクチャを有する階層的ネットワークで配置された複数の電力資産と、
    電力発生源に対する所望の出力を通信するデータテレグラムを出力するように構成されたコントローラを含む第１の階層と、
    第２の階層であって、
    前記階層的ネットワークの第１の通信経路によって、前記第１の階層から前記データテレグラムを受信することと、
    前記第１の階層からの前記データテレグラムに従って前記電力発生源の出力を調整することと、
    前記階層的ネットワークの第２の通信経路によって、前記電力発生源の更新を前記第１の階層に報告することと
    を行うように構成された少なくとも１つの電力資産を含む第２の階層と、
    前記階層的ネットワークの前記第１の通信経路によって、前記第２の階層から前記データテレグラムを受信するように構成された少なくとも１つの電力資産を含む第３の階層と
    を含む、電力管理制御システム。
  2. 前記第２の階層の前記少なくとも１つの電力資産が、
    前記電力発生源の前記出力を、前記データテレグラムに従った電流タイプに変換する
    ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記データテレグラムが、複数の負荷に対する電流要件に関するデータを含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記複数の負荷が、複数の負荷タイプを含む、請求項３に記載のシステム
  5. 前記複数の負荷タイプが、複数の電流要件を要求する、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記電力発生源が、複数の環境条件に依存する、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記階層的ネットワークがハウジング内にある、請求項１に記載のシステム。
  8. コントローラと、ツリーアーキテクチャで配置された複数の電力資産を含む階層的ネットワークにおいて、
    メモリと、
    前記メモリに結合された前記階層的ネットワークの第２の階層の少なくとも１つのプロセッサであって、
    前記階層的ネットワークの第１の通信経路によって、電力発生源に対する出力に対する所望の電力特性を含むデータテレグラムを前記階層的ネットワークの第１の階層から受信することと、
    前記電力発生源の前記出力を前記データテレグラムに従った前記所望の電力特性に調整することと、
    前記階層的ネットワークの第２の通信経路によって、前記電力発生源の更新を前記階層的ネットワークの前記第１の階層に報告することと、
    前記階層的ネットワークの前記第１の通信経路によって、前記データテレグラムを前記階層的ネットワークの第３の階層に送信することと
    を行うように構成された、少なくとも１つのプロセッサと、
    を含む、システム。
  9. 調整するように構成された前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記電力発生源に接続された負荷を前記データテレグラムに従って変更する
    ようにさらに構成される、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記データテレグラムが電力貯蔵を必要とする電力に関するデータを含む、請求項８に記載のシステム。
  11. 前記電力貯蔵が、複数の電池、はずみ車、またはコンデンサを含み得る、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記電力発生源の前記出力が、複数の環境条件に従って変化する、請求項８に記載のシステム。
  13. 前記電力発生源が複数の太陽電池パネルを含む、請求項８に記載のシステム。
  14. 前記階層的ネットワークがハウジング内にある、請求項８に記載のシステム。
  15. 階層的ネットワークの第１の階層内のコントローラと、ツリーアーキテクチャで配置された複数の電力資産とを含む階層的ネットワークにおいて、
    複数のブロックを含む、データテレグラムをコンパイルすることと、
    前記コントローラの第１の通信経路によって、前記データテレグラムを前記階層的ネットワークの前記第１の階層から第２の階層へ送信することであって、前記階層的ネットワークの前記第２の階層の少なくとも１つの電力資産が、前記データテレグラムの少なくとも１つのブロックに従って電力プロファイルを更新するように構成される、前記データテレグラムを前記第１の階層から第２の階層に送信することと、
    前記階層的ネットワークの第２の通信経路によって、前記階層的ネットワークの前記第２の階層の前記少なくとも１つの電力資産から更新を受信することと
    を含む、方法。
  16. 前記階層的ネットワークの前記第２の階層の前記少なくとも１つの電力資産が、
    前記階層的ネットワークの前記第１の通信経路によって、前記データテレグラムを前記階層的ネットワークの第３の階層に送信する
    ようにさらに構成される、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記階層的ネットワークの前記第２の階層の前記少なくとも１つの資産が最大電力点追従制御装置を含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記更新が、前記最大電力点追従制御装置によって計算された電力プロファイルを含み得る、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記階層的ネットワークの電力資産の前記階層を、前記階層的ネットワークの前記第１の通信経路および前記階層的ネットワークの前記第２の通信経路のデータの流れに基づいて判断すること
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記階層的ネットワークの階層が、複数の電池を含み、前記電池が前記データテレグラムの少なくとも１つのブロックに従って充電される、請求項１５に記載の方法。
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