KR101484482B1

KR101484482B1 - 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템내 제어기 , 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템 및 시스템에서의 에너지 소비 측정 방법

Info

Publication number: KR101484482B1
Application number: KR1020107003547A
Authority: KR
Inventors: 스테판 레이만; 폴 알. 시몬; 데이비드 지. 클라크
Original assignee: 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2015-01-20
Also published as: US8378845B2; CN101755217B; JP5371977B2; KR20100055424A; WO2009010892A1; BRPI0814077A2; RU2010105850A; TW200907360A; CN101755217A; EP2171484B1; EP2171484A1; JP2010534050A; US20100188262A1

Abstract

에너지 소비를 측정하기 위한 시스템은 복수의 디바이스들(DEi)을 포함하고, 이의 적어도 일부 디바이스들이 복수의 디바이스들(DEi) 중 연관된 디바이스의 실제 에너지 소비에 관한 실제 동작 상태를 나타내는 동작 상태 정보(OSi)를 공급하기 위한 통신 유닛(CUi)을 포함한다. 계량기(EM)는 복수의 디바이스들(DEi)의 전체 에너지 소비(TEC)를 측정한다. 제어기(CO)는 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정 디바이스의 동작 상태 변화로 발생하는 전체 에너지 소비(TEC)의 변화로부터 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정 디바이스의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산한다.

Description

에너지 소비 측정{Energy consumption measurement}

본 발명은 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템, 시스템에서 사용을 위한 제어기 및 에너지 소비 측정 방법에 관한 것이다.

기후 변화 및 지구 온난화가 큰 문제들이다. 결국, 에너지 소비를 감독할 요건이 존재한다. 현재, 표준가구에서, 전기 계량은 댁내 모든 에너지 소비 디바이스들의 에너지 소비의 합을 측정하는 단일 계량기(single meter)에 의해 행해진다. 전체 에너지 소비를 측정하는 목적은 소비자에게 얼마나 많이 과금할 것인가를 알기 위한 것이다.

미국특허 제 5,572,438 호는 근거리 네트워크 또는 홈 오토메이션 데이터 버스를 포함하는 에너지 관리 및 빌딩 오토메이션 시스템을 개시한다. 각각의 부하(에너지 소비 디바이스)는 정전 지령 또는 정전발생시 본관(mains)으로부터 부하를 단로시키기 위해서 회로 차단기(circuit breaker)를 내장할 수 있는 제어 모듈을 통해 버스에 연결된다. 제어 모듈들은 부하 전류를 측정하는 전류 모니터 제어 유닛, 또는 연관된 부하에 의해 소비되는 파워를 모니터링하는 파워 모니터 모듈일 수 있다. 이들 두 모듈들은 부하 상태 및 상태 변화들을 나타내는 버스 메시지들을 전송한다. 부하 당 온/오프 상태는 부하에 의해 인출되는 부하 전류를 샘플링하고 감지된 부하 전류를 기준과 비교함으로써 결정된다. 전류가 기준 미만이라면, 부하는 스위치 오프된 것으로 간주되고, 전류가 기준 이상이라면, 부하는 스위치 온된 것으로 간주된다.

제 1 마이크로컴퓨터는 바람직하게는 구역 외부에 그리고 전기설비 전력 계량기에 이웃하게 바람직하게 배열된다. 제 2 마이크로컴퓨터는 바람직하게는 고객 구역 내에 있다. 2개의 마이크로컴퓨터는 서로 통신하며 네트워크/데이터 버스를 통해 여러 모듈들과 통신한다. 제 1 마이크로컴퓨터는 임의의 적합한 통신 링크를 통해 전력 회사(utility company)와 통신한다. 제 2 마이크로컴퓨터는 시스템을 위한 입력/출력 단말로서 기능하여, 고객이 파라미터들을 설정하고 시스템에 전력 사용에 관해 문의할 수 있게 하며, 고객에 의해 요청된 레포트들 및 전기회사에 의해서 그리고 어느 한 마이크로컴퓨터에 의해 전송된 메시지들을 표시한다. 제 1 마이크로컴퓨터는 음성, 비디오와 데이터 서비스들간에 통신 게이트웨이로서, 구역 밖의 세계와 통신하는 마스터 제어기 및/또는 네트워크 서버로서 기능하며, 부하 제어 모듈들의 주 데이터 수집기 및 작동기이다. 전기회사는 선택된 이용 데이터에 액세스하여 제 1 마이크로컴퓨터에의 메시지들을 통해 적어도 얼마간의 부하들을 제어할 수 있다.

에너지 소비 디바이스에 대하여 전력 측정을 하지 않도록 함으로써 전력 측정 시스템을 단순화시키는 것이 발명의 목적이다.

발명의 제 1 양태는 제 1 항에 청구된 바와 같은 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템내 제어기를 제공한다. 발명의 제 2 양태는 제 2 항에 청구된 바와 같이 시스템에서 사용을 위한 제어기를 포함하는 시스템을 제공한다. 발명의 제 3 양태는 제 15 항에 청구된 바와 같이 에너지를 측정하는 방법을 제공한다. 잇점이 있는 실시예들은 종속 청구항들에 규정된다.

발명의 제 1 양태에 따른 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템은 에너지를 소비하는 복수의 디바이스들을 포함한다. 디바이스들의 적어도 일부는 복수의 디바이스들 중 연관된 디바이스의 실제 에너지 소비에 관한 실제 동작 상태를 나타내는 동작 상태 정보를 공급하는 통신 유닛을 포함한다. 동작 상태 정보는 디바이스가 스위치 온/오프인지를 나타내는 간단한 온/오프 정보일 수도 있다. 대안적으로, 예를 들면, 실제 에너지 소비 또는 미리 결정된 시간 기간에 실제 평균 에너지 소비를 나타낼 수 있는 더 정교한 정보가 공급될 수도 있다. 계량기는 복수의 디바이스들의 전체 에너지 소비를 측정한다. 예를 들면, 계량기는 전기 계량기 또는 연료 가스 계량기일 수 있다. 제어기는 복수의 디바이스들 중 특정 디바이스의 동작 상태의 변화로 발생하는 전체 에너지 소비의 변화로부터 복수의 디바이스들 중 특정 디바이스의 개별적인 에너지 소비를 계산한다. 실시예에서 에너지는 전기이다.

시스템은 상태 정보를 제공하기 위한 장치가 없는 에너지 소비 디바이스들을 더 포함할 수 있음에 유념해야 한다. 제어기는 모든 디바이스들의 실제 전체 에너지 소비를 알고 있고 일부 디바이스들 중 한 특정의 디바이스가 스위치 온 또는 오프 되었을 때 델타 에너지 소비를 안다. 결국, 제어기는 단일 계량기를 사용함으로써 일부 디바이스들 각각에 대한 에너지 소비를 결정할 수 있다. 디바이스 당 전력 소비를 감지하는 것은 요구되지 않는다.

실시예에서, 통신 유닛은 복수의 디바이스들 중 연관된 디바이스를 고유하게 식별하는 식별자를 공급한다. 이것은 제어기가 어떤 실제 장치가 사용되는지를 알며, 이에 따라 특정 장치를 참조하여 에너지 소비 정보를 제공할 수 있는 잇점이 있다.

실시예에서, 제어기는 기계적으로 상기 계량기에 일체화된다. 이것은 계량기 정보가 직접 입수될 수 있는 잇점이 있다.

실시예에서, 시스템은 복수의 디바이스들 중 하나인 소비자 장치를 더 포함한다. 제어기는 기계적으로 소비자 장치에 일체화된다. 예를 들면, 소비자 장치는 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 또는 셋탑박스이다.

실시예에서, 소비자 장치는 개별적인 에너지 소비에 기초한 정보를 표시하기 위한 디스플레이를 포함한다. 물론, 실제 또는 평균 전체 에너지 소비와 같은 개별적인 에너지 소비와는 다른 에너지 소비 정보가 표시될 수도 있다. 에너지 소비 자체 대신에, 비용 또는 상당하는 CO₂ 량과 같은 다른 관계된 정보가 표시될 수도 있다. 소비자 장치에 제어기를 디스플레이에 일체화하거나 디스플레이에 액세스함으로써, 별도의 디스플레이를 추가하는 것은 필요하지 않다. 그렇지만, 대안적으로 제어기는 디스플레이를 구비하는 휴대 장치와 통신할 수 있다.

실시예에서, 시스템은 소비자 장치를 포함하며, 제어기는 소비자 장치의 전력 플러그로의 애드-온이다. 이것은 기존 구성에 제어기를 추가하는 것을 용이하게 한다. 특히, 제어기와 시스템의 다른 부분들간에 데이터 수송이 메인 전력선들을 통해 수행된다면, 이것은 확실한 해결책이다.

실시예에서, 통신 유닛은 동작 상태를 무선으로 전송하며, 제어기는 동작 상태를 무선으로 수신한다. 동작 상태 외에도, 식별자는 무선으로 통신될 수도 있다.

실시예에서, 통신 유닛은 복수의 디바이스들 및 제어기를 상호연결하는 로컬 메인 전력선들을 통해 동작 상태를 전송한다. 동작 상태 외에도, 식별자는 메인들을 통해 통신될 수도 있다.

실시예에서, 제어기는 전기 공급자의 중앙 유닛과 통신하는 통신 유닛을 구비한다. 이것은 예를 들면 에너지 소비에 관한 행동을 사용자가 더 알 수 있게 사용자에게 개별적인 디바이스들의 전력 소비에 관한 정보에 기초한 상세한 피드백을 제공하기 위해서, 상기 정보를 전기 공급자가 사용할 수 있게 한다. 예를 들면, 청구서가 개별적인 디바이스들의 에너지 소비를 보여줄 수 있다.

실시예에서, 제어기는 사용자 입력을 수신하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 제어기는 고유 식별자를 갖지 않는 디바이스의 동작 상태 변화에 대해 사용자가 수동으로 제어기에 알리는 셋업 단계를 수행한다. 이 입력에 응하여, 제어기는 동작 상태의 변화에 응답하여 발생하는 전체 에너지 소비의 변화로부터 이 디바이스의 개별적인 에너지 소비를 결정한다. 이 실시예는 계량기에 의해 검출된 에너지 소비 변화들에 따름으로써 스위칭 온 및 오프가 추적될 수 있도록, 제어기가 식별자를 구비하지 않은 디바이스들에 관한 입력을 얻는 잇점이 있다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이하 기술되는 실시예들로부터 명백하게 이들을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명은 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템, 시스템에서 사용을 위한 제어기 및 에너지 소비 측정 방법을 제공한다.

도 1은 복수의 디바이스들의 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 측정된 전체 전력의 예를 나타내는 그래프를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 개별적인 디바이스들의 에너지 소비를 결정하기 위한 제어기를 구비한 소비자 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 개별적인 디바이스들의 에너지 소비를 결정하기 위한 제어기를 구비한 애드-온 디바이스의 예를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 제어기가 계량기에 기계적으로 일체화된 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 전류 감지 회로를 구비한 AC 메인 플러그를 개략적으로 도시한 도면.

서로 다른 도면들에서 동일 참조 부호들을 갖는 아이템들은 동일 구조적 특징들 및 동일 기능들을 갖거나, 동일 신호들임에 유의한다. 이러한 아이템의 기능 및/또는 구조가 이미 설명된 경우, 상세한 설명에서 이의 반복된 설명에 대한 필요성은 없다.

도 1은 복수의 디바이스들의 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.

시스템은 에너지를 소비하는 복수의 디바이스들(DEl, ..., DEi, ..., DEn)을 포함한다. 흔히 에너지를 소비하는 디바이스를 전력을 소비하는 디바이스라 하는 것에 유의해야 한다. 그러나, 정확하게 말하여, 전력은 초당 에너지이다. 본 발명의 맥락에서 에너지라는 용어는 이것이 전력도 내포하기 때문에 사용된다. 또한, 다음에서, 하나 이상의 대문자들 다음에 숫자에 의해 아이템이 지칭되는 경우, 이 숫자는 색인으로서 간주되어야 한다. 따라서, DEl 또는 DEn은 특정의 디바이스 1 또는 n을 지칭한다. 그러나, 색인 i는 아이템을 일반적으로 나타내기 위해 사용되며, 이에 따라 DEi는 디바이스들(DE1 내지 DEn) 중 어느 하나를 의미하거나, 또는 일반적으로 디바이스들(DE1 내지 DEn)을 의미한다.

디바이스들(DEi) 각각은 동작 상태 정보(OSi)를 제공하는 통신 유닛(CUi)(CU1,..., CUi,..., CUn)을 포함한다. 동작 상태 정보(OSi)는 간단한 온/오프 정보 또는 신호일 수도 있다. 대안적으로, 동작 상태 정보(OSi)는 실제 전력 소비 또는 평균 전력 소비를 제공하는 더 복잡한 정보일 수 있다. 예를 들면, 평균 전력 소비는 제어기(CO)가 디바이스들(DEi)로부터 정보를 요청 또는 얻는 샘플 레이트에 동기되는 한 시간 기간에 걸쳐 평균된 것일 수 있다. 정보는 (복수) 레벨 신호일 수도 있고 또는 부호화되고/되거나 캐리어상에 변조될 수도 있다. 통신 유닛들(CUi)은 대응하는 디바이스(DEi)를 고유하게 식별하는 고유 식별 코드(IDi)를 더 제공한다. 고유 식별 코드(IDi)가 없는 어떠한 디바이스들(DEi)이든 DE0에 의해 지시된 블록 내에 수집된다.

제어기(CO)는 통신 유닛들(CCU1, CCU2, CCU3)을 포함한다. 통신 유닛(CCU1)은 동작 상태 정보(OSi) 및 식별 코드들(IDi)을 수신하기 위해 디바이스들(DEi)의 통신 유닛들(CUi)과 통신한다. 통신 유닛(CCU2)은 에너지 계량기(EM)에 의해 측정된 전체 에너지 소비(TEC)를 수신하기 위해 에너지 계량기(EM)와 통신하고 디바이스들(DEi)의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 결정한다. 대안적으로, 통신 유닛(CCU1)은 전체 에너지 소비(TEC)를 수신하고 개별적인 에너지 소비(IEC)를 공급할 수 있다. 선택적인 통신 유닛(CCU3)은 데이터(DA)를 중앙 유닛(ECU)에 보내기 위해서 에너지 공급자의 중앙 유닛(ECU)과 통신한다. 제어기(CO)는 사용자 입력(UC)을 수신하기 위해 사용자 인터페이스(UI)를 더 포함할 수 있다.

디바이스들(DEi) 각각은 에너지 계량기(EM)를 통해 메인(MA)으로부터 전력을 수신하기 위해 로컬 전력선(LPL)에 연결된다. 또한, 제어기(CO)는 로컬 전력선(LPL)에 연결될 수도 있다. 다른 도면들로부터 명백하게 되는 바와 같이, 제어기(CO)는 계량기(EM)와, 또는 디바이스들(DEi) 중 하나와 결합될 수 있다. 구성에 따라, 통신 유닛들(CCU2 또는 CCU3)은 필요 이상일 수 있다. 이 시스템의 동작은 도 2에 도시한 그래프에 관하여 명료하게 될 것이다.

중앙 유닛(ECU)에 보내지거나 이에 의해 불러들여지는 데이터(DA)는 구역 내에서 에너지 소비에 관해 에너지 공급자가 클라이언트에게 상세히 알릴 수 있게 디바이스(DEi) 당 에너지 소비에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 보내진 청구서는 아이템당 에너지 소비 및/또는 비용을 내포할 수 있다.

도 2는 측정된 전체 전력의 예를 나타내는 그래프를 개략적으로 도시한다.

t0에서 t1 사이엔, 디바이스들(DEi) 중 어느 것도 스위칭 온 되지 않는다. 스위칭 온 된다라는 것은 대기 상태 또는 오프-상태가 아닌 활성 상태에 있는 것을 의미한다. t0에서 t1 사이에 전체 전력 소비(TEC)는 대기 모드에 있는 모든 디바이스들(DEi)의 대기 전력 소비에 의해 결정된다. 오늘날 많은 디바이스들, 예를 들면 텔레비전들, 컴퓨터 모니터들, DVD 및 CD 플레이어들, 시계들, 쿠커들, 냉장고들, 냉동기들, 및 커피 메이커들은 대기 전력을 소비한다. 시간(t1)에 세탁기는 서브-사이크들(D, E, F, G)을 포함하는 세탁 사이클을 시작한다. 이들 서로 다른 서브-사이크들(D, E, F, G) 동안에 서로 다른 전력 소비들이 일어날 수 있다. 서브-사이클들(D, E, F, G)은 함께 시간(t1)에서 시간(t4)까지 계속된다. 이에 따라, 세탁기는 시간(t4)에서 스위치 오프 된다. 보통, 이들 서브-사이클들(D, E, F, G)은 세탁기의 공지된 서로 다른 동작 상태들에 관계된다. 세탁기는 동작 상태 정보(OSi)를 제공할 수 있다. 동작 상태 정보는 세탁기가 언제 스위칭 온 또는 오프되는지만을 나타낼 수 있다. 보다 정교한 실시예에서, 동작 상태 정보(OSi)는 세탁기의 서로 다른 서브-사이클들(D, E, F, G)에 대응하는 개별적인 시간 기간들을 나타낼 수 있다. 세탁기는 어느 디바이스(DEi)가 에너지 상태가 변경되었는지를 제어기(CO)가 알 수 있게 세탁기의 고유 식별자(IDi)를 더 제공한다.

시간(t1)에 또는 직후에, 제어기(CO)는 세탁기가 스위치 온 된 것을 나타내는 동작 상태 정보(OSi)를 세탁기로부터 수신한다. 제어기(CO)는 계량기(EM)로부터 전체 전력 소비(TEC)를 수신하며 이에 따라 시간(t1) 이후에 얼마간의 시간 지연에서 전체 전력 소비(WL)로부터 시간(t1) 전의 전체 전력 소비(STB)를 감함으로써 세탁기의 전력 소비(IEC)를 결정할 수 있다. 시간 지연은 사용되는 실제 세탁기에 그리고 계량기의 응답 속도에 따를 수 있다. 시간(t3)에서, 세탁기가 서브-사이클(F)에 있는 동안, 쿠커 그릴이 스위치 온 된다. 쿠커 그릴이 스위치 온 되는 쿠커 그릴에 의해 보내지는 수신된 동작 상태 정보(OSi) 및 식별자(IDi)에 의해 제어기(CO)에 알려진다. 다시, 제어기(CO)는 시간(t3) 이후에 얼마간의 시간 지연에서 계량기(EM)에 의해 측정된 전력을 시간(t3) 전에 계량기(EM)에 의해 측정된 전력과 비교함으로써 쿠커 그릴에 의해 소비되는 전력을 결정할 수 있다.

시간(t4)에서 세탁기는 스위치 오프된다. 제어기(CO)는 이 이벤트를 사용하여 세탁 사이클의 끝에 소비된 전력을 결정할 수 있다. 제어기(CO)가 서브-사이클들의 발생에 관한 정보를 수신하지 않는다면, 세탁기의 평균 전력 소비는 스위치 온후에(시간(t1) 이후 얼마간의 시간 지연에서) 세탁기에 의해 소비되는 결정된 전력 및 스위치 오프 전의(시간(t4) 바로 전) 소비된 결정된 전력을 평균함으로써 근사화될 수 있다.

시간(t5)에서 쿠커 그릴이 스위치 오프된다. 텔레비전은 시간(t6)에서 스위칭 온되고, DAB 라디오는 시간(t7)에서 스위치 온되고, DVD 플레이어는 시간(t8)에서 스위치 온 되고, DAB 라디오는 시간(t9)에서 스위치 오프된다.

실시예에서, 제어기(CO)는 디바이스(DEi)로부터의 동작 상태 정보(OSi)로부터 디바이스(DEi)의 전력 소비의 과정을 불러들여 소비되는 예상 전력의 예측, 수반되는 비용 또는 야기되는 상응하는 CO₂ 량을 제공할 수 있다. 이 불러들인 정보는 특정 디바이스(DEi)가 예상보다 많은 전력을 소비하여 오기능하고 있는지를 검출하기 위해 저장될 수도 있다. 이에 따라 사용자에게 경고될 수도 있다. 디바이스(DEi)로부터 전력 소비의 과정을 불러들이는 대신에, 제어기(CO)는 계량기(EM)에 의해 측정되는 전체 전력 소비(TEC)를 샘플링한 것으로부터 이 과정을 결정할 수 있다. 대안적으로, 특정 디바이스(DEi)(예를 들면 쿠커 그릴)의 동작 상태 정보(OSi)는 디바이스(DEi)의 전력 레벨 설정의 표시를 포함할 수 있다. 다시, 제어기(CO)는 이 별도의 정보를 사용하여 전력 소비 또는 비용을 예측하거나, 오기능을 나타낼 수 있다.

도 3은 개별적인 디바이스들의 에너지 소비를 결정하기 위한 제어기를 구비한 소비자 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 디바이스(DEk)는 디스플레이(DI), 파워 서플라이(PS), 통신 유닛(CCU1) 및 제어기 회로(CON)를 구비한 제어기(CO), 및 통신 유닛(CUk)을 포함하는, 소비자 장치(CA)이다. 파워 서플라이(PS)는 소비자 장치(CA)에서 사용을 위한 공급 전압들(SVi)을 발생하기 위해 로컬 전력선들(LPL)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 에너지 계량기(EM)에 의해 공급되는 데이터(TEC)는 예를 들면 X10 표준에 따라, 로컬 전력선(LPL)상에 변조된다. 이외의 디바이스들(DEi)은 이들의 동작 상태 정보(OSi) 및 이들의 식별자(IDi)를 로컬 전력선상에 변조시킨다. 통신 유닛(CCU1)은 로컬 전력선(LPL) 상의 정보를 복조하여 전체 소비된 측정된 전력(TEC), 동작 상태 정보(OSi) 및 식별자(IDi)를 제어기 회로(CON)에 공급한다. 도 1과 결부하여, 통신 유닛(CUk)은 소비자 장치(CA)의 동작 상태 정보(OSk) 및 식별자(IDk)를 공급한다. 그러나, 실제로 이 통신 유닛(CUk)은 동작 상태 정보(OSk) 및 식별자(IDk)가 제어기(CO)에 직접 공급될 수 있기 때문에 또는 제어기(CO)에 저장될 수도 있기 때문에 필요 이상이다. 식별자(IDk)는 어떤 소비자 장치(CA)에 제어기가 구현되어 있는지를 알기 때문에 전혀 필요하지 않다. 제어기 회로(CO)는 디바이스들(DEi)의 개별적인 에너지 소비(IEC)에 관한 정보를 디스플레이에 공급한다. 예를 들면, 지금까지 현재에 또는 이외 어떤 다른 시간 기간에 걸친, 디바이스(DEi) 당 소비된 실제 에너지량이 표시될 수도 있다. 소비되는 에너지량 대신에, 비용이 표시될 수도 있고, 또는 상응하는 CO₂ 량이 표시될 수 있다. 예를 들면, 전달되는 에너지의 실제 가격은 에너지 제공자의 중앙 유닛(ECU)으로부터 제어기(CO)에 의해 얻어질 수 있다.

계량기(EM) 및/또는 다른 디바이스들(DEi)로부터 데이터가 로컬 전력선상에 변조되지 않는다면, 별도의 데이터선들 또는 무선 연결들이 요구된다.

제어기(CO)가 독자형 장치이거나 디스플레이(DI)를 구비한 디바이스에 일체화되지 않는다면, 제어기(CO)는 데이터가 표시될 수 있게 디스플레이를 구비하는 디바이스에 그의 에너지 데이터를 넘겨줄 수 있어야 한다. 이것은 에너지 데이터가 소비자 제품들의 전력 소비를 나타내는 전기 데이터일 때 소비자 제품들에 특히 관계된다.

도 4는 개별적인 디바이스들의 전기 에너지 소비를 결정하기 위한 제어기를 구비한 애드-온 디바이스를 개략적으로 도시한 것이다. 애드-온 디바이스(A0)는 디바이스(DEi)의 전력 코드(PC)의 전력 플러그(PP)와 로컬 전력선(LPL) 사이에 배치된다. 제어기(CO)를 포함하는 이러한 애드-온 디바이스(A0)는 기존 시스템에 쉽게 추가될 수 있다.

도 5는 제어기가 기계적으로 계량기에 일체화된 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 이 실시예에서, 4개의 디바이스들(DE1 내지 DE4)이 있다. 예를 들면 디바이스들(DEl, DE2, DE3, DE4)은 각각 세탁기, 냉동기, 텔레비전 수신기 및 셋탑박스일 수 있다. 모든 디바이스들(DE1 내지 DE4)은 로컬 전력선(LPL)에 연결된다. 로컬 전력선(LPL)에 전류는 전기 계량기(EM)을 통해 메인 전력(MA)로부터 인출된다. 제어기(CO)는 전기 계량기(EM)과 기계적으로 일체화된다. 디바이스들(DE1 내지 DE4) 각각은 제어기(CO)에 각각 직접적인 데이터 링크(DL1, DL2, DL3, DL4)를 가질 수 있다. 대안적으로, 디바이스들(DEi) 모두 또는 일부의 데이터는 이들을 통해 링크될 수 있다. 예를 들면, 데이터 링크(DL3) 대신에, 또는 이에 더하여, 텔레비전 수신기(DE3)는 데이터 링크(DL3')를 통해 셋탑박스(DE4)에 데이터를 제공할 수 있다. 셋탑박스(DE4)는 텔레비전 수신기(DE3)로부터 수신된 데이터를 제어기(CO)에 보낸다. 데이터는 식별자(IDi) 및 동작 상태 정보(OSi)를 내포할 수 있다. 데이터 링크들은 유선일 수도 있고 무선일 수도 있다. 대안적으로, 데이터 링크들은 로컬 전력선(LPL)으로 생성될 수 있다. 제어기(CO)는 앞에서 논한 바와 동일한 방식으로 동작한다.

시스템은 예를 들면 솔라 패널들 또는 윈드밀들인 에너지를 생성하는 디바이스들(DEi)을 포함할 수 있다. 이들 에너지 발생 디바이스들(DEi)은 네트워크된 빌딩의 일부일 수 있을 것이다. 이들의 개별적인 전기 기여는 또한 전기 소비 디바이스들(DEi)에 적용된 동일 원리들을 사용하여 개별적으로 계량될 수 있다.

도 6은 전류 감지 회로를 구비한 AC 메인 플러그를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6a는 AC 메인 플러그의 측면도이고, 도 6b는 이 AC 메인 플러그(플러그하고도 함)의 저면도를 도시한다. 전류 감지 회로를 구비한 이러한 AC 메인 플러그는 동작 상태 정보(OSi)가 상태 변화 정보만이거나 실제 전력 소비 또는 평균 전력 소비를 제공하는 더 복잡한 정보인 경우 구현될 수 있다. 상태 변화 정보는 소비된 전력이 제 1에서 제 2 특정 상태로 변화되었음을 나타낼 수 있다. 흔히, 이러한 상태 변화가 상태들 각각에서 소비되는 정확한 전력을 아는 것은 요구되지 않는다. 소비되는 전력의 근사화는 에너지 소비 장치가 실제로 어떤 전력 소비 상태에 있는지 결론을 내리기에 충분할 수 있다.

도 6에 도시된 실시예의 플러그는 영국에서 사용된다. 이러한 플러그는 3개의 핀들로서, 접지핀(PIG), 에너지를 공급하기 위해 본관 전압을 수송하는 전압 수송 핀(PIV) 및 전압 수송 핀(PIV)에 의해 공급되는 전류에 대한 복귀 경로로서 작용하는 복귀 핀(PIR)을 구비한다. 기계적 구조 및 핀들의 수는 세계의 다른 나라들에서 다를 수 있다. 예를 들면, 접지 핀(PIG)은 없을 수 있다.

플러그의 핀들(PI) 위로 슬립되는 얇은 전기적 절연 시트(SH) 내에 전류 감지 회로가 제공된다. 적어도 전류 감지 회로가 전기적 절연 시트(SH) 내에 있다. 시트(SH)는 소켓 내로 플러그가 적합하게 일치될 수 있게 하는 능력을 방해하지 않고 숙련되지 않은 사람에 의해 플러그의 핀들에 쉽게 끼워 맞추어지게 한 형상이다. 실시예에서, 시트(SH)의 두께는 1 내지 2 mm의 범위이다. 핀들(PIV 또는 PIR) 중 적어도 하나를 통과하는 전류를 감지할 수 있는 회로가 시트(SH) 내에 내장된다.

이러한 회로는 고 자기 투자율을 가진 물질의 환형 고리(MR)를 포함할 수 있다. 자기 투과성 재료의 고리(MR)는 핀들(PIV 또는 PIR) 중 하나를 둘러싼다. 고리(MR) 주위에 코일(CC)이 감겨진다. 코일(CC)을 형성하는 도체의 턴 수는 코일(CC)에 의해 발생되는 전압의 추가 처리에 적합하게 되도록 임의의 선택될 수 있다. 이 전압은 연관된 핀(PIV 또는 PIR)을 통해 흐르는 전류량에 단조로이 따른다. 이 전압으로부터, 디바이스의 현 동작 상태, 및 선택적으로 디바이스의 전력 소비의 표시가 감지 회로(SEC)에 의해 결정될 수 있다.

실시예에서, 턴 수는 코일(CC)에 가해지는 고 전압을 얻기 위해 고리(MR)를 단일층으로 최대로 채우도록 선택된다. 도 6에 도시되진 않았지만, 실시예에서, 고리의 형상은 내측 에지가 핀(PIV 또는 PIR)에 가능한 한 가깝게 되도록, 그리고 유도된 전압이 최대가 되도록 가용한 공간에 들어맞는 만큼의 큰 영역을 갖게 하는 형상이다.

핀들(PIV 또는 PIR) 중 하나 주위로 단일 코일(CC)이 사용될 수 있고, 대안적으로, 2개의 코일들(CC)이 구현될 수 있는데, 하나는 이 핀을 통하는 전류를 감지하기 위해 핀(PIV) 주위에 그리고 다른 하나는 복귀 전류를 감지하기 위해 핀(PIR) 주위에 구현된다. 이것은 2개의 코일들(CC)에 유도되는 2개의 전압들의 차이가 사용될 수 있고 이에 따라 감도가 2배가 되는 잇점이 있다. 2개의 전압들은 극성이 서로 반대이고, 이에 따라 2배 감도를 얻기 위해, 2개의 유도된 전압들은 감해져야 한다. 2개의 코일들(CC)의 사용은 유도된 전압들의 차이를 취함으로써 스트레이 자장들에 의해 야기되는 공통 성분들이 감해지기 때문에 2개의 전류 센서들에 의해 감지되는 스트레이 자장들의 영향이 감소되거나 보상되는 또 다른 잇점이 있다. 코일들은 가는 선, 예를 들면 50 SWG로부터 구현되거나 복수층으로 인쇄될 수도 있다.

코일 또는 코일들(CC)에 유도된 전압을 감지하기 위해 시트(SH) 상에 감지 회로(SEC)가 있을 수 있다. 유도 전압들은 전형적으로 작기 때문에, 감지 회로(SEC)는 증폭기를 포함해야 한다. 교란들의 영향을 최소화하기 위해서, 감지 회로(SEC)는 코일 또는 코일들(CC)과 감지 회로(SEC)간의 연결들의 길이를 최소화하기 위해 코일 또는 코일들(CC)에 가까이 위치될 수 있다. 감지 회로(SEC)는 유선 또는 무선 통신 회로를 포함할 수도 있다. 통신 회로는 유도 전압을 직접 또는 부호화된 형태로 제공할 수도 있다. 통신 회로는 광학 또는 전자기 무선 전송을 할 수 있게 유도 전압의 레벨 또는 코드를 캐리어상에 변조할 수도 있다.

대안적으로, 유도 전압들을 직접, 또는 단일 코일(CC)이 있는 경우엔 증폭된 유도 전압을, 또는 2개의 코일들(CC)이 있는 경우엔 두 증폭된 전압들 또는 차 전압을, 또는 감지된 전류에 관한 부호화된 정보를 플러그 외부에 공급하기 위해 유선 외부 연결들(ICO)이 있을 수 있다. 연결(ICO)은 플러그의 후부 상에 장착된 회로에 신호(들)을 수송한다. 시트(SH) 상에 어떤 회로가 있는가에 따라, 플러그의 후부에 장착된 회로는 증폭기 및/또는 통신 회로를 포함할 수 있다. 플러그의 핀들 위로 슬립될 수 있는 절연 시트를 구비한 업그레이드 유닛 대신에, 동일 기능이 플러그 내 위치될 수 있음에 유념해야 한다. 이러한 특별한 플러그는 투자가능 재료의 고리(들)(MR) 및 코일(들)(CC)을 포함하며, 선택적으로 무선 통신 유닛에 적합한 감지 회로(SEC)를 포함할 수 있다.

위에 언급된 실시예들은 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이며 당업자들은 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않는 많은 대안적 실시예들을 설계할 수 있을 것임에 유의해야 한다.

로컬 전력선(LPL)은 2상 시스템에서 2 또는 3(접지선을 포함하는) 선들을 내장할 수 있음에 유념해야 한다.

청구항들에서, 괄호들 내 임의의 참조부호들은 청구항을 한정하는 것으로서 해석되지 않을 것이다. "포함하다"라는 동사의 사용은 청구항에 기재된 것 이외의 요소들 또는 단계들이 있음을 배제하지 않는다. 요소의 단수 표시는 이러한 복수의 요소들이 있음을 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 개의 서로 구별되는 요소들을 포함하는 하드웨어에 의해서, 그리고 적합하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 몇개의 수단을 나열한 장치 청구항에서, 이들 수단의 몇 개는 하나의 동일 하드웨에 의해 실현될 수도 있다. 서로 다른 종속 청구항들에서 어떤 조치들이 이용되었다는 단순한 사실이, 이들 조치들의 결합이 잇점이 있게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다.

Claims

에너지 소비를 측정하기 위한 시스템 내의 제어기(CO)에 있어서,
상기 시스템은:
복수의 디바이스들(DEi)의 적어도 일부(subset)가 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 연관된 디바이스의 실제 에너지 소비에 관한 실제 동작 상태를 나타내는 동작 상태 정보(OSi)를 공급하는 통신 유닛(CUi)을 포함하는 상기 복수의 디바이스들(DEi);
상기 복수의 디바이스들(DEi)의 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨을 측정하기 위한 계량기(meter: EM); 및
상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정 디바이스의 동작 상태의 변화 전후에 발생하는 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨의 비교로부터 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 상기 특정 디바이스의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산하기 위해, 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 상기 레벨 및 상기 동작 상태 정보(OSi)를 수신하도록 구성된 상기 제어기를 포함하고,
상기 제어기(CO)는 사용자 입력(UC)을 수신하기 위한 사용자 인터페이스(UI)를 더 포함하며, 상기 제어기(CO)는 고유 식별자(ID)를 갖지 않는 디바이스(DEi)의 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 대해 사용자가 수동으로 상기 제어기(CO)에 알리는 셋업 단계를 수행하도록 구성되며, 상기 제어기(CO)는 상기 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 응답하여 발생하는 전체 에너지 소비(TEC)의 변화로부터 상기 디바이스(DEi)의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 결정하는, 에너지 소비를 측정하기 위한 시스템 내의 제어기(CO).
에너지 소비를 측정하기 위한 시스템에 있어서,
복수의 디바이스들(DEi)로서, 이들의 적어도 일부는 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 연관된 디바이스의 실제 에너지 소비에 관한 실제 동작 상태를 나타내는 동작 상태 정보(OSi)를 공급하기 위한 통신 유닛(CUi)을 포함하는, 상기 복수의 디바이스들(DEi);
상기 복수의 디바이스들(DEi)의 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨을 측정하기 위한 계량기(EM); 및
상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정 디바이스의 동작 상태의 변화 전후에 발생하는 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 상기 레벨의 비교로부터 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 상기 특정 디바이스의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산하기 위해, 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨 및 상기 동작 상태 정보(OSi)를 수신하기 위해 제 1 항에 따른 제어기(CO)를 포함하고,
상기 제어기(CO)는 사용자 입력(UC)을 수신하기 위한 사용자 인터페이스(UI)를 더 포함하며, 상기 제어기(CO)는 고유 식별자(ID)를 갖지 않는 디바이스(DEi)의 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 대해 사용자가 수동으로 상기 제어기(CO)에 알리는 셋업 단계를 수행하도록 구성되며, 상기 제어기(CO)는 상기 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 응답하여 발생하는 전체 에너지 소비(TEC)의 변화로부터 상기 디바이스(DEi)의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 결정하는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 동작 상태의 변화로부터 지연 시간(delay time) 후의 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨로부터 상기 동작 상태의 변화 전에 발생하는 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 레벨을 감함으로써(substracting) 상기 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산하도록 구성되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 통신 유닛(CUi)은 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 상기 연관된 디바이스를 고유하게 식별하는 식별자(IDi)를 공급하도록 구성되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제어기(CO)는 기계적으로 상기 계량기(EM)에 일체화되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 하나인 소비자 장치(CA)를 더 포함하며, 상기 제어기(CO)는 상기 소비자 장치(CA)에 기계적으로 일체화되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 소비자 장치(CA)는 상기 개별적인 에너지 소비(IEC)에 기초하여 정보를 표시하기 위한 디스플레이(DI)를 포함하는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 시스템은 소비자 장치(CA)를 더 포함하며, 상기 제어기(CO)는 상기 소비자 장치(CA)의 파워 플러그(PP)에 애드-온되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 통신 유닛(CUi)은 식별자(IDi)를 무선 전송하도록 구성되며, 상기 제어기(CO)는 상기 식별자(IDi)를 무선 수신하도록 구성되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 통신 유닛(CUi)은 상기 복수의 디바이스들(DEi) 및 상기 제어기(CO)를 상호연결하는 메인 전력선들(LPL)을 통해 상기 동작 상태 정보(OSi)를 전송하도록 구성되고, 상기 제어기(CO)는 상기 메인 전력선들(LPL)을 통해 상기 동작 상태 정보(OSi)를 수신하도록 구성되는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제어기(CO)는 에너지 공급자의 중앙 유닛(ECU)과 통신하기 위한 통신 유닛(CCU2)을 구비하는, 에너지 소비 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 에너지는 AC 메인 전압에 의해 공급되는 전기 에너지이며, 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 적어도 하나는 AC 메인 플러그를 포함하며,
상기 AC 메인 플러그는:
디바이스(DEi)의 실제 전력 소비 또는 평균 전력 소비 또는 상태 변화 후에 소비된 에너지의 표시, 또는 소비되는 에너지 변화를 나타내는 상태 변화 정보를 제공하는 동작 상태 정보(OSi)를 얻기 위한, 상기 AC 메인 전압을 수신하기 위한 전압 수송 핀(PIV), 상기 전압 수송 핀(PIV)을 통해 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 상기 하나에 의해 인출되는 전류에 대한 복귀 경로를 제공하기 위한 복귀 핀(PIR), 상기 전압 수송 핀(PIV) 또는 상기 복귀 핀(PIR)을 둘러싸며 자기 투자가능 재료로 된 환형 고리(MR)를 포함하는 전류 감지 회로, 및 상기 고리(MR) 주위를 감은 코일(CC)을 포함하는, 에너지 소비 측정 시스템.
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제 2 항에 있어서,
에너지 발생 디바이스(DEi)를 더 포함하며,
상기 복수의 디바이스들(DEi)의 상기 전체 에너지 소비(TEC)는 또한 발생된 에너지를 포함하며, 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정의 디바이스의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산하기 위한 상기 제어기(CO)는 또한 상기 에너지 발생 디바이스(DEi)의 동작 상태의 변화로 발생하는 전체 에너지 소비(TEC)의 변화로부터 상기 에너지 발생 디바이스(DEi)에 의해 발생된 에너지를 계산하는, 에너지 소비 측정 시스템.
복수의 디바이스들(DEi) 중 연관된 디바이스의 실제 에너지 소비에 관한 실제 동작 상태를 나타내는 동작 상태 정보(OSi)를 공급하기 위한 통신 유닛(CUi)을 포함하는 상기 복수의 디바이스들(DEi); 및
상기 복수의 디바이스들(DEi)의 전체 에너지 소비(TEC)의 값을 측정하기 위한 계량기(EM)를 포함하는, 시스템에서 에너지 소비를 측정하기 위한 방법에 있어서,
상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 특정 디바이스의 동작 상태의 변화로 발생하는 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 값의 비교로부터 상기 복수의 디바이스들(DEi) 중 상기 특정 디바이스의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 계산(CO)하기 위해, 상기 전체 에너지 소비(TEC)의 값 및 상기 동작 상태 정보(OSi)를 수신하는 단계,
사용자 입력(UC)을 수신하는 단계,
고유 식별자(ID)를 갖지 않는 디바이스(DEi)의 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 대해 사용자가 수동으로 제어기(CO)에 알리는 셋업 단계를 수행하는 단계, 및
상기 동작 상태 정보(OSi)의 변화에 응답하여 발생하는 전체 에너지 소비(TEC)의 변화로부터 상기 디바이스(DEi)의 개별적인 에너지 소비(IEC)를 결정하는 단계를 포함하는, 에너지 소비 측정 방법.