可重新配置的电力控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于在建筑物内形成中央控制式DC及AC电力轨系统的系统及方法。所述轨利用集中式控制器连同多个分布式控制器，以允许向附接到所述轨的插座选择性地分配或不分配所述轨中的电力。此允许在用户无需利用硬连线开关而是利用通常无线开关模块的情况下来分配电力，所述无线开关模块可实施为硬件及/或软件以控制所述插座。此也允许给被设计成利用DC电力的装置直接供应来自DC电力轨的此种电力，而无需使每一装置包含机载AC‑DC转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案主张2014年1月27日提出申请的第61/932,085号美国临时专利申请案的权益，所述美国临时专利申请案的全部揭示内容以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及一种用于例如住宅或商业场所等建筑物内的电力系统的控制器。具体来说，控制系统通常用以提供对布线到所述建筑物中的AC及DC电路两者的电力分配的集中控制。
技术介绍
当今，越来越强调能源效率，不仅针对为能源消费者的个人及公司，而且针对能源提供者。对于电能，尤其如此。美国能源信息管理局(EIA)估计，在2011年，美国住宅及商业部门使用了大约4,610亿千瓦时的电力。用于照明的电力等于这两个部门所消耗总电力的17％。在美国，住宅照明消耗约为1,860亿千瓦时(kWh)的电力，或约为所有住宅电力消耗的13％。对于商业部门，照明消耗约为2,750亿kWh的电力或所有商业部门电力的21％。用于照明的此大电力消耗已使得政府制定出要利用更高效照明装置的法规且白炽灯泡(例如，最初涵盖于爱迪生的第223,898号美国专利中的灯泡)的制造已基本上暂停。而是，越来越多地通过紧凑型荧光灯(CFL)泡及卤素灯泡来提供照明，并且发光二极管(LED)灯泡的百分比越来越大。由于建造新住宅的趋势是增加平方英尺数，因而一般来说未来建筑物的能量消耗且具体来说照明所消耗的百分比将有可能继续升高，但缺乏到使用更高效光源的重要过渡。LED具有与白炽灯泡相同等级的流明光传输，可消耗的电力低至白炽灯泡的六分之一到十分之一。因此，如果持久使用的话，将LED技术用于照明会为住宅拥有者提供将其电能消耗降低10％的机会。此机会已产生众多的利用LED来迎合市场的新灯泡及新灯具。一般来说，当前提供的LED灯泡及灯具经配置以介接到现有安装用具中，所述现有安装用具通常利用爱迪生螺旋连接器(在美国)及通用卡口型样式(在许多欧洲国家)。因此，LED灯具经设计以替换已安装到老旧建筑物中的现有插口及安装用具中的传统白炽灯泡。实际上，这些灯具就是LED灯泡，其中LED及相关联控制电子器件均为自含式的且以如下样式来提供：可替代传统白炽灯泡简单地附接到建筑物的内部AC布线上。因此，携载LED的“灯泡”通常将经配置以与现有住宅或商业AC供电(在美国，通常为110V60Hz)介接且将需要供应允许LED装置以到AC电源的简单有线连接而操作的所有电子器件。然而，LED是直流(DC)驱动型固态装置，且此外，是低电压DC装置。结果是，当今，每一“LED灯泡”必须携载其自己的AC/DC转换电子器件以允许LED从建筑物中基于AC的布线基础设施获得可用的电力。另外，其通常必须包含用以泄放掉过量瓦数以确保不向LED提供太多电力的电子器件。由于所述电子器件必须在每一灯泡上安装且在替换灯泡时被丢弃，因此这将抬高成本。此也降低LED灯泡的总体可靠性，因为此提供可出现故障的大量电子组件(LED的可靠性固有地是白炽灯丝的40倍，但LED灯泡通常并不展示相同倍数的可靠性)。此外，个别控制电子器件也会降低LED照明系统的总体效率，因为AC电力必须在各种点处转换成DC电力，从而导致废热的产生。再另外，从此转换产生的热可能成问题。某些LED灯泡仅可以不呈现可能火灾隐患的某些定向而安装，且即使热可被控制，LED灯泡结构内的废热的产生也可由于潜在损坏而导致进一步的可靠性问题。因此，尽管使用改造的LED照明已大幅降低了持久使用LED照明的建筑物中的电力消耗，但应清楚，LED操作效率仍极低，且成本远高于其固有能力。如果存在一种使DC电流能够被直接提供到照明系统的方式，那么灯泡的成本可大幅降低且将避免上述问题中的许多问题，因为可从LED灯泡移除控制电子器件，此意味着LED灯泡自身将仅需要包含基本的LED及DC电力处置组件。此外，建筑物内的DC电力轨比AC轨安全得多。DC电力通常很难对人体造成严重损伤，因为其对人类机电性质具有很小影响。然而，从约100年以前电时代开始以来所建造或改造的基本上每一建筑物均被构建有内部AC电力轨，且绝大多数场所的电网是AC电网。某些建筑物开始直接通过提供所安装的LED照明来利用LED照明的益处，所述LED照明利用电池而非被连接到AC电网或者可被引导到直流能量产生源(例如容易产生DC电力的太阳能面板)。尽管此可能是一种有效的解决方案，但其远谈不上高效，因为尽管LED多年以来可依靠电池而运行，然而此布置会产生大量的废电池，且许多直流产生源仅在某些情况下可用。在住宅或商业建筑物内形成DC电力轨可大幅改变状况。在第一实例中，需要为每一灯或灯具进行个别AC/DC转换的情形不复存在。成本会降低，且可靠性会得以提高。此外，在主AC供应器停电的情况下，简单的备用电池或燃料电池将足以确保使连接到DC轨的照明及其它潜在必需的基础设施得到维持。此外，可使用新增电力产生系统(例如太阳能面板)来产生可被直接馈送到轨中的DC电力。然而，此种解决方案对于当前照明系统或结构通常是不可能实现的。新建筑物中的布线成本(与实际安装用具成本无关)通常具有两个组成部分，第一个是导线本身的成本，且第二个是安装导线的劳工成本。在住宅房屋中，主要的驱动因素是劳工，但材料并非不重要，其占总成本的20％到30％。住宅及甚至商业照明的布线对于其中从一个开关控制一个灯或一组灯的例如插座及灯等装置来说通常是简单的。然而，例如在其中从两个或两个以上位置控制一个灯的楼梯井、走廊或具有多个入口及出口的某些房间处则会花费时间。类似地，风扇及插头插座有时是从两个或两个以上位置进行控制。在这些类型的布置中，对开关进行两路、三路及三路以上布置(其中可从多个开关控制同一安装用具)需要较有经验的电工花费显著较多的劳工时间、需要专门的组件且需要更多导线来使操作互连。实际上，如果系统被简单地布线(其中导线从两个开关直接连接到插座)，那么要关断插座就必须将两个开关均关断，而所述开关中的任一者接通都将会导致通电。此不允许进行自由双态切换。举例来说，将单个灯泡布线成从能进行自由双态切换的两个开关进行控制(其中任一开关上的任何改变均会对灯状态进行双态切换)需要将在照明应用中通常使用的标准两路开关替换成以特定型式布线的三路开关(或等效电路)。对于三个或三个以上开关，会需要呈特定型式的三路及四路开关。因此，此种复杂化会在部件(因更复杂的开关及额外布线)及劳工(为确保开关被正确地连接)两方面花费显著的额外安装成本。此种复杂化的原因是，开关的操作在物理上连接到开关的功能性。也就是说，顾名思义，灯开关被连接到导线中且直接充当机械开关以允许或阻止电流。由于通向插座中的每一导线均会接通或关断，因而在不添加额外路径(其以不同方式重新连接电流)的情况下不可能提供自由地双态切换来自开关中的任一者的电力的能力。所有电布线系统中的一个主要问题是，一旦电工在施工期间已对系统进行布线(这通常会在仅存在建筑物架构且构造最终将处于墙壁内的物项较容易时发生)，对系统进行改变的唯一方式即为对系统进行物理重新布线。这通常需要重新走线以及对开关自身进行改变。这通常非常昂贵，因为要接近导线可能需要从墙壁剥去表面(通常为干墙壁)，或者要将新的导线穿入难以接近(且甚至难以看到)的通路需要复杂的工具。
技术实现思路
下文是对本专利技术的概要以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于建筑物的电力控制系统，所述系统包括：中央控制器，其：通过携载交流AC电力的导线电连接到AC分布式控制器；及通过携载直流DC电力的导线电连接到DC分布式控制器；主断路器，其将所述中央控制器连接到AC电源，所述中央控制器包含：AC/DC电力转换器；及计算机，其用于传送指令；其中所述中央控制器可将指令及AC电力传输到所述AC分布式控制器且将指令及DC电力传输到所述DC分布式电力控制器；多个插座，所述插座中的每一者：连接到所述AC分布式电力控制器或所述DC分布式电力控制器中的至少一者；且包含用于连接到利用AC或DC电力的装置的耦合器；多个开关模块，所述模块中的每一者在操作上与所述插座中的至少一者相关联，使得在所述模块被激活时：所述模块将信号传输到所述中央控制器；所述信号由所述计算机转换成指令；所述指令由所述中央控制器发送到所述操作上相关联的插座所连接到的所述分布式控制器；及基于所述指令而将到所述插座的电力从其目前状态进行双态切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 US 61/932,0851.一种用于建筑物的电力控制系统，所述系统包括：中央控制器，其：通过携载交流AC电力的导线电连接到AC分布式控制器；及通过携载直流DC电力的导线电连接到DC分布式控制器；主断路器，其将所述中央控制器连接到AC电源，所述中央控制器包含：AC/DC电力转换器；及计算机，其用于传送指令；其中所述中央控制器可将指令及AC电力传输到所述AC分布式控制器且将指令及DC电力传输到所述DC分布式电力控制器；多个插座，所述插座中的每一者：连接到所述AC分布式电力控制器或所述DC分布式电力控制器中的至少一者；且包含用于连接到利用AC或DC电力的装置的耦合器；多个开关模块，所述模块中的每一者在操作上与所述插座中的至少一者相关联，使得在所述模块被激活时：所述模块将信号传输到所述中央控制器；所述信号由所述计算机转换成指令；所述指令由所述中央控制器发送到所述操作上相关联的插座所连接到的所述分布式控制器；及基于所述指令而将到所述插座的电力从其目前状态进行双态切换。2.根据权利要求1所述的电力控制系统，其中所述AC电源包括市政电网。3.根据权利要求1所述的电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·伍顿，J·伍顿，J·麦金尼，L·H·小金，
申请(专利权)人：伊万尼有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US