DE102020200117A1

DE102020200117A1 - Vorrichtung mit einer Steuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102020200117A1
Application number: DE102020200117.0A
Authority: DE
Inventors: Sabah Badri-Höher; Uwe Björn Ruhland; Lukas Schäfer; Lars Wolff
Original assignee: Fachhochschule Kiel
Current assignee: Fachhochschule Kiel
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-07-08
Also published as: EP4088359A2; WO2021140085A2; WO2021140085A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100), aufweisend:- wenigstens eine Energiequelle (3) zum Bereitstellen von elektrischer Energie,- wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) von elektrischer Energie und- eine elektronische Steuervorrichtung (4) zum Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle (3), wobei die elektronische Steuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie basierend auf einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung, in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder aus vorliegenden technischen Parametern der wenigstens einen Energiequelle (3) ermittelten, insbesondere errechneten, Zustands der wenigstens einen Energiequelle (3), zu regeln,wobei die hardware-, firmware- und/oder softwaretechnische Regelung für einen externen Eingriff für eine Folgeregelung eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgung einer Vorrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung.
Die vorliegende Erfindung findet insbesondere im Zusammenhang mit solchen Vorrichtungen Anwendung, die selbst eine Energiequelle zum Bereitstellen von elektrischer Energie sowie wenigstens zwei Verbraucher von elektrischer Energie aufweisen. Dabei tritt die Frage auf, wie die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle bewerkstelligt wird.
Im einfachsten aus dem Stand der Technik bekannten Fall folgt die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie dem Ohmschen Gesetz und eventuell anderen grundlegenden Gesetzen der Physik, d.h. es findet im Wesentlichen keine Steuerung der Energieversorgung der wenigstens zwei Verbraucher statt. Die Erfinder haben erkannt, dass ein solches System zur Energieversorgung für viele Anwendungen unzureichend ist, insbesondere dann, wenn der Energiebedarf der wenigstens zwei Verbraucher nicht (mehr) oder nicht (mehr) vollständig durch die Energiequelle abgedeckt werden kann. Eine solche Situation liegt beispielsweise vor, wenn die von der Energiequelle lieferbare Leistung geringer ist als die Summe der Nominalleistungen der Verbraucher, oder wenn die Energiequelle nur über eine bestimmte (Rest-)Energiemenge verfügt, insbesondere wenn diese (Rest-)Energiemenge einen gewissen Prozentsatz der maximalen Energiekapazität der Energiequelle unterschreitet. Die Erfinder haben weiter erkannt, dass bei einer solchen Vorrichtung die Energieversorgung der Verbraucher ungeregelt und unter Umständen unvorhersehbar zusammenbricht.
Aus dem Stand der Technik sind auch Vorrichtungen mit wenigstens einer Energiequelle, wenigstens zwei Verbrauchern und einer Steuervorrichtung bekannt, bei denen die Steuervorrichtung eine Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle steuert.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Steuervorrichtung, eine alternative Vorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung bzw. ein alternatives Steuerungsverfahren, insbesondere eine verbesserte Steuervorrichtung, eine verbesserte Vorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung bzw. ein verbessertes Steuerungsverfahren bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuervorrichtung, eine Vorrichtung mit einer Steuervorrichtung und durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf:

- wenigstens eine Energiequelle zum Bereitstellen von elektrischer Energie,
- wenigstens zwei Verbraucher von elektrischer Energie und
- eine elektronische Steuervorrichtung zum Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle,

Unter dem Begriff „Zustand“ kann insbesondere verstanden werden, ob bzw. inwiefern die wenigstens eine Energiequelle die wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen kann. In diesem Zusammenhang kann auch berücksichtigt werden, wie lange bzw. bis zu welchem Zeitpunkt zu erwarten ist, dass die wenigstens eine Energiequelle die wenigstens zwei Verbraucher mit (ausreichender) elektrischer Energie versorgen kann.
Ein gemessener technischer Parameter kann durch direkte Messung ermittelt werden, beispielsweise die Ausgangsspannung einer Batterie (falls die Energiequelle zum Beispiel ein Batterie aufweist bzw. ist). Vorzugsweise fallen unter den Begriff „gemessener technischer Parameter“ aber vorliegend auch indirekt ermittelte, jedoch gleichwohl auf einer Messung beruhende Parameter. Beispielsweise kann gegebenenfalls eine verbleibende Energiemenge einer Batterie durch Messung der Ausgangsspannung (und ggf. in Kombination mit anderen gemessenen oder vorliegenden Parametern) ermittelt werden.
Die Messung eines Parameters muss nicht notwendigerweise an oder in der Vorrichtung selbst erfolgen. Eine solche Messung kann nämlich auch durch eine externe Vorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammenwirkt, durchgeführt werden. Falls die Vorrichtung beispielsweise ein Fahrzeug ist, kann beispielsweise die Position des Fahrzeugs und somit gegebenenfalls eine zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs durch eine externe Vorrichtung detektiert werden, beispielsweise durch ein satellitengestütztes Positionierungssystem oder durch Sensorik in der Umgebung des Fahrzeugs.
Unter einem vorliegenden technischen Parameter können insbesondere Parameter verstanden werden, die sich aus einem Datenblatt der Energiequelle ergeben oder anderweitig bereits bekannt sind. Hierzu kann beispielsweise der maximale Energieinhalt einer Batterie, die maximale Ausgangsspannung einer Batterie oder Solarzelle oder die maximale Füllmenge eines Tanks einer Brennstoffzelle, etc. zählen.
Unter einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung wird vorliegend vorzugsweise eine Regelung verstanden, die durch bzw. unter Mitwirkung von Hardware, Firmware und/oder Software festgelegt wird bzw. ist.
Unter einem externen Eingriff wird vorliegend vorzugsweise verstanden, dass der Eingriff nicht durch die Vorrichtung selbst vorgenommen, verursacht oder ausgelöst wird.
Unter einer Folgeregelung wird vorzugsweise verstanden, dass durch diese zumindest teilweise oder vollständig festgelegt wird, wie die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie gesteuert werden soll. Die Folgeregelung hat dann Vorrang über die Regelung. Allerdings ist es möglich, dass Aspekte der Regelung unter der Folgeregelung bestehen bleiben. So kann die Folgeregelung beispielsweise vorsehen, dass Teile der Regelung außer Kraft gesetzt werden, dass aber ansonsten (weiterhin) gemäß der Regelung verfahren wird.
Gemäß einer Ausführung weist der Eingriff das Übermitteln einer Anweisung auf, wobei die Vorrichtung Mittel zum Empfangen der Anweisung von einer weiteren Vorrichtung oder einem Benutzer aufweist, damit gemäß der Folgeregelung verfahren wird, insbesondere diese ausgeführt wird.
Die Mittel zum Empfangen der Anweisung können beispielsweise eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle aufweisen, über die die Anweisung an die Vorrichtung übermittelt werden kann. Die Schnittstelle kann so ausgebildet sein, dass ein Benutzer direkt mit der Vorrichtung kommunizieren kann (insbesondere eine Anweisung an diese übermitteln kann), beispielsweise in der Form einer Eingabetastatur oder auch nur eines einzigen Schalters, Sensors oder dergleichen. Die Schnittstelle kann aber auch derart gestaltet sein, dass ein Benutzer nur indirekt, also unter Zuhilfenahme einer weiteren Vorrichtung, mit der Vorrichtung kommunizieren kann. Eine solche weitere Vorrichtung kann beispielsweise eine Fernbedienung, ein Smartphone oder ein sonstiges Eingabegerät sein.
Das Übermitteln einer Anweisung muss aber nicht notwendigerweise von einem Benutzer ausgehen bzw. explizit veranlasst werden, sondern kann durch eine weitere Vorrichtung ohne Beteiligung eines Benutzers durchgeführt werden, beispielsweise wenn die weitere Vorrichtung erkennt, dass ein oder mehrere Kriterien erfüllt sind.
Nach einer Ausführung kann die Anweisung die Folgeregelung präzisieren. Insbesondere kann die Anweisung im Einzelnen die gemäß der Folgeregelung durchzuführenden Schritte oder dergleichen enthalten. In diesem Fall kann die Vorrichtung gemäß der Folgeregelung verfahren, auch wenn die Folgeregelung der Vorrichtung bis zu dem Empfangen der Anweisung nicht oder nicht vollständig bekannt war. Alternativ kann die Folgeregelung zuvor abgelegt worden sein, insbesondere in der Vorrichtung oder derart, dass die Vorrichtung Zugriff auf die Folgeregelung hat, und die Vorrichtung ist eingerichtet, durch die Anweisung dazu veranlasst zu werden, gemäß der Folgeregelung zu verfahren. In diesem Fall muss die Anweisung die Folgeregelung (mit einzelnen Schritten usw.) nicht im Detail präzisieren, weil die Folgeregelung schon vor dem Empfangen der Anweisung der Vorrichtung bekannt war bzw. die Vorrichtung auf die Folgeregelung Zugriff hatte. Diese Alternative hat insbesondere den Vorteil, dass die Anweisung sehr kurz gefasst sein kann.
Nach einer Ausführung ist wenigstens ein technischer Parameter der wenigstens einen Energiequelle eine verbleibende Energiemenge, insbesondere eine nutzbare Energiemenge, eine Notfallreserve, eine Kapazität, ein Ladezustand, ein Alter und/oder ein Alterungszustand der wenigstens einen Energiequelle.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung beispielsweise so betrieben werden, dass in einem Stadium, in dem abzusehen ist, dass die Energiequelle die wenigstens zwei Verbraucher nur noch für vergleichsweise kurze Zeit (vollständig) mit Energie versorgen kann, nur solche der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden, die wichtige oder essentielle Funktionen ausführen, während andere Verbraucher, die keine wichtigen oder essentiellen Funktionen ausführen, nicht (mehr) oder nicht (mehr) vollständig mit elektrischer Energie versorgt werden.
Nach einer Ausführung ist die elektronische Steuervorrichtung dazu eingerichtet, bei der Regelung der Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie auch wenigstens einen gemessenen und/oder vorliegenden technischen Parameter wenigstens eines der wenigstens zwei Verbraucher zu berücksichtigen, vorzugsweise mehrerer oder aller Verbraucher.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein erster Verbraucher, der im Vergleich zu einem zweiten Verbraucher die Energiequelle weniger belastet, im Vergleich zum zweiten Verbraucher bevorzugt mit elektrischer Energie versorgt werden. Vorliegend kann unter dem Begriff „vergleichsweise weniger belasten“ insbesondere verstanden werden, dass der betreffende Verbraucher im Vergleich zu einem anderen Verbraucher mit einer geringeren Spannung und/oder Stromstärke betrieben wird bzw. betrieben werden kann und/oder dass der betreffende Verbraucher im Vergleich zu einem anderen Verbraucher eine geringere Leistungsaufnahme hat. Des Weiteren wird bzw. kann vorliegend unter dem Begriff „bevorzugt betreiben“ insbesondere verstanden werden, dass der betreffende Verbraucher mit der von ihm „gewünschten“ Spannung und/oder Stromstärke und/oder Leistung betrieben wird, ein anderer Verbraucher hingegen mit einer geringeren Spannung und/oder Stromstärke und/oder Leistung als von ihm „gewünscht“. Zusätzlich oder alternativ kann bzw. wird unter diesem Begriff ferner verstanden werden, dass der betreffende Verbraucher für längere Zeit betrieben wird als ein anderer Verbraucher. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass der betreffende Verbraucher erst später abgeschaltet wird als ein anderer Verbraucher und/oder dass der betreffende Verbraucher dauerhaft betrieben wird, ein anderer Verbraucher hingegen intermittierend. Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass zumindest manche Funktionen der Gesamtheit der Verbraucher möglichst lange erhalten bleiben.
Nach einer Ausführung weist die wenigstens eine Energiequelle wenigstens zwei Einheiten auf, die insbesondere dazu eingerichtet sind, unterschiedliche Spannungen bereitzustellen, und/oder wobei die wenigstens eine Energiequelle wenigstens eines der Folgenden aufweist:

- eine Batterie
- ein Photovoltaik-Modul
- eine Brennstoffzelle
- ein durch Verbrennung angetriebener Generator
- ein durch Wind- oder Wasserkraft angetriebener Generator
- ein durch Solarenergie angetriebener Generator.

Dadurch, dass die wenigstens eine Energiequelle wenigstens zwei Einheiten aufweist, kann die Flexibilität der Vorrichtung erhöht werden. Diese Flexibilität kann auf verschiedene Art in Erscheinung treten. Einige Beispiele sind hier aufgelistet:

1. Eine erste Einheit kann für den „Normalbetrieb“ der Vorrichtung vorgesehen sein, während eine zweite Einheit als Reserve dient, beispielsweise wenn bei der ersten Einheit eine Fehlfunktion auftritt oder diese die Versorgung der Verbraucher nicht mehr (vollständig) sicherstellen kann.
2. Ein erster Verbraucher kann durch eine erste Einheit mit elektrischer Energie versorgt werden und ein zweiter Verbraucher durch eine zweite Einheit.
3. Insbesondere wenn die wenigstens zwei Einheiten verschiedene Spannungen bereitstellen, kann die Steuervorrichtung durch geeignetes Steuern bzw. Schalten sicherstellen, dass die Verbraucher mit einer für sie geeigneten (unterschiedlichen) Spannung versorgt werden.
4. Durch die Steuervorrichtung können die wenigstens zwei Einheiten in Serie geschaltet werden, wobei wiederum durch die Steuervorrichtung die durch die Serienschaltung erhöhte Spannung wenigstens einem Verbraucher zugeführt werden kann. Dabei kann die Steuervorrichtung sicherstellen, dass einem anderen Verbraucher beispielsweise die Spannung von nur einer Einheit zugeführt wird. insbesondere wenn die wenigstens zwei Einheiten verschiedene Spannungen bereitstellen können, kann die Flexibilität weiter erhöht werden.
5. Wenn die Energiequelle mehr als zwei Einheiten aufweist, kann die Flexibilität analog zu den vorangehenden Beispielen noch weiter erhöht werden.

Die Erfindung findet insbesondere bei den oben genannten Arten von Energiequelle (Batterie, Photovoltaik-Modul, Brennstoffzelle oder die oben genannten Arten von Generatoren) Anwendung, weil hier im Allgemeinen die Spannung, Stromstärke, Leistung, Energiemenge und/oder Ladungsmenge begrenzt ist.
Nach einer Ausführung hat die Vorrichtung keine permanente, insbesondere keine, elektrische Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz und/oder stellt ein autarkes System, insbesondere ein mobiles System, insbesondere ein portables System dar, und/oder die maximal erbringbare elektrische Leistung der Vorrichtung beträgt höchstens 1MW, insbesondere weniger als 500kW, weniger als 200kW, weniger als 100kW, weniger als 50kW, weniger als 20kW, weniger als 10kW, weniger als 5kW, weniger als 2kW, weniger als 1kW, weniger als 500W, weniger als 200W, weniger als 100W, weniger als 50W, weniger als 20W, weniger als 10W, weniger als 5W, weniger als 2W oder weniger als 1W, und/oder die maximal erbringbare elektrische Leistung der Vorrichtung beträgt wenigstens 1W, insbesondere wenigstens 2W, insbesondere wenigstens 5W, insbesondere wenigstens 10W, insbesondere wenigstens 20W, insbesondere wenigstens 50W, insbesondere wenigstens 100W, insbesondere wenigstens 200W, insbesondere wenigstens 500W, insbesondere wenigstens 1kW, insbesondere wenigstens 2kW, insbesondere wenigstens 5kW, insbesondere wenigstens 10kW, insbesondere wenigstens 20kW, insbesondere wenigstens 50kW, insbesondere wenigstens 100kW, insbesondere wenigstens 200kW, insbesondere wenigstens 500kW, insbesondere wenigstens 1MW.
Eine Vorrichtung ohne permanente elektrische Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie oder Brennstoffzelle sein, die zum Wiederaufladen an ein öffentliches Stromversorgungsnetz angeschlossen werden kann. Es kann sich aber unter Umständen auch um eine Energiequelle handeln, die zwar im Prinzip eine permanente elektrische Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz hat, dass diese Verbindung allerdings durch einen Schalter oder ähnliches unterbrochen ist und/oder wobei eine drahtgebundene Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz zwar besteht, diese bzw. dieses aber nicht permanent Spannung führt.
Eine Vorrichtung ohne elektrische Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz kann beispielsweise ein Fahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug, insbesondere eine Drohne, sein bzw. Teil einer/eines solchen sein, und kann beispielsweise die benötigte Energie von einem Photovoltaik-Modul beziehen, insbesondere ohne jemals mit einem öffentlichen Stromversorgungsnetz verbunden zu sein. Die Vorrichtung kann auch ein autarkes System, insbesondere ein mobiles System, insbesondere ein portables System, darstellen. Dabei sind die Grenzen zu den zuvor genannten Beispielen fließend. Ein Beispiel für ein autarkes System ist somit nicht nur ein Fahrzeug, sondern beispielsweise auch eine stationäre Vorrichtung, wie zum Beispiel ein nicht an ein öffentliches Stromversorgungsnetz angeschlossenes lokales Stromversorgungsnetz, beispielsweise einer kleinen Insel oder einer kleinen (insbesondere abgelegenen) Siedlung, Forschungsstation etc.
Zu einem mobilen System zählt nicht nur ein Fahrzeug (zum Transport von Personen oder Gütern), sondern auch Drohnen, die beispielsweise lediglich eine Kamera mit sich führen, nicht aber primär zum Transport der Kamera von einem ersten Ort an einen zweiten Ort vorgesehen sind. Zu einem mobilen System zählen aber auch jegliche andere Vorrichtungen, die nicht im Wesentlichen starr relativ zu ihrer Umgebung befestigt sind. Hierzu zählen auch portable Systeme, wie zum Beispiel ein Laptop-Computer, ein Tablet-Device oder sein Smartphone, oder allgemein eine Vorrichtung, die von einer Person getragen werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Hinblick auf die oben aufgeführten Leistungsangaben vorzugsweise nicht auf große oder sehr große Anlagen wie ein Kraftwerk, sondern auf mittelgroße, kleine oder sehr kleine Vorrichtungen.
Nach einer Ausführung ist die Steuervorrichtung eingerichtet, mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle versorgt zu werden.
Gemäß dieser Ausführung ist es also nicht nötig, eine weitere Energiequelle bereitzustellen, die die Steuervorrichtung versorgt.
Nach einer Ausführung weist die Vorrichtung Mittel zum Ermitteln einer Spannung und/oder eines Stroms an wenigstens einer Stelle, insbesondere an zwei oder mehr Stellen, der Vorrichtung auf, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zum Kommunizieren von ermittelten Spannungen und/oder Strömen zu der Steuervorrichtung aufweist, insbesondere zu einem Microcontroller der Steuervorrichtung, insbesondere über eine UART-Schnittstelle oder einen CAN-Bus.
Durch die Mittel zum Ermitteln einer Spannung und/oder eines Stroms kann die Vorrichtung in geeigneter Weise überwacht werden bzw. sich selbst überwachen. Insbesondere können auf diese Weise Rückschlüsse über technische Parameter der Energiequelle und/oder der Verbraucher bzw. deren Zustand gezogen werden. Ebenso können auf diese Weise gegebenenfalls Anomalien oder Fehlfunktionen der Vorrichtung erkannt werden.
Die Stellen, an denen eine Spannung und/oder ein Strom ermittelt werden kann, können beispielsweise Stellen an oder in den elektrischen Leitungen zu den wenigstens zwei Verbrauchern sein, insbesondere für jeden der wenigstens zwei Verbraucher jeweils an einer geeigneten Stelle, so dass eine Spannungs- und/oder Strommessung und/oder die Überwachung eines Zustands für jeden der wenigstens zwei Verbraucher insbesondere separat erfolgen kann.
Die Mittel zum Ermitteln einer Spannung und/oder eines Stroms können ferner so ausgebildet sein, dass sie selbst eine bestimmte Maßnahme als Reaktion auf eine Spannungs- und/oder Strommessung durchführen können, beispielsweise das Unterbrechen einer elektrischen Verbindung durch einen Schalter oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung aber auch, wie oben erwähnt, Mittel zum Kommunizieren von ermittelten Spannungen und/oder Strömen zu der Steuervorrichtung aufweisen. Auf diese Weise können die ermittelten Spannungen und/oder Ströme durch die Steuervorrichtung verarbeitet und gegebenenfalls gespeichert werden, und die Steuervorrichtung kann auf den Spannungs- bzw. Strominformationen geeignete Maßnahmen veranlassen, beispielsweise das Unterbrechen einer elektrischen Verbindung beispielsweise zu einem oder mehreren der Verbraucher, oder kann bestimmte Bereich der Vorrichtung spannungsfrei schalten.
Nach einer Ausführung weist die wenigstens eine Energiequelle wenigstens eine Batterie auf und die Regelung ist eingerichtet, die wenigstens eine Batterie vor Tiefentladung zu schützen und/oder die wenigstens zwei Verbraucher vor Überspannungen bei einem Ladevorgang der Batterie zu schützen.
Auf diese Weise kann gegebenenfalls die Lebenszeit der Batterie und/oder der Verbraucher bzw. der Vorrichtung insgesamt verlängert werden. Ebenso kann auch bei dieser Ausführung sichergestellt werden, dass wichtige oder essentielle Funktionen der Vorrichtung möglichst lange erhalten bleiben, beispielsweise durch Abschalten einer oder mehrerer der Verbraucher, während vermieden wird oder wenigstens das Risiko reduziert wird, dass eine Tiefentladung der Batterie stattfindet.
Nach einer Ausführung ist die Regelung eingerichtet,

- ein Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher so vorzunehmen, dass die maximale Stärke des insgesamt benötigten Stroms reduziert wird, und/oder
- ein Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher zeitversetzt vorzunehmen, und/oder
- einen Anstieg eines Stroms zum Bestromen wenigstens eines der wenigstens zwei Verbraucher zu verlangsamen.

Eine solche Regelung kann beispielsweise durch geeignete Schalter oder andere elektronische Bauteile implementiert werden. Durch eine solche Regelung kann die Vorrichtung wiederum möglichst schonend betrieben werden und gegebenenfalls ihre Lebensdauer verlängert werden.
Nach einer Ausführung weist die Vorrichtung ein Schaltmittel zum Anlegen von Spannung an die wenigstens zwei Verbraucher und/oder zum Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher auf, insbesondere wobei das Schaltmittel wenigstens ein Solid-State-Relais und/oder wenigstens einen Reedkontakt aufweist.
Durch die Schaltmittel kann insbesondere die Steuervorrichtung festlegen, welcher Verbraucher wann mit Energie versorgt wird. Hierzu eignen sich verlustarme Schaltmittel, beispielsweise die zuvor genannten.
Nach einer Ausführung weist die Vorrichtung wenigstens einen Sensor auf, insbesondere wenigstens einen Wassersensor, wobei der wenigstens eine Sensor eingerichtet ist, ein für die Vorrichtung potentiell schädliches Ereignis zu detektieren, insbesondere einen Kurzschluss oder das Vorhandensein von Wasser, und insbesondere wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, als Reaktion auf das Detektieren eines potentiell schädlichen Ereignisses die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher oder wenigstens eines Teilbereichs der Vorrichtung mit elektrischer Energie zu verändern, insbesondere zu reduzieren, insbesondere zu unterbrechen.
Auf diese Weise kann ein möglichst sicherer Betrieb der Vorrichtung erfolgen, insbesondere ein Betrieb, der die Vorrichtung und/oder einen Benutzer oder allgemein die Umgebung/Umwelt der Vorrichtung vor schädlichen Ereignissen schützt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, aufweisend:

Durch die Benutzung einer UART-Schnittstelle oder einem CAN-Bus lässt sich der Zustand der wenigstens einen Energiequelle besonders vorteilhaft erfassen bzw. überwachen. Die erfasste Information kann dann von der Steuervorrichtung benutzt werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Benutzung in einer der oben beschriebenen Vorrichtungen.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Energiequelle zum Bereitstellen von elektrischer Energie und wenigstens zwei Verbraucher von elektrischer Energie aufweist, wobei das Verfahren ein elektronisches Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle aufweist, wobei das Verfahren die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher mit elektrischer Energie basierend auf einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung, in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder aus vorliegenden technischen Parametern der wenigstens einen Energiequelle ermittelten, insbesondere errechneten, Zustands der wenigstens einen Energiequelle, durchführt,
wobei die hardware-, firmware- und/oder softwaretechnische Regelung für einen externen Eingriff für eine Folgeregelung eingerichtet ist.
Die in Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgestellten Ausführungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand wenigstens eines Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt, zumindest teilweise schematisch, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 zeigt, zumindest teilweise schematisch, ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt, zumindest teilweise schematisch, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei zeigt 1 insbesondere Komponenten der Vorrichtung sowie elektrische Verbindungen zwischen diesen.
Die Vorrichtung 100 weist einen ersten Verbraucher 1 von elektrischer Energie und einen zweiten Verbraucher 2 von elektrischer Energie auf. Außerdem weist die Vorrichtung 100 eine Energiequelle 3 zum Bereitstellen von elektrischer Energie sowie eine elektronische Steuervorrichtung 4 zum Steuern einer Versorgung der Verbraucher 1 und 2 mit elektrischer Energie von der Energiequelle 3 auf.
Im gezeigten Beispiel weist die Energiequelle 3 zwei elektrische Anschlüsse 31 und 32 auf. Falls die Energiequelle 3 eine Batterie ist, können dies beispielsweise die (Plus- und Minus-)Pole der Batterie sein. Als Variante hierzu kann die Energiequelle 3 auch weitere elektrische Anschlüsse aufweisen. Außerdem kann die Energiequelle 3 gegebenenfalls eine Wechselspannung bereitstellen.
Der prinzipielle Aufbau der in 1 gezeigten Schaltung sieht vor, dass die Verbraucher 1 und 2 sowie die Steuervorrichtung 4 parallel zueinander geschaltet sind und so durch elektrische Leitungen (als durchgezogene, gerade Linien dargestellt) versorgt werden, dass die Spannung, die zwischen den Anschlüssen 31 und 32 der Energiequelle 3 anliegt, auch (im Wesentlichen) an den Verbrauchern 1 und 2 und der Steuervorrichtung 4 anliegt. Die Verbraucher 1 und 2 und die Steuervorrichtung 4 werden somit von der Energiequelle 3 mit elektrischer Energie versorgt.
In dem gezeigten Beispiel ist in bzw. an jeder Zuleitung zu den Verbrauchern 1 bzw. 2 ein Schaltmittel 11 bzw. 21 (im Folgenden abkürzend auch „Schalter“ genannt) und ein Strommessgerät 13 bzw. 23 angeordnet. Diese sind jeweils in Serie zu den Verbrauchern 1 bzw. 2 angeordnet, so dass die Schalter 11 bzw. 21 den Stromfluss zu den Verbrauchern 1 bzw. 2 unterbrechen können und die Strommessgeräte 13 bzw. 23 die Stromstärke in den Leitungen zu den Verbrauchern 1 bzw. 2 messen können.
Die Schalter 11 bzw. 21 sind durch weitere elektrische Leitungen 12 und 22 mit der Steuervorrichtung 4 verbunden, so dass die Steuervorrichtung 4 die Schalter 11 bzw. 21 betätigen kann, um die Versorgung der Verbraucher 1 bzw. 2 mit elektrischer Energie zu steuern. Hierzu kann die Steuervorrichtung 4 einen Microcontroller 40 aufweisen, der gemäß einer Regelung die Schalter 11 und 21 betätigen kann. Die Regelung kann im Wesentlichen durch Hardware implementiert sein und/oder als Firmware- oder Softwareregelung beispielsweise in einem Datenspeicher 41 abgelegt sein, auf den der Microcontroller 40 Zugriff hat. Interne Verbindungen der Steuervorrichtung 4 sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Regelung kann permanent oder veränderbar sein. Zum Verändern der Regelung kann beispielsweise eine Schnittstelle 42 dienen, beispielsweise eine Tastatur in oder an der Steuervorrichtung 4, oder eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle, über die ein Benutzer gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer weiteren Vorrichtung (z.B. Computer, Laptop, Tablet oder Smartphone) die Regelung verändern kann.
Die Strommessgeräte 13 und 23 sind durch weitere elektrische Leitungen 14 bzw. 24 mit der Steuervorrichtung 4 verbunden. Durch diese können die Messgeräte 13 und 23 Messwerte an die Steuervorrichtung 4 übermitteln.
Des Weiteren weist die in 1 gezeigte Vorrichtung ein Spannungsmessgerät 45 auf, das die Spannung zwischen den Polen 31 und 32 der Energiequelle ermitteln kann. Auch die von dem Messgerät 45 ermittelte Spannung kann über eine weitere elektrische Verbindung 46 an die Steuervorrichtung 4 übermittelt werden.
Die Messgeräte 13, 23 und 45 können dazu dienen oder beitragen, Informationen über den Zustand der Verbraucher 1 bzw. 2 bzw. der Energiequelle 3 zu erhalten. Die Steuervorrichtung 4 kann dann basierend auf der Regelung und in Abhängigkeit eines Zustands der Energiequelle 3 und gegebenenfalls auch der Verbraucher 1 und 2, welcher Zustand sich aus den übermittelten Messwerten ergeben kann, die Versorgung der Verbraucher 1 und 2 mit elektrischer Energie von der Energiequelle 3 steuern.
Die Vorrichtung 100 bzw. die Regelung ist für einen externen Eingriff eingerichtet, damit die Vorrichtung 100, insbesondere die Steuervorrichtung 4, die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher 1 und 2 mit elektrischer Energie gemäß einer Folgeregelung steuern kann. Hierzu kann beispielsweise die Schnittstelle 42 (oder gegebenenfalls eine weitere, nicht dargestellte Schnittstelle) dienen. Über die Schnittstelle 42 kann eine Anweisung an die Vorrichtung 100, insbesondere die Steuervorrichtung 4, übermittelt werden. Die Folgeregelung kann in dieser Anweisung präzisiert sein, d.h. die Anweisung kann explizit sämtliche Details der Folgeregelung beinhalten, die von der Vorrichtung 100 benötigt werden, um gemäß der Folgeregelung zu verfahren. Insbesondere kann in der Anweisung festgelegt sein, welcher Verbraucher wann und/oder wie mit Energie versorgt wird. So kann die Spannung, Stromstärke oder Leistung festgelegt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Anweisung Kriterien beinhalten, anhand deren die Steuervorrichtung 4 die Energieversorgung einer oder mehrerer Verbraucher bewerkstelligen kann.
Alternativ kann die Folgeregelung schon vorab zumindest teilweise in der Vorrichtung 100, insbesondere in der Steuervorrichtung 4, insbesondere in dem Datenspeicher 41 oder in einem zusätzlichen Datenspeicher 43, abgelegt sein. Auch das vorherige Ablegen in einem externen Datenspeicher (nicht dargestellt), auf den die Steuervorrichtung 4 Zugriff hat, ist denkbar.
In diesem Fall muss die Anweisung nicht sämtliche Details der Folgeregelung enthalten, sondern kann die Steuervorrichtung 4 lediglich anweisen, gemäß der (zuvor hinterlegten und somit bereits bekannten) Folgeregelung zu verfahren.
Gemäß einer Variante weist die Vorrichtung 100 einen Sensor 50 auf, der mit der Steuervorrichtung 4 kommunizieren kann, insbesondere mit dieser verbunden ist, wie in 1 dargestellt. Der Sensor 50 kann beispielsweise Ereignisse oder Betriebsbedingungen detektieren, die für die Vorrichtung 100 oder Teile hiervon oder für einen Benutzer oder die Umgebung der Vorrichtung oder die Umwelt schädlich sein könnten. Als lediglich zwei von vielen Beispielen sei hier das Auftreten eines Kurzschlusses in der Vorrichtung 100 oder das (unerwartete) Auftreten von Wasser an oder in der Vorrichtung 100 genannt. Nach Empfangen eines entsprechenden Signals von dem Sensor 50 kann die Steuervorrichtung 4 zumindest einen Teil der Vorrichtung 100 spannungsfrei schalten, beispielsweise indem sie die Schalter 11 und/oder 21 öffnet, um den Stromfluss durch die Verbraucher 1 und/oder 2 zu unterbinden.
Verschiedene Varianten oder Weiterentwicklungen der in 1 gezeigten Vorrichtung 100 sind im Rahmen der Erfindung möglich. Manche von diesen werden nachfolgend kurz beschrieben.
Gemäß einer Variante weist die Vorrichtung 100 nicht für jeden Verbraucher einen zugeordneten Schalter auf. In dem in 1 gezeigten Beispiel könnte beispielsweise nur der Schalter 11 vorhanden sein, nicht aber der Schalter 21. Der Verbraucher 2 würde dann so lange mit Energie aus der Energiequelle 3 versorgt, solange die Energiequelle 3 die Energieversorgung aufrechterhalten kann. Die Energieversorgung für den Verbraucher 1 wird hingegen, wie zuvor beschrieben, über den Schalter 11 durch die Steuervorrichtung 4 gesteuert.
In einer weiteren Variante könnte auf eine oder mehrere der Messvorrichtungen 13 und 23 verzichtet werden. Die Steuervorrichtung 4 würde in einem solchen Fall die Energieversorgung der Verbraucher 1 und/oder 2 gemäß der Regelung oder Folgeregelung bewerkstelligen, ohne dass Messwerte für die einzelnen Stromzweige des Verbrauchers 1 bzw. 2 geliefert werden.
Gemäß einer weiteren Variante kann die Vorrichtung 100 zusätzlich oder alternativ weitere/andere Messvorrichtungen aufweisen. Hierfür kämen insbesondere Spannungsmessgeräte in Betracht, die an (bzw. zwischen) geeigneten Stellen der Schaltung die Spannung messen und entsprechende Messwerte an die Steuervorrichtung 4 weitergeben.
In weiteren Varianten könnte selbst auf das Spannungsmessgerät 45 verzichtet werden. Die Regelung und/oder Folgeregelung der Energieversorgung der Verbraucher könnte in einem solchen Fall auf vorliegenden technischen Parameter der Energiequelle 3 basieren. Beispielsweise könnte ein relevanter technischer Parameter der Energiequelle 3 bereits aus einem Datenblatt oder ähnlichem bekannt sein. Beispielsweise kann im Voraus bekannt sein, wie hoch der Gesamtenergieinhalt der Energiequelle 3 ist (beispielsweise im Fall einer Batterie oder eines mit einer bestimmten Treibstoffmenge befüllten Generators), so dass die Steuervorrichtung 4 anhand dieser Angabe und beispielsweise der bisherigen Betriebsdauer der Vorrichtung 100 und der Leistungsaufnahme der Verbraucher den Zustand der Energiequelle ermitteln, insbesondere berechnen, kann.
Gemäß einer weiteren Variante kann der Zustand durch externe Mittel ermittelt oder errechnet oder zumindest abgeschätzt werden. Falls die Vorrichtung 100 beispielsweise ein Fahrzeug (oder Teil eines solchen) ist, kann beispielsweise durch ein satellitengestütztes Positionierungssystem oder durch Sensorik in der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden, welche Strecke das Fahrzeug zurückgelegt hat. Hieraus kann ggf. die verbleibende Reichweite des Fahrzeugs abgeschätzt werden und ein entsprechendes Signal an die Vorrichtung 100 übermittelt werden. Die Steuervorrichtung kann die in diesem Signal enthaltenen Informationen bei der Steuerung der Energieversorgung der Verbraucher 1 und 2 berücksichtigen.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform, die auf der in 1 gezeigten Ausführungsform aufbaut. Die in 2 gezeigte Schaltung besteht im Wesentlichen aus zwei Hälften. Die rechte Hälfte ist zur besseren Übersichtlichkeit größer und mit mehr Detail dargestellt als die linke. Die in 2 gezeigten geraden Linien, beispielsweise zwischen den Bezugszeichen 37 und 63, sind wiederum elektrisch leitende Verbindungen. Die schwarz dargestellten Punkte 35 bis 37 und 61 bis 65 dienen lediglich einer übersichtlichen Beschreibung und können herkömmliche elektrische Verbindungspunkte sein, an denen mehrere, insbesondere drei oder mehr, elektrische Leitungen verknüpft sind.
Die Energiequelle weist im Beispiel der 2 zwei Einheiten 33 und 34 auf. Diese können beispielsweise einzelne Batterien sein, die zusammen aber als (eine) Energiequelle angesehen werden können. Zwischen den Punkten 35 und 36 liegt die von der ersten Einheit 33 bereitgestellte Spannung V1 an, zwischen den Punkten 36 und 37 die von der zweiten Einheit 34 bereitgestellte Spannung V2. Zwischen den Punkten 35 und 37 liegt die Summe der von den zwei Einheiten 33 und 34 bereitgestellten Spannungen an, V1 + V2. Entsprechendes gilt für die Punkte 61, 62 und 63.
Die in 2 gezeigte Schaltung weist wiederum eine Steuervorrichtung 4 auf, die hier von der ersten Einheit V1 mit Energie versorgt wird. Alternativ könnte sie auch von der zweiten Einheit 34 mit Energie versorgt werden, oder an die Punkte 35 und 37 angeschlossen sein, so dass sie mit der Summe der Spannungen V1 + V2 versorgt wird.
2 zeigt auch einen Verbraucher 1 zwischen Punkten 64 und 65. Bezugszeichen 71 stellt einen Schalter zwischen den Punkten 61 und 64 dar, Schalter 72 zwischen den Punkten 62 und 64, Schalter 73 zwischen den Punkten 62 und 65, und Schalter 74 zwischen den Punkten 63 und 65. Diese können wie die Schalter 11 und 21 in 1 durch die Steuervorrichtung 4 gesteuert werden, insbesondere geöffnet und geschlossen werden. In 2 ist diese Steuerung nur für die Schalter 71 und 72 durch Pfeile angedeutet, kann aber analog für die Schalter 73 und 74 erfolgen.
Angenommen die Punkte 35 und 61 liegen auf dem Potential 0, die Punkte 36 und 62 auf dem Potential V1 und die Punkte 37 und 63 auf dem Potential V1 + V2, ergibt sich für das Potential an den Punkten 64 und 65 bzw. für die an dem Verbraucher 1 anliegende Spannung bei verschiedenen Stellungen der Schalter 71 bis 74 folgendes:

Abkürzungen:
- Schalterstellung 0 = Schalter offen
- Schalterstellung 1 = Schalter geschlossen

Stellung der Schalter				Potential am Punkt 64	Potential am Punkt 65	Spannung am Verbraucher 1
71	72	73	74	Potential am Punkt 64	Potential am Punkt 65	Spannung am Verbraucher 1
1	0	1	0	0 V	V1	V1
0	1	0	1	V1	V1 + V2	V2
1	0	0	1	0 V	V1 + V2	V1 + V2
0	0	0	0	floating	floating	0 V

Dabei ist zu beachten, dass die Schalter 71 und 72 nicht gleichzeitig geschlossen sein sollten, weil sich sonst ein Kurzschluss ergibt. Entsprechend sollten auch die Schalter 73 und 74 nicht gleichzeitig geschlossen sein.
Durch die in 2 dargestellte Schaltung kann der Verbraucher 1 also mit vier verschiedenen Spannungen versorgt werden, nämlich 0 V, V1, V2 oder V1 + V2. Insbesondere wenn die Spannungen V1 und V2 verschieden sind, ergibt sich hierdurch eine vorteilhafte Flexibilität.
Die Linke Hälfte der in 2 gezeigten Schaltung kann analog zu der rechten Hälfte gestaltet sein, wie es in 2 durch gestrichelte Linien und den Verbraucher 2 angedeutet ist. Die (in der rechten Hälfte dargestellte) Steuervorrichtung 4 kann in entsprechender Weise nicht dargestellte Schalter in der linken Hälfte der Schaltung steuern. Eine zusätzliche Steuervorrichtung in der linken Hälfte ist nicht nötig.
Durch die in 2 gezeigte Schaltung ist es insbesondere möglich, die Verbraucher 1 und 2 unabhängig voneinander mit Energie zu versorgen, insbesondere durch Anlegen von verschiedenen Spannungen an die Verbraucher 1 und 2.
Die Schaltung kann im Rahmen der Erfindung im Prinzip beliebig erweitert werden, durch Hinzufügen von weiteren Verbrauchern und/oder weiteren Energiequellen bzw. Einheiten einer Energiequelle. Um die gesamte Flexibilität auszunutzen, kann sich die benötigte Anzahl der elektrischen Verbindungen bei Verwendung von mehr als zwei Verbrauchern und insbesondere mehr als zwei Energiequellen/Einheiten einer Energiequelle deutlich erhöhen. Unter Zuhilfenahme der vorliegenden Beschreibung ist eine geeignete Auslegung der Schaltung aber für die Fachperson im Prinzip möglich.
Messvorrichtungen wie die in 1 gezeigten Messvorrichtungen 13, 23 und 45 sind zur besseren Übersicht in 2 nicht dargestellt, können aber an geeigneten Stellen bzw. zwischen geeigneten Punkten vorhanden sein.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 90 des Verfahrens wird in einem Schritt 91 die Energieversorgung der Verbraucher gemäß der Regelung vorgenommen. In einem Schritt 92 wird ermittelt, ob ein externer Eingriff aufgetreten ist. Ist dies nicht der Fall (93), kehrt das Verfahren zum Schritt 91 zurück d.h. die Regelung besteht weiterhin. Wird im Schritt 92 hingegen festgestellt, dass ein externer Eingriff aufgetreten ist (94), schreitet das Verfahren zum Schritt 95 voran. Im Schritt 95 wird die Energieversorgung der Verbraucher gemäß der Folgeregelung durchgeführt. Danach kann das Verfahren enden (Schritt 96). Alternativ verbleibt das Verfahren beim Schritt 95, d.h. es wird im Prinzip unbegrenzt gemäß der Folgeregelung verfahren. In der Praxis wird jedoch beispielsweise ein weiterer externer Eingriff möglich sein, um das Verfahren zu beenden (Schritt 96) bzw. die Vorrichtung zurückzusetzen, so dass das Verfahren zum Schritt 91 zurückkehrt, wie dies in 3 durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist.
Bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen können Messwerte beispielsweise über eine UART-Schnittstelle oder einen CAN-Bus von den verschiedenen Messgeräten, wie z.B. Messgeräte 13, 23 und 45 bzw. dem Sensor 50, an die Steuervorrichtung 4 übermittelt werden.
In erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die verschiedenen Schalter bzw. Schaltmittel, wie z.B. die Schalter 11, 21 und 71 bis 74, ein Solid-State-Relais oder einen Reedkontakt aufweisen.
In allen Ausführungsbeispielen können die Schalter auch durch elektronische Vorrichtungen ersetzt werden, die nicht nur zwei Schaltzustände (geschlossen / offen) haben, sondern die ein Variieren einer Spannung und oder eines Stroms (einer Stromstärke) ermöglichen, insbesondere ein Variieren einer an einem Verbraucher anliegenden Spannung und/oder ein Variieren eines durch einen Verbraucher fließenden Stroms.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen eignen sich insbesondere für Vorrichtungen, bei denen die Energieversorgung einer Beschränkung unterliegt. Eine solche Beschränkung kann beispielsweise eine zeitliche Beschränkung sein, d.h. die Energieversorgung kann nicht oder nicht im vollen Umfang zu jeder Zeit gewährleistet werden (Beispiel: Photovoltaikzelle bei Nacht). Eine solche Beschränkung kann sich auch hinsichtlich der verfügbaren Energiemenge oder Spannung oder Stromstärke oder Leistung äußern (Beispiel: Batterie). Durch erfindungsgemäße Ausführungsformen kann die Energieversorgung der Verbraucher angesichts der möglichen Beschränkungen gezielt gesteuert werden, im Normalfall durch die hardware-, firmware- und/oder softwaretechnische Regelung. Ausführungsformen der Erfindung lassen aber ein Abweichen von dieser Regelung zu, indem diese Regelung für einen externen Eingriff für eine Folgeregelung eingerichtet ist.
Nachfolgend werden zwei konkrete Beispiele einer Regelung und Folgeregelung erläutert, wobei sich versteht, dass sich andere erfindungsgemäße Ausführungsformen von diesen (deutlich) unterscheiden können.
Beispiel 1
Die Vorrichtung weist eine durch einen elektrischen Motor angetriebene Drohne auf, die mit einer Kamera ausgestattet ist. Bezogen auf die in den 1 oder 2 gezeigten Schaltungen ist beispielsweise der Motor der Verbraucher 1 und die Kamera der Verbraucher 2. Die Regelung legt in diesem Beispiel fest, dass bis zu einem gewissen Entladungszustand der On-Board-Energiequelle (hier beispielsweise eine Batterie) sowohl der Motor als auch die Kamera mit Energie versorgt werden. Weiter legt die Regelung fest, dass bei Unterschreiten einer gewissen verbleibenden Restenergiemenge in der Batterie (die von der Entfernung zu einem Stützpunkt abhängig sein kann, an dem die Batterie wieder aufgeladen werden kann) nur noch der Motor betrieben wird, nicht aber die Kamera (oder dass die Kamera nur noch intermittierend betrieben wird). Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die in der Batterie verbleibende Energiemenge ausreicht, damit die Drohne zu dem Stützpunkt zurückkehren kann, vorzugsweise auch unter Vermeidung einer Tiefentladung der Batterie.
Ein externer Eingriff (beispielsweise durch Bedienpersonal, ggf. durch drahtlose Übermittlung) kann nun darin bestehen, dass die Energieversorgung für die Kamera nicht abgeschaltet wird, beispielsweise weil die Kamera ein wichtiges Ereignis aufnehmen soll. Ein solches Ereignis könnte beispielsweise ein Naturereignis (z.B. Vulkanausbruch) sein. Es wird somit das Risiko einer Tiefentladung der Batterie oder gar der Absturz der Drohne in Kauf genommen, beispielsweise wenn das Aufnehmen des Ereignisses durch die Kamera (und das rechtzeitige Übermitteln der Aufnahmen an einen Empfänger) als wichtiger angesehen wird als ein schonender Betrieb der Batterie oder als die Drohne selbst.
Beispiel 2
In diesem Beispiel ist die Vorrichtung ein beispielsweise straßengebundenes Fahrzeug, das elektrisch angetrieben wird. Zur Ausstattung dieses Fahrzeugs gehört in diesem Beispiel auch eine Innenraumheizung.
Gemäß der Regelung wird bis zu einem gewissen Entladungszustand der Batterie nicht nur der Motor als Verbraucher 1, sondern auch die Innenraumheizung als Verbraucher 2 betrieben, wenn die Umgebungstemperatur dies bedingt. Es wird nun angenommen, dass das Fahrzeug eine ausreichende Energiemenge zur Verfügung hat, um unter Vermeidung einer Tiefentladung eine bestimmte Ladestation anzusteuern, wobei diese Energiemenge auch dazu ausreicht, auf der Strecke bis zu dieser Ladestation die Innenraumheizung zu betreiben.
Ein externer Eingriff kann nun darin bestehen, dass dem Fahrzeug durch entsprechende externe Meldedienste gemeldet wird, dass die anvisierte Ladestation nicht funktionsfähig ist, beispielsweise aufgrund von Überschwemmung oder eines Brandereignisses. Das Fahrzeug muss nun eine andere, gegebenenfalls weiter entfernte, Ladestation ansteuern. Die Folgeregelung, gemäß der das Fahrzeug nun verfahren muss, legt fest, dass die Innenraumheizung trotz entsprechenden Außentemperaturen nicht oder nicht im vollen Umfang betrieben werden kann, weil sonst die verbleibende Energiemenge in der Batterie des Fahrzeugs nicht für die zurückzulegende Strecke bis zu der (weiter entfernten) Ladestation ausreicht bzw. weil sonst eine Tiefentladung der Batterie wahrscheinlich wird. Die Details der Folgeregelung können im Rahmen des externen Eingriffs explizit an das Fahrzeug übermittelt werden, oder die Folgeregelung kann auch schon vorab dem Fahrzeug bekannt gewesen sein und im Rahmen des externen Eingriffs erhält das Fahrzeug die Anweisung, die Energieversorgung der Verbraucher (Motor und Innenraumheizung) gemäß der Folgeregelung durchzuführen.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung der Fachperson eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1, 2: Verbraucher
3: Energiequelle
4: Steuervorrichtung
11, 21: Schalter
12, 22: Zuleitungen zum Steuern der Schalter
13, 23: Messgerät
14, 24: Messleitungen von den Messgeräten
31, 32: Elektrische Anschlüsse der Energiequelle
33, 34: Einheiten der Energiequelle
35, 36, 37: Elektrische Verbindungspunkte
40: Microcontroller
41: Datenspeicher (für Regelung)
42: Schnittstelle
43: Datenspeicher (für Nachfolgeregelung)
45: Messgerät
46: Messleitung
50: Sensor
61 bis 65: Elektrische Verbindungspunkte
71 bis 74: Schalter
90 bis 96: Verfahrensschritte
100: Vorrichtung

Claims

Vorrichtung (100), aufweisend: - wenigstens eine Energiequelle (3) zum Bereitstellen von elektrischer Energie, - wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) von elektrischer Energie und - eine elektronische Steuervorrichtung (4) zum Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle (3), wobei die elektronische Steuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie basierend auf einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung, in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder aus vorliegenden technischen Parametern der wenigstens einen Energiequelle (3) ermittelten, insbesondere errechneten, Zustands der wenigstens einen Energiequelle (3), zu regeln, wobei die hardware-, firmware- und/oder softwaretechnische Regelung für einen externen Eingriff für eine Folgeregelung eingerichtet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Eingriff das Übermitteln einer Anweisung aufweist und wobei die Vorrichtung (100) Mittel (42) zum Empfangen der Anweisung von einer weiteren Vorrichtung oder einem Benutzer aufweist, damit gemäß der Folgeregelung verfahren wird, insbesondere diese ausgeführt wird.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Anweisung die Folgeregelung präzisiert, oder wobei die Folgeregelung zuvor abgelegt wurde, insbesondere in der Vorrichtung (100) oder derart, dass die Vorrichtung (100) Zugriff auf die Folgeregelung hat, und die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, durch die Anweisung dazu veranlasst zu werden, gemäß der Folgeregelung zu verfahren.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein technischer Parameter der wenigstens einen Energiequelle (3) eine verbleibende Energiemenge, insbesondere eine nutzbare Energiemenge, eine Notfallreserve, eine Kapazität, ein Ladezustand, ein Alter und/oder ein Alterungszustand der wenigstens einen Energiequelle (3) ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronische Steuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, bei der Regelung der Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie auch wenigstens einen gemessenen und/oder vorliegenden technischen Parameter wenigstens eines der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) zu berücksichtigen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Energiequelle (3) wenigstens zwei Einheiten (33, 34) aufweist, die insbesondere dazu eingerichtet sind, unterschiedliche Spannungen bereitzustellen, und/oder wobei die wenigstens eine Energiequelle (3) wenigstens eines der Folgenden aufweist: - eine Batterie - ein Photovoltaik-Modul - eine Brennstoffzelle - ein durch Verbrennung angetriebener Generator - ein durch Wind- oder Wasserkraft angetriebener Generator - ein durch Solarenergie angetriebener Generator.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) keine permanente, insbesondere keine, elektrische Verbindung zu einem öffentlichen Stromversorgungsnetz hat und/oder ein autarkes System, insbesondere ein mobiles System, insbesondere ein portables System darstellt, und/oder wobei die maximal erbringbare elektrische Leistung der Vorrichtung (100) höchstens 1 MW, insbesondere weniger als 500kW, weniger als 200kW, weniger als 100kW, weniger als 50kW, weniger als 20kW, weniger als 10kW, weniger als 5kW, weniger als 2kW, weniger als 1kW, weniger als 500W, weniger als 200W, weniger als 100W, weniger als 50W, weniger als 20W, weniger als 10W, weniger als 5W, weniger als 2W oder weniger als 1 W beträgt, und/oder wobei die maximal erbringbare elektrische Leistung der Vorrichtung (100) wenigstens 1 W, insbesondere wenigstens 2W, insbesondere wenigstens 5W, insbesondere wenigstens 10W, insbesondere wenigstens 20W, insbesondere wenigstens 50W, insbesondere wenigstens 100W, insbesondere wenigstens 200W, insbesondere wenigstens 500W, insbesondere wenigstens 1 kW, insbesondere wenigstens 2kW, insbesondere wenigstens 5kW, insbesondere wenigstens 10kW, insbesondere wenigstens 20kW, insbesondere wenigstens 50kW, insbesondere wenigstens 100kW, insbesondere wenigstens 200kW, insbesondere wenigstens 500kW, insbesondere wenigstens 1MW beträgt.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (4) eingerichtet ist, mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle (3) versorgt zu werden.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) Mittel (13, 23, 45) zum Ermitteln einer Spannung und/oder eines Stroms an wenigstens einer Stelle, insbesondere an zwei oder mehr Stellen, der Vorrichtung (100) aufweist, wobei die Vorrichtung (100) insbesondere Mittel (14, 24, 46) zum Kommunizieren von ermittelten Spannungen und/oder Strömen zu der Steuervorrichtung (4) aufweist, insbesondere zu einem Microcontroller (40) der Steuervorrichtung (4), insbesondere über eine UART-Schnittstelle oder einen CAN-Bus.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Energiequelle (3) wenigstens eine Batterie aufweist und wobei die Regelung eingerichtet ist, die wenigstens eine Batterie vor Tiefentladung zu schützen und/oder die wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) vor Überspannungen bei einem Ladevorgang der Batterie zu schützen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regelung eingerichtet ist, - ein Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) so vorzunehmen, dass die maximale Stärke des insgesamt benötigten Stroms reduziert wird, und/oder - ein Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) zeitversetzt vorzunehmen, und/oder - einen Anstieg eines Stroms zum Bestromen wenigstens eines der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) zu verlangsamen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) ein Schaltmittel (11, 21) zum Anlegen von Spannung an die wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) und/oder zum Bestromen der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) aufweist, insbesondere wobei das Schaltmittel (11, 21) wenigstens ein Solid-State-Relais und/oder wenigstens einen Reedkontakt aufweist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) wenigstens einen Sensor (50) aufweist, insbesondere wenigstens einen Wassersensor, wobei der wenigstens eine Sensor (50) eingerichtet ist, ein für die Vorrichtung (100) potentiell schädliches Ereignis zu detektieren, insbesondere einen Kurzschluss oder das Vorhandensein von Wasser, und insbesondere wobei die Steuervorrichtung (4) eingerichtet ist, als Reaktion auf das Detektieren eines potentiell schädlichen Ereignisses die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) oder wenigstens eines Teilbereichs der Vorrichtung (100) mit elektrischer Energie zu verändern, insbesondere zu reduzieren, insbesondere zu unterbrechen.
Vorrichtung (100), aufweisend: - wenigstens eine Energiequelle (3) zum Bereitstellen von elektrischer Energie, - wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) von elektrischer Energie und - eine elektronische Steuervorrichtung (4) zum Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle (3), wobei die elektronische Steuervorrichtung (4) dazu eingerichtet ist, die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie basierend auf einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung, in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder aus vorliegenden technischen Parametern der wenigstens einen Energiequelle (3) ermittelten, insbesondere errechneten, Zustands der wenigstens einen Energiequelle (3), zu regeln, wobei die Vorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, den gemessenen und/oder ermittelten, insbesondere errechneten, Zustand der wenigstens einen Energiequelle (3) mittels einer UART-Schnittstelle oder über einen CAN-Bus zu erfassen.
Steuervorrichtung (4) zur Benutzung in einer Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung (100), wobei die Vorrichtung (100) wenigstens eine Energiequelle (3) zum Bereitstellen von elektrischer Energie und wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) von elektrischer Energie aufweist, wobei das Verfahren ein elektronisches Steuern einer Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie von der wenigstens einen Energiequelle (3) aufweist, wobei das Verfahren die Versorgung der wenigstens zwei Verbraucher (1, 2) mit elektrischer Energie basierend auf einer hardware-, firmware- und/oder softwaretechnischen Regelung, in Abhängigkeit eines gemessenen und/oder aus vorliegenden technischen Parametern der wenigstens einen Energiequelle (3) ermittelten, insbesondere errechneten, Zustands der wenigstens einen Energiequelle (3), durchführt, wobei die hardware-, firmware- und/oder softwaretechnische Regelung für einen externen Eingriff für eine Folgeregelung eingerichtet ist.