DE102012224053A1 - Device for providing power supply voltage to building installation bus of building automation system, has source terminal to connect voltage source with voltage supply device to receive source voltage of voltage source - Google Patents

Abstract

The device (20) has a bus terminal (28) to connect the voltage supply device with a building installation bus (12). A source terminal (24) is provided to connect a voltage source (22) with the voltage supply device. The source voltage of the voltage source is received over the source terminal. The power supply voltage is produced at the bus terminal based on the received source voltage. A solar panel used as the voltage source is attached with the source terminal. Independent claims are included for the following: (1) a method for operating voltage supply device; and (2) the building automation system.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Spannungsversorgungsgerät zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung in einem Gebäudeinstallationsbus, ein Verfahren zum Betreiben eines Spannungsversorgungsgeräts an einem Gebäudeinstallationsbus sowie ein Gebäudeautomatisierungssystem.The invention relates to a power supply device for providing a supply voltage in a building installation bus, a method for operating a power supply device on a building installation bus and a building automation system.

Bei einem Gebäudeautomatisierungssystem können an einem Gebäudeinstallationsbus mehrere Busgeräte angeschlossen sein, die jeweils eine Gebäudeinstallation, wie beispielsweise eine Lampe oder eine Heizung, steuern. Über den Gebäudeinstallationsbus tauschen die Busgeräte Nutzdaten, wie beispielsweise Sensordaten und Steuerbefehle, aus. Ein Beispiel für ein solches Gebäudeautomatisierungssystem ist ein KNX-Bussystem. An einem Gebäudeinstallationsbus, wie etwa einem KNX-Bus, können die Busgeräte beliebig an den Busleitungen verteilt angeordnet sein. Über die Busleitungen erfolgt sowohl die Spannungsversorgung der Busgeräte als auch die Datenübertragung. Bei einem KNX-Bus beträgt die Versorgungsspannung beispielsweise 30 V. Zum Bereitstellen der Versorgungsspannung an den Busleitungen können bis zu zwei sogenannte Standardspannungsversorgungen plus bis zu acht sogenannte dezentrale Spannungsversorgungen angeschlossen sein. Hierdurch kann die in der Praxis üblicherweise befolgte Regel eingehalten werden, dass kein Busgerät weiter als 350 m von einer Spannungsversorgung entfernt angeschlossen sein soll.In a building automation system, a plurality of bus devices may be connected to a building installation bus, each controlling a building installation such as a lamp or a heater. The bus devices exchange user data, such as sensor data and control commands, via the building installation bus. An example of such a building automation system is a KNX bus system. On a building installation bus, such as a KNX bus, the bus devices can be distributed anywhere on the bus lines. Both the power supply of the bus devices and the data transmission takes place via the bus lines. In the case of a KNX bus, the supply voltage is, for example, 30 V. Up to two so-called standard voltage supplies plus up to eight so-called decentralized voltage supplies can be connected to provide the supply voltage to the bus lines. As a result, the rule usually followed in practice can be met, that no bus device should be connected further than 350 m away from a power supply.

Grundsätzlich soll der Energieverbrauch in einem Gebäudeinstallationssystem so niedrig wie möglich sein. Gegenwärtig wird dies erreicht, indem der Wirkungsgrad sowohl der Spannungsversorgungsgeräte als auch der Busteilnehmer so hoch wie möglich realisiert wird. Zusätzlich wird versucht, den eigentlichen Verbrauch der Busteilnehmer so weit wie möglich zu verringern. Trotz all dieser Maßnahmen kann an einer voll bestückten Buslinie ein Leistungsbedarf in der Größenordnung von 20 W bis 40 W auftreten.Basically, the energy consumption in a building installation system should be as low as possible. At present, this is achieved by realizing the efficiency of both the power supplies and the bus users as high as possible. In addition, an attempt is made to reduce the actual consumption of the bus subscribers as much as possible. Despite all these measures, a power requirement of the order of 20 W to 40 W can occur on a fully populated bus line.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen energieeffizienten Betrieb eines Gebäudeinstallationssystems zu ermöglichen.The invention has for its object to enable an energy-efficient operation of a building installation system.

Die Aufgabe wird von einem Spannungsversorgungsgerät gemäß Patentanspruch 1, einem Verfahren gemäß Patentanspruch 11 sowie einem Gebäudeautomatisierungssystem gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.The object is achieved by a power supply device according to claim 1, a method according to claim 11 and a building automation system according toclaim 12. Advantageous developments of the invention are given by the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine weitere Verringerung des externen, elektrischen Leistungsbedarfs des Gebäudeautomatisierungssystems dadurch erreicht, dass eine Spannungsversorgung auf der Grundlage von zumindest einem Solarpanel bereitgestellt wird. Das Gebäudeautomatisierungssystem kann sich so zumindest teilweise selbst mit Energie versorgen. Das erfindungsgemäße Spannungsversorgungsgerät ist entsprechend zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung in einem Gebäudeautomatisierungsbus ausgelegt und kann hierzu über einen Busanschluss an den Gebäudeinstallationsbus angeschlossen werden. Das Spannungsversorgungsgerät weist des Weiteren einen Quellenanschluss zum Anschließen einer Spannungsquelle auf und ist dazu ausgelegt, über diesen Quellenanschluss eine Quellenspannung von der Spannungsquelle zu empfangen und aus der empfangenen Quellenspannung die Versorgungsspannung an dem Bus zu erzeugen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Grundgedanken ist an diesem Quellenanschluss zumindest ein Solarpanel angeschlossen, welches als die Spannungsquelle für die Versorgungsspannung betrieben wird.According to the invention, a further reduction of the external electrical power requirement of the building automation system is achieved by providing a power supply based on at least one solar panel. The building automation system can thus at least partially provide itself with energy. The power supply device according to the invention is designed to provide a supply voltage in a building automation bus and can be connected via a bus connection to the building installation bus. The power supply device further comprises a source terminal for connecting a voltage source and is configured to receive a source voltage from the voltage source via this source terminal and to generate the supply voltage on the bus from the received source voltage. According to the inventive concept, at least one solar panel is connected to this source connection, which is operated as the voltage source for the supply voltage.

Als besonders günstig hat es sich hierbei erwiesen, wenn das Spannungsversorgungsgerät dadurch weitergebildet ist, dass der Quellenanschluss und der Busanschluss über eine Wandlereinrichtung zum Einstellen eines Spannungswerts der Versorgungsspannung gekoppelt sind. Über einen Steuereingang der Wandlereinrichtung wird hierbei ein Sollspannungswert vorgegeben, auf welchen die Versorgungsspannung dann durch die Wandlereinrichtung eingestellt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch Einstellen eines entsprechenden Sollspannungswerts gezielt die Menge der aus dem zumindest einen Solarpanel die in den Gebäudeinstallationsbus eingespeiste Energie gesteuert werden kann. Die Wandlereinrichtung kann beispielsweise einen DC-DC-Wandler aufweisen.In this case, it has proved to be particularly favorable when the power supply unit is developed further in that the source terminal and the bus terminal are coupled via a converter device for setting a voltage value of the supply voltage. A setpoint voltage value, to which the supply voltage is then set by the converter device, is predetermined via a control input of the converter device. This results in the advantage that, by setting a corresponding nominal voltage value, the amount of energy which is fed into the building installation bus from the at least one solar panel can be controlled in a targeted manner. The converter device may, for example, comprise a DC-DC converter.

In Weiterbildung des Spannungsversorgungsgeräts ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten betreffend eine über den Busanschluss von dem Spannungsversorgungsgerät aktuell abgegebene und/oder maximal abgebbare elektrische Leistung zu ermitteln. Dies kann beispielsweise mittels einer MPP-Regeleinrichtung für das Solarpanel (MPP – Maximum Power Point), eine Sensorik für eine aktuelle Bestrahlungsstärke, eine Sensorik für eine aktuelle Temperatur des Solarpanels und einen Typ der Solarzellen des Solarpanels erfolgen. Durch die Steuereinrichtung ergibt sich der Vorteil, dass der Anteil an Solarenergie an der insgesamt im Gebäudeautomatisierungssystem verbrauchten Leistung gezielt überwacht und eingestellt werden kann.In a further development of the power supply device, a control device is provided, which is designed to determine operating data relating to a current output via the bus connection from the power supply device and / or maximum deliverable electrical power. This can be done for example by means of an MPP control device for the solar panel (MPP - Maximum Power Point), a sensor for a current irradiance, a sensor for a current temperature of the solar panel and a type of solar cell of the solar panel. The advantage of the control device is that the proportion of solar energy can be specifically monitored and adjusted to the total power consumed in the building automation system.

Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass das Spannungsversorgungsgerät dazu ausgelegt ist, eine maximal von dem zumindest einem Solarpanel erzeugbare elektrische Leistung über den Quellenanschluss abzugreifen und durch Einstellen der Versorgungsspannung und/oder des über den Busanschluss fließenden Versorgungsstroms am Busanschluss auszugeben. Hierbei sind natürlich Verluste bei der Wandlung der Quellenspannung in die Versorgungsspannung abzuziehen. Das Abgreifen der maximal verfügbaren Leistung kann wieder mittels einer MPP-Regelung erreicht werden. Die Einspeisung der maximal verfügbaren Solarenergie weist den Vorteil auf, dass der Anteil an Solarenergie an der im Gebäudeautomatisierungssystem verbrauchten Energie maximiert wird.In this case, it is preferably provided that the power supply device is designed to provide a maximum of the electric power generated by the at least one solar panel on the To tap source connection and output by setting the supply voltage and / or the supply current flowing through the bus connection at the bus connection. Of course, losses in the conversion of the source voltage to be subtracted in the supply voltage. The tapping of the maximum available power can be achieved again by means of an MPP control. The supply of the maximum available solar energy has the advantage that the proportion of solar energy is maximized by the energy consumed in the building automation system.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn in dem Spannungsversorgungsgerät eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, über den Gebäudeinstallationsbus mit zumindest einem anderen Spannungsversorgungsgerät Betriebsdaten der genannten Art auszutauschen. Unter Austauschen ist hier das Senden und/oder Empfangen von solchen Betriebsdaten zu verstehen. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass mehrere Spannungsversorgungsgeräte ihre Leistungsabgabe aufeinander abstimmen können.A further advantage results if in the power supply unit a communication device is provided, which is designed to exchange operating data of the type mentioned above with at least one other power supply unit via the building installation bus. Exchanging is understood here to mean the sending and / or receiving of such operating data. This development has the advantage that several power supply units can coordinate their power output.

So sieht eine Weiterbildung des Spannungsversorgungsgeräts vor, beispielsweise auf Grundlage der ausgetauschten Betriebsdaten eine Gesamtleistung zu ermitteln, die von sämtlichen, am Gebäudeinstallationsbus angeschlossenen Busteilnehmern benötigt wird. Eine Steuereinrichtung legt dann einen Anteil der Gesamtleistung, welche von dem Spannungsversorgungsgerät über den Busanschluss in den Gebäudeinstallationsbus einzuspeisen ist, gemäß einem Optimierungskriterium fest. Das Optimierungskriterium kann z.B. besagen, dass der Anteil bei entsprechend verfügbarer Solarleistung über einem Schwellenwert liegen soll oder maximal sein soll. Ist der Anteil festgelegt, so werden die Versorgungsspannung und/oder der über den Busanschluss fließende Versorgungsstrom in Abhängigkeit von dem festgelegten Anteil eingestellt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Spannungsversorgungsgerät die eingespeiste Leistung von der Gesamtleistung abhängig macht und so beispielsweise auch mehrere Spannungsversorgungsgeräte mit jeweiligen Solarpanelen untereinander ihren Betrieb abstimmen können. Insbesondere ist eine Maximierung des Anteils der Solarleistung an der Gesamtleistung vorgesehen.Thus, a development of the power supply device, for example, based on the exchanged operating data to determine a total performance that is required by all, connected to the building installation bus bus subscribers. A controller then sets a proportion of the total power that is to be fed by the power supply device via the bus connection in the building installation bus, according to an optimization criterion. The optimization criterion may e.g. state that the proportion should be above a threshold value, or should be at a maximum, if the available solar power is available. If the proportion is fixed, the supply voltage and / or the supply current flowing via the bus connection are set as a function of the specified proportion. This results in the advantage that the power supply unit makes the fed-in power dependent on the total power and thus, for example, several power supply units with respective solar panels can coordinate their operation with each other. In particular, a maximization of the share of solar power in the total output is provided.

Wie bereits ausgeführt, können an einem Gebäudeinstallationsbus aber auch mehrere Spannungsversorgungsgeräte angeschlossen sein, die einen unterschiedlichen Versorgungstyp aufweisen können. So können beispielsweise neben Spannungsversorgungsgeräten mit Solarpanelen auch Spannungsversorgungsgeräte bereitgestellt sein, die elektrische Leistung aus einem öffentlichen Versorgungsnetz (beispielsweise 230 V, 50 Hz) entnehmen und in die Versorgungsspannung für den Gebäudeinstallationsbus wandeln.As already stated, however, a plurality of power supply units that can have a different supply type can also be connected to a building installation bus. Thus, for example, in addition to power supply units with solar panels and power supply devices may be provided, remove the electrical power from a public utility network (for example, 230 V, 50 Hz) and convert it into the supply voltage for the building installation bus.

In diesem Zusammenhang ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die Spannungsversorgungsgeräte an dem Gebäudeinstallationsbus derart zu betreiben, dass diese Spannungsversorgungsgeräte ihren Betrieb aufeinander abstimmen und so ein Anteil an Solarenergie bei der Versorgung der Busteilnehmer maximiert wird. Das Verfahren bezieht sich dabei auf jeweils eines der Spannungsversorgungsgeräte (mit oder ohne Solarpanel) und sieht vor, dass dieses elektrische Leistung in den Gebäudeinstallationsbus einspeist. Das Spannungsversorgungsgerät empfängt dabei auch Betriebsdaten von den weiteren Spannungsversorgungsgeräten über den Gebäudeinstallationsbus mittels einer Kommunikationseinrichtung. Diese Betriebsdaten geben dabei eine aktuell von dem jeweiligen Versorgungsgerät eingespeiste elektrische Leistung an. In Abhängigkeit von den Betriebsdaten erhöht dann das Spannungsversorgungsgerät, welches die Betriebsdaten empfangen hat, die eigens eingespeiste elektrische Leistung, falls das Spannungsversorgungsgerät ein Solarpanel aufweist, und andernfalls verringert es die eingespeiste elektrische Leistung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass in einem Gebäudeautomatisierungssystem der Anteil der eingespeisten Solarleistung an eine insgesamt benötigten Gesamtleistung maximiert wird. Die Gesamtleistung kann aus den Betriebsdaten ermittelt werden. Natürlich ist die Abhängigkeit in der Weise ausgestaltet, dass für den Fall, dass sich die verfügbare Solarleistung zurückgeht, weil beispielsweise weniger Sonnenlicht verfügbar ist, die fehlende Leistung durch Leistung aus dem Versorgungsnetz oder einem Energiespeicher kompensiert wird.In this connection, the method according to the invention makes it possible to operate the power supply units on the building installation bus in such a way that these power supply units coordinate their operation and thus a share of solar energy in the supply of the bus users is maximized. The method refers to one of the power supply units (with or without solar panel) and provides that this feeds electrical power into the building installation bus. The power supply unit also receives operating data from the other power supply units via the building installation bus by means of a communication device. This operating data indicate an electrical power currently fed in by the respective supply unit. Depending on the operating data, if the power supply unit has a solar panel, then the power supply having received the operation data increases the electric power fed in, and otherwise it reduces the supplied electric power. The advantage of the method according to the invention is that, in a building automation system, the proportion of the solar power fed in is maximized to a total required total power. The total output can be determined from the operating data. Of course, the dependency is designed such that in the event that the available solar power decreases because, for example, less sunlight is available, the lack of power is compensated by power from the grid or an energy storage.

Auch das erfindungsgemäße Spannungsversorgungsgerät kann hierzu zumindest einen weiteren Quellenanschluss zum Empfangen einer weiteren Quellenspannung für die Erzeugung der Versorgungsspannung aufweisen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass weitere Solarpanelen oder auch alternative Spannungsquellen angeschlossen sein können.The power supply device according to the invention can also have at least one further source connection for receiving a further source voltage for generating the supply voltage. This has the advantage that additional solar panels or alternative voltage sources can be connected.

Eine Weiterbildung des Spannungsversorgungsgeräts sieht in diesem Zusammenhang vor, dass ein Akkumulator zum Speichern von elektrischer Energie bereitgestellt ist, welcher über einen weiteren Quellenanschluss mit dem Busanschluss gekoppelt ist. So kann elektrische Energie, die das Solarpanel erzeugt und die nicht in den Gebäudeinstallationsbus eingespeist werden kann, zwischengespeichert werden.A development of the power supply device provides in this context that an accumulator for storing electrical energy is provided, which is coupled via a further source terminal to the bus terminal. Thus, electrical energy generated by the solar panel that can not be fed into the building installation bus can be cached.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein Netzanschluss zum Empfangen einer Netzspannung vorgesehen ist, die über ein Netzteil mit dem Busanschluss gekoppelt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Spannungsversorgungsgerät selbst auch dann stets zuverlässig die im Gebäudeinstallationsbus benötigte elektrische Leistung bereitstellen kann, wenn nicht genug Sonnenlicht verfügbar ist.A further embodiment provides that a mains connection is provided for receiving a mains voltage which is coupled to the bus connection via a power supply unit. This results in the Advantage that the power supply itself can always reliably provide the required electrical power in the building installation bus, if not enough sunlight is available.

Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Gebäudeautomatisierungssystem mit einem Gebäudeinstallationsbus. Das erfindungsgemäße Gebäudeautomatisierungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Gebäudeinstallationsbus zumindest eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsgeräts (Versorgung mit Solarenergie) und/oder zumindest ein Spannungsversorgungsgerät angeschlossen ist, welches zum Ausführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist (Abgleich der Leistungseinspeisung). Das erfindungsgemäße Gebäudeautomatisierungssystem weist den Vorteil auf, dass eine Einspeisung von Solarenergie zur Versorgung der Busteilnehmer maximiert werden kann.As already stated, the invention also includes a building automation system with a building installation bus. The building automation system according to the invention is characterized in that at least one embodiment of the power supply device according to the invention (supply of solar energy) and / or at least one power supply device is connected to the building installation bus, which is designed to carry out an embodiment of the method according to the invention (balancing the power supply). The building automation system according to the invention has the advantage that a supply of solar energy can be maximized to supply the bus subscribers.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand von konkreten Ausführungsbeispielen erläutert. Dazu zeigt:In the following, the invention is explained once again with reference to concrete exemplary embodiments. This shows:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudeautomatisierungssystems, 1 a schematic representation of an embodiment of the building automation system according to the invention,

2 ein Blockschaltbild zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsgeräts und 2 a block diagram of an embodiment of the power supply device according to the invention and

3 ein Blockschaltbild zu einem Spannungsversorgungsgerät, welches durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird. 3 a block diagram of a power supply device, which is operated by an embodiment of the method according to the invention.

Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen und die beschriebenen Schritte der Verfahren jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The examples represent preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments explained below, the described components of the embodiments and the described steps of the method each represent individual features of the invention that are to be considered independently of each other, which also further develop the invention independently of one another and thus also individually or in any other than the combination shown to be considered part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In1 ist ein Gebäudeautomatisierungssystem10 gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um ein KNX-Bussystem handeln kann. An einem Gebäudeinstallationsbus oder kurz Bus12 des Gebäudeautomatisierungssystems10 können ein oder mehrere Busgeräte14 angeschlossen sein, welche über den Bus12 Daten austauschen. Die Busgeräte14 werden über den Bus12 auch mit elektrischer Leistung versorgt. Eine Versorgungsspannung, die zwischen Busleitungen des Busses12 anliegt, kann durch Spannungsversorgungsgeräte16,18,20 bereitgestellt sein, die unterschiedliche Typen von Spannungsversorgungsgeräten sein können. Beispielsweise können die Spannungsversorgungsgeräte16 Standardspannungsversorgungen darstellen, welche die Versorgungsspannung und einen Versorgungsstrom gemäß einer festen Kennlinie in den Bus12 einspeisen. Bei den Spannungsversorgungsgeräten18 kann es sich um steuerbare Spannungsversorgungsgeräte handeln, bei welchen eine in den Bus12 eingespeiste elektrische Leistung einstellbar sein kann. Bei den Spannungsversorgungsgeräten20 kann es sich um jeweils ein Spannungsversorgungsgerät mit zumindest einem Solarpanel sowie einer ebenfalls steuerbaren Leistungseinspeisung handeln. Beim Gebäudeautomatisierungssystem10 ist die Einspeisung der elektrischen Leistung bei den Spannungsversorgungsgeräten16 bis20 aufeinander abgestimmt. Hierdurch wird bewirkt, dass ein möglichst großer Anteil der in den Bus12 eingespeisten elektrischen Leistung durch die Solarpanelen der Spannungsversorgungsgeräte20 bereitgestellt wird. Dies macht den Betrieb des Gebäudeautomatisierungssystems10 besonders günstig, da nur verhältnismäßig wenig elektrische Leistung aus einem (nicht näher dargestellten) elektrischen Versorgungsnetz bezogen werden muss.In 1 is abuilding automation system 10 shown, which may be, for example, a KNX bus system. At a building installation bus or bus for short 12 of thebuilding automation system 10 can one ormore bus devices 14 be connected via thebus 12 Exchange data. Thebus devices 14 be over thebus 12 also supplied with electrical power. A supply voltage between bus lines of thebus 12 can be supplied bypower supply units 16 . 18 . 20 be provided, which may be different types of power supply devices. For example, thepower supply units 16 Standard voltage supplies represent the supply voltage and a supply current according to a fixed characteristic in thebus 12 feed. With thepower supply units 18 it can be controllable power supply devices, in which one in thebus 12 fed electrical power can be adjustable. With thepower supply units 20 it may be each a power supply unit with at least one solar panel and a likewise controllable power supply. In thebuilding automation system 10 is the supply of electrical power to thepower supply units 16 to 20 coordinated. This causes the largest possible proportion of thebus 12 fed electrical power through the solar panels of thepower supply units 20 provided. This makes the operation of thebuilding automation system 10 particularly favorable, since only relatively little electric power from a (not shown) electrical supply network must be obtained.

In2 ist beispielhaft ein Aufbau eines der Spannungsversorgungsgeräte20 gezeigt. Das Spannungsversorgungsgerät20 weist ein Solarpanel22 auf. Das Solarpanel22 kann eine oder mehrere Solarzellen aufweisen. Es können auch mehrere Solarpanelen vorgesehen sein. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Solarpanel22 und die übrigen Solarpanelen z.B. an einem Gehäuse des Spannungsversorgungsgeräts20 befestigt ist oder dazu ausgelegt ist, an einem Gebäude, in welchem das Gebäudeautomatisierungssystem10 installiert ist, befestigt zu werden.In 2 is an example of a structure of one of thepower supply units 20 shown. Thepower supply unit 20 has asolar panel 22 on. Thesolar panel 22 may have one or more solar cells. It can also be provided several solar panels. In connection with the invention can be provided that thesolar panel 22 and the other solar panels eg on a housing of thepower supply unit 20 is attached or adapted to a building in which thebuilding automation system 10 is installed, to be attached.

Das Solarpanel22 ist an einen Quellenanschluss24 einer Stromversorgungsschaltung26 angeschlossen. Die Stromversorgungsschaltung kann beispielsweise einen DC-DC-Wandler (DC-Gleichspannung) umfassen, welcher die von dem Solarpanel22 erzeugte Quellenspannung in die Versorgungsspannung für den Bus12 wandelt und diese an einem Busanschluss28 in den Bus12 einspeist.Thesolar panel 22 is to a source connection 24 apower supply circuit 26 connected. The power supply circuit may comprise, for example, a DC-DC converter (DC-DC voltage), which is that of thesolar panel 22 generated source voltage in the supply voltage for thebus 12 converts and these to abus connection 28 in thebus 12 feeds.

Die Stromversorgungsschaltung26 kann einen Batterieanschluss30 aufweisen, an welchen ein Akkumulator32 angeschlossen sein kann. Zusätzlich kann ein Netzanschluss34 vorgesehen sein, über welchen das Spannungsversorgungsgerät20 an das elektrische Versorgungsnetz36 (beispielsweise230 V/50 Hz) angeschlossen sein kann. Eine Steuereinrichtung38, die beispielsweise eine Betriebssoftware für einen Mikrokontroller der Spannungsversorgung20 umfassen kann, kann aktuelle Betriebsdaten mittels eines Auswertungsmoduls40 ermitteln und in einem Speicher42 speichern.Thepower supply circuit 26 can have abattery connection 30 have, to which anaccumulator 32 can be connected. In addition, apower connection 34 be provided over which thepower supply unit 20 to the electrical supply network 36 (for example 230 V / 50 Hz) can be connected. Acontrol device 38 , for example, an operating software for a microcontroller of thepower supply 20 may include current operating data by means of anevaluation module 40 detect and store in amemory 42 to save.

Die Steuereinrichtung38 kann an einem Steuereingang C der Stromversorgungsschaltung26 einen Sollwert für eine von dem Solar-Spannungsversorgungsgerät20 in den Bus12 einzuspeisenden elektrische Leistung und/oder einen Soll-Spannungswert und/oder einen Soll-Stromwert einstellen. Die Stromversorgungsschaltung26 regelte dann die entsprechende elektrische Größe an dem Busanschluss28 ein.Thecontrol device 38 can at a control input C of the power supply circuit 26 a setpoint for one of the solarpower supply unit 20 in thebus 12 to be fed electrical power and / or setpoint voltage value and / or setpoint current value. Thepower supply circuit 26 then regulated the appropriate electrical size at thebus connection 28 one.

Ein Ausgabemodul44 kann die aktuellen Betriebsdaten über eine Anzeigeeinrichtung46 anzeigen, z.B. einen Bildschirm. Über eine Datenschnittstelle48 können die Betriebsdaten auch an ein anderes Gerät, beispielsweise einen Personalcomputer, übertragen werden. Eine Bedieneinrichtung50, beispielsweise eine Tastatur, ermöglicht die Konfiguration der Spannungsversorgungseinrichtung20, um ihr Betriebsverhalten betreffend die in den Bus12 eingespeiste elektrische Leistung konfigurieren zu können.Anoutput module 44 can the current operating data via adisplay device 46 display, eg a screen. Via adata interface 48 The operating data can also be transmitted to another device, for example a personal computer. An operatingdevice 50 , For example, a keyboard, allows the configuration of thepower supply device 20 to their operating behavior regarding those in thebus 12 to be able to configure the supplied electrical power.

Aktuelle Betriebsdaten können mittels einer Erfassungsschaltung52 ermittelt werden, welche mit der Stromversorgung26 einerseits und der Steuereinrichtung38 andererseits gekoppelt sein kann. Wie die Erfassung der Betriebsdaten erfolgt, ist von dem konkreten Aufbau der Stromversorgungsschaltung26 abhängig und kann mit an sich aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln realisiert sein. Die Steuereinrichtung38 kann die Betriebsdaten über eine Busankopplung54 über den Bus12 an andere Spannungsversorgungsgeräte aussenden und von diesen deren Betriebsdaten empfangen.Actual operating data can be detected by means of adetection circuit 52 be determined, which with thepower supply 26 on the one hand and thecontrol device 38 on the other hand can be coupled. How the operation data is acquired is of the concrete structure of thepower supply circuit 26 and can be realized by means known per se from the prior art. Thecontrol device 38 can the operating data via abus connection 54 over thebus 12 Send to other power supply units and receive their operating data.

Die steuerbaren Spannungsversorgungsgeräte18 sind in ähnlicher Weise aufgebaut wie das Spannungsversorgungsgerät20. Ein beispielhafter Aufbau eines Spannungsversorgungsgeräts18 ist in3 gezeigt. In3 sind hierbei Elemente, deren Funktion Elementen aus der2 entspricht, mit denselben Bezugszeichen wie in2 versehen.The controllablepower supply units 18 are constructed in a similar way as thepower supply unit 20 , An exemplary structure of apower supply device 18 is in 3 shown. In 3 Here are elements whose function elements from the 2 corresponds with the same reference numerals as in 2 Mistake.

Auf der Grundlage von1 bis3 ist im Folgenden die Funktionsweise des Gebäudeautomatisierungssystems10 erläutert.Based on 1 to 3 Below is the operation of thebuilding automation system 10 explained.

Der Leistungsbedarf des Gebäudeautomatisierungssystems10 an elektrischer Leistung aus dem Versorgungsnetz36 wird verringert, indem die Spannungsversorgungen20 mit einem oder mehreren Solarpanelen und Akkus ausgestattet sind. Die Spannungsversorgungsgeräte20 sind auch dahingehend intelligent, dass sie sich untereinander und mit den Spannungsversorgungsgeräten16,18 in Bezug auf die einzuspeisende elektrische Leistung abstimmen. Die Spannungsversorgungsgeräte20 können im Zusammenhang mit der Verwendung in einem KNX-Bussystem als Standard- und dezentrale Spannungsversorgungen ausgeführt sein. Wie in1 gezeigt, können an einer Buslinie des Busses12 in beliebiger Zusammensetzung steuerbare Spannungsversorgungsgeräte18, steuerbare Spannungsversorgungsgeräte20 mit Solarpanelen und auch Standardversorgungsspannungen16 eingesetzt werden. Im einfachsten Fall tragen die Solar-Spannungsversorgungsgeräte20 in Abhängigkeit von der jeweiligen über das angeschlossene Solarpanel22 zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung zur Versorgung der Busteilnehmer14 mit elektrischer Energie bei. In Weiterbildung können die Spannungsversorgungsgeräte16 und die steuerbaren Spannungsversorgungsgeräte16 und20 (also mit und ohne Solarpanele) Betriebsdaten austauschen und unter Verwendung dieser Betriebsdaten die eingespeiste elektrische Leistung derart einstellen, dass die elektrische Versorgung so weit wie möglich aus den Solar-Spannungsversorgungsgeräten20 erfolgt und alle anderen Spannungsversorgungsgeräte hierdurch entlastet werden. Die Leistungsaufnahme aus einem öffentlichen Versorgungsnetz, wie beispielsweise einem 230 V-Netz, kann hierdurch minimiert werden.The power requirement of thebuilding automation system 10 on electrical power from thesupply network 36 is reduced by the power supplies 20 equipped with one or more solar panels and batteries. Thepower supply units 20 are also intelligent in that they are with each other and with thepower supply units 16 . 18 in relation to the electrical power to be injected. Thepower supply units 20 may be implemented as standard and distributed power supplies in connection with use in a KNX bus system. As in 1 can be shown on a bus line of thebus 12 in any compositioncontrollable power supplies 18 , controllablepower supply units 20 with solar panels and alsostandard supply voltages 16 be used. In the simplest case, the solar power supplies carry 20 depending on the respective via the connectedsolar panel 22 available electrical power to supply thebus subscribers 14 with electrical energy. In training, thepower supply units 16 and thecontrollable power supplies 16 and 20 (ie with and without solar panels) exchange operating data and set using this operating data, the supplied electrical power so that the electrical supply as far as possible from the solarpower supply units 20 takes place and all other power supplies are thereby relieved. The power consumption from a public supply network, such as a 230 V network, can thereby be minimized.

Die Lösung des eingangs genannten Problems ist somit durch die folgenden Punkte gekennzeichnet:

• 1. Um Sonnenenergie zu nutzen, wird jedes Solar-Spannungsversorgungsgerät20mit einem Solarpanel22 ausgestattet und die zur Verfügung stehende elektrische Leistung inden Bus12 eingespeist.
• 2. Es sind alle möglichen Kombinationen eines Solarpanels22mit einem Akku32 und auch einem Netzanschluss34 für z.B. eine 230 V-Spannungsversorgung36 denkbar.
• 3. Die in dem steuerbaren Solar-Spannungsversorgungsgerät20 erfassten Betriebsdaten werden dort ausgewertet und dieStromversorgungsschaltung26 z.B. über den Steuereingang C derart eingestellt, dass sie die maximal mögliche Solar-Leistung aus dem Solarpanel20 (und den übrigen angeschlossenen Solarpanelen) anden Bus12 abgibt.
• 4. Die steuerbaren Solar-Spannungsversorgungsgeräte20 und auch die steuerbaren Spannungsversorgungsgeräte18 erfassen jeweils ihre Betriebsdaten und tauschen diese überden Bus12 aus. Anschließend stellen sich die Geräte derart ein, dass die maximal mögliche Solar-Leistung inden Bus12 eingespeist wird.
• 5. Für diese Einstellungen im Hinblick auf die maximal mögliche Solar-Leistung wird ein Regelalgorithmus verwendet, welcher die eingespeisten Leistungen an den Geräten über der Zeit in Abhängigkeit von den Betriebsdaten anpasst. Hierdurch kann beispielsweise auf eine Veränderung der Sonneneinstrahlung reagiert werden, so dass es nicht zu einer Unterversorgung desBusses12 mit elektrischer Leistung kommt.
• 6. Die gespeicherten Betriebsdaten können überden Bus12 ausgelesen werden.
• 7. Die gespeicherten Betriebsdaten können vondem jeweiligen Spannungsversorgungsgerät16,18,20 auch aktiv überden Bus12 ausgesendet bzw.anderen Spannungsversorgungsgeräten16,18,20 mitgeteilt werden.

The solution of the problem mentioned above is thus characterized by the following points:

• 1. To use solar energy, every solar power supply becomes 20 with asolar panel 22 equipped and the available electrical power in thebus 12 fed.
• 2. There are all possible combinations of asolar panel 22 with arechargeable battery 32 and also apower connection 34 for eg a 230V power supply 36 conceivable.
• 3. The in the controllablesolar power supply 20 recorded operating data are evaluated there and thepower supply circuit 26 eg via the control input C set such that it is the maximum possible solar power from the solar panel 20 (and the other connected solar panels) to thebus 12 emits.
• 4. The controllable solarpower supply units 20 and also the controllablepower supply units 18 capture their operating data and exchange them via thebus 12 out. Subsequently, the devices adjust in such a way that the maximum possible solar power in thebus 12 is fed.
• 5. For these settings with regard to the maximum possible solar power, a control algorithm is used, which adapts the fed-in power to the devices over time as a function of the operating data. As a result, it is possible, for example, to respond to a change in the solar radiation, so that it does not lead to an undersupply of thebus 12 comes with electrical power.
• 6. The stored operating data can be transmitted via thebus 12 be read out.
• 7. The stored operating data can be obtained from the respectivepower supply unit 16 . 18 . 20 also active over thebus 12 sent out or otherpower supply units 16 . 18 . 20 be communicated.

Der externe elektrische Energiebedarf im Gebäudeautomatisierungssystem10 wird so um den Anteil der eingespeisten Solarenergie reduziert, wobei im besten Fall aufgrund geeigneter Maßnahmen annähernd die gesamte zur Verfügung stehende Solarenergie genutzt wird.The external electrical energy requirement in thebuilding automation system 10 is thus reduced by the proportion of solar energy fed in, whereby in the best case, due to suitable measures, almost the entire available solar energy is used.

Claims (11)

Translated fromGerman

Spannungsversorgungsgerät (20) zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung in einem Gebäudeinstallationsbus (12), wobei das Spannungsversorgungsgerät (20) einen Busanschluss (28) zum Anschließen des Spannungsversorgungsgeräts (20) an den Gebäudeinstallationsbus (12) und einen Quellenanschluss (24) zum Anschließen einer Spannungsquelle (22) aufweist und das Spannungsversorgungsgerät (20) dazu ausgelegt ist, über den Quellenanschluss (24) eine Quellenspannung von der Spannungsquelle (22) zu empfangen und aus der empfangenen Quellenspannung die Versorgungsspannung an dem Busanschluss (28) zu erzeugen, gekennzeichnet durch zumindest ein Solarpanel (22), welches als die Spannungsquelle (22) an dem Quellenanschluss (24) angeschlossen ist.Power supply unit ( 20 ) for providing a supply voltage in a building installation bus ( 12 ), the power supply unit ( 20 ) a bus connection ( 28 ) to connect the power supply ( 20 ) to the building installation bus ( 12 ) and a source connection ( 24 ) for connecting a voltage source ( 22 ) and the power supply unit ( 20 ) is designed, via the source connection ( 24 ) a source voltage from the voltage source ( 22 ) and from the received source voltage the supply voltage at the bus terminal ( 28 ), characterized by at least one solar panel ( 22 ), which serves as the voltage source ( 22 ) at the source connection ( 24 ) connected.Spannungsversorgungsgerät (20) nach Anspruch 1, wobei der Quellenanschluss (24) und der Busanschluss (28) über eine Wandlereinrichtung (26) zum Einstellen eines Spannungswerts der Versorgungsspannung auf einen an einem Steuereingang (C) der Wandlereinrichtung (26) vorgegebenen Sollspannungswert gekoppelt sind.Power supply unit ( 20 ) according to claim 1, wherein the source connection ( 24 ) and the bus connection ( 28 ) via a converter device ( 26 ) for adjusting a voltage value of the supply voltage to one at a control input (C) of the converter device ( 26 ) predetermined setpoint voltage value are coupled.Spannungsversorgungsgerät (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Steuereinrichtung (38) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten betreffend eine über den Busanschluss (28) von dem Spannungsversorgungsgerät (20) aktuell abgegebene und/oder maximal abgebbare elektrische Leistung zu ermitteln.Power supply unit ( 20 ) according to claim 1 or 2, wherein a control device ( 38 ), which is designed to provide operating data concerning a bus connection ( 28 ) from the power supply unit ( 20 ) to determine current and / or maximum deliverable electrical power.Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungsversorgungsgerät (20) dazu ausgelegt ist, eine maximal von dem zumindest einen Solarpanel (22) erzeugbare elektrische Leistung über den Quellenanschluss (24) abzugreifen und durch Einstellen der Versorgungsspannung und/oder eines über den Busanschluss (28) fließenden Versorgungsstroms über den Busanschluss (28) auszugeben.Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the power supply device ( 20 ) is adapted to a maximum of the at least one solar panel ( 22 ) Generable electrical power via the source terminal ( 24 ) and by adjusting the supply voltage and / or one via the bus connection ( 28 ) flowing supply current via the bus connection ( 28 ). Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kommunikationseinrichtung (38,54) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, über den Gebäudeinstallationsbus (12) mit zumindest einem anderen Spannungsversorgungsgerät (16,18,20) Betriebsdaten betreffend eine von dem jeweiligen Spannungsversorgungsgerät (16,18,20) aktuell abgegebene und/oder maximal abgebbare elektrische Leistung auszutauschen.Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein a communication device ( 38 . 54 ), which is designed to be accessible via the building installation bus ( 12 ) with at least one other power supply device ( 16 . 18 . 20 ) Operating data relating to one of the respective power supply unit ( 16 . 18 . 20 ) to replace current and / or maximum deliverable electrical power.Spannungsversorgungsgerät (20) nach Anspruch 5, wobei die Kommunikationseinrichtung (38,54) dazu ausgelegt ist, a) ein Anfragesignal über den Gebäudeinstallationsbus (12) zu empfangen und in Abhängigkeit von dem Anfragesignal Betriebsdaten des Spannungsversorgungsgeräts (20) auszusenden, und/oder b) Betriebsdaten des Spannungsversorgungsgeräts (20) selbständig zu vorbestimmten Zeitpunkten über den Gebäudeinstallationsbus (12) auszusenden, und/oder c) durch Erzeugen eines Anfragesignals Betriebsdaten eines anderen Spannungsversorgungsgeräts anzufordern.Power supply unit ( 20 ) according to claim 5, wherein the communication device ( 38 . 54 ) a) a request signal via the building installation bus ( 12 ) and depending on the request signal operating data of the power supply device ( 20 ) and / or b) operating data of the power supply unit ( 20 ) independently at predetermined times via the building installation bus ( 12 ), and / or c) to request operating data from another power supply by generating a request signal.Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Steuereinrichtung (38) bereitgestellt ist, die dazu ausgelegt ist, eine von am Gebäudeinstallationsbus (12) angeschlossenen Busteilnehmern benötigte (14) Gesamtleistung zu ermitteln und einen Anteil an der Gesamtleistung, welcher von dem Spannungsversorgungsgerät (20) über den Busanschluss (28) in den Gebäudeinstallationsbus (12) einzuspeisen ist, festzulegen und die Versorgungsspannung und/oder einen über den Busanschluss (28) fließenden Versorgungsstrom in Abhängigkeit von dem festgelegten Anteil einzustellen, wobei der Anteil bevorzugt zumindest 90%, insbesondere vollständig, der maximal mittels des zumindest einen Solarpanels (22) bereitstellbaren elektrischen Leistung entspricht. Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein weiterer Quellenanschluss (30,34) zum Empfangen einer weiteren Quellenspannung für die Erzeugung der Versorgungsspannung vorgesehen ist.Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the control device ( 38 ), which is adapted to be used by the building installation bus ( 12 ) required bus subscribers ( 14 ) And to determine a share of the total power supplied by the power supply ( 20 ) via the bus connection ( 28 ) into the building installation bus ( 12 ) and specify the supply voltage and / or one via the bus connection ( 28 ), the proportion preferably being at least 90%, in particular completely, the maximum by means of the at least one solar panel (FIG. 22 ) Equivalent electric power. Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one further source connection ( 30 . 34 ) is provided for receiving a further source voltage for the generation of the supply voltage.Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Akkumulator (32) zum Speichern von elektrischer Energie bereitgestellt ist, welcher über einen weiteren Quellenanschluss (30) mit dem Busanschluss (28) gekoppelt ist.Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein an accumulator ( 32 ) is provided for storing electrical energy which via another source connection ( 30 ) with the bus connection ( 28 ) is coupled.Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Netzanschluss (34) zum Empfangen einer Netzspannung über ein Netzteil mit dem Busanschluss (28) gekoppelt ist.Power supply unit ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein a Power connection ( 34 ) for receiving a mains voltage via a power supply unit with the bus connection ( 28 ) is coupled.Verfahren zum Betreiben eines Spannungsversorgungsgeräts (18,20) an einem Gebäudeinstallationsbus (12), an welchem weitere Spannungsversorgungsgeräte (16,18,20) angeschlossen sind, mit den Schritten: – Einspeisen einer elektrischen Leistung in den Gebäudeinstallationsbus (12) durch das Spannungsversorgungsgerät (18,20); – Empfangen von Betriebsdaten betreffend eine aktuell jeweils eingespeiste elektrische Leistung von den weiteren Spannungsversorgungsgeräten (16,18,20) über den Gebäudeinstallationsbus (12) mittels einer Kommunikationseinrichtung (38,54) des Spannungsversorgungsgeräts (18,20); – in Abhängigkeit von den empfangenen Betriebsdaten Erhöhen der eingespeisten elektrischen Leistung, falls das Spannungsversorgungsgerät (20) ein Solarpanel (22) aufweist, und andernfalls Verringern der eingespeisten elektrischen Leistung.Method for operating a power supply device ( 18 . 20 ) on a building installation bus ( 12 ) on which other power supply units ( 16 . 18 . 20 ), comprising the steps of: - feeding an electrical power into the building installation bus ( 12 ) through the power supply unit ( 18 . 20 ); - Receiving operating data relating to a currently each fed electrical power from the other power supply devices ( 16 . 18 . 20 ) via the building installation bus ( 12 ) by means of a communication device ( 38 . 54 ) of the power supply ( 18 . 20 ); - Depending on the received operating data, increase the supplied electrical power if the power supply unit ( 20 ) a solar panel ( 22 ), and otherwise decreasing the supplied electric power.Gebäudeautomatisierungssystem (10) mit einem Gebäudeinstallationsbus (12), an welchem zumindest ein Spannungsversorgungsgerät (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder zumindest ein Spannungsversorgungsgerät (18,20), welches dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach Anspruch 11 durchzuführen, angeschlossen ist.Building automation system ( 10 ) with a building installation bus ( 12 ), to which at least one power supply unit ( 20 ) according to one of claims 1 to 10 and / or at least one power supply device ( 18 . 20 ), which is adapted to perform a method according to claim 11, is connected.

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