应急照明系统的制作方法

1.本发明涉及一种应急照明系统。本发明进一步涉及一种用于应急照明系统的方法。


背景技术：

2.应急照明系统通常被设计为在市电故障时依靠中央电池或分布式电池来操作应急照明装置。应急照明系统可以是集中式的或自容式的。现有技术应急照明系统的局限性在于，集中式系统非常昂贵，并且需要特殊的(昂贵的)布线系统。另一方面，自容式系统更便宜，但在安装和维护中需要更多资源。此外，这两种类型均受电池容量和使用寿命的限制。电池组或各个单元应保证系统持续时间。
3.然而，还有一个常见的问题也与电池容量的受限使用有关。实际上，在这两种类型的应急系统拓扑(集中式的或自容式的)中，一旦电池不能持续使用，就应该更换电池。通常情况下，电池被丢弃时仍有其初始容量的70％或80％。
4.因此，目的是提供一种改进的应急照明系统，使电池得到更好的利用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的解决方案来实现的。在从属权利要求中进一步限定本发明的有利具体实施。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种应急照明系统。应急照明系统包括dc总线、用于应急照明装置的连接到dc总线的至少一个驱动器，其中至少一个驱动器进一步连接到自给电池。应急照明系统进一步包括至少一个中央电池、连接到至少一个中央电池的总线管理器，其中总线管理器进一步包括用于将总线管理器连接到dc总线的输出端子。此外，总线管理器包括用于与至少一个驱动器通信的通信接口，并且总线管理器被进一步配置成从至少一个驱动器和/或从中央电池接收能量供应信息。此外，总线管理器被配置成基于能量供应信息控制至少一个驱动器从自给电池或从中央电池接收电力供应。
7.在一个实施方案中，通信接口是无线或有线通信接口。
8.在另一实施方案中，通信接口是dc总线上的电力线通信plc。
9.在另一实施方案中，至少一个驱动器包括双向充电器，该双向充电器被配置成从dc总线充电以及从自给电池向dc总线供电。
10.在另一实施方案中，在应急模式下，自给电池联接到半集中式应急系统scems、dc网络。
11.在另一实施方案中，照明装置是led负载。
12.在另一实施方案中，应急照明系统包括ac/dc转换器。
13.在另一实施方案中，dc总线是微电网dc总线。
14.在另一实施方案中，总线管理器被配置成通过选择性地使用来自至少一个中央电池的电力来管理至少一个应急驱动器的能量供应。
15.根据第二方面，本发明涉及一种总线管理器，该总线管理器用于收集关于本地负载和用于照明装置的至少一个驱动器的能量供应的信息，其中总线管理器连接到至少一个中央电池。总线管理器包括用于将总线管理器连接到dc总线的输出端子，总线管理器包括用于与至少一个驱动器通信的通信接口，其中总线管理器被配置成从至少一个驱动器和/或从中央电池接收能量供应信息，其中总线管理器被配置成基于能量供应信息来控制至少一个驱动器从自给电池或从中央电池接收电力供应。
16.根据第三方面，本发明涉及一种用于驱动应急照明系统的方法，该方法包括将总线管理器连接到dc总线，从至少一个驱动器和/或从中央电池接收能量供应信息，以及基于能量供应信息来控制至少一个驱动器从自给电池或从中央电池接收电力供应。
附图说明
17.下面将连同附图来说明本发明。
18.图1示出了应急照明系统的实施方案；
19.图2示出了根据本发明的应急照明系统的示例性实施方案；并且
20.图3示出了用于应急照明系统的方法的示例性实施方案；并且
21.图4示出了应急照明系统的另一实施方案。
具体实施方式
22.本文在应急照明系统的上下文中描述了本发明的各方面。
23.下文参考附图更全面地描述了本发明，其中示出了本发明的各方面。然而，本发明可以多种不同的形式体现，并且不应理解为限于通过本公开呈现的本发明的各方面。相反，提供这些方面使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。附图中示出的本发明的各方面可能未按比例绘制。相反，为清楚起见，可扩大或减小各种特征结构的尺寸。此外，为清楚起见，可简化一些附图。因此，附图可能未示出给定装置的所有部件。
24.将呈现应急照明系统的各方面。然而，如本领域的技术人员将容易理解的，在不脱离本发明的情况下，这些方面可以扩展到应急照明系统的各方面。
25.术语“led灯具”应指具有包括一个或多个led的光源的灯具。led在本领域中是众所周知的，因此，将仅简要讨论以提供对本发明的完整描述。
26.还应当理解，本发明的方面可包含易于使用常规半导体技术(诸如互补金属氧化物半导体技术，简称为“cmos”)制造的集成电路。此外，本发明的各方面可利用用于制造光学器件以及电气器件的其他制造工艺来实现。现在将详细参考如附图所示的示例性方面的具体实施。在整个附图和以下详细描述中将使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。
27.现在参考图1，示出了应急照明系统100的实施方案。
28.应急照明系统100包括dc总线103、用于应急照明装置的连接到dc总线103的至少一个驱动器101，其中至少一个驱动器101进一步连接到自给电池102、至少一个中央电池105和与至少一个中央电池105连接的总线管理器104。
29.总线管理器104进一步包括用于将总线管理器104连接到dc总线103的输出端子，
其中总线管理器104包括用于与至少一个驱动器101通信的通信接口104a，其中总线管理器104被配置成从至少一个驱动器101和/或从中央电池105接收能量供应信息。
30.总线管理器104被进一步配置成基于能量供应信息控制至少一个驱动器101从自给电池102或从中央电池105接收电力供应。
31.由此，总线管理器可通过选择性地使用来自中央电池电源105的电力来管理本地设备101的能量供应。
32.在一个实施方案中，应急驱动器101具有双向充电器，即，其可从dc总线103充电，但也可从其本地电源向中央dc总线103供电。
33.在另一实施方案中，系统100包括具有其自身新电池的至少一个应急单元。总线管理器104可不包括附加电池，除了其自身的电池以外，其自身的电池允许其在没有市电的情况下操作(该电池不作为系统100的一部分)。
34.当电池中的一个电池达到其额定初始容量的70％时，其可被重新放置并连接到总线管理器104，而不是被替换和丢弃，同时应急单元获得新的电池。
35.当下一个电池达到初始容量的70％时，其可能不会被丢弃或甚至从单元中移除。附加的必要能量可由连接到总线管理器104的先前电池供应，以此类推。
36.在应急模式下，当电池仍有电荷时，应急单元将从其获得电力供应。当其达到低电压电池截止值lvbco时应切换到总线，由连接到总线管理器104的旧电池提供。如果总线管理器104耗尽能量，则其将请求电池中仍有电荷的剩余应急单元来分担。以此方式，系统100只有在所有电池完全放电时才会耗尽能量。因此，系统持续时间将根据总的可用能量而非单元的每个单独电池来计算。
37.总线管理器104将能够支持若干旧电池。
38.在一个实施方案中，新电池包含在总线管理器104中。
39.在另一个实施方案中，电池被使用至低于其容量的70％，理想情况下可达30％。
40.在另一个实施方案中，每个电池具有一定的智能性，以使得能够存储电池数据，诸如健康状态soh、电荷状态soc、化学和个体id。这使得能够快速估计系统总体容量，而无需进行持续时间测试来确定电池是否具有足够的容量。每次更换电池或改变电池位置时，系统100将始终能够立即重新计算整体容量，并且有利的是，可以推迟持续时间测试。然而，系统100也应能够与非智能电池一起工作，但是在这种情况下，需要进行持续时间测试来确定每个电池电流容量。
41.因此，只要系统100的整体容量可以达到额定持续时间，本发明的实施方案允许使用任何容量下的任何电池。
42.这可以通过使能量进入电池和从电池到公共总线的双向流动以及监测电池的soh和soc来实现。
43.应急照明系统100可以是集集中式系统和自容式系统两者的特点于一体的混合系统。在一个实施方案中，混合系统通过dc微电网运行。电网将维持电源(连接到市电的设备、太阳能面板、电池或任何其他电源)和负载(led灯、传感器、电池充电器等)。
44.负载可以处理双向能量流，(经由ac/dc转换器-总线管理器104)从市电汲取能量，并且在应急情况下向总线提供能量。这意味着任何设备都可以在应急事件期间从远程设备借用能量。这使得自容式设备能够依靠任何状态下的电池运行。只要所有电池电源的总和
可以为系统提供额定持续时间，则设备无需具有全容量电池。
45.有利的是，系统100变得灵活且可扩展。当电池耗尽能量时，设备从总线汲取电流。在应急系统期间总线的主电源应是自给电池。如果电池无法在应急事件期间维持负载，则总线管理器104可被配置为从其中央电池为设备供电或要求另一设备(例如，自容式灯具)分担负载。然后，该自容式设备电池将供电给它自己的负载(灯具或传感器)和先前自容式灯具中电池耗尽的另一个灯具。
46.因此，应急照明系统100提供集中式系统和自容式系统两者的优点。此外，其还允许在同一系统100内使用多化学电池，其延长电池的寿命，其允许电池的使用延长到几乎100％的容量。此外，多化学电池使用是可能的。可以通过dc/dc转换器将任何化学电池连接到电网。此外，电池具有更长的寿命，因为其可被使用直到其能量存储容量耗尽，而非使用直到其不满足设备额定持续时间。
47.此外，电池更换的成本较低，因为电池可以使用更长的时间。其他优点还包括较低的平均运行成本、可扩展性，因为系统100允许dc微电网的可扩展尺寸，由于电池可以远程放置从而可在比灯具内部温度低得多的环境下工作，因此电池可以使用更长时间。
48.与现有技术相比，应急照明系统100的维护成本更低，因为它降低了电池更换成本，并且比集中式系统成本更低。
49.其他优点包括：电池全寿命的广泛使用、多化学系统、使用任何soh下的电池、减少应急驱动器和模块成本、降低系统成本、在单个总线上集成传感器和led模块、减少总体布线连接、额外安全的操作电压、智能自检设备。
50.图2示出了根据本发明的应急照明系统100的示例性实施方案。
51.在半集中式应急系统(scems)中，在持续式模式和应急模式下维持dc电压。该电压可用于对电池进行充电并向维持负载供电。在应急模式下，该电压可用作不具有自给电池的负载和具有自给电池但这些电池可能不符合持续时间要求的负载的主电源。
52.在应急模式下，可由来自总线管理器104(负责确保持续式模式电压并管理连接到dc网络的所有负载和电源的设备)或来自具有自容式电池的能够共享电池能量的设备的一组电池来维持dc总线电压。
53.在应急模式下，无论电池在哪里，供电能力都应与负载相匹配。当连接到dc网络的电池耗尽能量时，新的满电电池可在可用的情况下取而代之。
54.由于负载没有变化，如果从系统移除一个电源而没有进行适当替换，则系统可能会崩溃。耗尽的电源应从系统移除，并且新电源的连接应尽可能平稳，以避免供电能力的突然变化。不恰当的过渡可能意味着系统崩溃或系统中的过压。
55.在图2所示的实施方案中，batt_1是从系统100移除的电源，并且batt_2是用于替换其的新电源。因此，batt_1放电电流缓慢减少，从标称值减少到0，而batt_2的电流增加的幅度与batt_1的减少幅度相同。可使用同步信号以使两个电源之间的失配最小化。
56.这样做的好处是使供电能力变化最小化，并且dc总线在整个过程中是稳定的。
57.图3示出了用于应急照明系统100的方法300的示例性实施方案。
58.方法300包括：
[0059]-将总线管理器104连接301到dc总线103；
[0060]-从至少一个驱动器101和/或从中央电池105接收302能量供应信息；以及
[0061]-基于能量供应信息控制303至少一个驱动器101从自给电池102或从中央电池105接收电力供应。
[0062]
图4示出了应急照明系统100的另一实施方案。
[0063]
应急照明系统100包括：dc总线103；用于应急照明装置的至少一个驱动器101，该至少一个驱动器连接到dc总线103；至少一个中央电池105；和总线管理器104，该总线管理器用于收集关于本地负载和至少一个驱动器101的能量供应的信息。
[0064]
该至少一个驱动器101进一步连接到自给电池102。图4示出了用于应急照明装置的多个驱动器101，该多个驱动器各自连接到具有相应健康状态soh的相应自给电池102。
[0065]
总线管理器104连接到至少一个中央电池105。
[0066]
因此，图4的应急照明系统100是集集中式系统和自容式系统两者的特点于一体的混合系统。
[0067]
总线管理器105包括用于将总线管理器104连接到dc总线103的输出端子。总线管理器104包括用于与至少一个驱动器101通信的通信接口104a。通信接口104a可以是dc总线103上的电力线通信plc。
[0068]
总线管理器104被配置成从至少一个驱动器101和/或从中央电池105接收能量供应信息。
[0069]
例如，这可以涉及监测电池102、105的soh和soc。
[0070]
总线管理器104被进一步配置成基于能量供应信息控制至少一个驱动器101从自给电池102或从中央电池105接收电力供应。
[0071]
因此，负载可通过(经由ac/dc转换器-总线管理器104)从市电汲取能量以及通过在应急情况下向总线提供能量来处理双向能量流。这意味着任何设备都可以在应急事件期间从远程设备借用能量。这使得自容式设备能够依靠任何状态下的电池运行。只要所有电池电源的总和可以为系统提供额定持续时间，则设备无需具有全容量电池。
[0072]
本文所述、所示和/或受权利要求书保护的所有实施方案的所有特征可彼此组合。
[0073]
虽然上文已描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，这些实施方案仅以举例的方式而非限制的方式给出。在不脱离本发明范围的精神的前提下，可根据本文的公开内容对本发明所公开的实施方案进行多种改变。因此，本发明的广度和范围不应受任何上述实施方案的限制。相反，本发明的范围应根据以下权利要求书及其等同物来限定。
[0074]
虽然已经相对于一个或多个具体实施例示和描述了本发明，但是本领域的技术人员在阅读本说明书和附图的理解后将想到等同的替代形式和修改形式。此外，虽然可仅相对于若干具体实施公开本发明的特定特征，但此类特征可根据任何给定或特定应用的期望和优点与其他具体实施的一个或多个其他特征组合。