DE102011101593A1

DE102011101593A1 - Elektrisch betriebenes Gerät

Info

Publication number: DE102011101593A1
Application number: DE102011101593A
Authority: DE
Inventors: Gert Bikker; Wolfgang Christmann
Original assignee: Christmann Informationstechnik & Medien & Co KG GmbH; Christmann Informationstechnik and Medien & Co KG GmbH
Current assignee: Christmann Informationstechnik & Medien & Co KG GmbH; Christmann Informationstechnik and Medien & Co KG GmbH
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Energieversorgung von elektrisch betriebenen Geräten auf drahtlosem Wege. Durch die wird eine umfassende, praxistaugliche Lösung zur drahtlosen Energieversorgung elektrischer Geräte mit elektrischer trisch betriebenen Geräts verbessert wird als auch hierzu passende, verbesserte Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtungen angegeben werden. Ferner werden verbesserte Verfahren zum Betrieb solcher Systeme angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Energieversorgung von elektrisch betriebenen Geräten auf drahtlosem Wege. Hierzu gibt es bereits verschiedene Vorschläge, z. B. in DE 10 2004 027 847 A1 , DE 10 2006 027 828 A1 , DE 10 2008 013 649 B4 oder DE 10 2009 012 786 A1 . Diesen Vorschlägen ist gemein, dass technische Anforderungen auf der Senderseite betrachtet werden. Die Empfängerseite, d. h. das elektrisch betriebene Gerät, das drahtlos mit elektrischer Energie versorgt werden soll, wird jedoch nicht weiter betrachtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine umfassende, praxistaugliche Lösung zur drahtlosen Energieversorgung elektrischer Geräte mit elektrischer Energie anzugeben, wobei sowohl die Seite des elektrisch betriebenen Geräts verbessert wird als auch hierzu passende, verbesserte Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtungen angegeben werden. Ferner sollen verbesserte Verfahren zum Betrieb solcher Systeme angegeben werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein elektrisch betriebenes Gerät mit einer Empfangseinrichtung zum Empfang drahtlos übertragener elektrischer Energie, wobei über die Empfangseinrichtung die zur Versorgung des elektrisch betriebenen Geräts und/oder zur Aufladung eines in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehenen Akkumulators erforderliche elektrische Energie empfangen und bereit gestellt wird, wobei das elektrisch betriebene Gerät eine Ausgabeeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch betriebene Gerät dazu eingerichtet ist, über die Ausgabeeinrichtung eine Kenngröße über die von der Empfangseinrichtung aufgenommene elektrische Energie bzw. über die Empfangsfeldstärke visuell und/oder akustisch zu signalisieren. Als von der Empfangseinrichtung aufgenommene elektrische Energie kann z. B. die aktuell empfangene Leistung signalisiert werden.
Die Ausgabeeinrichtung kann z. B. eine Anzeigeeinrichtung, wie z. B. ein Display eines Computers oder Monitors, oder eine Tonausgabeeinrichtung, z. B. ein Lautsprecher, oder beides sein.
Dies hat den Vorteil, dass von einem Benutzer auf einfache Weise ein günstiger Aufstellplatz des elektrisch betriebenen Geräts gefunden werden kann, bei dem die drahtlose Energieversorgung des elektrisch betriebenen Geräts bzw. die Aufladung des Akkumulators möglichst effizient erfolgt. So kann z. B. ein auf einer Tischplatte platziertes elektrisch betriebenes Gerät je nach von der Ausgabeeinrichtung signalisierter Kenngröße hin und her verschoben werden, bis die maximale Empfangsfeldstärke erreicht ist.
Je nach Art der Ausgestaltung der Empfangseinrichtung und einer Sendeeinrichtung zur Abstrahlung der drahtlos übertragenen elektrischen Energie können über die Ausgabeeinrichtung auch Zusatzkenngrößen angezeigt werden, die eine Hilfestellung bei der bestmöglichen Platzierung des elektrisch betriebenen Geräts erlauben, wie z. B. Pfeile, die eine Richtung angeben, in der das Gerät verschoben werden sollte, oder eine Art Lageplandarstellung der Umgebung des elektrisch betriebenen Geräts mit Hinweisen über einen günstigen Aufstellungsort. So kann z. B. bei einer Sendeeinrichtung mit mehreren Sendespulen die dem elektrisch betriebenen Gerät nächstliegende Sendespule automatisch identifiziert werden, und auf der Ausgabeeinrichtung können Hilfskenngrößen dargestellt werden, um das elektrisch betriebene Gerät in Richtung zu der nächstgelegenen Sendespule zu verschieben. Hierzu kann eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, die die Sendeeinrichtung aufweist, z. B. mittels Programmierung eingerichtet sein. Ebenso kann ein in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehener Mikroprozessor eine entsprechende Programmierung aufweisen, durch die das elektrisch betriebene Gerät eingerichtet ist zu den zuvor oder nachfolgend beschriebenen Verfahren.
So kann z. B. die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung mehrere Sendespulen der Sendeeinrichtung gleichzeitig zur drahtlosen Energieabstrahlung aktivieren, wobei der abgestrahlten Energie Identifizierungsdaten der jeweiligen Sendespule überlagert sind. Die Empfangseinrichtung des elektrisch betriebenen Geräts kann aus dem empfangenen Energieversorgungssignal anhand der Identifizierungsdaten der Sendespule die Sendespule mit der höchsten Empfangsfeldstärke bestimmen. Zugleich kann die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung mittels des drahtlos übertragenen Energieversorgungssignals Daten über die Position der einzelnen Sendespulen übertragen. Hieraus kann in dem elektrisch betriebenen Gerät eine Information über eine verbesserte Platzierung des elektrisch betriebenen Geräts erzeugt werden, bei der eine bessere Empfangsfeldstärke erzielt wird. Diese Information kann dann visuell und/oder akustisch signalisiert werden. Sobald das elektrisch betriebene Gerät an die Position mit besserer Empfangsfeldstärke verschoben wurde, kann dies von dem elektrisch betriebenen Gerät über eine Datenkommunikationseinrichtung an die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung mitgeteilt werden, so dass diese die abgestrahlte Leistung der entsprechenden Sendespule verringern kann und nicht benötigte Sendespulen abschalten kann. Hierdurch kann Energie eingespart werden und eine unnötige Abstrahlung elektromagnetischer Felder vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät dazu eingerichtet, über die Ausgabeeinrichtung zu signalisieren, ob sich die von der Empfangseinrichtung aufgenommene elektrische Leistung verringert und/oder erhöht, wenn die Platzierung des elektrisch betriebenen Geräts verändert wird. Dies erlaubt eine einfache und schnelle Verbesserung der Platzierung des elektrisch betriebenen Geräts durch einen Anwender. So kann z. B. durch farbliche Darstellungen eine Erhöhung der aufgenommenen Leistung (Anzeige grün) oder eine Verringerung der Leistung (Anzeige rot) signalisiert werden. Ebenso können akustische Signale ausgegeben werden, z. B. eine ansteigende Tonhöhe bei sich erhöhender Leistung und eine abnehmende Tonhöhe bei sich verringernder Leistung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät dazu eingerichtet, über die Ausgabeeinrichtung zu signalisieren, wenn eine für den laufenden Betrieb des elektrisch betriebenen Geräts und/oder für die Aufladung des Akkumulators erforderliche Leistung über die Empfangseinrichtung empfangen wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Anwender praktisch eine Bestätigung erhält, dass ein ausreichend günstiger Aufstellort des elektrisch betriebenen Geräts erreicht ist. Die Signalisierung kann ebenfalls visuell und/oder akustisch erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrisch betriebene Gerät einen Identifikator-Speicher auf, in dem ein Identifikator des elektrisch betriebenen Geräts gespeichert ist, der den Gerätetyp und/oder die Geräteklasse kennzeichnen. Als Gerätetyp wird hierbei eine bestimmte Ausführungsart oder Ausführungsserie von Geräten verstanden, wie z. B. Notebooks des 13', 15' oder 17'-Typs. Als Geräteklasse wird, im Gegensatz zum Gerätetyp, eine übergeordnete Hierarchieebene der Einteilung von elektrisch betriebenen Geräten verstanden, die z. B. unterscheidet zwischen Laptops, Notebooks, Tablet-PCs, Mobiltelefonen oder Radio-, TV-Geräten, DVD-Recordern, Lautsprechern, Headsets oder elektrisch betriebene Werkzeuge, wie Akkuschrauber, Akkulötkolben oder ähnliches. Dies hat den Vorteil, dass das elektrisch betriebene Gerät hinsichtlich eines vermutlichen Energiebedarfs relativ schnell zumindest grob einklassifiziert werden kann, so dass eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, die zur drahtlosen Energieabstrahlung zur Versorgung eines elektrisch betriebenen Geräts eingerichtet ist, durch Empfang des Identifikators schnell die erforderliche elektrische Energie in dem notwendigen Umfang bereitstellen kann, ohne unnötig viel elektrische Energie drahtlos abzustrahlen. Hierdurch wird eine unnötige Belastung der Umgebung mit elektromagnetischer Strahlung vermieden. Zudem wird elektrische Energie sparsam verwendet. Je nach Größe des gewählten Identifikator-Speichers können zusätzliche Informationen direkt im elektrisch betriebenen Gerät hinterlegt werden, wie z. B. Ladekurve und andere Charakteristika des Gerätes.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrisch betriebene Gerät eine Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation auf. Das elektrisch betriebene Gerät ist dazu eingerichtet, über die Schnittstelleneinrichtung einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, die zur drahtlosen Energieabstrahlung eingerichtet ist, einen Leistungsanforderungswert zu übermitteln, der den aktuellen oder absehbar zukünftigen Leistungsbedarf des elektrisch betriebenen Geräts kennzeichnet. Dies hat den Vorteil, dass die drahtlos abgestrahlte Energie auch im laufenden Betrieb des elektrisch betriebenen Geräts an die jeweiligen Erfordernisse optimal angepasst werden kann, so dass auch im laufenden Betrieb nicht unnötig Energie verschwendet wird und die Belastung der Umgebung mit elektromagnetischer Strahlung soweit wie möglich begrenzt wird. Im Hinblick auf den absehbar zukünftigen Leistungsbedarf des elektrisch betriebenen Geräts kann z. B. ermittelt werden, ob aufgrund von Bedieneingaben eines Anwenders der Leistungsbedarf steigen wird, oder ob ein steigender Leistungsbedarf z. B. aufgrund bestimmter Steuerungsfunktionen des elektrisch betriebenen Geräts absehbar ist. So kann z. B. bei einem als Computer ausgebildeten elektrisch betriebenen Gerät der Leistungsbedarf steigen, wenn vom Anwender eine rechenintensive Anwendung gestartet wird. Sofern das elektrisch betriebene Gerät eine Kaffeemaschine ist, liegt ein erhöhter zukünftiger Leistungsbedarf vor, wenn das Wasser weitgehend durch den Kaffeefilter gelaufen ist und daher absehbar ein Bedarf zum Einschalten einer Heizplatte vorliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät dazu eingerichtet, eine Ladekurve, die eine gewünschte Aufladung eines in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehenen Akkumulators kennzeichnet, an die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung zu übermitteln. Dies ermöglicht es, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung eingerichtet ist zum Einstellen der über eine Sendeeinrichtung drahtlos abgestrahlten Energie derart, dass der Akkumulator in der gewünschten Weise geladen werden kann, ohne dass zuviel Energie abgestrahlt wird. Als Ladekurve sei hierbei ein zeitlicher Verlauf des Leistungsbedarfs des Akkumulators für eine für die Akkumulator-Technologie spezifikationsgemäße Aufladung verstanden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur drahtlosen Energieversorgung eines elektrisch betriebenen Geräts mittels einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung wenigstens eine Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung und eine erste Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die über die Sendeeinrichtung drahtlos abgestrahlte Leistung in Abhängigkeit von einem Identifikator steuert, der von dem elektrisch betriebenen Gerät über die erste Schnittstelleneinrichtung empfangen wurde, wobei der Identifikator den Gerätetyp und/oder die Geräteklasse des elektrisch betriebenen Geräts kennzeichnet. Dies hat den Vorteil, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung frühzeitig eine schnelle Einschätzung des Leistungsbedarfs des elektrisch betriebenen Geräts durchführen kann und die erforderliche elektrische Leistung bereitstellen kann, ohne dass unnötig viel Energie abgestrahlt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste Schnittstelleneinrichtung eine Transponder-Kommunikationseinrichtung auf, die zur Kommunikation mit einem an dem elektrisch betriebenen Gerät angeordneten ID-Transponder eingerichtet ist, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung den Identifikator aus dem ID-Transponder ausliest. Dies hat den Vorteil, dass für die Ersteinschätzung des Energieversorgungsbedarfs des elektrisch betriebenen Geräts eine bereits bewährte Technologie eingesetzt werden kann, die auch im Hinblick auf die EMV-Verträglichkeit unproblematisch ist. So kann die Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung zunächst abgeschaltet bleiben. Über die Transponder-Kommunikationseinrichtung kann der Identifikator bestimmt werden und sodann die Sendeeinrichtung mit der erforderlichen Energieabstrahlung eingeschaltet werden oder, wenn kein für eine Energieabstrahlung gültiger Identifikator ermittelt wurde, abgeschaltet bleiben.
Als ID-Transponder kann insbesondere ein RFID-Transponder verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet der Identifikator zusätzlich das einzelne Gerät eindeutig, z. B. in Form einer MAC-Adresse oder einer anderen Hardware-ID. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine drahtlose Energieabstrahlung über die Sendeeinrichtung nur dann zu beginnen, wenn ein Gerät erkannt wurde, das nicht als gesperrt gekennzeichnet ist. Hierdurch kann z. B. einem Diebstahl von elektrisch betriebenen Geräten vorgebeugt werden. Wird ein gestohlenes Gerät als gesperrt gekennzeichnet, kann es später nicht mehr drahtlos mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, eine drahtlose Energieabstrahlung über die Sendeeinrichtung nur dann zu beginnen, wenn ein Gerät erkannt wurde, das zur drahtlosen Energieversorgung autorisiert ist. Hierzu kann in der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung eine Autorisierungsliste gespeichert sein, die die Identifikatoren der zur drahtlosen Energieversorgung autorisierten Geräte enthält.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung zusätzlich wenigstens eine zweite Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation auf. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung nimmt eine Datenkommunikation mit dem elektrisch betriebenen Gerät über die zweite Schnittstelleneinrichtung auf, nachdem der Identifikator über die erste Schnittstelleneinrichtung übertragen wurde. Dies hat den Vorteil, dass eine Autorisierung eines elektrisch betriebenen Geräts an der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung in einem zweistufigen Prozess erfolgen kann. Zunächst wird über den Identifikator sozusagen eine Basisinformation über das elektrisch betriebene Gerät übermittelt, anhand derer die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung den Leistungsbedarf zumindest grob einschätzen kann. Zudem kann der Identifikator auch eine Aussage darüber enthalten, ob es sich um ein elektrisch betriebenes Gerät handelt, das eine Datenkommunikation über die zweite Schnittstelleneinrichtung erfordert. In Abhängigkeit von diesen Informationen kann die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung dann die Datenkommunikation aufnehmen. Im Laufe der Datenkommunikation über die zweite Schnittstelleneinrichtung können weitere, detailliertere Informationen über den aktuellen und zukünftigen Leistungsbedarf übertragen werden. Hiernach kann durch die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung eine Feinabstimmung der über die Sendeeinrichtung durchgeführten drahtlosen Energieabstrahlung vorgenommen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung empfängt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung einen oder mehrere Leistungsbedarfs-Parameter des elektrisch betriebenen Geräts von dem elektrisch betriebenen Gerät über die zweite Schnittstelleneinrichtung, wertet diese aus und steuert die abgestrahlte Leistung in Abhängigkeit der Leistungsbedarfs-Parameter. Die Leistungsbedarfs-Parameter können z. B. den Leistungsbedarf während bestimmter Zeiträume des Betriebs des elektrisch betriebenen Geräts beschreiben. Die Leistungsbedarfs-Parameter können auch den Leistungsbedarf verschiedener Baugruppen des elektrisch betriebenen Geräts beschreiben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steuert die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die abgestrahlte Leistung gemäß einer in der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung oder in dem elektrisch betriebenen Gerät gespeicherten Ladekurve zur Aufladung eines in dem elektrisch betriebenen Gerät angeordneten Akkumulators. Die Ladekurve ist nach Maßgabe der verwendeten Akkumulator-Technologie bestimmt. So wird z. B. bei einem Akkumulator in Lithiumionen-Technologie eine andere, spezifische Ladekurve vorgegeben als bei einem Akkumulator in Lithiumpolymer-Technologie.
Der Leistungsbedarfs-Parameter kann auch eine Aussage über den Ladezustand eines Akkumulators, der in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehen ist, aufweisen. Insbesondere kann eine Information enthalten sein, dass der Akkumulator vollgeladen ist, so dass keine weitere elektrische Leistung zur Aufladung des Akkumulators benötigt wird, und nur noch für den laufenden Betrieb des elektrisch betriebenen Geräts die erforderliche Leistung bereitgestellt werden muss. Auch hierdurch kann die Energieeffizienz der Anlage verbessert werden und eine unnötige Abstrahlung elektromagnetischer Felder vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung aufgrund des Identifikators und/oder weiterer von dem elektrisch betriebenen Gerät empfangenen Daten fest, ob eine Datenkommunikation mit dem elektrisch betriebenen Gerät über die zweite Schnittstelleneinrichtung aufgebaut werden soll. Falls dies erforderlich ist, baut die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die Datenkommunikation über die zweite Schnittstelleneinrichtung auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung mit wenigstens einer von dem elektrisch betriebenen Gerät zu nutzenden, elektrisch steuerbaren Ressource verbunden. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung nimmt eine Zuteilung der Ressource zu dem elektrisch betriebenen Gerät in Abhängigkeit von dem Identifikator und/oder in Abhängigkeit vom Standort des elektrisch betriebenen Geräts vor. Als elektrisch steuerbare Ressource sei beispielhaft ein Beamer genannt, der in einem Konferenzraum von verschiedenen Konferenzteilnehmern genutzt werden soll. Eine Steuerung des Zugangs zu dem Beamer kann durch die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung dann in Abhängigkeit von den Identifikatoren der verschiedenen anwesenden, elektrisch betriebenen Geräte, z. B. Laptops, durchgeführt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Zuordnung des Beamers zu einem Laptop in Abhängigkeit vom Standort des Laptops derart vorgenommen wird, dass ein bestimmter Platz an dem Konferenztisch vorbestimmt ist für den Zugang zu dem Beamer. Wird ein Laptop an diesem Platz abgestellt, wird automatisch eine Datenverbindung zwischen dem Laptop und dem Beamter hergestellt. Es kann eine Management-Software vorgesehen sein, die die Verteilung und Zuordnung von Ressourcen wie Beamer vornehmen kann.
Mittels des Identifikators können weitere vorteilhafte Funktionen realisiert werden, wie z. B. eine Personenverfolgung bzw. eine Geräteverfolgung, wie z. B. eine geografische Lokalisierung des elektrisch betriebenen Geräts.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung eine Datenbank mit Leistungsbedarfs- und/oder Kommunikationsparametern einer Vielzahl von über die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung drahtlos mit Energie versorgbarer elektrisch betriebener Gerätetypen oder -klassen auf oder hat über eine Datenfernverbindung, z. B. das Internet, Zugriff auf eine solche Datenbank. Dies hat den Vorteil, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung anhand der von dem elektrisch betriebenen Gerät erhaltenen Information, z. B. aufgrund des Identifikators und/oder einer eindeutigen Geräteidentifikation, weitere Details des Leistungsbedarfs des elektrisch betriebenen Geräts und der Kommunikationsparameter, wie z. B. das Netzwerkprotokoll und die Übertragungsgeschwindigkeit, bestimmen kann und eine an das elektrisch betriebene Gerät spezifisch angepasste drahtlose Energieversorgung und Kommunikation durchführen kann. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die Datenbank über eine Datenfernverbindung regelmäßig aktualisiert, so dass immer möglichst zeitnah aktuelle Daten zur Verfügung stehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beginnt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die drahtlose Energieabstrahlung über die Sendeeinrichtung erst nach Erkennung eines gültigen Identifikators. Zuvor wird keine Energie drahtlos abgestrahlt. Dies hat den Vorteil, dass die Umgebung nicht mit elektromagnetischen Feldern unnötig belastet wird und in der Umgebung befindliche Geräte keinen Störeinflüssen durch die Energieabstrahlung unterliegen, solange kein Gerät mit einem gültigen Identifikator erkannt wurde.
Die Erfindung betrifft ferner eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, die wenigstens eine Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung und eine erste Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, die eingerichtet ist zur Ausführung von einem oder mehreren der zuvor oder nachfolgend beschriebenen Verfahren.
Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung kann einteilig oder modular aufgebaut sein. Sie weist vorteilhaft eine Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung auf. Die Sendeeinrichtung kann eine oder mehrere Sendespulen enthalten, die über eine bestimmte Fläche verteilt angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft zudem ein elektrisch betriebenes Gerät, das wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen drahtlos übertragener elektrischer Energie und eine Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, das eingerichtet ist zur Ausführung von einem oder mehreren der zuvor oder nachfolgend beschriebenen Verfahren.
Zur Ausführung solcher Verfahren kann die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung bzw. das elektrisch betriebene Gerät z. B. einen Mikroprozessor aufweisen, der eine entsprechende Software-Programmierung aufweist, durch die die Ausführung eines solchen Verfahrens realisiert wird.
Die erste Schnittstelleneinrichtung kann z. B. ein ID-Transponder sein, wie z. B. ein RFID-Transponder. Die zweite Schnittstelleneinrichtung kann WLAN-, WUSB (Wireless USB), Bluetooth, Zigbee oder eine andere drahtlose Schnittstelle sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur drahtlosen Energieversorgung eines elektrisch betriebenen Geräts mittels einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung wenigstens eine Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung und eine Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung über die Schnittstelleneinrichtung von dem elektrisch betriebenen Gerät eine oder mehrere Anforderungsbotschaften empfängt, die einen Leistungsbedarfswert enthalten, der die von dem elektrisch betriebenen Gerät gewünschte, abgestrahlte Leistung kennzeichnet, und die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die über die Sendeeinrichtung drahtlos abgestrahlte Leistung gemäß dem jeweiligen Leistungsbedarfswert einstellt. Dies hat den Vorteil, dass sich die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung hinsichtlich der drahtlos abgestrahlten Leistung universell auf das elektrisch betriebene Gerät einstellen kann und somit keine elektrische Energie verschwendet wird. Zudem wird eine unnötige Abstrahlung elektromagnetischer Felder in die Umgebung vermieden.
Die genannte Schnittstelleneinrichtung kann z. B. die zuvor erwähnte erste oder zweite Schnittstelleneinrichtung sein.
Der Leistungsbedarfswert kann z. B. einmalig bei Inbetriebnahme des elektrisch betriebenen Geräts übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, während des Betriebs fortlaufend jeweils aktuelle Leistungsbedarfswerte zu übertragen, was insbesondere bei Geräten mit zeitlich stark schwankendem Leistungsbedarf sinnvoll ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die abgestrahlte Leistung während des laufenden Betriebs des elektrisch betriebenen Geräts variabel an den jeweiligen Leistungsbedarfswert angepasst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die über die Sendeeinrichtung drahtlos abgestrahlte Leistung in Abhängigkeit von einem oder mehreren mittels der Anforderungsbotschaften übertragenen Werten ein. Hierdurch kann die Flexibilität bei der drahtlosen Energieversorgung weiter erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalten die Anforderungsbotschaften als weiteren Wert einen Leistungsbedarfs-Vorschauwert, der einen absehbaren zukünftigen Leistungsbedarf des elektrisch betriebenen Geräts kennzeichnet. Dies hat den Vorteil, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung bereits mit etwas Vorlauf die Sendeeinrichtung so ansteuern kann, dass der absehbare zukünftige Leistungsbedarf des elektrischen Geräts auch rechtzeitig erfüllt werden kann und hierdurch ein andernfalls eventuell drohender Zusammenbruch der Energieversorgung vermieden wird. Das elektrisch betriebene Gerät kann hierdurch permanent störungsfrei drahtlos mit elektrischer Energie versorgt werden, auch wenn es keinen integrierten Akkumulator oder sonstigen Pufferspeicher aufweist. Im Übrigen gelten für den Leistungsbedarfs-Vorschauwert die obenstehenden Ausführungen zum Leistungsanforderungswert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Anforderungsbotschaften als weiteren Wert einen Leistungsempfangswert auf, der die von dem elektrischen Gerät empfangene Leistung oder einen daraus bestimmten Wert kennzeichnet. Das elektrisch betriebene Gerät meldet auf diesem Wege sozusagen eine Kennzahl für die Empfangsgüte der drahtlos übertragenen Energie an die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung zurück. Hierdurch kann die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die abgestrahlte Leistung entsprechend erhöhen oder verringern, wenn dies aufgrund des Leistungsempfangswerts sinnvoll erscheint. Auf diese Weise kann auch ein geschlossener Regelkreis bei der drahtlosen Energieübertragung zwischen dem elektrisch betriebenen Gerät und der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung hergestellt werden, bei dem die Empfangsgüte der drahtlosen Energieübertragung berücksichtigt wird. Die Empfangsgüte wird z. B. vom Aufstellort des elektrisch betriebenen Geräts in Bezug zur Sendeeinrichtung beeinflusst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrisch betriebene Gerät einen aufladbaren Akkumulator auf. Die Anforderungsbotschaften enthalten als weiteren Wert einen Ladezustandswert, der den Ladezustand des Akkumulators kennzeichnet. Dies hat den Vorteil, dass die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung die abgestrahlte Leistung in Abhängigkeit vom Ladezustand des Akkumulators einstellen kann. Insbesondere kann ein voll geladener Akkumulator erkannt werden. In diesem Fall kann die abgestrahlte Leistung verringert werden. Bei leerem oder fast leerem Akkumulator kann die abgestrahlte Leistung über ein durchschnittliches Maß erhöht werden, um den Akkumulator schnell zu laden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Konfiguration eines elektrisch betriebenen Geräts, das vollständig drahtlos betreibbar ist, wobei das elektrisch betriebene Gerät zum Empfang drahtlos übertragener elektrischer Energie zur Energieversorgung des elektrisch betriebenen Geräts und zur drahtlosen Datenkommunikation über eine Schnittstelleneinrichtung eingerichtet ist, mit folgenden Schritten:

a) das elektrisch betriebene Gerät wird im Sendebereich einer Sendeeinrichtung platziert, die zur drahtlosen Abstrahlung von Energie eingerichtet ist,
b) wenn das elektrisch betriebene Gerät betriebsbereit ist, wird mittels eines Konfigurationsgeräts eine Datenkommunikation über die Schnittstelleneinrichtung mit dem elektrisch betriebenen Gerät aufgenommen,
c) das Konfigurationsgerät übermittelt dem elektrisch betriebenen Gerät eine Konfigurationsinformation, die in dem elektrisch betriebenen Gerät nichtflüchtig gespeichert wird, wobei die Konfigurationsinformation die Funktion des elektrisch betriebenen Geräts in einer späteren Anwendung nach Abschluss des Konfigurationsverfahrens definiert.

Dies hat den Vorteil, dass vollständig drahtlos betreibbaren elektrisch betriebenen Geräten auf einfache Weise eine gewünschte Funktion zugewiesen werden kann. Das elektrisch betriebene Gerät muss dabei keine eigenen Eingabe- oder Ausgabemittel, wie z. B. Tasten, Schalter oder Leuchten und sonstige Anzeigeeinrichtungen aufweisen. Vielmehr kann eine vollständige Konfiguration des elektrisch betriebenen Geräts mit Hilfe des Konfigurationsgeräts drahtlos erfolgen. Hierbei wird das elektrisch betriebene Gerät zudem drahtlos mit der zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt. Als Beispiel sei die Konfiguration von Lautsprecherboxen einer Stereoanlage genannt. Die Lautsprecherboxen seien vollständig drahtlos betreibbar. Hierzu ist z. B. der Fußboden eines Raums, in dem die Lautsprecherboxen betrieben werden sollen, mit einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung der zuvor oder nachfolgend beschriebenen Art ausgestattet. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird z. B. eine erste Lautsprecherbox in einer ersten Ecke des Raums auf dem Fußboden platziert. Es wird die Konfiguration gemäß dem oben beschriebenen Verfahren durchgeführt, wobei der ersten Lautsprecherbox die Funktion zugewiesen wird, dass sie als rechter Stereokanal dienen soll. Sodann wird der Vorgang mit einer zweiten Lautsprecherbox durchgeführt, die in einer zweiten Raumecke auf dem Fußboden platziert wird. Der zweiten Lautsprecherbox wird durch das Konfigurationsverfahren die Funktion des linken Stereokanals zugewiesen. Nach Abschluss der Konfigurationsphase können die Lautsprecherboxen mit einer Stereoanlage in bekannter Weise betrieben werden, wobei die erste Lautsprecherbox aus über den Fußboden von der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung übertragenen Daten die entsprechenden Audiodaten des rechten Stereokanals aufnimmt und akustisch wiedergibt und die zweite Lautsprecherbox entsprechend die Audiodaten des linken Stereokanals aufnimmt und akustisch wiedergibt.
Das Konfigurationsgerät kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. Es kann Teil der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung sein oder in diese integriert sein. Es kann auch ein separates Gerät sein, wie z. B. ein tragbares Gerät mit Tastatur und Display. Das Konfigurationsgerät kann auch ein an sich für andere Funktionen ausgebildetes Gerät sein, wie z. B. ein Mobiltelefon, ein Laptop oder ein Tablet-PC.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Konfigurationsgerät ebenfalls drahtlos mit elektrischer Energie von der Sendeeinrichtung versorgt. Dies hat den Vorteil, dass das Konfigurationsgerät ebenfalls völlig drahtlos betreibbar ist, selbst wenn es keinen angebauten Akkumulator oder einen Pufferspeicher aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Konfigurationsgerät Eingabemittel und/oder Anzeigemittel auf. Über die Eingabemittel wird die Konfigurationsinformation eingegeben oder ausgewählt, z. B. aus einer Liste. Dies hat den Vorteil, dass eine relativ komfortable Konfiguration von einem Anwender durchführbar ist, ohne dass das elektrisch betriebene Gerät irgendwelche Bedienmittel aufweisen muss.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Konfigurationsgerät über eine übliche drahtlose Schnittstelle direkt mit dem elektrisch betriebenen Gerät kommuniziert, wie z. B. WLAN oder Bluetooth, z. B. über ein in dem Raum bereits vorhandenes WLAN.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stellt das Konfigurationsgerät die Datenverbindung mit dem elektrisch betriebenen Gerät mittelbar über eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung her, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung wenigstens die Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung und wenigstens zwei Schnittstelleneinrichtungen zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung kommuniziert dabei über eine der Schnittstelleneinrichtungen mit dem Konfigurationsgerät und über die andere Schnittstelleneinrichtung mit dem elektrisch betriebenen Gerät. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen drahtlosen Datenverbindungen, wie z. B. WLAN, WUSB, Bluetooth, Zigbee oder eine andere drahtlose Schnittstelle erforderlich sind. Vielmehr kann die Datenkommunikation über Schnittstelleneinrichtungen mit kurzer Reichweite durchgeführt werden. Hierdurch wird die Abstrahlung elektromagnetischer Felder in die Umgebung reduziert.
In einem weiteren Beispiel kann z. B. ein Gerät der Unterhaltungselektronik, ein Haushaltsgerät oder ein Elektrowerkzeug mittels des Konfigurationsgeräts konfiguriert werden. Dies hat den Vorteil, dass solche Geräte mit einer einheitlichen Steuerelektronik hergestellt werden können. Die eigentliche Funktion wird dem Gerät dann erst nach der Herstellung, vor der erstmaligen Benutzung, mittels der Konfigurationsinformation zugewiesen.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch betriebenes Gerät, das die wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfang drahtlos übertragener elektrischer Energie und eine Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, wobei über die Empfangseinrichtung die zur Versorgung des elektrisch betriebenen Geräts und/oder zur Aufladung eines in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehenen Akkumulators erforderliche elektrische Energie empfangen und bereitgestellt wird. Das elektrisch betriebene Gerät ist eingerichtet zur Ausführung von einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Verfahren, z. B. durch entsprechende Software-Programmierung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verfügt das elektrisch betriebene Gerät über keine Eingabemittel zur Eingabe oder Auswahl von Konfigurationsinformationen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein elektrisch betriebenes Gerät, insbesondere ein Datenverarbeitungsgerät, mit einer Empfangseinrichtung zur Drahtlosübertragung von elektrischer Energie von einer Sendeeinrichtung zu dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehen ist, die in dem elektrisch betriebenen Gerät derart angeordnet ist, dass eine Empfangsspule der Empfangseinrichtung zum Empfangen eines von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Versorgungsenergiesignals eingerichtet ist, wobei die Empfangseinrichtung eine mit der Empfangsspule verbundene Verwerte- und Überwachungseinrichtung aufweist, die zur Verwertung und Überwachung des von der Empfangsspule infolge des empfangenen Versorgungsenergiesignals abgegebenen Energiesignals eingerichtet ist, wobei die Verwerte- und Überwachungseinrichtung mit elektrischer Energie aus dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal versorgt ist, derart, dass die Verwerte- und Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens Teile des elektrisch betriebenen Geräts mit elektrischer Energie aus dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal zu versorgen, wenn das von der Empfangsspule abgegebene Energiesignal einen elektrischen Kennwert aufweist, der oberhalb eines vorbestimmten Zuschaltwerts ist, und wenigstens Teile des elektrisch betriebenen Geräts nicht mit elektrischer Energie aus dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal zu versorgen, wenn das von der Empfangsspule abgegebene Energiesignal einen elektrischen Kennwert aufweist, der nicht oberhalb eines vorbestimmten Abschaltwerts ist, jedoch oberhalb eines Grenzwerts ist, bei dem der elektrische Kennwert noch ausreichend zur elektrischen Versorgung der Verwerte- und Überwachungseinrichtung ist.
Als elektrischer Kennwert kann z. B. die von der Empfangsspule abgegebene Spannung überwacht werden.
Die Sendeeinrichtung kann z. B. ein Möbelbauteil sein oder in ein Möbelbauteil integriert sein. Die Sendeeinrichtung kann auch in den Fußboden eines Raums oder einen Fußbodenbelag, z. B. einen Teppich, oder in eine Wand, einen Wandbehang oder ein an der Wand aufgehängtes Element, z. B. ein Bild, oder in die Decke oder ein an der Decke aufgehängtes Element, z. B. eine Lampe, integriert sein.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass ein elektrisch betriebenes Gerät fortwährend betrieben werden kann, ohne dass es einen Pufferakkumulator benötigt. Hierbei kann das elektrisch betriebene Gerät vollständig kabellos betrieben werden, d. h. es sind insbesondere keine Kabelverbindungen für die elektrische Energieversorgung erforderlich. Das elektrisch betriebene Gerät kann beispielsweise auf einem entsprechend hergerichteten Möbelbauteil abgestellt werden. Das Möbelbauteil weist dann eine oder mehrere Sendespulen zur Übertragung der elektrischen Energie auf. Die Energieübertragung erfolgt in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch induktive Übertragung. Hierzu kann in die Sendespule ein hochfrequentes elektrisches Wechselsignal eingespeist werden, z. B. ein Signal in einem Frequenzbereich ≥ 1 MHz. Geeignet ist z. B. ein Signal mit ungefähr 6 Megahertz. Hiermit kann eine Energieübertragung im Leistungsbereich von mehr als 1 W erfolgen, insbesondere mehr als 5 W.
Das elektrisch betriebene Gerät kann dann fortwährend betrieben werden, indem es einfach auf dem entsprechend hergerichteten Möbelbauteil abgestellt wird. Weitere Maßnahmen sind nicht erforderlich. Das Gerät ist sofort betriebsbereit.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass das elektrisch betriebene Gerät ohne Wartezeiten, insbesondere ohne ein Warten auf das Aufladen eines eingebauten Akkumulators, sofort betrieben werden kann. Selbstverständlich kann das elektrisch betriebene Gerät auch zusätzlich einen eingebauten Akkumulator aufweisen, z. B. für einen vom Möbelbauteil unabhängigen Betrieb. Auch in diesem Fall bietet die Erfindung den Vorteil, dass das elektrisch betriebene Gerät beim Abstellen auf einem entsprechend hergerichteten Möbelbauteil sofort betriebsfähig ist und nicht erst nach Aufladen des Akkumulators.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Datenverarbeitungsgeräte aller Art. Hierbei seien als Datenverarbeitungsgeräte neben Computern und Computerähnlichen Geräten insbesondere auch Anzeigegeräte, wie Bildschirme und Displays, verstanden, sowie Eingabegeräte für Computer, wie z. B. eine Tastatur oder eine Computermaus.
Die Erfindung eignet sich auch für Geräte der Unterhaltungselektronik, Lautsprecher, Headsets, Elektro-Haushaltsgeräte, Elektro-Werkzeuge und andere elektrisch betriebene Geräte.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die von der Empfangsspule aufgenommene und aus Energiesignal abgegebene elektrische Energie nicht einfach direkt an angeschlossene Baugruppen des elektrisch betriebenen Geräts abgegeben wird. Vorteilhaft ist die Empfangsspule mit der Verwerte- und Überwachungseinrichtung verbunden, die dafür sorgt, dass aus dem aus der Empfangsspule kommenden Energiesignal ein für den praktischen Betrieb üblicher elektrischer Geräte geeignetes Energiesignal erzeugt wird, so dass das elektrische Gerät spezifikationsgemäß betrieben werden kann. Hierbei wird durch die Verwerte- und Überwachungseinrichtung ausgangsseitig insbesondere ein Energiesignal zur Verfügung gestellt, das bei unzureichendem Energieeintrag in die Empfangsspule, z. B. weil das elektrisch betriebene Gerät zu weit entfernt von einer Sendespule oder ungünstig dazu abgestellt ist, das elektrisch betriebene Gerät bzw. einzelne Baugruppen darin in definierter Weise zu- oder abgeschaltet werden. Vorteilhaft ist die Zu- bzw. Abschaltung unter die Kontrolle der Verwerte- und Überwachungseinrichtung gestellt, die derart ausgebildet ist, dass sie auch bei schwachem Energieversorgungssignal noch ihre Funktion ausüben kann. Hierzu weist die Verwerte- und Überwachungseinrichtung vorteilhaft Bauteile auf, die mit geringer Betriebsspannung betrieben werden können und die einen möglichst geringen Energieverbrauch aufweisen.
Der vorbestimmte Zuschaltwert und der vorbestimmte Abschaltwert können im Prinzip den gleichen Wert aufweisen. Vorteilhaft kann der vorbestimmte Abschaltwert etwas geringer als der vorbestimmte Zuschaltwert gewählt sein. Hierdurch kann eine gewisse Hysterese realisiert werden.
Die Verwerte- und Überwachungseinrichtung kann weitere Bauteile aufweisen, z. B. einen Überspannungsschutzkreis, der direkt an die Empfangsspule angeschlossen ist, sowie Schaltungsanordnungen zum Gleichrichten des von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignals und Schaltungsanordnungen zum Glätten des Spannungssignals und zum Erzeugen einer stabilisierten Ausgangsspannung. Insbesondere kann ein Spannungsregelkreis vorgesehen sein, durch den die Ausgangsspannung bei wechselnden Strombelastungen auf einem vorbestimmten festen Wert auch gehalten wird. Der ausgeregelte Wert der Ausgangsspannung kann einstellbar sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrisch betriebene Gerät eine Unterseite auf, die zum Abstellen auf einem Möbelbauteil oder einer anderen Stellfläche eingerichtet ist, wobei in dem elektrisch betriebenen Gerät die Empfangsspule an der Unterseite angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät batterielos ausgebildet. Es ist somit keine eingebaute Energieversorgung durch eine Batterie vorhanden. Als Batterie seien in diesem Zusammenhang alle nicht-wiederaufladbaren und wiederaufladbaren Batterietechnologien verstanden, d. h. auch sämtliche Akkumulatoren-Technologien.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrisch betriebene Gerät eine Anzeigeeinrichtung zur visuellen Anzeige von Informationen auf. Die Anzeigeeinrichtung kann z. B. ein Display sein, z. B. ein LCD- oder LED-Display. Hierbei ist die Verwerte- und Überwachungseinrichtung zur Abschaltung der Anzeigeeinrichtung eingerichtet, wenn das von der Empfangsspule abgegebene Energiesignal einen elektrischen Kennwert aufweist, der nicht oberhalb eines vorbestimmten Mindestwerts ist, bei dem die Anzeigeeinrichtung störungsfrei Informationen wiedergibt. Der Mindestwert kann z. B. dem Abschaltwert entsprechen. So kann z. B. bei Unterschreitung einer gewissen Mindestspannung des von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignals die Anzeigeeinrichtung abgeschaltet werden. Hierdurch wird einerseits eine Irritation eines Benutzers durch verzerrte oder flackernde Bildwiedergabe vermieden. Zudem kann die Anzeigeeinrichtung immer im spezifikationsgemäßen Bereich betrieben werden, so dass unerwünschte Schädigungen der Anzeigeeinrichtung vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät ausgebildet als Computermonitor, z. B. als Flachbildschirm, als Fernseher, als Mobiltelefon, als Kassensystem oder als Computer. Bei Ausbildung als Kassensystem weist das elektrisch betriebene Gerät z. B. eine Anzeige von registrierten Kassendaten, eine Tastatur und einen Anschluss für einen Laserscanner auf. Bei Ausbildung als Computer kann das elektrisch betriebene Gerät insbesondere als Personal-Computer, als Laptop, als Tablet PC oder als PDA (Personal Digital Assistant) ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Empfangseinrichtung zusätzlich zur Empfangsspule eine Antenne und eine mit der Antenne gekoppelte bidirektionale Datenübertragungseinrichtung auf, die zum Datenaustausch mit einer in ein oder bei der Sendeeinrichtung vorgesehenen drahtlosen Kommunikationseinrichtung eingerichtet ist. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung kann auch an anderer Stelle in der Umgebung des elektrisch betriebenen Geräts vorgesehen sein. Dies erlaubt vorteilhaft zusätzlich eine drahtlose Datenkommunikation zwischen dem elektrisch betriebenen Gerät und der Kommunikationseinrichtung sowie mit damit verbundenen anderen Geräten oder Netzwerken. Hierdurch ist eine Kabelverbindung zur Datenkommunikation entbehrlich. Das elektrisch betriebene Gerät kann damit völlig kabellos ausgestaltet werden, wobei dennoch sämtliche Anforderungen zur Datenkommunikation erfüllt werden können. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung bzw. die bidirektionale Datenübertragungseinrichtung kann z. B. als WLAN, WUSB, Bluetooth, Zigbee oder andere drahtlose Schnittstelle ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Empfangseinrichtung eine mit der Empfangsspule verbundene Datenextraktionseinheit auf. Die Datenextraktionseinheit ist dazu eingerichtet, Daten, die mit dem von der Sendeeinrichtung übertragenen Versorgungsenergiesignal übertragen werden, aus dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal zu extrahieren und zumindest Teilen des elektrisch betriebenen Geräts zuzuführen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Datenübertragung, zumindest in unidirektionaler Richtung, mittels des drahtlos übertragenen Versorgungsenergiesignals. Die Daten können z. B. ähnlich wie bei einer Powerline-Communication auf das Energieversorgungssignal aufmoduliert werden. Die Datenextraktionseinheit extrahiert dann diese Daten aus dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal. Die extrahierten Daten können dann in dem elektrisch betriebenen Gerät beispielsweise einem Mikroprozessor oder direkt einer Anzeigeeinrichtung zugeführt werden. Eine solche Datenübertragung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Datenübertragungs- und Kommunikationseinrichtungen erforderlich sind, wie z. B. Bluetooth-Schnittstellen oder WLAN-Schnittstellen. Diese Weiterbildung eignet sich insbesondere für eine Anwendung in einem elektrisch betriebenen Gerät, dem Daten nur in einer Richtung zugeführt werden, wie z. B. einem Computermonitor oder einem Fernseher.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Verwerte- und Überwachungseinrichtung wenigstens einen ersten elektrischen Ausgangskreis und einen zweiten elektrischen Ausgangskreis auf. An dem ersten elektrischen Ausgangskreis wird eine erste Ausgangsspannung abgegeben. An dem zweiten elektrischen Ausgangskreis wird eine zweite Ausgangsspannung abgegeben. Hierbei ist der zweite elektrische Ausgangskreis von dem ersten elektrischen Ausgangskreis ausgangsseitig entkoppelt. Es können damit zwei voneinander unabhängige Ausgangsspannungen zur Verfügung gestellt werden. Hierbei sind der erste und der zweite elektrische Ausgangskreis von derselben Empfangsspule mit dem von der Empfangsspule abgegebenen Energiesignal versorgt. Dies hat den Vorteil, dass mehrere unterschiedliche Ausgangsspannungen abgegeben werden können, z. B. unterschiedliche Spannungen zur Versorgung unterschiedlicher Teile des elektrisch betriebenen Geräts. So kann z. B. ein 5 Volt-Ausgang und ein 12 Volt-Ausgang vorgesehen sein. Die erste und die zweite Ausgangsspannung können auch identische Werte aufweisen. In diesem Fall werden zwei voneinander entkoppelte Ausgangsspannungen bereitgestellt, die für unterschiedliche Teile des elektrischen Geräts verwendet werden können, z. B. für aus Sicherheitsgründen voneinander elektrisch getrennt ausgebildete Schaltkreise.
Zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten elektrischen Ausgangskreis können noch weitere elektrische Ausgangskreise vorgesehen werden, die in analoger Weise je nach Bedarf hinzugefügt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verwerte- und Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet, die erste Ausgangsspannung abzuschalten, wenn das von der Empfangsspule abgegebene Energiesignal einen elektrischen Kennwert aufweist, der nicht oberhalb eines vorbestimmten ersten Abschaltwerts ist, und die zweite Ausgangsspannung abzuschalten, wenn das von der Empfangsspule abgegebene Energiesignal einen elektrischen Kennwert aufweist, der nicht oberhalb eines vorbestimmten zweiten Abschaltwerts ist, wobei der erste und der zweite Abschaltwerts oberhalb eines Grenzwerts sind, bei dem der elektrische Kennwert noch ausreichend zur elektrischen Versorgung der Verwerte- und Überwachungseinrichtung ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Abschaltung der ersten und der zweiten Ausgangsspannung unabhängig voneinander erfolgen kann z. B. gestaffelt bei bestimmten unterschiedlichen ersten und zweiten Abschaltwerten. Allerdings kann der erste Abschaltwert auch gleich dem zweiten Abschaltwert sein. Hierdurch wird eine unabhängige Abschalt-Möglichkeit für verschiedene Teile des hierdurch versorgten elektrisch betriebenen Geräts ermöglicht. So kann z. B. bei Anwendung in einem Laptop zunächst eine Ausgangsspannung abgeschaltet werden, die zum Betrieb des Displays erforderlich ist. Die Ausgangsspannung zum Betrieb des Mikroprozessors kann zunächst aufrechterhalten werden, z. B. um Datensicherungsvorgänge geordnet abschließen zu können.
Als elektrischer Kennwert kann z. B. die von der Empfangsspule abgegebene Spannung überwacht werden. In Bezug auf das Zuschalten der ersten und der zweiten Ausgangsspannung kann eine Überwachung des elektrischen Kennwerts auf Überschreiten eines jeweiligen Zuschaltwerts des ersten und des zweiten Ausgangskreises vorgesehen sein, analog zu der zuvor für den einen Ausgangskreis angegebenen Überwachung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Ausgangsspannung größer als die erste Ausgangsspannung. Der zweite Abschaltwert ist eine Spannungsschwelle, die größer ist als eine durch den ersten Abschaltwert gebildete Spannungsschwelle. Hierdurch wird die Abschaltung der ersten und der zweiten Ausgangsspannung analog zu dem Pegel der Eingangsspannung, die von der Empfangsspule abgegeben wird, gestaltet. Dies erlaubt eine Aufrechterhaltung der Funktion von Bauteilen des elektrisch betriebenen Geräts, die mit geringerer Spannung als die zweite Ausgangsspannung auskommen, für einen längeren Zeitraum, so dass beispielsweise Datensicherungsvorgänge oder ein Aufladen von Pufferkondensatoren noch erfolgen kann, wenn das empfangene Versorgungsenergiesignal bereits schwächer wird, jedoch noch zur Aufrechterhaltung der niedrigeren ersten Ausgangsspannung ausreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das elektrisch betriebene Gerät als Bildschirmanzeigegerät in Form eines Flachbildschirms mit matrixförmig angeordneten Bildpunktanzeigemitteln und einer rückwärtigen Beleuchtungseinheit zur Hintergrundbeleuchtung der Bildpunktanzeigemittel ausgebildet. Hierbei sind die Bildpunktanzeigemittel sowie deren Steuereinheit zu deren Energieversorgung an den ersten elektrischen Ausgangskreis angeschlossen. Die Beleuchtungseinheit ist zu deren Energieversorgung an den zweiten elektrischen Ausgangskreis angeschlossen. Hierdurch kann beim Betrieb des Bildschirmanzeigegeräts ein optimierter Benutzungskomfort ermöglicht werden. Die für die bessere Erkennbarkeit der auf dem Flachbildschirm mittels der Bildpunktanzeigemittel dargestellten Informationen vorgesehene rückwärtige Beleuchtungseinheit wird dabei zuerst abgeschaltet. Die Funktion der Bildpunktanzeigemittel wird zunächst weiter aufrechterhalten, solange die durch den ersten Abschaltwert gebildete Spannungsschwelle nicht unterschritten ist. Die durch die Bildpunktanzeigemittel wiedergegebene Information ist dann auch nach Abschalten der Beleuchtungseinheit bei ausreichendem Umgebungslicht noch ablesbar, wird jedoch etwas weniger hell dargestellt. Bei ausreichend gutem Empfang des Versorgungsenergiesignals kann die Beleuchtungseinheit jederzeit wieder zugeschaltet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein von der Unterseite des elektrisch betriebenen Geräts von der Sendeeinrichtung her auswertbares Identifikationsmittel an dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehen. Das Identifikationsmittel kann z. B. ein RFID-Tag, eine optische Markierung wie z. B. ein Barcode, oder eine mit einer in der Sendeeinrichtung angeordneten Sendespule in Resonanz bringbare Geräte-seitige Spule sein. Hierdurch kann eine in oder an der Sendeeinrichtung vorgesehene Auswerteeinrichtung feststellen, ob ein elektrisch betriebenes Gerät, das zur drahtlosen Energieversorgung ausgebildet ist, sich in Sendereichweite befindet. Diese Information kann von der Auswerteeinrichtung dann für eine bedarfsgerechte Einspeisung elektrischer Energie in die Sendespule oder selektiv in einzelne Sendespulen, sofern eine Vielzahl von Sendespulen vorgesehen ist, verwendet werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung zusätzlich feststellen, ob das elektrisch betriebene Gerät bestimmte Kompatibilitätsvoraussetzungen für eine Datenkommunikation aufweist, bzw. ob das elektrisch betriebene Gerät eine entsprechende Zugangsberechtigung für den Zugang zu einem Datenkommunikationsnetzwerk aufweist. Bei entsprechender Kompatibilität bzw. entsprechender Zugangsberechtigung kann dann dem elektrisch betriebenen Gerät automatisch der Zugang gewährt werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine Empfangseinrichtung eines elektrisch betriebenen Geräts der zuvor genannten Art gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch eine Verwerte- und Überwachungseinrichtung eines elektrisch betriebenen Geräts der zuvor genannten Art gelöst. Die Empfangseinrichtung und/oder die Verwerte- und Überwachungseinrichtung kann auch separat gehandelt werden, z. B. als Ersatzteil oder Ergänzungsteil für ein elektrisch betriebenes Gerät. Hierbei weist die Empfangseinrichtung bzw. die Verwerte- und Überwachungseinrichtung die ihr zugeordneten, zuvor genannten Merkmale auf.
Die zuvor im Zusammenhang mit der Empfangseinrichtung bzw. der Sendeeinrichtung genannten Bauteile, wie eine Empfangsspule, eine Sendespule, eine Datenkommunikationsspule und/oder eine Identifikationsspule, sowie deren zur Steuerung der Energieabstrahlung und Datenübermittlung vorgesehenen Bauteile können auf einer gemeinsamen Platine, z. B. einer Sendeplatine für die Sendeeinrichtung oder einer Empfangsplatine für die Empfangseinrichtung, angeordnet sein. Die genannten Bauteile können auch ganz oder teilweise in einem integrierten Schaltkreis (Chip) angeordnet sein, wobei in den integrierten Schaltkreis auch die Sende- oder Empfangsspule bzw. die Datenkommunikations- oder Identifikationsspule integriert sein kann.
Sofern eine Platine verwendet wird, kann es sich um eine Platine aus handelsüblichem starren Platinenmaterial oder um eine flexible Platine handeln, z. B. eine Folien-Platine. Die flexible Platine erlaubt eine größere Flexibilität bei der Anbringung der Sendeeinrichtung bzw. der Empfangseinrichtung in einem elektrisch betriebenen Gerät. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die zuvor genannten Spulen auch direkt in einem Kunststoff-Gehäusebauteil des elektrisch betriebenen Gerätes eingegossen bzw. eingespritzt sein oder auf der Innenseite eines Gehäusebauteils auf dem Kunststoff aufgebracht sein, z. B. durch mit einem Aufdampfungsprozess aufgebrachte Leiterbahnen.
Bei Elektro-Haushaltsgeräten, Elektro-Werkzeugen und anderen Geräten mit nicht eindeutiger Ablagepositionierung (ohne eindeutiges „oben” und „unten”) können doppelseitig ausgeführte Antennen und ggf. doppelseitige ID-Transponder verwendet werden, um unabhängig von der Lage des Gerätes die Versorgung mit Energie und ggf. Daten sicherzustellen.
Die Erfindung eignet sich sowohl zur Versorgung von elektrisch betriebenen Geräten mit als auch ohne Pufferung der elektrischen Energieversorgung. Zur Pufferung kann das elektrisch betriebene Gerät einen Pufferspeicher aufweisen, z. B. einen Kondensator oder einen Akkumulator.
Für die drahtlose Energieübertragung kann in die Sendespule ein hochfrequentes elektrisches Wechselsignal eingespeist werden, z. B. ein Signal in einem Frequenzbereich ≥ 1 MHz. Geeignet ist z. B. ein Signal mit ungefähr 6 Megahertz. Hiermit kann eine Energieübertragung im Leistungsbereich von mehr als 1 W erfolgen, insbesondere mehr als 5 W.
Die Empfangseinrichtung kann auch direkt in einem Akkumulator-Pack untergebracht sein, z. B. in einem Standard-Notebook-Akku oder dem Akkumulator-Pack eines Elektro-Werkzeugs. Dies hat den Vorteil, dass ein solcher Akkumulator-Pack auch einzeln aufgeladen werden kann, wenn er sich nicht in einem elektrisch betriebenen Gerät befindet. Der Akkumulator-Pack muss dann nur im Sendebereich einer Sendeeinrichtung platziert werden. Über die in dem Akkumulator-Pack integrierte Empfangseinrichtung können die Akkumulatorzellen dann aufgeladen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 – eine Anordnung mit einem elektrisch betriebenen Gerät und einem Möbelbauteil und
2 – eine erste Ausführungsform elektrischer Komponenten eines elektrisch betriebenen Geräts und
3 – eine zweite Ausführungsform elektrischer Komponenten eines elektrisch betriebenen Geräts und
4 – visuelle Darstellungen auf einer Ausgabeeinrichtung und
5 – den Aufbau einer Datenbotschaft und
6 – eine Anordnung mit einem elektrisch betriebenen Gerät und einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung und
7 – eine Interaktion zwischen einem elektrisch betriebenen Gerät und einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung und
8 – eine Konfiguration von elektrisch betriebenen Geräten.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
Die 1 zeigt ein elektrisch betriebenes Gerät in Form eines Bildschirmanzeigegeräts 3. Das Bildschirmanzeigegerät 3 weist einen Flachbildschirm auf, der auf einem Standfuß 4 des Bildschirmanzeigegeräts 3 montiert ist. Der Standfuß 4 weist eine Unterseite 5 auf. Die Unterseite 5 dient zum Abstellen des Bildschirmanzeigegeräts 3 auf einem als Sendeeinrichtung dienenden Möbelbauteil 1.
Die 1 zeigt ferner ein Möbelbauteil 1, das stark schematisiert als Platte eines Tischs wiedergegeben ist. Es können auch andere Arten von Möbelbauteilen verwendet werden, wie z. B. Regale oder Sitzmöbel. In das Möbelbauteil 1 sind als Teile der Sendeeinrichtung eine Vielzahl von Sendespulen 2 eingelassen, die aus optischen Gründen an sich nicht sichtbar sind, jedoch zur beispielhaften Darstellung ihrer Position in der 1 sichtbar dargestellt sind. Die Sendespulen 2 sind mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung verbunden, die ein hochfrequentes elektrisches Signal in eine oder mehrere Sendespulen 2 einspeist. Die Steuereinrichtung kann ebenfalls in dem Möbelbauteil 1, an dem Möbelbauteil 1 oder in dessen Umgebung angeordnet sein. Hierdurch wird das drahtlos übertragene, von dem Möbelbauteil 1 abgestrahlte Versorgungsenergiesignal erzeugt. Die Erzeugung kann z. B. wie in DE 10 2006 027 824 A1 angegeben erfolgen. Die Sendeeinrichtung und die Steuereinrichtung sind dabei Teile einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung.
Das Bildschirmanzeigegerät 3 weist eine Empfangsspule zum Empfang des von dem Möbelbauteil 1 abgestrahlten Versorgungsenergiesignals sowie weitere elektronische Bauteile auf, die nachfolgend näher beschrieben werden. Die Empfangsspule sowie die weiteren elektronischen Bauteile können in dem Gehäuse des Bildschirmanzeigegeräts 3 angeordnet sein, insbesondere in dem Standfuß 4. Es ist vorteilhaft, insbesondere die Empfangsspule in dem Standfuß 4 anzuordnen, um eine möglichst effiziente Energieübertragung von dem Möbelbauteil 1 durch induktive Einkopplung zu ermöglichen.
In der 2 sind mehrere in dem Bildschirmanzeigegerät 3 vorgesehene Bauteile gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Vorgesehen ist eine Empfangsspule 6, die zunächst mit einer Spannungsvorbehandlungseinheit 7 verbunden ist. Die Spannungsvorbehandlungseinheit 7 weist beispielsweise einen Gleichrichter, eine Spannungsglättungsschaltung z. B. mit einem Kondensator und ggf. eine Überspannungsschutzschaltung auf. Durch die Überspannungsschutzschaltung werden nachgeschaltete Baugruppen vor zu hohen Eingangsspannungen geschützt. Der Spannungsvorbehandlungseinheit 7 ist eine Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 nachgeschaltet. Diese überwacht das von der Spannungsvorhandlungseinheit 7 abgegebene Spannungssignal darauf, ob ein vorbestimmter Zuschaltspannungswert vorliegt. Liegt der vorbestimmte Zuschaltspannungswert vor, gibt die Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 an ihrer Ausgangsseite eine Ausgangsspannung an eine elektrische Baugruppe 9 des Bildschirmanzeigegeräts ab, z. B. an eine mikroprozessorgesteuerte Steuereinheit und/oder an Bildpunktanzeigemittel. Wird ein vorbestimmter Abschaltspannungswert nicht erreicht, schaltet die Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 an ihrer Ausgangsseite die Ausgangsspannung ab. Die Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 kann zusätzlich eine Spannungsregelungsschaltung aufweisen, durch die die an die elektrische Baugruppe 9 abgegebene Ausgangsspannung auf einen konstanten Wert geregelt wird, unabhängig von der jeweils aktuellen Stromaufnahme der elektrischen Baugruppe 9.
Die Empfangsspule 6, die Spannungsvorbehandlungseinheit 7 und die Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 können zu einer Empfangseinrichtung 20 zusammengefasst sein.
Die Empfangseinrichtung 20 kann als Option zusätzlich eine Antenne 10 aufweisen, die z. B. in der Nähe der Empfangsspule 6 angeordnet sein kann. Über die Antenne 10 können Datensignale von dem Möbelbauteil 1, sofern dieses ebenfalls mit einer entsprechenden Antenne ausgestattet ist, oder von drahtlosen Schnittstellen in der Umgebung empfangen werden oder an diese gesendet werden. Hierdurch ist eine bidirektionale Datenkommunikation möglich. Die Antenne 10 ist mit einer bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 11 verbunden. Die bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 11 setzt die Signale der Antenne 10 in Datensignale um, die z. B. an die Baugruppe 9 abgegeben werden bzw. von der Baugruppe 9 aufgenommen und in für die Antenne abstrahlbare Signale umgewandelt werden. Die bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 11 sowie die Antenne 10 können z. B. als WLAN, WUSB, Bluetooth, Zigbee oder andere drahtlose Schnittstelle ausgebildet sein.
Das Bildschirmanzeigegerät 3 dient nur als exemplarisches Beispiel für beliebige Arten elektrisch betriebener Geräte. Ähnliche Situationen finden sich auch in Notebooks und anderen Geräten.
Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform von Komponenten des Bildschirmanzeigegeräts, wobei die Komponenten wiederum zu einer Empfangseinrichtung 20 zusammengefasst sein können. Gemäß 3 sind als bereits zuvor beschriebene Komponenten wiederum die Empfangsspule 6, die Spannungsvorbehandlungseinheit 7, die Verwerte- und Überwachungseinrichtung 8 sowie die elektrische Baugruppe 9 vorhanden. Im Unterschied zu 2 weist die Verwerte- und Überwachungseinrichtung neben einem ersten Ausgangskreis 8 zusätzlich einen zweiten Ausgangskreis 12 auf, der parallel zu dem ersten Ausgangskreis 8 über die Spannungsvorbehandlungseinheit 7 mit der Empfangsspule 6 verbunden ist. Beide Ausgangskreise 8, 12 erhalten somit das gleiche Eingangsspannungssignal. Der zweite Ausgangskreis 12 kann vergleichbar aufgebaut sein wie der erste Ausgangskreis 8. Jedoch wird an dem zweiten Ausgangskreis 12 eine zweite Ausgangsspannung abgegeben, die unabhängig von der von dem ersten Ausgangskreis 8 abgegebenen ersten Ausgangsspannung ist. So kann z. B. über die zweite Ausgangsspannung eine weitere Baugruppe 13 des Bildschirmanzeigegeräts mit elektrischer Energie versorgt werden. Beispielhaft sei angenommen, dass es sich bei der weiteren Baugruppe 13 um eine rückwärtige Beleuchtungseinheit zur Hintergrundbeleuchtung der Bildpunktanzeigemittel des Bildschirmanzeigegeräts 3 handelt.
Es kann z. B. vorgesehen sein, dass an dem ersten Ausgangskreis 8 eine Ausgangsspannung von 5 Volt bereitgestellt wird, an dem zweiten Ausgangskreis 12 eine Ausgangsspannung von 15 Volt zum Betrieb der Beleuchtungseinheit 13. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Ausgangskreis 8 die erste Ausgangsspannung bei einer von der Spannungsvorbehandlungseinheit 7 abgegebenen Spannung von weniger als 15 Volt abschaltet, und der zweite Ausgangskreis 12 seine Ausgangsspannung bei einer von der Spannungsvorbehandlungseinheit 7 abgegebenen Spannung von weniger als 60 Volt abschaltet. In diesem Beispiel ist angenommen, dass von der Empfangsspule 6 bzw. der Spannungsvorbehandlungseinheit 7 im Normalfall eine Spannung von 100 Volt abgegeben wird.
Die Ausführungsform gemäß 3 weist außerdem als optionale Elemente eine zusätzliche Überwachungseinheit 14 sowie einen Umschalter 15 auf. Ferner ist ein Akkumulator 16 vorgesehen. Über den Umschalter 15 kann die Spannungsversorgung der elektrischen Baugruppe 9 von der ersten Ausgangsspannung vom ersten Ausgangskreis 8 umgeschaltet werden auf den Akkumulator 16. Die zusätzliche Überwachungseinheit 14 steuert dabei den Umschalter 15 derart, dass die zusätzliche Überwachungseinheit 14 die von der Spannungsvorbehandlungseinheit 7 abgegebene Spannung überwacht und bei Unterschreitung eines kritischen Werts, der etwas höher sein sollte als die durch den ersten Abschaltwert gebildete Spannungsschwelle, den Umschalter 15 um schaltet, so dass der Akkumulator 16 mit der elektrischen Baugruppe 9 verbunden ist. Hierdurch wird eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der elektrischen Baugruppe 9 sichergestellt.
Als weitere optionale Baugruppe als Teil der Empfangseinrichtung 20 ist eine Datenextraktionseinheit 13 vorgesehen. Die Datenextraktionseinheit 13 ist direkt mit der Empfangsspule 6 verbunden. Hierdurch empfängt die Datenextraktionseinheit 13 die von der Empfangsspule 6 empfangenen Signale ohne Verfälschung durch andere Einheiten, z. B. die Spannungsvorbehandlungseinheit 7. Die Datenextraktionseinheit 13 kann hierdurch Datensignale, die in dem von dem Möbelbauteil 1 abgestrahlten Versorgungsenergiesignal gegebenenfalls vorhanden sind, extrahieren und über eine Datenverbindung z. B. der elektrischen Baugruppe 9 zuführen. So können z. B. Informationen, die auf dem Bildschirmanzeigegerät dargestellt werden sollen, mittels des Versorgungsenergiesignals übertragen werden. Diese werden dann durch die Datenextraktionseinheit 13 sozusagen herausgefiltert und können einer Steuereinheit, die die Bildpunktanzeigemittel steuert, zugeführt werden.
Anhand der 4 sind verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten der Ausgabe einer Kenngröße über die von der Empfangseinrichtung aufgenommene elektrische Energie bzw. über die Empfangsfeldstärke beispielhaft wiedergegeben, wobei von einer visuellen Ausgabeeinrichtung 40 ausgegangen wird, z. B. dem Display eines Bildschirmanzeigegeräts 3, wie in der 1 dargestellt. Entsprechende Kenngrößen können auch akustisch ausgegeben werden, z. B. durch synthetische Spracherzeugung oder durch Töne unterschiedlicher Tonhöhe.
Auf der visuellen Ausgabeeinrichtung 40 wird eine Kenngröße 41 über die Empfangsfeldstärke dargestellt, z. B. in Form mehrerer Balken mit nach rechts hin größer werdender Höhe. Je nach der aktuellen Empfangsfeldstärke variiert die Anzahl der dargestellten Balken, wobei bei maximaler Empfangsfeldstärke sämtliche Balken dargestellt werden. Eine weitere Kenngröße 42 zeigt an, ob die für den laufenden Betrieb des elektrisch betriebenen Geräts erforderliche elektrische Leistung über die Empfangseinrichtung empfangen wird. Wenn ausreichend elektrische Leistung über die Empfangseinrichtung empfangen, kann dies z. B. durch ein „O.K.” angezeigt wird. Ist die empfangene Leistung zu gering, kann z. B. eine Warnung angezeigt werden, z. B. in roter Schrift. Die Warnung wird angezeigt, solange ein in das elektrisch betriebene Gerät integrierter Pufferakkumulator oder Pufferkondensator den Betrieb des elektrisch betriebenen Geräts aufrechterhalten kann. Sobald die darin gespeicherte Energie für den Betrieb des Geräts nicht mehr ausreicht, wird dieses in definierter Weise abgeschaltet. Hierbei werden noch nicht gespeicherte Daten zuvor in einen nichtflüchtigen Datenspeicher eingespeichert.
Über weitere Anzeigemittel 43, 44, 45, 46 wird angezeigt, in welcher Richtung das elektrisch betriebene Gerät auf dem Möbelbauteil 1 bzw. der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung verschoben werden soll, um den Empfang der drahtlos übertragenen elektrischen Energie zu verbessern. Im vorliegenden Fall wird durch einen Linkspfeil 43 angezeigt, dass das elektrisch betriebene Gerät nach links verschoben werden soll. Durch gestrichelt wiedergegebene Pfeile 44, 45, 46 kann im Bedarfsfalle eine andere Verschieberichtung signalisiert werden.
Über einen weiteren Anzeigebereich 47 wird dargestellt, ob sich die von der Empfangseinrichtung aufgenommene elektrische Leistung verringert und/oder erhöht, wenn die Platzierung des elektrisch betriebenen Geräts verändert wird. Hierbei wird z. B. ein in der Höhe variabler Anzeigepfeil 48 dargestellt, dessen Höhe in dem durch den punktiert dargestellten Doppelpfeil markierten Bereich verändert werden kann. Befindet sich der Anzeigepfeil 48 in dem mit dem „+”-Zeichen markierten Bereich, erhöht sich die aufgenommene elektrische Leistung, im mit dem „–”-Zeichen markierten Bereich verringert sich die aufgenommene elektrische Leistung.
Die 5 zeigt einen beispielhaften Ausbau von Datenbotschaften, die von einem elektrisch betriebenen Gerät, z. B. dem Bildschirmanzeigegerät 3, an eine Sende- und Empfangseinrichtung 1 im Rahmen einer Datenkommunikation gesandt werden. Die Datenbotschaft 50 besteht aus acht Datenbytes 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58. Die Datenbotschaft 50 beginnt mit einem Botschaftsidentifikator 51, der anzeigt, dass von dem elektrisch betriebenen Gerät Daten bezüglich des Managements der drahtlosen Energieversorgung übertragen werden. Das letzte Datenbyte 58 kann z. B. zur Absicherung der Botschaft dienen, z. B. in der Form einer Checksumme. Die Datenbytes 52 bis 57 enthalten Nutzdaten. Das Datenbyte 52 enthält einen Leistungsbedarfswert, der die von dem elektrisch betriebenen Gerät gewünschte, abgestrahlte Leistung der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung kennzeichnet. Das Datenbyte 53 enthält einen Leistungsbedarfs-Vorschauwert, der einen absehbaren zukünftigen Leistungsbedarf des elektrisch betriebenen Geräts kennzeichnet. Der Leistungsbedarfs-Vorschauwert kann so festgelegt sein, dass er die in den nächsten 10 Sekunden benötigte elektrische Leistung kennzeichnet.
Das Datenbyte 54 enthält einen Leistungsempfangswert. Der Leistungsempfangswert kennzeichnet die von dem elektrisch betriebenen Gerät empfangene Leistung oder einen daraus bestimmten Wert. Hierdurch gibt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 eine Rückmeldung über die wirklich empfangene Leistung. Das Datenbyte 55 enthält einen Ladezustandswert, der den Ladezustand eines in dem elektrisch betriebenen Gerät angeordneten Akkumulators kennzeichnet. Die Datenbytes 56, 57 können mit weiteren sinnvollen Werten belegt werden.
Die 6 zeigt eine Anordnung mit einem elektrisch betriebenen Gerät 60, z. B. einem Laptop oder Notebook, sowie einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1. Diese weist, wie das zuvor anhand der 1 beschriebene Möbelbauteil 1, Antenneneinheiten 22 auf, die z. B. die Sendespulen 2 gemäß Figur ein enthalten können. In der Ausführungsform gemäß 6 sind die Antenneneinheiten 22 mit weiteren Merkmalen ausgebildet. Jede Antenneneinheit 22 weist eine elektrische Energieversorgungsspule 61, eine Datenkommunikationsspule 62 sowie eine Identifikationsspule 63 auf. Je nach Ausgestaltung der Datenkommunikationsschnittstelle und der Identifikationsschnittstelle können die Datenkommunikationsspule 62 und/oder die Identifikationsspule 63 auch in einer anderen Antennenform als einer Spulenform ausgebildet sein. Über die Energieversorgungsspule 61 wird die drahtlos übertragene elektrische Energie abgestrahlt. Über die Datenkommunikationsspule 62 erfolgt eine Datenkommunikation mit einem elektrisch betriebenen Gerät, sofern es zur Datenkommunikation ausgebildet ist. Die Datenkommunikation über die Datenkommunikationsspule 62 erfolgt dabei über eine zweite Schnittstelleneinrichtung der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung. Über die Identifikationsspule 63 wird eine anfängliche Identifikation eines elektrisch betriebenen Geräts durchgeführt, indem ein Identifikator aus dem elektrisch betriebenen Gerät ausgelesen wird, z. B. von einem ID-Transponder. Die Identifikationsspule 63 ist mit einer ersten Schnittstelleneinrichtung der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 verbunden. Die Energieversorgungsspule 61, die Datenkommunikationsspule 62 und die Identifikationsspule 63 können z. B. auf einer Platine nebeneinander oder in verschiedenen Lagen versetzt übereinander angeordnet sein, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, dass gegenseitige Beeinflussungen der über die Spulen 61, 62, 63 übertragenen Felder minimiert sind.
Das elektrisch betriebene Gerät 60 weist einen Antenneneinheit 64 auf, die analog zu der Antenneneinheit 22 ausgebildet sein kann. Vorgesehen sein kann dort insbesondere eine Energieversorgungsspule, die zum Empfang der von der Energieversorgungsspule 61 abgestrahlten elektrischen Energie dient, z. B. in der Art der Empfangsspule 6. Ferner ist eine Datenkommunikationsspule in der Antenneneinheit 64 vorgesehen, sowie ein ID-Transponder mit einer zugeordneten Antenne.
Als zentrale Ressourcen weist die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 eine zentrale Steuereinrichtung 65 auf, die die Steuerung der mehreren Antenneneinheiten 22 hinsichtlich der drahtlosen Energieabstrahlung sowie der Datenkommunikation über die Datenkommunikationsspulen 62 und die Identifikation elektrisch betriebener Geräte über die Identifikationsspulen 63 ausführt. Zur Identifikation elektrisch betriebener Geräte anhand des ausgelesenen Identifikators weist die Steuereinrichtung 65 eine Datenbank 66 auf, in der die Identifikatoren sowie zugeordnete Leistungsbedarfswerte verschiedener elektrischer Gerätetypen und/oder Geräteklassen gespeichert sind. Die Steuereinrichtung 65 weist zudem zentrale Elemente zur elektrischen Energieversorgung, z. B. ein Schaltnetzteil, auf. Das Netzteil kann auch als externes Gerät ausgeführt werden, ähnlich den Notebook-Netzteilen. Die Steuereinrichtung 65 ist über eine elektrische Leitung 67 mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden. Zudem kann die Steuereinrichtung 65 über eine Datenverbindung 68, die drahtlos oder drahtgebunden ausgeführt sein kann, mit einem lokalen Netzwerk oder dem Internet 69 verbunden sein.
Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 ist ferner mit einem Beamer 70 verbunden. Die Steuereinrichtung 65 sorgt für eine Zuordnung des Beamers 70 zu einem elektrisch betriebenen Gerät 60 je nach Aufstellort des elektrisch betriebenen Geräts 60.
Die 7 zeigt den Ablauf der Identifikation und Datenkommunikation zwischen einem elektrisch betriebenen Gerät und einer Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung sowie den zeitlichen Verlauf der abgestrahlten Leistung einer Sendespule 2 bzw. einer Energieversorgungsspule 61. Im Diagramm a wird die anfängliche Identifikation über die erste Schnittstelleneinrichtung dargestellt, im Diagramm b der Verlauf der abgestrahlten Leistung P, im Diagramm c die Datenkommunikation über die zweite Schnittstelleneinrichtung. In den Diagrammen a und c stellen die Pfeile jeweils einen Datenaustausch zwischen dem elektrisch betriebenen Gerät und der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung dar, wobei ein von oben nach unten verlaufender Pfeil eine Datenübertragung von dem elektrisch betriebenen Gerät zu der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung kennzeichnet und ein umgekehrt verlaufender Pfeil die entsprechend umgekehrte Datenübertragungsrichtung.
Die 7a zeigt das Auslesen eines Identifikators von dem elektrisch betriebenen Gerät über die erste Schnittstelleneinrichtung. Das zum Zeitpunkt 71 begonnene Auslesen ist zum Zeitpunkt 72 abgeschlossen. Ab diesem Zeitpunkt 72 beginnt die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung mit der drahtlosen Abstrahlung elektrischer Energie über eine Sendespule 2 bzw. eine Energieversorgungsspule 61. Ab dem Zeitpunkt 72 beginnt zudem eine Datenkommunikation über die zweite Schnittstelleneinrichtung, wie in der 7c dargestellt. Während dieser Datenkommunikation werden mehrfach aktualisierte Leistungsbedarfswerte von dem elektrisch betriebenen Gerät an die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung übermittelt. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung passt die über die Sendespule 2 bzw. die Energieversorgungsspule 61 abgestrahlte elektrische Energie gemäß dem Kurvenverlauf 73 kontinuierlich dem Bedarf an.
Die 8 zeigt eine Konfiguration zweier elektrisch betriebener Geräte 81, 84 mittels eines hierfür vorgesehenen Konfigurationsgeräts 80. Angenommen sei, dass eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 in Form eines mit einer Vielzahl von Sendespulen 2 versehenen Fußbodenbelags vorhanden ist, z. B. eines Teppichbodens. Die Sendespulen 2 können einen Aufbau entsprechend 1 oder gemäß den Antenneneinheiten 22 der 6 aufweisen. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur die jeweils in der Nähe des Konfigurationsgeräts 80 und der elektrisch betriebenen Geräte 81, 84 vorhandenen Sendespulen 2 dargestellt.
Die elektrisch betriebenen Geräte 81, 84 werden an gewünschten Aufstellorten aufgestellt. Das Konfigurationsgerät 80 wird ebenfalls auf der Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 abgestellt. Sowohl das Konfigurationsgerät 80 als auch die elektrisch betriebenen Geräte 81, 84 werden über die jeweils in ihrer Nähe befindlichen Sendespulen 2 drahtlos mit elektrischer Energie versorgt. Das Konfigurationsgerät 80 überträgt eine Konfigurationsinformation CFG1 an das elektrisch betriebene Gerät 81. Das elektrisch betriebene Gerät 81 empfängt mittels einer integrierten Steuereinheit 82 die Konfigurationsinformation CFG1 und speichert diese nicht flüchtig in einem Speicher 83. Das Konfigurationsgerät 80 übersendet eine zweite Konfigurationsinformation CFG2 an das elektrisch betriebene Gerät 84. Das elektrisch betriebene Gerät 84 empfängt über eine Steuereinheit 85 die Konfigurationsinformation CFG2 und speichert diese nicht flüchtig in einem Speicher 86.
Für die Übertragung der Konfigurationsinformationen CFG1 und CFG2 kann das Konfigurationsgerät 80 eine Datenkommunikation mit dem jeweiligen elektrisch betriebenen Gerät 81, 84 auf direktem Wege, z. B. mittels einer drahtlosen Schnittstelle wie WLAN, WUSB, Bluetooth, Zigbee oder andere drahtlose Schnittstellen, aufnehmen, z. B. über ein in dem Raum vorhandenes WLAN-Netzwerk. Das Konfigurationsgerät 80 kann auch eine indirekte Datenkommunikation mit den elektrisch betriebenen Geräten 81, 84 über die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 aufnehmen. Hierbei überträgt das Konfigurationsgerät 80 die jeweilige Konfigurationsinformation über die Datenkommunikationsspule der nächst gelegenen Antenneneinheit 22 zunächst an die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1. Die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung 1 überträgt die Konfigurationsinformation wiederum über die dem jeweiligen elektrisch betriebenen Gerät 81, 84 nächst gelegene Antenneneinheit 22, und zwar über deren Datenkommunikationsspule, an das elektrisch betriebene Gerät 81, 84. in diesem Fall ist keine zusätzliche Kommunikationsinfrastruktur z. B. in Form eines WLAN erforderlich.
Das erste elektrisch betriebene Gerät 81 kann z. B. eine Lautsprecherbox sein, der die Funktion „rechter Stereokanal” zugewiesen wird. Das zweite elektrisch betriebene Gerät 84 kann z. B. eine weitere Lautsprecherbox sein, der die Funktion „linker Stereokanal” zugewiesen wird.
Die Konfigurationsinformation CFG1 und CFG2 können an dem Konfigurationsgerät 80 über daran vorgesehene Tasten 87 von einem Benutzer ausgewählt werden. Das Konfigurationsgerät 80 kann zusätzlich über optische und/oder akustische Ausgabeeinrichtungen verfügen, z. B. über ein Display. Über die Ausgabeeinrichtung kann eine durchgeführte Konfiguration eines elektrisch betriebenen Geräts 81, 82 quittiert werden, indem dem Benutzer eine Rückmeldung über die abgeschlossene Konfiguration gegeben wird. Die Rückmeldung über die abgeschlossene Konfiguration kann auch direkt über das elektrisch betriebene Gerät 81, 82 erzeugt werden. Sofern es sich z. B. um Lautsprecherboxen handelt, können diese ein akustisches Quittierungssignal abgeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004027847 A1 [0001]
DE 102006027828 A1 [0001]
DE 102008013649 B4 [0001]
DE 102009012786 A1 [0001]
DE 102006027824 A1 [0090]

Claims

Verfahren zur Konfiguration eines elektrisch betriebenen Geräts, das vollständig drahtlos betreibbar ist, wobei das elektrisch betriebene Gerät zum Empfang drahtlos übertragener elektrischer Energie zur Energieversorgung des elektrisch betriebenen Geräts und zur drahtlosen Datenkommunikation über eine Schnittstelleneinrichtung eingerichtet ist, mit folgenden Schritten: a) das elektrisch betriebene Gerät wird im Sendebereich einer Sendeeinrichtung platziert, die zur drahtlosen Abstrahlung von Energie eingerichtet ist, b) wenn das elektrisch betriebene Gerät betriebsbereit ist, wird mittels eines Konfigurationsgeräts eine Datenkommunikation über die Schnittstelleneinrichtung mit dem elektrisch betriebenen Gerät aufgenommen, c) das Konfigurationsgerät übermittelt dem elektrisch betriebenen Gerät eine Konfigurationsinformation, die in dem elektrisch betriebenen Gerät nicht-flüchtig gespeichert wird, wobei die Konfigurationsinformation die Funktion des elektrisch betriebenen Geräts in einer späteren Anwendung nach Abschluss des Konfigurationsverfahrens definiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationsgerät ebenfalls drahtlos mit elektrischer Energie von der Sendeeinrichtung versorgt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationsgerät Eingabemittel und/oder Anzeigemittel aufweist und über die Eingabemittel die Konfigurationsinformation eingegeben oder ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationsgerät die Datenverbindung mit dem elektrisch betriebenen Gerät mittelbar über eine Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung herstellt, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung wenigstens die Sendeeinrichtung zur drahtlosen Energieabstrahlung und wenigstens zwei Schnittstelleneinrichtungen zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, wobei die Energieversorgungs- und Datenkommunikationseinrichtung über eine erste Schnittstelleneinrichtung mit dem Konfigurationsgerät und über eine zweite Schnittstelleneinrichtung mit dem elektrisch betriebenen Gerät kommuniziert.
Elektrisch betriebenes Gerät, das die wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfang drahtlos übertragener elektrischer Energie und eine Schnittstelleneinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist, wobei über die Empfangseinrichtung die zur Versorgung des elektrisch betriebenen Geräts und/oder zur Aufladung eines in dem elektrisch betriebenen Gerät vorgesehenen Akkumulators erforderliche elektrische Energie empfangen und bereit gestellt wird, eingerichtet zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrisch betriebenes Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch betriebene Gerät über keine Eingabemittel zur Eingabe oder Auswahl von Konfigurationsinformationen verfügt.
Konfigurationsgerät, eingerichtet zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.