DE102008027110A1

DE102008027110A1 - Mobile electronic equipment e.g. tablet personal computer, has power supply unit, electronic system, energy storage and communication interface, where electrical power measurable at interface is fed into energy storage

Info

Publication number: DE102008027110A1
Application number: DE102008027110A
Authority: DE
Inventors: Armin Götzmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2009-12-10

Abstract

The equipment (10) has a power supply unit (12), an electronic system (14), an energy storage (16) and a communication interface (18), where electrical power measurable at the interface is fed into the energy storage over an Ethernet communication line. An uncoupling device (26) is arranged downstream to the communication interface for uncoupling the electrical power from a signal comprising data. A rectifier (32) is arranged downstream to an energy output (30) of the uncoupling device. A controller (34) is arranged downstream to the rectifier.

Description

Die Erfindung betrifft ein mobiles elektronisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a mobile electronic device according to the preamble of claim 1.

Derartige mobile elektronische Geräte sind allgemein bekannt, dazu gehören z. B. Laptops, Tablet PCs und Mobile Panels. Sie werden oft „semi-drahtlos” betrieben, das heißt, die Energieversorgung erfolgt über einen internen Energiespeicher nach Art eines Akkus, also ohne Kabelverbindung zu einem Stromnetz, und die Kommunikation erfolgt über eine physikalische Verbindung zu einem Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise über ein Ethernetkabel.such mobile electronic devices are well known, these include z. For example, laptops, tablet PCs and mobile panels. They are often operated "semi-wireless", this means, the power supply is over an internal energy storage in the manner of a battery, ie without cable connection to a power grid, and communication takes place via a physical connection to a communication network, for example via a Ethernet cable.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mobiles elektronisches Gerät anzugeben, mit dem eine längere Betriebszeit im semi-drahtlosen Betrieb möglich ist.A The object of the invention is a mobile electronic Specify device with a longer one Operating time in semi-wireless operation is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem mobilen elektronischen Gerät mit einem Netzteil, einer Elektronik, einem Energiespeicher und einer Kommunikationsschnittstelle vorgesehen, dass eine an der Kommunikationsschnittstelle abgreifbare elektrische Leistung in den Energiespeicher einspeisbar ist.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. This is in a mobile electronic device with a power supply, a Electronics, an energy storage and a communication interface provided that a tapped off at the communication interface electrical Power can be fed into the energy storage.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass für das mobile elektronische Gerät eine Stromversorgung genutzt werden kann, wie sie z. B. zur Versorgung von Ethernet-Endgeräten über die Ethernet-Kommunikationsleitungen genutzt wird. Ein als Power-over-Ethernet (kurz: PoE) bekannter Standard (IEEE 802.3af) ermöglicht dabei derzeit eine maximale Speiseleistung von 15,4 Watt. Mit geplanten neuen Standards werden auch höhere Speiseleistungen ermöglicht. Power-over-Ethernet wird derzeit nur von Netzwerkgeräten genutzt, die wenig Leistung brauchen, beispielsweise kleine Hubs, Kameras, kleine Server, IP-Telefone oder schnurlose Übertragungsgeräte wie WLAN- und Bluetooth-Access-Points). Zur Verwendung von Powerover-Ethernet in einem mobilen Gerät gemäß der Erfindung muss dieses Gerät den PoE-Standard unterstützen.The The invention is based on the knowledge that for the mobile electronic device a power supply can be used, as z. B. for supply Ethernet terminals over the Ethernet communication lines is being used. One known as Power-over-Ethernet (PoE for short) Standard (IEEE 802.3af) currently a maximum power of 15.4 watts. With planned new standards are also higher Dining services possible. Power over Ethernet is currently only used by network devices, need little power, such as small hubs, cameras, small servers, IP phones or cordless transmission devices such as WLAN and bluetooth access points). To use Powerover Ethernet in a mobile device according to the invention must this device support the PoE standard.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Energiespeicher im mobilen Betrieb, d. h. ohne externe Spannungsversorgung über das Netzteil und bei gleichzeitigem physikalischen Anschluss über die Kommunikationsschnittstelle an ein den PoE-Standard unterstützendes Kommunikationsnetzwerk, durch die im mobilen Gerät verwendete Elektronik zwar entladen wird, dem Energiespeicher durch den Anschluss an die Kommunikationsschnittstelle jedoch wieder eine dem PoE-Standard entsprechende elektrische Leistung zugeführt wird, so dass sich dadurch die Betriebszeit des mobilen elektronischen Geräts verlängert. Ist das mobile elektronische Gerät ausgeschaltet, wird der Energiespeicher über diese Verbindung zum Kommunikationsnetzwerk aufgeladen. Somit wird eine alternative Möglichkeit zur Aufladung des Energiespeichers gegeben, bei der ein normalerweise verwendetes Stromkabel nicht benötigt wird.Of the Advantage of the invention is that the energy storage in mobile operation, d. H. without external power supply via the Power supply and simultaneous physical connection via the communication interface to a PoE standard supportive Communication network, though by the electronics used in the mobile device though is discharged, the energy storage by the connection to the communication interface but again a PoE standard corresponding electrical power supplied so that this prolongs the operating time of the mobile electronic device. is turned off the mobile electronic device, the energy storage is over charged this connection to the communication network. Thus, will an alternative possibility to charge the energy storage, in which a normally used power cable not needed becomes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. there used backlinks point to the further development of the subject of the main claim by the features of the respective subclaim; you are not as a waiver of the achievement of an independent, objective protection for the Characteristic combinations of the referenced under claims to understand. Furthermore, with regard to an interpretation of claims at a closer Concretization of a feature in a subordinate claim assume that such a restriction in the preceding claims not available.

Bevorzugt ist der Kommunikationsschnittstelle eine Auskoppelvorrichtung zur Auskopplung von elektrischer Leistung aus einem elektrische Leistung und Daten umfassenden Signal nachgeordnet. Elektrische Leistung und Daten, die über das Kommuni kationsnetzwerk empfangen werden, werden häufig über eine gemeinsame Leitung übertragen. Mithilfe der Auskoppelvorrichtung kann die elektrische Leistung, die zur Speisung des Energiespeichers verwendet wird, über eine separate Stromleitung geführt werden.Prefers the communication interface is a decoupling device for Extraction of electrical power from an electrical power and data comprehensive signal downstream. Electrical power and data over The communication network are often received via a transfer shared line. aid the decoupling device, the electrical power to Power supply of the energy store is used, via a separate power line guided become.

Wenn einem Ausgang der Auskoppelvorrichtung ein Gleichrichter nachgeordnet ist, fungiert dieser als Verpolungsschutz bei einer als elektrische Leistung ausgekoppelten Gleichspannung oder als Umwandler einer als elektrische Leistung ausgekoppelten Wechselspannung in eine Gleichspannung. Dadurch wird beim Übertragen einer Gleichspannung sichergestellt, dass bei vertauschter Polarität an den nachfolgend angeschlossenen Geräten kein Schaden entsteht. Wird anstelle der Gleichspannung eine Wechselspannung übertragen, kann diese durch den Gleichrichter in eine zur Speisung des Energiespeichers benötigte elektrische Gleichspannung transformiert werden.If an output of the decoupling downstream of a rectifier is, this acts as a reverse polarity protection in one as electrical power decoupled DC voltage or as a converter as electrical Power decoupled AC voltage into a DC voltage. Thereby is transferred a DC voltage ensures that when the polarity is reversed to the subsequently connected devices no damage occurs. If an AC voltage is transmitted instead of the DC voltage, This can be done by the rectifier in one to power the energy storage needed electrical DC voltage to be transformed.

Ist dem Gleichrichter ein Steuergerät, mit dem die elektrische Leistung zur Einspeisung in den Energiespeicher anpassbar ist, nachgeschaltet, so können Spannungen und Belastungsströme je nach Bedarf des Energiespeichers reguliert werden. Auch starke Schwankungen, die mitunter bei längeren Stromleitungen entstehen, können ausgeglichen werden, so dass der Energiespeicher nicht beschädigt wird.If the rectifier is followed by a control unit, with which the electric power can be adapted to be fed into the energy store, voltages and load currents can be regulated as required by the energy store. Even strong fluctuations that sometimes occur with longer power lines, can be compensated so that the energy storage does not beschä is being damaged.

Bevorzugt ist das mobile elektrische Gerät mit einer vom Netzteil umfassten Stromversorgungsschnittstelle zur Speisung des Energiespeichers und zur Versorgung der Elektronik mit elektrischer Leistung ausgestattet, so dass das mobile Gerät bei Bedarf an das Stromnetz angeschlossen werden kann. Dies kann beispielsweise am Ende der durch die Stromversorgung über die Kommunikationsschnittstelle ermöglichten verlängerten Betriebszeit erwünscht sein, wenn das mobile Gerät weiterhin angeschaltet bleiben soll. Oder wenn der Energiespeicher bereits beim Einschalten einen niedrigen Ladezustand aufweist und das mobile Gerät erst dann an eine Stromversor gung angeschlossen werden kann, aber länger in Betrieb bleiben soll.Prefers is the mobile electrical device with a power supply interface to the power supply included in the power supply the energy storage and to supply the electronics with electrical Power equipped, allowing the mobile device when needed to the mains can be connected. This can for example be the end of the through the power supply over the communication interface enabled extended Operating time desired be when the mobile device continue to stay on. Or if the energy store already has a low state of charge when switched on and the mobile Device first then connected to a power supply, but longer in Operation should remain.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.following is an embodiment of Invention with reference to the drawing explained. each other corresponding items or elements are in all figures with the same reference numerals Mistake. The or each embodiment is not as a restriction to understand the invention. Rather, in the context of the present Revelation numerous modifications and modifications possible, in particular, such variants, for example, by combination or modification of individual in connection with the generally or special description part described and in the claims and / or the drawing contained features or elements or steps for the Professional with regard to the solution the task are removable and by combinable features a new subject or to new process steps or procedural steps to lead.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines mobilen elektronischen Geräts mit Speisung eines Energiespeichers über eine Kommunikationsschnittstelle und 1 a schematically simplified representation of a mobile electronic device with power supply of an energy storage via a communication interface and

2 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines mobilen elektronischen Geräts mit Speisung eines Energiespeichers über ein Netzteil und eine Kommunikationsschnittstelle. 2 a schematically simplified representation of a mobile electronic device with power supply of an energy storage device via a power supply and a communication interface.

1 zeigt schematisch vereinfacht ein mobiles elektronisches Gerät 10, das in an sich bekannter Weise ein Netzteil 12, eine Elektronik 14, einen Energiespeicher 16, also z. B. einen Akku, und eine Kommunikationsschnittstelle 18 umfasst. Das mobile elektrische Gerät 10 wird ohne Anschluss des Netzteils 12 über eine von diesem umfasste Stromversorgungsschnittstelle 20 an ein hier nicht dargestelltes Stromnetz betrieben. Zur Stromversorgung der Elektronik 14 wird der Energiespeicher 16 verwendet. Über die Kommunikationsschnittstelle 18 wird eine elektrische Leistung übertragen, die in den Energiespeicher 16 eingespeist wird. Das mobile elektronische Gerät 10 lässt sich zum Austausch von Daten über die Kommunikationsschnittstelle 18 mit einem lokalen Kommunikationsnetzwerk 22 verbinden. Diese Verbindung erfolgt über ein Kabel, insbesondere ein Ethernet-Kabel 24. Über das Ethernet-Kabel 24 wird auch eine elektrische Leistung an die Kommunikationsschnittstelle 18 geleitet, so dass eine als Powerover-Ethernet bekannte Funktionalität genutzt werden kann. Zur Übertragung der elektrischen Leistung können beliebige Adern des Ethernet-Kabels 24, also freie Adern, Signaladern oder Kombination aus freien und Signaladern, verwendet werden. 1 shows schematically simplified a mobile electronic device 10 , which in a conventional manner a power supply 12 , an electronics 14 , an energy store 16 , ie z. B. a battery, and a communication interface 18 includes. The mobile electrical device 10 will be without connection of the power supply 12 via a power supply interface included thereby 20 operated on a not shown here power grid. To power the electronics 14 becomes the energy store 16 used. Via the communication interface 18 An electric power is transferred into the energy storage 16 is fed. The mobile electronic device 10 can be exchanged for data via the communication interface 18 with a local communication network 22 connect. This connection is made via a cable, in particular an Ethernet cable 24 , Via the ethernet cable 24 also gets an electrical power to the communication interface 18 so that a known as Powerover Ethernet functionality can be used. To transfer the electrical power, any wires of the Ethernet cable 24 , so free wires, signal wires or combination of free and signal wires, are used.

Zur Auskopplung der elektrischen Leistung aus dem Signal, über das sowohl elektrische Leistung als auch Daten übermittelt werden, dient eine Auskoppelvorrichtung 26. Eine solche Auskoppelvorrichtung 26 stellt z. B. ein Übertrager mit Mittelanzapfung dar, der für Power-over-Ethernet ausgelegt ist. Dadurch stehen drei Leitungen zur Verfügung, von denen zwei für die Datenübertragung und eine für die elektrische Leistung verwendet werden können. Dafür sind an der Auskoppelvorrichtung 26 zwei Ausgänge vorgesehen: ein Datenausgang 28, über den die Daten, die von dem lokalen Kommunikationsnetzwerk 22 über die Kommunikationsschnittstelle 18 auf das mobile elektronische Gerät 10 übertragen werden, direkt an die Elektronik 14 gelangen, und ein Energieausgang 30 für die elektrische Leistung.To decouple the electrical power from the signal via which both electrical power and data are transmitted, a decoupling device is used 26 , Such a coupling device 26 represents z. B. is a transformer with center tap, which is designed for Power over Ethernet. This provides three lines, two of which can be used for data transmission and one for electrical power. For this are at the decoupling device 26 two outputs provided: one data output 28 over which the data coming from the local communication network 22 via the communication interface 18 on the mobile electronic device 10 be transmitted directly to the electronics 14 arrive, and an energy output 30 for the electric power.

Der Auskoppelvorrichtung 26 ist an dem Energieausgang 30 ein Gleichrichter 32 nachgeordnet. Bei der im Kommunikationsnetzwerk 22 als elektrische Leistung ausgekoppelten Spannung handelt es sich bei dem PoE-Standard in der Regel um eine Gleichspannung, bei der der Gleichrichter 32 als Verpolungsschutz angewandt wird und so Schäden an angeschlossenen Geräten verhindert, die entstehen können, wenn eine Spannung mit vertauschter Polarität angeschlossen wird. Wird statt der Gleichspannung eine Wechselspannung aus dem lokalen Kommunikationsnetzwerk 22 übertragen, kann diese durch den Gleichrichter 32 in Gleichspannung umgewandelt werden. Dies ist notwendig, da zur Speisung eines Energiespeichers eine Gleichspannung benötigt wird. Als Gleichrichter 32 kann für Gleich- oder Wechselspannung beispielsweise ein Brückengleichrichter verwendet werden, welcher für die richtige Polarität der Spannung sorgt bzw. Zweiphasenwechselspannung in Gleichspannung, z. B. zur Versorgung von Computern, umwandelt.The decoupling device 26 is at the power output 30 a rectifier 32 downstream. When in the communication network 22 coupled out as electrical power voltage is in the PoE standard is usually a DC voltage at which the rectifier 32 It is used as reverse polarity protection, preventing damage to any connected equipment that may occur when a voltage of reversed polarity is connected. Is instead of the DC voltage an AC voltage from the local communication network 22 This can be transmitted through the rectifier 32 be converted into DC voltage. This is necessary because a DC voltage is needed to power an energy storage device. As a rectifier 32 can be used for DC or AC voltage, for example, a bridge rectifier, which ensures the correct polarity of the voltage or two-phase AC voltage in DC, z. As for the supply of computers, converts.

Die elektrische Leistung wird dann einem Steuergerät 34 zugeführt, mit dem die elektrische Leistung so reguliert wird, dass sie dem Energiespeicher 16 mit von diesem tolerierten Strom- und Spannungswerten zugeführt wird. Ein Beispiel für ein solches Steuergerät 34 ist ein Power-over-Ethernet-Controller, welcher beispielsweise auch einen Schutz vor möglicherweise bei längeren Stromleitungen auftretenden Spannungsspitzen bietet. Mit der am Ausgang des Steuergeräts 34 zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung wird der Energiespeicher 16 gespeist. Bei dem derzeitigen Power-over-Ethernet-Standard können nach Leistungsverlusten in etwa 12,95 Watt zur Aufladung des Energiespeichers genutzt werden. Im mobilen Betrieb, d. h. ohne Anschluss des Netzteils 12 an ein Stromnetz, wird gleichzeitig die Elektronik 14 des mobilen Geräts 10 durch den Energiespeicher 16 versorgt, wodurch der Energiespeicher 16 entladen wird. Die Entladung des Energiespeichers 16 durch die Elektronik 14 ist bei der derzeit über die Kommunikationsschnittstelle 18 einspeisbaren elektrischen Leistung größer als die Aufladung.The electric power is then a control unit 34 fed, with which the electrical power is regulated so that they the energy storage 16 with supplied by this tolerated current and voltage values. An example of a sol ches control unit 34 is a power-over-ethernet controller, which for example also provides protection against potential surges that might occur on longer power lines. With the at the output of the controller 34 The available electrical power is the energy storage 16 fed. With the current Power over Ethernet standard, after power losses in about 12.95 watts can be used to charge the energy storage. In mobile operation, ie without connection of the power supply 12 to a power grid, at the same time the electronics 14 of the mobile device 10 through the energy storage 16 supplied, reducing the energy storage 16 unloaded. The discharge of the energy storage 16 through the electronics 14 is currently using the communication interface 18 Infeedable electrical power greater than the charge.

Befindet sich das mobile elektronische Gerät 10 im ausgeschalteten Zustand (hier nicht dargestellt), entfällt die Entladung des Energiespeichers 16 über die Elektronik 14, so dass der Energiespeicher 16 bei Anschluss des mobilen Geräts 10 an ein lokales Kommunikationsnetzwerk 22 über die Kommunikationsschnittstelle 18 nach einer bestimmten Zeitspanne vollständig aufgeladen wird. Insoweit kann das Netzteil 12 bei einzelnen Ausführungsformen des Geräts 10 auch komplett entfallen.Is the mobile electronic device 10 in the off state (not shown here), eliminates the discharge of the energy storage 16 about the electronics 14 so that the energy store 16 when connecting the mobile device 10 to a local communications network 22 via the communication interface 18 is fully charged after a certain period of time. In that regard, the power adapter 12 in individual embodiments of the device 10 completely eliminated.

In 2 ist ein mobiles elektronisches Gerät 10 wie grundsätzlich bereits in 1 gezeigt dargestellt, jedoch befindet sich das Gerät 10 in dieser Figur im Netzbetrieb, bei dem zusätzlich zu der Verbindung zu einem lokalen Kommunikationsnetzwerk 22 über die Kommunikationsschnittstelle 18 mit dem Ethernet-Kabel 24 eine Verbindung 36 mit einem Stromnetz über die Stromversorgungsschnittstelle 18 des Netzteils 12 besteht. Dadurch wird einerseits die Elektronik 14 mit elektrischer Leistung versorgt und andererseits der Energiespeicher 16 über das Netzteil 12 und über die Kommunikationsschnittstelle 18 geladen. Bei einem kritischen Ladezustand des Energiespeichers 16 wird auf diese Art und Weise der fortlaufende Betrieb des mobilen Geräts 10 sichergestellt. Die Verbindung zum lokalen Kommunikationsnetzwerk 22 bleibt dennoch bestehen und macht eine Übertragung von Daten sowie eine schnellere Aufladung des Energiespeichers 16 über die Kommunikationsschnittstelle möglich.In 2 is a mobile electronic device 10 as basically already in 1 shown, but the device is located 10 in this figure in network operation, in addition to the connection to a local communication network 22 via the communication interface 18 with the ethernet cable 24 a connection 36 with a power network via the power supply interface 18 of the power supply 12 consists. This will on the one hand the electronics 14 supplied with electrical power and on the other hand, the energy storage 16 over the power supply 12 and via the communication interface 18 loaded. At a critical state of charge of the energy storage 16 In this way, the continuous operation of the mobile device becomes 10 ensured. The connection to the local communication network 22 still persists and makes a transfer of data and a faster charging of the energy storage 16 possible via the communication interface.

Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen:
Es wird ein mobiles elektronisches Gerät 10 mit einem Netzteil 12, einer Elektronik 14, einem Energiespeicher 16 und einer Kommunikationsschnittstelle 18 angegeben, bei dem an der Kommunikationsschnittstelle 18 eine elektrische Leistung abgegriffen und in den Energiespeicher 16 eingespeist wird, so dass eine Betriebszeit des mobilen elektronischen Geräts 10 bei einem Betrieb ohne zusätzliche externe Stromversorgung verlängert wird.Thus, the invention can be briefly represented as follows:
It will be a mobile electronic device 10 with a power supply 12 , an electronics 14 , an energy storage 16 and a communication interface 18 specified at the at the communication interface 18 an electrical power tapped and in the energy storage 16 is fed, so that an operating time of the mobile electronic device 10 is extended during operation without additional external power supply.

Claims

Mobile electronic device ( 10 ) with a power supply ( 12 ), electronics ( 14 ), an energy store ( 16 ) and a communication interface ( 18 ), characterized in that one at the communication interface ( 18 ) tapped electric power in the energy storage ( 16 ) can be fed.

Mobile electronic device ( 10 ) according to claim 1, wherein the communication interface ( 18 ) a decoupling device ( 26 ) is arranged downstream of the decoupling of electrical power from a signal comprising electrical power and data.

Mobile electronic device ( 10 ) according to claim 2, wherein an energy output ( 30 ) of the decoupling device ( 26 ) a rectifier ( 32 ) is subordinate.

Mobile electronic device ( 10 ) according to claim 3, wherein the rectifier ( 32 ) a control device ( 34 ), with which the electrical power for feeding into the energy storage ( 16 ) is customizable, is downstream.

Mobile electronic device ( 10 ) according to one of the preceding claims, with one of the power supply ( 12 ) included power supply interface ( 18 ) for feeding the energy store ( 16 ) and supply the electronics ( 14 ) with electrical power.