DE102023110426A1 - Method for transferring data between a device and a battery inserted in the device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Gerät und einer in das Gerät eingelegten Batterie, mit einer an oder in der Batterie vorgesehen ersten Sende- und/oder Empfangseinrichtung und einer im Gerät angeordneten zweiten Sende- und/oder Empfangseinrichtung, wobei Daten von der ersten Sende- und/oder Empfangseinrichtung zu der zweiten Sende- und/oder Empfangseinrichtung übertragen werden und/oder von dieser zweiten Sende- und/oder Empfangseinrichtung empfangen werden und wobei die Datenübertragung über eine Modulation der Batteriespannung oder über Modulation des abgegebenen Batteriestroms erfolgt, so dass keine zu bereits bestehenden Anschlüssen zur Strom- und Spannungsversorgung zusätzlichen Anschlüsse erforderlich sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie und ein Gerät zu Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for data transmission between a device and a battery inserted into the device, with a first transmitting and/or receiving device provided on or in the battery and a second transmitting and/or receiving device arranged in the device, wherein data is transmitted from the first transmitting and/or receiving device to the second transmitting and/or receiving device and/or is received by this second transmitting and/or receiving device and wherein the data transmission takes place via modulation of the battery voltage or via modulation of the battery current delivered, so that no additional connections are required in addition to existing connections for power and voltage supply. The invention further relates to a battery and a device for carrying out such a method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Gerät und einer in das Gerät eingelegten Batterie sowie ein Gerät und eine Batterie zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for data transmission between a device and a battery inserted into the device, as well as to a device and a battery for carrying out such a method.
Um eine Anzahl von neueren Geräten, wie Smartphones, Laptops, Notebooks etc. autark mit Strom zu versorgen, weisen diese Geräte in der Regel wiederaufladbare intelligente Batterien in Form von Batteriepacks bzw. Akkupacks auf, die selbst eine Elektronik (zum Messen und Anzeigen des Ladezustands, der zu erwartenden Batterielaufzeit, etc.) beinhalten. Die Daten werden zwischen den Geräten und darin eingelegten Batteriepacks üblicherweise über entsprechend hierfür vorgesehene Datenanschlüsse der Elektronik übertragen, so dass vorgenannte Informationen an einem Display des Gerätes angezeigt werden können.In order to supply a number of newer devices, such as smartphones, laptops, notebooks, etc. with power independently, these devices usually have rechargeable intelligent batteries in the form of battery packs or accumulator packs, which themselves contain electronics (for measuring and displaying the charge level, the expected battery life, etc.). The data is usually transferred between the devices and the battery packs inserted in them via data connections provided for this purpose in the electronics, so that the aforementioned information can be shown on a display on the device.
Das Vorsehen von Datenanschlüssen an Gerät und Akkupack ist jedoch baulich aufwändig.However, providing data connections to the device and battery pack is structurally complex.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorstehende Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren, eine Batterie, ein Gerät sowie eine Anordnung zu schaffen, das/die auf einfache und kostengünstige Weise eine Datenübertragung zwischen Gerät und eingelegter Batterie ermöglicht.The present invention is based on the object of avoiding the above disadvantages and of providing a method, a battery, a device and an arrangement which enables data transmission between the device and the inserted battery in a simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1, by a battery having the features of claim 6 and by a device having the features of claim 8 as well as by an arrangement having the features of claim 10.
Gemäß vorliegender Erfindung erfolgt eine Datenübertragung zwischen einem Gerät und einer in das Gerät eingelegten Batterie vorzugsweise kabelgebunden über bereits zur Kontaktierung der Batterie als Energiequelle vorhandene Anschlüsse zur Strom- und Spannungsversorgung, insbesondere Pluspol und Minuspol der Batterie. Dadurch können zusätzliche Anschlüsse (Datenleitungen, etc.) vermieden werden.According to the present invention, data transmission between a device and a battery inserted into the device is preferably carried out via a cable via connections for the current and voltage supply, in particular the positive and negative poles of the battery, which are already present for contacting the battery as an energy source. This means that additional connections (data lines, etc.) can be avoided.
Selbstverständlich ist es aber auch denkbar die Datenübertragung drahtlos, insbesondere als elektromagnetische Datenübertragung per Funk (z.B. NFC), magnetische (induktive Trennung) Datenübertragung (z.B. nicht galvanisch gekoppelte Spulen, Übertrager, Schleifen) oder auch als Datenübertragung mittels kapazitiver Trennung auszubilden, so dass auch bei dieser Lösung zusätzliche Anschlüsse vermieden werden.Of course, it is also conceivable to implement data transmission wirelessly, in particular as electromagnetic data transmission via radio (e.g. NFC), magnetic (inductive separation) data transmission (e.g. non-galvanically coupled coils, transformers, loops) or even as data transmission by means of capacitive separation, so that additional connections are also avoided with this solution.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff Batterie sowohl aufladbare als auch nicht aufladbare Energiespeicher, also auch sogenannte Akkumulatoren. Unter dem Begriff Batterie werden im Sinne der Erfindung auch mehrzellige, in einem Gehäuse zusammen gefasste, Batterien verstanden, auch wenn in bevorzugter Ausgestaltung eine einzelne Batteriezelle, insbesondere herkömmlicher standardisierter Bauform, wie beispielsweise unterschiedliche Knopfzellentypen, Mono, Mignon, Micro, Mini, Baby, Lady, 9 V-Block.For the purposes of the invention, the term battery includes both rechargeable and non-rechargeable energy storage devices, i.e. also so-called accumulators. For the purposes of the invention, the term battery also includes multi-cell batteries combined in a housing, even if in a preferred embodiment a single battery cell, in particular of a conventional standardized design, such as different button cell types, mono, mignon, micro, mini, baby, lady, 9 V block.
Die Datenübertragung selbst erfolgt erfindungsgemäß über eine Modulation der Batteriespannung oder über eine Modulation des abgegebenen Batteriestroms. An oder in der Batterie und dem Gerät ist hierfür jeweils eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung vorgesehen, die eine Modulation und Demodulation der Batteriespannung oder des Batteriestroms ermöglicht/ermöglichen.According to the invention, the data transmission itself takes place via a modulation of the battery voltage or via a modulation of the battery current delivered. For this purpose, a transmitting and/or receiving device is provided on or in the battery and the device, which enables modulation and demodulation of the battery voltage or the battery current.
Die Datenübertragung kann unidirektional von Batterie zu Gerät oder Gerät zu Batterie oder auch bidirektional zwischen Gerät und Batterie erfolgen. Im Falle einer bidirektionalen Kommunikation muss das für die Datenübertragung von Gerät zu Batterie verwendete Modulationsprinzip nicht identisch mit demjenigen sein, das bei der Datenübertragung von der Batterie zu dem Gerät benutzt wird.Data transmission can be unidirectional from battery to device or device to battery, or bidirectional between device and battery. In the case of bidirectional communication, the modulation principle used for data transmission from device to battery does not have to be identical to that used for data transmission from battery to device.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält das Gerät eine Auswerteeinrichtung in Form einer Auswerteelektronik, mittels welcher die Art der Modulation und/oder aus der modulierten Spannung oder aus dem modulierten Strom Daten ermittelt bzw. extrahiert und ausgewertet werden, um in Abhängigkeit von dem Auswerteergebnis Aktionen im Gerät vorzunehmen.In a further embodiment of the invention, the device contains an evaluation device in the form of evaluation electronics, by means of which the type of modulation and/or data from the modulated voltage or from the modulated current are determined or extracted and evaluated in order to carry out actions in the device depending on the evaluation result.
Vorzugsweise werden im Gerät als Aktion in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses bereits im Gerät eingebaute Funktionen freigeschaltet, die ansonsten für den Anwender gesperrt bleiben.Preferably, functions already built into the device, which would otherwise remain locked for the user, are activated as an action depending on the evaluation result.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Übertragung der Daten durch eine interne oder externe vordefinierte detektierte Aktion, wie beispielsweise Einlegen der Batterie, Einschalten des Geräts, Betätigen einer Aktivierungstaste, Betätigen einer Reset-Taste, gestartet.In a particularly preferred embodiment of the invention, the transmission of the data is started by an internal or external predefined detected action, such as inserting the battery, switching on the device, pressing an activation button, pressing a reset button.
Als vordefinierte Aktion kann aber auch ein erfolgreiches Detektieren eines vordefinierten Bewegungsmusters des Gerätes mit eingelegter Batterie angesehen werden. In diesem Fall ist im Gerät und/oder vorzugsweise in oder an der Batterie ein Bewegungssensor oder Beschleunigungssensor angeordnet. Dieser Sensor detektiert das entsprechende Bewegungsmuster und löst erst dann eine Datenübertragung aus, wenn das Bewegungsmuster einem im Sensor (bzw. dessen Speicher) abgelegten Sollmuster entspricht. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass nicht nur eine Übertragung von Daten im Allgemeinen gestartet wird, sondern eine Übertragung vom Bewegungsmuster abhängiger, spezieller Daten erfolgt.However, a successful detection of a predefined movement pattern of the device with the battery inserted can also be considered a predefined action. In this case, a motion sensor or acceleration sensor is arranged in the device and/or preferably in or on the battery. This sensor detects the corresponding movement pattern and only triggers a data transmission when the movement pattern corresponds to a target pattern stored in the sensor (or its memory). Of course, it is also conceivable that not only a transmission of data in general is started, but also a transmission of specific data dependent on the movement pattern.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Gerät erst (als ausführbare oder auszuführende Aktion) dann eingeschaltet, wenn überhaupt eine Bewegung erfolgreich detektiert wurde.In a further embodiment of the invention, the device is only switched on (as an executable or to be executed action) if any movement has been successfully detected.
Weiterhin ist es denkbar, dass auch externe Ereignisse, wie Sturz des Gerätes, erhöhte Feuchtigkeit (mit entsprechendem von der Batterie umfassten Sensor), etc. von der Batterie bzw. der darin verbauten Elektronik detektiert werden können.Furthermore, it is conceivable that external events, such as the device falling, increased humidity (with a corresponding sensor included in the battery), etc. can be detected by the battery or the electronics built into it.
Statt die Datenübertragung, wie vorstehend beschrieben, anlassbezogen auszulösen, kann die Übertragung der Daten selbstverständlich auch ständig oder intervallartig erfolgen, wobei auch in diesem Fall der Energieverbrauch gering ist. Instead of triggering the data transfer on an event-related basis, as described above, the data can of course also be transferred continuously or at intervals, although in this case the energy consumption is also low.
Erfindungsgemäß weist die Batterie eine an oder in der Batterie angeordnete erste Sende- und/oder Empfangseinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie eine Modulation der Batteriespannung oder des abgegebenen Batteriestroms ermöglicht.According to the invention, the battery has a first transmitting and/or receiving device arranged on or in the battery, which is designed such that it enables a modulation of the battery voltage or the delivered battery current.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Batterie als eine einzelne Batteriezelle, insbesondere Knopfzelle, ausgebildet, die am Gehäuse oder innerhalb des in der Größe normierten Batteriegehäuses (herkömmliche standardisierte Bauformen) eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung sowie, wie vorstehend beschrieben, gegebenenfalls weitere Elektronik enthalten kann.In a preferred embodiment of the invention, the battery is designed as a single battery cell, in particular a button cell, which can contain a transmitting and/or receiving device and, as described above, optionally further electronics on the housing or within the battery housing of standard size (conventional standardized designs).
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Batterie einen an oder in der Batterie angeordneten Bewegungssensor.In a further embodiment of the invention, the battery comprises a motion sensor arranged on or in the battery.
Vorzugsweise ist die erste Sende- und/oder Empfangseinrichtung und jegliche weitere Elektronik wie Speicher, Mikroprozessor oder FPGA, Schalttransistor, Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungs- oder Bewegungssensoren, Feuchtigkeitssensoren, etc. in dem gekapselten Gehäuse der Batterie selbst untergebracht.Preferably, the first transmitting and/or receiving device and any other electronics such as memory, microprocessor or FPGA, switching transistor, sensors such as acceleration or motion sensors, humidity sensors, etc. are housed in the encapsulated housing of the battery itself.
Erfindungsgemäß weist das Gerät eine in dem Gerät angeordnete zweite Sende- und/oder Empfangseinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie eine Modulation der Batteriespannung oder des abgegebenen Batteriestroms ermöglicht.According to the invention, the device has a second transmitting and/or receiving device arranged in the device, which is designed such that it enables a modulation of the battery voltage or the delivered battery current.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Gerät eine Auswerteeinrichtung, die als Teil des Geräts ausgebildet oder daran anschließbar ist. Diese Auswerteeinrichtung in Form einer Auswerteelektronik ist derart ausgebildet, dass sie als Auswerteergebnis die Art der Modulation erkennt und/oder aus der modulierten Spannung oder aus dem modulierten Strom Daten ermittelt bzw. extrahiert und auswertet, um in Abhängigkeit von dem Auswerteergebnis, also Art der Modulation und/oder Art und/oder Inhalt der extrahierten Daten, ausführbare Aktionen im Gerät vorzunehmen.In a further embodiment of the invention, the device comprises an evaluation device which is designed as part of the device or can be connected to it. This evaluation device in the form of evaluation electronics is designed in such a way that it recognizes the type of modulation as an evaluation result and/or determines or extracts and evaluates data from the modulated voltage or from the modulated current in order to carry out executable actions in the device depending on the evaluation result, i.e. type of modulation and/or type and/or content of the extracted data.
Vorzugsweise werden im Gerät als ausführbare Aktion in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses bereits im Gerät eingebaute Funktionen freigeschaltet, die ansonsten für den Anwender gesperrt bleiben.Preferably, functions already built into the device, which would otherwise remain locked for the user, are activated as executable actions depending on the evaluation result.
Neben dem vorstehend erläuterten Freischalten von Funktionen im Gerät können weitere Funktionen oder Anwendungen sein, dass ein Gerät nur dann funktioniert, wenn eine erfindungsgemäße Batterie mit der korrekten Datenübertragung eingelegt ist. Zudem ist es denkbar, dass der erweiterte Leistungsumfang eines Gerätes in Abhängigkeit von der jeweiligen eingelegt (unterschiedlichen) passenden Batterie steht.In addition to the activation of functions in the device as explained above, further functions or applications can be that a device only works if a battery according to the invention with the correct data transmission is inserted. It is also conceivable that the extended range of functions of a device depends on the respective (different) suitable battery inserted.
Als weitere Funktion oder Anwendung der Erfindung ist es auch möglich, dass ein Gerät dokumentiert, dass eine Datenübertragung aus der Batterie empfangen wurde. Beispielsweise kann hierdurch ein Nachweis (insbesondere ein Funktionsnachweis bei Medizingeräten) geführt werden, dass die korrekte Batterie in das Gerät eingelegt wurde.As a further function or application of the invention, it is also possible for a device to document that a data transmission has been received from the battery. For example, this can provide evidence (in particular proof of functionality in the case of medical devices) that the correct battery has been inserted into the device.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.Further advantageous embodiments of the invention are explained in more detail with reference to an embodiment of the invention shown in the drawing.
Die einzige Zeichnung zeigt in einem Diagramm einen Verlauf einer modulierten Batteriespannung (UBatt) über die Zeit (t).The only drawing shows a diagram of a modulated battery voltage (U Batt ) over time (t).
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wurde in diesem Ausführungsbeispiel die Höhe der von einer Batterie an das Gerät abgegebenen Spannung (UBatt) moduliert, so dass eine an sich konstante Batteriespannung (UBatt) im Falle einer Datenübertragung geringfügige Schwankungen aufweist.As can be seen from the drawing, in this embodiment the level of the voltage (U Batt ) delivered by a battery to the device was modulated so that an otherwise constant battery voltage (U Batt ) exhibits slight fluctuations in the event of data transmission.
Zu den Zeitpunkten t1 bis t2, t3 bis t4, t5 bis t6, t7 bis t8 und t9 bis t10 fällt die Batteriespannung UBatt von einem konstanten Wert, wie beispielsweise 3 V, auf eine geringfügig niedrigere Spannung UBatt von beispielsweise 2,9 V oder auch 2,95 V ab. Bei derartig geringen Spannungsschwankungen von maximal 5 Prozent, 4 Prozent, 3 Prozent oder geringer kann die Spannungsversorgung des Geräts ohne Beeinträchtigung aufrechterhalten werden.At times t 1 to t 2 , t 3 to t 4 , t 5 to t 6 , t 7 to t 8 and t 9 to t 10 the battery voltage U Batt drops from a constant value, such as 3 V, to a slightly lower voltage U Batt of, for example, 2.9 V or even 2.95 V. With such small voltage fluctuations of a maximum of 5 percent, 4 percent, 3 percent or less, the voltage supply to the device can be maintained without impairment.
Dennoch reicht ein Spannungsunterschied von 0,1 V oder geringer, insbesondere 0,05 V, aus, um diesen zu detektieren, so dass durch die Modulation der Spannung über die Zeit Informationen übertragen werden können.Nevertheless, a voltage difference of 0.1 V or less, especially 0.05 V, is sufficient to detect it, so that information can be transmitted by modulating the voltage over time.
Die Ereignisse, Abfall der Spannung UBatt (fallende Flanke) zum Zeitpunkt t1, t3, t5, t7 und t9 oder Anstieg der Spannung UBatt (steigende Flanke) zum Zeitpunkt t2, t4, t6 t8 und t10, sowie deren Zeitdauer können zur Kodierung von Daten, beispielsweise als Binärkodierung, verwendet werden. Beispielsweise beginnt eine Information mit einer länger anhaltenden Phase von UBatt gleich 3 V über mehrere Zeiteinheiten (von beispielsweise einigen Millisekunden), so dass als Informationsbeginn erst die fallende Flanke bei t1 detektiert wird. So würde beispielsweise die Information zwischen t1 und t4 als „0101“, die Information zwischen t5 und t6 als „01“ und die Information zwischen t7 und t10 als „001101“ interpretiert werden.The events, drop in voltage U Batt (falling edge) at times t 1 , t 3 , t 5 , t 7 and t 9 or rise in voltage U Batt (rising edge) at times t 2 , t 4 , t 6 , t 8 and t 10 , as well as their duration can be used to encode data, for example as binary coding. For example, information begins with a longer lasting phase of U Batt equal to 3 V over several time units (e.g. a few milliseconds), so that only the falling edge at t 1 is detected as the start of the information. For example, information between t 1 and t 4 would be interpreted as "0101", information between t 5 and t 6 as "01" and information between t 7 and t 10 as "001101".
Selbstverständlich ist es auch denkbar mehrstufige Spannungsabfälle als Information, beispielsweise in Form einer Puls-Code-Modulation zu benützen.Of course, it is also conceivable to use multi-stage voltage drops as information, for example in the form of pulse code modulation.
Weiterhin sind auch andere geläufige Modulationsverfahren, wie Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, etc. im Sinne der Erfindung anwendbar.Furthermore, other common modulation methods, such as frequency modulation, amplitude modulation, etc., can also be used within the meaning of the invention.
Auch wenn in der Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer Modulation der Höhe der Batteriespannung UBatt über die Zeit erläutert ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern selbstverständlich auch durch eine Modulation des Stroms über die Zeit mit Anwendung bekannter Modulationsverfahren realisierbar.Even if the invention is explained in the drawing using an embodiment of a modulation of the level of the battery voltage U Batt over time, the invention is not limited to this, but can of course also be implemented by modulating the current over time using known modulation methods.
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- UBattUBatt
- Batteriespannungbattery voltage
- tt
- ZeitTime
- t1t1
- Zeitpunkttime
- t2t2
- Zeitpunkttime
- t3t3
- Zeitpunkttime
- t4t4
- Zeitpunkttime
- t5t5
- Zeitpunkttime
- t6t6
- Zeitpunkttime
- t7t7
- Zeitpunkttime
- t8t8
- Zeitpunkttime
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- Zeitpunkttime
- t10t10
- Zeitpunkttime
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- 2023-04-24 DE DE102023110426.8A patent/DE102023110426A1/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000079771A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Swisscom Mobile Ag | Interchangeable battery pack for a mobile telephone |
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