DE102009007464B4

DE102009007464B4 - Ermittlungseinrichtung, Verfahren zum Ermitteln eines Übertragungsparameters, Energieübertragungseinrichtung und Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie

Info

Publication number: DE102009007464B4
Application number: DE102009007464.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kowalewski Frank
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: WO2010089354A3; KR101395408B1; CN102369648A; WO2010089354A2; EP2394350B1; EP2416599A1; CN102369648B; US20110285213A1; KR101325391B1; DE102009007464A1; EP2416599B1; US8914080B2; EP2394350A2; KR20130042003A; KR20110114619A

Abstract

Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung an ein Empfangs-Gerät aufweisend
• eine Autorisierungsprüfeinrichtung (101), die eingerichtet ist, eine Autorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, durchzuführen;
• eine Sende/Empfangseinrichtung (102), die eingerichtet ist zum Senden und Empfangen von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs mit dem Empfangs-Gerät zum Ermitteln des Übertragungsparameters;
• eine Parameterermittlungseinrichtung (103), die eingerichtet ist, den Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch zu ermitteln, wenn das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, wobei der Übertragungsparameter basierend auf der Übermittlung eines Testsignals von dem Empfangs-Gerät (301) an die Sendeeinrichtung (302) ermittelt wird, das Testsignal unter Verwendung einer Energie-Empfangseinrichtung (305) des Empfangs-Gerätes gesendet und mittels mindestens einer Energie-Sendeeinrichtung (306, 307, 308) der Sendeeinrichtung empfangen wird, und anhand der Übermittlung des Testsignals die Impulsantworten zur Ermittlung von Übertragungskanälen zwischen Energie-Sendeeinrichtungen und Energie-Empfangseinrichtung geschätzt werden.

Description

Ausführungsbeispiele betreffen eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie, ein Verfahren zum Ermitteln eines Übertragungsparameters, eine Energieübertragungseinrichtung und ein Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie.
Zur Energieversorgung eines elektronischen Geräts kann Energie drahtlos, beispielsweise mittels elektromagnetischer Wellen, an das elektronische Gerät übermittelt werden. Da die Bereitstellung von Energie jedoch mit Kosten verbunden ist, ist es wünschenswert, kontrollieren zu können, wer drahtlos übertragene Energie empfängt.
US 2006/0113955 A1 beschreibt eine Technik zum drahtlosen Aufladen elektronischer Geräte. Zwischen einer Energieübertragungseinheit und einem Energieempfangssystem, welches in das elektronische Gerät eingebaut sein kann, wird eine Mehrzahl konstruktiver Frequenzen übertragen. Die Energieübertragungseinheit empfängt und überwacht ein Energieanforderungssignal vom Energieempfangssystem um die Lokalisierung des Energieempfangssystems während der Energieübertragung zu verfolgen.
WO 2008/114268 A2 offenbart ein Signalübertragungssystem zum Steuern einer Energieübertragung über eine induktive Energiekopplung, die mittels primärer und sekundärer induktiver Spulen erfolgt. Das Signalübertragungssystem regelt die von der induktiven Kopplung übertragene Energie sowie die Detektion und Ausrichtung der beiden Spulen.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine effiziente drahtlose Übertragung von Energie an einen gewünschten Empfänger zu gewährleisten.
Das Problem wird gelöst durch die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie, das Verfahren zum Ermitteln eines Übertragungsparameters, die Energieübertragungseinrichtung, und das Verfahren zum drahtlosen Übertragen von Energie mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung an ein Empfangs-Gerät (beispielsweise ein elektronisches Gerät) bereitgestellt, die eine Autorisierungsprüfeinrichtung, die eingerichtet ist, eineAutorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, durchzuführen; eine Sende/Empfangseinrichtung, die eingerichtet ist zum Senden und Empfangen von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs mit dem Empfangs-Gerät zum Ermitteln des Übertragungsparameters; und eine Parameterermittlungseinrichtung, die eingerichtet ist, den Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch zu ermitteln, wenn das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, aufweist.
Anschaulich wird gemäß einem Ausführungsbeispiel die Ermittlung eines Übertragungsparameters für die Energieübertragung zu einem Empfangs-Gerät an die Autorisierung des Empfangs-Geräts gekoppelt, beispielsweise an eine Autorisierung bei der Sendeeinrichtung. Insbesondere wird gemäß einem Ausführungsbeispiel vermieden, dass ein unerwünschter Empfänger, an den aus Sicht des Betreibers der Sendeeinrichtung keine Energie übertragen werden soll, die von der Sendeeinrichtung verwendeten Übertragungsparameter derart manipulieren kann, dass Energie effizient an ihn übertragen wird.
Das Ermitteln der Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung kann beispielsweise beinhalten, dass eine ausgetauschte Nachricht verschlüsselt wird gemäß einem bei der Autorisierung ausgehandelten Verschlüsselungsschema oder einem oder mehrerer bei der Autorisierung ausgehandelter Schlüssel.Das Ermitteln der Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung kann auch beinhalten, dass eine speziell für das autorisierte Empfangs-Gerät ausgewählte Nachricht übertragen wird, beispielsweise eine individuelle Test-Nachricht für das Empfangs-Gerätausgewählt wird. Ferner kann das Ermitteln der Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung auch beinhalten, dass der Übertragungsparameter, nur dann ermittelt wird, wenn ein autorisiertes Empfangs-Gerät vorhanden ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Übertragungsparameter basierend auf der Übermittlung einer Testnachricht von dem Empfangs-Gerät an die Sendeeinrichtung oder von der Sendeeinrichtung an das Empfangs-Gerät ermittelt.
Die Ermittlungseinrichtung kann ferner eine Auswähleinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Testnachricht auszuwählen.
Die Testnachricht kann individuell für das Empfangs-Gerät ausgewählt werden.
Gemäß einer Ausführungsform gibt der Übertragungsparameter eine Eigenschaft eines Energie-Signals an, mittels dem die Energie von der Sendeinrichtung an das Empfangs-Gerät übermittelt wird.
Die Parameterermittlungseinrichtung kann eingerichtet sein, den Übertragungsparameter derart zu ermitteln, dass das Energie-Signal ein vorgegebenes Optimalitätskriterium erfüllt.
Das Optimalitätskriterium ist beispielsweise ein Kriterium hinsichtlich der mittels des Energie-Signals zu erwartenden Übertragungseffizienz. Die zu erwartende Übertragungseffizienz wird beispielsweise basierend auf einem Übertragungsmodell, dem jeweiligen Übertragungsparameter und den ermittelten Übertragungscharakteristika ermittelt.
Die Autorisierung wird beispielsweise durchgeführt basierend auf einer von dem Empfangs-Gerät an die Autorisierungsprüfeinrichtung versendeten Autorisierungsnachricht.
In einer Ausführungsform ist die Parameterermittlungseinrichtung in der Sendeeinrichtung angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform ist die Parameterermittlungseinrichtung in dem Empfangs-Gerät angeordnet.
Das Empfangs-Gerät ist zum Beispiel ein mobiles Empfangs-Gerät, beispielsweise ein elektronisches Kommunikationsgerät.
In einer Ausführungsform ist die Ermittlungseinrichtung eingerichtet, den Übertragungsparameter zu ermitteln, wenn das Verhältnis der Menge der von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Energie zu der Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wird, über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Energieversorgungseinrichtung mit einer wie oben beschriebenen Ermittlungseinrichtung bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung an ein Empfangs-Gerät bereitgestellt, das aufweist: Durchführen einer Autorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen; Senden und Empfangen von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs mit dem Empfangs-Gerät zum Ermitteln des Übertragungsparameters; und Ermitteln des Übertragungsparameters basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch, wenn dasEmpfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Energieübertragungseinrichtung zum drahtlosen Übertragen von Energie an ein Empfangs-Gerät bereitgestellt aufweisend eine Sendeeinrichtung, die eingerichtet ist, Energie abzustrahlen; eine Empfangseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Nachricht von dem Empfangs-Gerät zu empfangen, aus dem die Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wurde, ermittelbar ist; eine Vergleichseinrichtung, die eingerichtet ist, die Menge der abgestrahlten Energie mit der Menge der dem Empfangs-Gerät zugeführten Energie zu vergleichen; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, basierend auf dem Vergleich die Sendeeinrichtung zum weiteren Abstrahlen von Energie an das Empfangs-Gerät zu steuern.
Anschaulich wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ermittelt, wie groß der Teil der bei dem Empfangs-Gerät ankommenden Energie von der abgestrahlten Energie ist. Wenn dieser Teil gering ist, beispielsweise das Verhältnis von empfangener Energie zu abgestrahlter Energie unter einem bestimmten Schwellwert liegt, so kann dies als Indiz gewertet werden, dass ein unerwünschter Empfänger einen Teil der abgestrahlten Energie empfängt oder empfangen könnte. In diesem Fall können beispielsweise die Übertragungsparameter der Übertragung geändert werden, beispielsweise ein anderes Energie-Signal zur Übertragung verwendet werden, das sich von dem zuvor verwendeten Energie-Signal beispielsweise in der Phase oder dem verwendeten Frequenzbereich unterscheidet.
Die Vergleichseinrichtung ist beispielsweise eingerichtet, das Verhältnis der Menge der von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Energie zu der Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wird, zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise eingerichtet, eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das Übertragen der Energie zu steuern, wenn das Verhältnis der Menge der von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Energie zu der Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wird, über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Die Steuereinrichtung ist zum Beispiel eingerichtet, wenn keine Übertragungsparameter ermittelt werden können, für die ein geringeres Verhältnis der Menge der von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Energie zu der Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wird, als das ermittelte zu erwarten ist, das Abstrahlen der Energie zu dem Empfangs-Gerät auszusetzen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiels ist die Steuereinrichtung eingerichtet, wenn das Abstrahlen der Energie ausgesetzt wird, die Ermittlungseinrichtung zu einem späteren Zeitpunkt zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das Übertragen der Energie zu steuern.
Das Empfangs-Gerät ist beispielsweise ein mobiles elektronisches Gerät.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Energieübertragungseinrichtung 200 zum drahtlosen Übertragen von Energie an ein Empfangs-Gerät;
3 eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein Nachrichtenflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 ein Nachrichtenflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 ein Nachrichtenflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 ein Nachrichtenflussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Elektrische Energie wird oftmals drahtlos übertragen, beispielsweise per Induktion. Bei der Energieübertragung mittels Induktion wird mittels einer Sender-Spule ein sich veränderndes magnetisches Feld erzeugt, welches in einer Empfänger-Spule einen elektrischen Strom induziert. Die Energie kann so über verhältnismäßig kleine Entfernungen, typischerweise in der Größenordnung von Zentimetern, übertragen werden.
Ferner kann elektrische Energie mittels elektromagnetischer Wellen übertragen werden. Dabei werden elektromagnetische Wellen von einer mit oszillierender Spannung versorgten Sendeantenne abgestrahlt. Eine weitere Antenne empfängt die elektromagnetischen Wellen und wandelt sie in elektrischen Strom um. Die Energie kann mittels dieser Technik über verhältnismäßig große Entfernungen übertragen werden, typischerweise in der Größenordnung von Kilometern. Ferner lassen sich mit Hilfe direktionaler Antennen oder mit mehreren in geeigneter Weise angesteuerter Antennen elektromagnetische Wellen in bestimmte Richtungen konzentriert abstrahlen.
Elektrische Energie kann auch mittels Laser-Strahlung übertragen werden. Dabei wird elektrische Energie mittels eines Lasers in räumlich stark fokussiertes und in Hinblick auf die Frequenz stark fokussiertes Licht umgewandelt. Der Lichtstrahl wird mittels eines Lichtwandlers empfangen und in elektrischen Strom umgesetzt. Die Übertragung mittels Laser-Strahlung kann als Spezialfall der Übertragung mittels stark direktionaler elektromagnetischen Wellen angesehen werden.
Durch den Einsatz resonierender Empfänger lässt sich elektrische Energie mittels elektromagnetischer Wellen effizient über mittlere Entfernungen, etwa in der Größenordnung von Metern, übertragen. Dabei werden elektromagnetische Felder mit einer bestimmten Form erzeugt, welche sich nur begrenzt weit ausbreiten. Die elektromagnetischen Wellen werden dabei in alle Richtungen abgestrahlt. Ein empfangender Schwingkreis nimmt im Wesentlichen nur Energie aus solchen elektromagnetischen Wellen auf, die seiner Eigenfrequenz entsprechen. Objekte, deren Eigenfrequenz nicht der Frequenz der gesendeten Wellen entspricht, nehmen kaum oder keine Energie aus dem elektromagnetischen Feld auf und stören das elektromagnetische Feld daher nicht.
Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen wird typischerweise durch in der Nähe befindliche Objekte gestört. Durch Beugung, Brechung und Reflektion können die elektromagnetischen Wellen verändert werden. Signale können mittels elektromagnetischer Wellen derart versendet werden, dass Störungen berücksichtigt werden. Die Störungen können dabei so berücksichtigt werden, dass das resultierende Empfangssignal, das von einem Empfänger empfangen wird, optimal für diesen Empfänger ist.
Im Folgenden wird unter „optimal“ bzw. unter einer „optimalen Ausgestaltung“, wie beispielsweise eines Signals, zum Beispiel eines Ausgestaltung verstanden, die hinsichtlich eines vorgegebenen Optimalitätskriteriums (das beispielsweise auf einem Übertragungsmodell für eine elektromagnetische Welle basiert), optimal ist, in anderen Worten eine optimale Lösung eines Optimierungsproblems entsprechend dem Optimalitätskriterium ist. Mit „optimal“ kann allerdings auch in anderen Ausführungsformen eine „sehr gute“ Lösung gemeint sein, d.h. eine Ausgestaltung, die ein vorgegebenes Optimalitätskriterium sehr gut erfüllt, beispielsweise von dem Optimalitätskriterium (hinsichtlich eines vorgegeben Maßes) nur innerhalb einer vorgegebenen Toleranz abweicht.
Elektromagnetische Wellen können auch mittels mehrerer Antennen derart abgestrahlt werden, dass sie von einem bestimmten Empfänger optimal empfangen werden.
Bei der Abstrahlung elektrischer Energie mittels elektromagnetischer Wellen, bei der die elektromagnetischen Wellen undirektional abgestrahlt werden, ist die Energieübertragung typischerweise wenig effizient. Bei direktionaler Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen zur Energieübertragung kann der Fall auftreten, dass die elektromagnetischen Wellen durch in der Übertragungsrichtung befindliche Objekte gestört werden. Dadurch kann sich die Effizienz der Energieübertragung stark verringern.
Ferner kann bei der drahtlosen Übertragung elektrischer Energie der Fall auftreten, dass die Energie von unerwünschten Empfängern empfangen wird, an die die Energie eigentlich nicht übertragen werden soll, d.h. Empfänger die Energie empfangen, die die Energie (aus Sicht des Bereitstellers der übertragenen Energie) nicht empfangen sollen.
Eine Idee, die Ausführungsbeispielen zugrunde liegt, kann darin gesehen werden, dass das elektromagnetische Feld, das von einem Energie-Sender, beispielsweise von einer Energieversorgungseinrichtung, räumlich und zeitlich derart geformt wird, dass ein gewünschter Empfänger die Energie optimal empfängt. Das erzeugte elektromagnetische Feld kann dabei derart geformt werden, dass unerwünschte Empfänger möglichst wenig Energie durch das erzeugte elektromagnetische Feld empfangen können. Das elektromagnetische Feld kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Übertragungs-Charakteristik für Energie-Signale, d.h. für Signale, die beispielsweise (gut) zur Energieübertragung geeignet sind und dazu verwendet, Energie zu übertragen, vom Energie-Sender zum Empfänger gewählt werden. Die Übertragungs-Charakteristik, beispielsweise Übertragungsparameter, kann vom Energie-Sender oder vom Empfänger mit Hilfe von Test-Signalen, die beispielsweise zwischen dem Energie-Sender und dem Empfänger übertragen werden, ermittelt, beispielsweise gemessen werden. Die verwendeten Test-Signale können beispielsweise zwischen dem Energie-Sender und dem Empfänger ausgehandelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Aushandlung von Test-Signalen zur Bestimmung einer Übertragungs-Charakteristik von Energie-Signalen zwischen dem Energie-Sender und dem (Energie-)Empfänger im Rahmen einer Autorisierung des Empfängers, beispielsweise einer Autorisierung des Empfängers bei dem Energie-Sender oder einer mit dem Energie-Sender gekoppelten Autorisierungseinrichtung.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann elektrische Energie über mittlere Entfernungen effizient übertragen werden. Ferner kann vermieden werden, dass die Energie-Übertragung durch Objekte in der Übertragungsstrecke gestört wird. Gemäß Ausführungsbeispielen kann ferner erreicht werden, dass ein unerwünschter Empfänger, beispielsweise ein Empfänger, der nicht zum Empfang von Energie von dem Energie-Sender berechtigt ist, oder an den-keine Energie vom Energie-Sender übertragen werden soll, möglichst wenig Energie empfangen kann. Ein erwünschter Energie-Empfänger, beispielsweise ein Empfänger, der berechtigt ist, vom Energie-Sender Energie zu empfangen, kann beispielsweise mittels einer Autorisierung bestimmt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines oder mehrerer Übertragungsparameter für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung an ein Empfangs-Gerät bereitgestellt. Ein Beispiel einer solchen Ermittlungseinrichtung ist in 1 illustriert.
1 zeigt eine Ermittlungseinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Ermittlungseinrichtung 100 weist eine Autorisierungsprüfeinrichtung 101 auf, die eingerichtet ist, eine Autorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, durchzuführen.
Die Ermittlungseinrichtung 100 weist ferner eine Sende/Empfangseinrichtung 102 auf, die eingerichtet ist zum Senden und Empfangen von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustausches mit dem Emfpangs-Gerät zum Ermitteln des oder der Übertragungsparameter.
Die Ermittlungseinrichtung 100 weist ferner eine Parameterermittlungseinrichtung 103 auf, die eingerichtet ist, den oder die Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch zu ermitteln, wenn das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen.
Die Ermittlungseinrichtung muss nicht in einem Gerät vorgesehen sein, sondern kann auf mehrere Geräte verteilt sein. Beispielsweise kann die Parameterermittlungseinrichtung in dem Energie-Empfänger, beispielsweise einem mobilen Gerät, z.B. einem Mobiltelefon, beispielsweise einem Mobilfunktelefon, vorgesehen sein und die Autorisierungseinrichtung kann in dem Energie-Sender, beispielsweise einer stationären Energieversorgungseinrichtung angeordnet sein. Somit kann „Einrichtung“ als über mehrere Geräte oder Vorrichtungen verteilte Anordnung verstanden werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Energieübertragungseinrichtung bereitgestellt, wie sie in 2 dargestellt ist.
2 zeigt eine Energieübertragungseinrichtung 200 zum drahtlosen Übertragen von Energie an ein Empfangs-Gerät.
Die Energieübertragungseinrichtung 200 weist eine Sendeeinrichtung 201 auf, die eingerichtet ist, Energie abzustrahlen.
Die Energieübertragungseinrichtung 200 weist ferner eine Empfangseinrichtung 202 auf, die eingerichtet ist, eine Nachricht von dem Empfangs-Gerät zu empfangen, aus der die Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wurde, ermittelbar ist.
Die Energieübertragungseinrichtung 200 weist ferner eine Vergleichseinrichtung 203 auf, die eingerichtet ist, die Menge der abgestrahlten Energie mit der Menge der dem Empfangs-Gerät zugeführten Energie zu vergleichen.
Eine Steuereinrichtung 204 der Energieübertragungseinrichtung 200 ist eingerichtet, basierend auf dem Vergleich die Sendeeinrichtung 201 zum weiteren Abstrahlen von Energie an das Empfangs-Gerät zu steuern.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein Speicher, der in den Ausführungsbeispielen verwendet wird, kann ein flüchtiger Speicher, beispielsweise ein DRAM (Dynamic Random Access Memory) oder ein nicht-flüchtiger Speicher, beispielsweise ein PROM (Programmable Read Only Memory), ein EPROM (Erasable PROM), ein EEPROM (Electrically Erasable PROM), oder ein Flash-Speicher sein, z.B. ein Floating-Gate-Speicher, ein Charge-Trapping-Speicher, ein MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) oder ein PCRAM (Phase Change Random Access Memory).
Unter einer „Einrichtung“ ist beispielsweise ein Schaltkreis oder mehrere Schaltkreise, die gegebenenfalls in unterschiedlichen Geräten angeordnet sind, zu verstehen.
In einer Ausführungsform ist ein „Schaltkreis“ als jegliche Einheit zu verstehen, die eine Logik interpretiert, die sowohl Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination daraus sein kann. Somit kann ein „Schaltkreis“ in einer Ausführungsform ein hart-verdrahteter Logik-Schaltkreis oder ein programmierbarer Logik-Schaltkreis sein, wie beispielsweise, ein programmierbarer Prozessor, z.B. ein Mikroprozessor (z.B. ein CISC (Complex Instruction Set Computer) - Prozessor oder ein RISC (Reduced Instruction Set Computer) - Prozessor). Unter einem „Schaltkreis“ kann auch eine auf einem Prozessor implementierte Software oder eine von einem Prozessor ausgeführte Software zu verstehen sein, z.B. ein Computer-Programm, etwa ein Computer-Programm in Programmiercode für eine virtuelle Maschine (Virtual Machine), wie z.B. ein Java-Computer-Programm. Unter einem „Schaltkreis“ kann in einer Ausführungsform jegliche Art der Implementierung der im Weiteren beschriebenen Funktionen zu verstehen sein.
3 zeigt eine Kommunikationsanordnung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Kommunikationsanordnung 300 weist einen Empfänger, in diesem Ausführungsbeispiel ein Mobiltelefon 301, und eine Energieversorgungseinrichtung 302, die im Folgenden auch als Energie-Sender, Sender, oder Energie-Sendestation bezeichnet wird, auf. Das Mobiltelefon 301 weist eine erste Sende/Empfangseinrichtung 303 auf und die Energieversorgungseinrichtung 302 weist eine zweite Sende/Empfangseinrichtung 304 auf. Mittels der Sende/Empfangseinrichtungen 303, 304 können das Mobiltelefon 301 und die Energieversorgungseinrichtung 302 kommunizieren, beispielsweise drahtlos, beispielsweise unter Verwendung einer der Kommunikations-Technologien Bluetooth, WLAN (Wireless Local Area Network), DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), RFID (Radio Frequency Identification oder gemäß einer Mobilfunk-Kommunikationstechnologie, beispielsweise gemäß GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), FOMA (Freedom of Mobile Access) oder CDMA2000 (CDMA:Code Division Multiple Access). Die Sende/Empfangseinrichtungen 303, 304 können auch eingerichtet sein zum draht- oder kabelbasierten Kommunizieren.
Das Mobiltelefon 301 weist eine Energie-Empfangseinrichtung 305 auf. Die Energieversorgungseinrichtung 302 weist in diesem Beispiel mehrere Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 auf, mittels welcher die Energieversorgungseinrichtung 302 Energie beispielsweise unter Verwendung elektromagnetischer Wellen abstrahlen kann, die das Mobiltelefon 301 mittels der Energie-Empfangseinrichtung 305 empfangen kann.
Beispielsweise möchte der Benutzer des Mobiltelefons 301, um weiterhin mobil mittels seines Mobiltelefons 301 erreichbar zu sein, das Mobiltelefon 301 nicht stationär, beispielsweise durch Verwendung eines Netzteils, das mit dem Mobiltelefon 301 und einer Steckdose gekoppelt wird, laden, sondern möchte das Mobiltelefon 301 mittels der Energie-Empfangseinrichtung 305, die beispielsweise als Spule oder Antenne ausgestaltet ist, mit Energie versorgen. Die Energieversorgungsstation 302 wird beispielsweise von dem Benutzer in seiner Wohnung betrieben. Soll das Mobiltelefon 301 von der Energieversorgungsstation 302 mit Energie versorgt werden, beispielsweise weil der Akkumulator des Mobiltelefons 301 aufgeladen werden soll, so initiiert das Mobiltelefon 301 eine Kommunikationsverwendung, beispielsweise gemäß Bluetooth, mittels der ersten Sende/Empfangseinrichtung 303 zu der zweiten Sende/Empfangseinrichtung 304 der Energieversorgungseinrichtung 302. Mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung wird das Mobiltelefon 301 beispielsweise zunächst bei der Energieversorgungseinrichtung 302 autorisiert, beispielsweise ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 302, ob das Mobiltelefon 301 berechtigt ist, Energie von der Energieversorgungsstation 302 zu empfangen, und insbesondere anzufordern, dass die Energieversorgungseinrichtung 302 Energie an das Mobiltelefon 301 überträgt.
Die Autorisierung des Mobiltelefons 301 bei der Energieversorgungseinrichtung 302 kann automatisch mit Hilfe von in dem Mobiltelefon 301 gespeicherten Autorisierungs-Informationen erfolgen oder auch beispielsweise unter Abfrage von erforderlichen Autorisierungs-Informationen von dem Benutzer des Mobiltelefons 301. Beispielsweise wird der Benutzer 301 zur Eingabe eines Passworts oder eines geheimen Zahlencodes aufgefordert, mittels welchem die Energieversorgungseinrichtung 302, ermitteln kann, ob der Benutzer und somit sein Mobiltelefon 301 zum Empfangen von Energie von der Energieversorgungseinrichtung 302 berechtigt ist.
In diesem Beispiel bekommt das Mobiltelefon 301, sobald es von der Energieversorgungseinrichtung 302 autorisiert wurde, ein Test-Signal, beispielsweise eine Trainings-Sequenz und eine Frequenz oder einen Frequenzbereich zugewiesen. Das Test-Signal und die zugewiesene Frequenz bzw. der zugewiesene Frequenzbereich können dem Mobiltelefon 301 von der Energieversorgungseinrichtung 302 beispielsweise mittels eines jeweiligen Identifikators signalisiert werden.
Der bisherige und weitere Ablauf ist in 4 dargestellt.
4 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der dargestellte Nachrichtenfluss findet statt zwischen einem Mobiltelefon 401, beispielsweise dem Mobiltelefon 301 der Kommunikationsanordnung 300 und einer Energieversorgungseinrichtung 402, beispielsweise der Energieversorgungseinrichtung 302 der Kommunikationsanordnung 300, die in 3 dargestellt ist.
In diesem Beispiel erfolgt die Autorisierung des Mobiltelefons 401 bei der Energieversorgungseinrichtung 402 durch die Übermittlung einer Herausforderungs-Nachricht (Challenge-Nachricht) 403 in 404 von der Energieversorgungseinrichtung 402 an das Mobiltelefon 401. Um erfolgreich autorisiert zu werden, muss das Mobiltelefon 401 auf die Herausforderungs-Nachricht 403 in der richtigen Weise, beispielsweise durch Übermittlung einer bestimmten Autorisierungsinformation wie beispielsweise eines Passworts, antworten. In 405 übermittelt das Mobiltelefon 401 entsprechend eine Antwort-Nachricht 406 an die Energieversorgungseinrichtung 402. Es wird angenommen, dass die Antwort-Nachricht 406 den Anforderungen für eine Autorisation genügt und entsprechend wird in 408 das Mobiltelefon 401 durch die Energieversorgungseinrichtung 402, beispielsweise durch eine Autorisierungsprüfeinrichtung der Energieversorgungseinrichtung 402, autorisiert.
In dem Fall, dass die Antwort-Nachricht 406 den Anforderungen für eine Autorisation nicht genügt, wird das Mobiltelefon 401 zum Beispiel nicht bei der Energieversorgungseinrichtung 402 autorisiert. Der Ablauf wird in diesem Fall beispielsweise abgebrochen oder dem Mobiltelefon 401 wird noch einmal Gelegenheit gegeben, eine korrigierte Antwort-Nachricht 406 als Antwort auf die Herausforderungs-Nachricht 403 zu übermitteln. Wird das Mobiltelefon 401 nicht autorisiert, so wird es von der Energieversorgungseinrichtung 402 beispielsweise als unerwünschter Empfänger angesehen, der nicht berechtigt ist, Energie von der Energieversorgungseinrichtung 402 zu empfangen.
In 409 werden die dem Mobiltelefon 401 zugewiesene Trainings-Sequenz und gegebenenfalls die zugewiesene Frequenz bzw. der zugewiesene Frequenzbereich mittels einer entsprechenden Signalisierungsnachricht 410 dem Mobiltelefon 401 signalisiert.
In 411 sendet das Mobiltelefon 401 das zugewiesene Test-Signal unter Verwendung der Energie-Empfangseinrichtung 305 (beispielsweise eine Empfangsspule oder eine Empfangsantenne) an die Energieversorgungseinrichtung 402, gegebenenfalls unter Verwendung der zugewiesenen Frequenz bzw. des zugewiesenen Frequenzbereichs. Die Energieversorgungseinrichtung 402 empfängt das ausgesendete Test-Signal, zum Beispiel mittels der Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308.
In 412 ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 402, beispielsweise mittels einer dafür vorgesehenen Ermittlungseinrichtung, Übertragungscharakteristika der Übertragung zwischen der Energieempfangseinrichtung 305 und den Energiesendeeinrichtungen 306, 307, 308, basierend auf der empfangenen Trainingssequenz 411. Beispielsweise schätzt die Energieversorgungseinrichtung 402 die Impulsantwortungen der Übertragungskanäle zwischen dem Energie-Empfangselement 305 des Mobiltelefons 401 und den Energie-Sendeeinrichtungen (oder Energie-Sendeelementen) 306, 307, 308 der Energieversorgungseinrichtung 402. Beispielsweise wird für jede Energie-Sendeeinrichtung 306, 307, 308 der Energieversorgungseinrichtung 302 eine Schätzung der entsprechenden Kanal-Impulsantwort des Übertragungskanals zwischen der Energie-Empfangseinrichtung 305 und dem jeweiligen Energie-Sendeelement 306, 307, 308 durchgeführt.
Basierend auf den ermittelten Übertragungs-Charakteristika ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 402 in 413 Übertragungsparameter für die Übermittlung von Energie von der Energieversorgungseinrichtung 402 an das Mobiltelefon 401. Beispielsweise definieren die ermittelten Übertragungsparameter die Signalform für Energie-Signale, die von einem oder mehreren der Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 zur Übertragung von Energie an das Mobiltelefon 401 von der Energieversorgungseinrichtung 402 versendet werden.
In 414 überträgt die Energieversorgungseinrichtung 402 Energie an das Mobiltelefon 401 gemäß der ermittelten Übertragungsparameter, beispielsweise unter Verwendung von Energie-Signalen, die in Abhängigkeit von geschätzten Impulsantworten des Übertragungskanals oder der Übertragungskanäle zwischen dem Energie-Empfangselement (Energie-Empfangseinrichtung) 305 und den Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 geformt werden. Die Energie-Signale werden dabei beispielsweise so geformt, dass die Energie-Übertragung in Hinblick auf die ermittelten Übertragungs-Charakteristika (beispielsweise basierend auf einem vorgegebenen Übertragungsmodell) optimal oder möglichst gut ist.
Weiterhin oder alternativ kann vorgesehen sein, dass, wenn die Energieversorgungseinrichtung 302 Energie an das Mobiltelefon 301 übermittelt, das Mobiltelefon 301 zurückmeldet, wie viel Energie von der Energieversorgungseinrichtung 302 empfangen wurde und die Energieversorgungseinrichtung 302 basierend auf dieser Information, beispielsweise basierend auf einem Vergleich der abgestrahlten Energie mit der von dem Mobiltelefon 301 empfangenen Energie, die weitere Abstrahlung von Energie an das Mobiltelefon 301 vornimmt. Ein entsprechender Ablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt.
5 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der dargestellte Nachrichtenfluss findet statt zwischen einem Mobiltelefon 501, das beispielsweise dem Mobiltelefon 301 der Kommunikationsanordnung 300 entspricht und einer Energieversorgungseinrichtung 502, die beispielsweise der Energieversorgungseinrichtung 302 der Kommunikationsanordnung 300 entspricht.
In 503 überträgt die Energieversorgungseinrichtung 502 Energie an das Mobiltelefon 501.
In 504 übermittelt das Mobiltelefon 501 eine Berichtnachricht 505 mittels der Sende/Empfangseinrichtung 305, beispielsweise gemäß Bluetooth, an die Energieversorgungseinrichtung 502, mittels welcher der Energieversorgungseinrichtung 502 signalisiert wird, wie viel Energie das Mobiltelefon 501 von der Energieversorgungseinrichtung 502 empfangen hat oder empfängt.
In 506 vergleicht die Energieversorgungseinrichtung 502 die abgestrahlte Energie mit der von dem Mobiltelefon 501 empfangenen Energie.
Basierend auf diesem Vergleich wird beispielsweise die weitere Energieübertragung an das Mobiltelefon 501 vorgenommen. Beispielsweise berechnet die Energieversorgungseinrichtung 502 in 507, wenn die Übertragungs-Effizienz zu gering ist, beispielsweise wenn das Verhältnis von der von dem Mobiltelefon 501 empfangenen Energie zu der von der Energieversorgungseinrichtung 502 abgestrahlten Energie sehr gering ist, beispielsweise unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt, andere Energie-Sendesignale, beispielsweise Energie-Sendesignale mit anderer Form als die zur Übertragung der Energie in 503 verwendeten Sendesignale, welche ebenfalls für die Energie-Übertragung, beispielsweise gemäß ermittelter Übertragungs-Charakteristika zwischen dem Mobiltelefon und der Energieversorgungseinrichtung 502, optimiert sind.
Beispielsweise gibt es mehrere Lösungen für eine Optimierung der Energie-Sendesignale und, wenn die Übertragungs-Effizienz gering ist, wird eine andere Lösung als die bisher verwendete zur Energieübertragung verwendet. Diese alternativen Energie-Sendesignale sind möglicherweise zur Energieübertragung an das Mobiltelefon 501 besser geeignet, so dass die Energieübertragung effizienter ist, da beispielsweise unerwünschte Empfänger der Energie mittels der alternativen Sende-Signale weniger Energie empfangen können als mittels der zuvor verwendeten Sende-Signale.
In 508 wird Energie von der Energieversorgungseinrichtung 502 an das Mobiltelefon 501 mittels der gegebenenfalls neu ausgewählten Energie-Sendesignale übermittelt.
Ferner kann vorgesehen -sein, dass, wenn die Energieversorgungseinrichtung 502 keine alternativen Energie-Sende-Signale, die optimal oder ausreichend effizient sind, bestimmen kann, die Energieversorgungseinrichtung 502 das Mobiltelefon 501 auffordert, das Test-Signal erneut an die Energieversorgungseinrichtung 502 zu übermitteln. Die Energieversorgungseinrichtung 502 kann in diesem Fall die Übertragungs-Charakteristika der Übertragung zwischen dem Mobiltelefon und der Energieversorgungseinrichtung 502 erneut ermitteln.
Beispielsweise ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 502 neue Übertragungsparameter, wenn die geschätzten Übertragungs-Charakteristika, beispielsweise geschätzte Impuls-Antworten, gegenüber der vorherigen Ermittlung von Übertragungs-Charakteristika, beispielsweise Schätzung von Impuls-Antworten, verändert sind. Beispielsweise ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 502 neue (für die Energieübertragung optimale) Energie-Sendesignale und sendet diese.
Wenn bei einer erneuten Ermittlung der Übertragungs-Charakteristika sich die Übertragungs-Charakteristika seit der letzten Ermittlung der Übertragungs-Charakteristika nicht geändert haben und die Effizienz der Energieversorgungseinrichtung zu gering ist, beispielsweise das Verhältnis von empfangener Energie zu abgestrahlter Energie unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt, kann vorgesehen sein, dass die Energieübertragung zunächst eingestellt wird und die Energieversorgungseinrichtung 502 dies dem Mobiltelefon 501 mitteilt. Das Mobiltelefon 501 kann dann beispielsweise den Benutzer des Mobiltelefons 501 auffordern, seinen Standort und entsprechend den Standort des Mobiltelefons 501 zu verändern.
Im Folgenden wird ein Ablauf zur Energieübertragung von der Energieversorgungseinrichtung 502 an das Mobiltelefon 501 mit Bezug auf 6 erläutert.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der Ablauf startet in 601.
In 602 ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 302 Übertragungs-Charakteristika mindestens eines Kommunikationskanals, der zur Energie-Übertragung zwischen der Energieversorgungseinrichtung 302 und dem Mobiltelefon 301 verwendet werden kann.
In 603 ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 302 Energie-Sendesignale zur Übertragung von Energie an das Mobiltelefon 301 basierend auf den Ergebnissen von 602.
In 604 versendet die Energieversorgungseinrichtung 302 die ermittelten (berechneten) Energie-Sendesignale.
In 605 empfängt die Energieversorgungseinrichtung 302 von dem Mobiltelefon 301 die Information, wie viel Energie von der abgestrahlten Energie von dem Mobiltelefon 301 empfangen werden konnte.
In 606 ermittelt die Energieversorgungseinrichtung 302, ob das Verhältnis der Menge von Energie, die von dem Mobiltelefon 302 empfangen wurde, zu der Menge von Energie, die von der Energieversorgungseinrichtung 302 zur Versorgung des Mobiltelefons 301 abgestrahlt wurde, über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Ist es der Fall, so wird mit 604, d.h. mit dem Senden der ermittelten Energie-Sendesignale fortgefahren.
Ist dies nicht der Fall, so wird in 607 überprüft, ob alternative Energie-Sendesignale, beispielsweise Energie-Sendesignale, die basierend auf den ermittelten Übertragungs-Charakteristika ebenfalls (wie die in 604 verwendeten Energie-Sendesignale) optimale Energieübertragung (in Hinblick auf die ermittelten Übertragungs-Charakteristika) gewährleisten.
Ist dies der Fall, so kehrt der Ablauf zu 603 zurück und die alternativen Energie-Sendesignale werden berechnet.
Ist dies nicht der Fall, so werden analog zu 602 in 608 die Übertragungs-Charakteristika der Übertragung zwischen dem Mobiltelefon 301 und der Energieversorgungseinrichtung ermittelt. In 609 wird überprüft, ob sich die Übertragungs-Charakteristika geändert haben. Ist dies der Fall, so kehrt der Ablauf zu 603 zurück. Ist dies nicht der Fall, so wird das Mobiltelefon 301 in 610 darüber informiert, dass derzeit keine Energieübertragung vorgenommen wird und der Ablauf wird in 611 beendet.
Die Energieversorgungseinrichtung 302 kann ferner dem Mobiltelefon 301 mitteilen, zu welchen Zeitpunkten das Mobiltelefon 301 (erneut) das Test-Signal an die Energieversorgungseinrichtung 302 übermitteln soll, beispielsweise, dass das Mobiltelefon 301 das Übertragen des Test-Signals periodisch wiederholen soll. Zu diesen Zeitpunkten schätzt die Energieversorgungseinrichtung 302 die Übertragungs-Charakteristika des oder der Übertragungskanäle zwischen dem Mobiltelefon 301 und der Energieversorgungseinrichtung 302 (erneut). Wenn sich die Übertragungs-Charakteristika geändert haben, so kann die Energieversorgungseinrichtung 302 optimierte Energie-Sendesignale ermitteln und Energie mittels dieser Energie-Sendesignale an das Mobiltelefon 301 übertragen. Insbesondere kann auf diese Weise vorgegangen werden, wenn die Energie-Übertragung aufgrund der geringen Übertragungseffizienz vorübergehend eingestellt wurde.
Die Ermittlung der zu verwendenden Energie-Sendesignale, d.h. allgemein der zu verwendenden Übertragungsparameter für die Übertragung von Energie von der Energieversorgungseinrichtung 302 an das Mobiltelefon 301 kann auf unterschiedliche Weise in Abhängigkeit der ermittelten Übertragungs-Charakteristika vorgenommen werden. Beispielsweise können die Energie-Sendesignale angepasst werden in Hinblick auf ihre Frequenz (oder ihren Frequenzbereich), ihre Phase, und auf ihre Signal-Grundform.
Beispielsweise können durch Phasenanpassungen die Energie-Sendesignale, die von unterschiedlichen Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 abgestrahlt werden, so verzögert werden, dass sich die Hauptkomponenten der mittels der Übertragungskanäle zwischen den Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 und dem Mobiltelefon 301 übertragenen Energie-Signale am Energie-Empfangselement (Energie-Empfangseinrichtung) 305 konstruktiv überlagern, d.h. dass an der Energie-Empfangseinrichtung 305 konstruktive Interferenz ` der von den verschiedenen Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 versendeten Energie-Sendesignale auftritt.
Beispielsweise werden bei der Abstrahlung von Signalen mittels unterschiedlicher Antennen bestimmte räumliche Bereiche mit viel Energie versorgt werden, während andere Bereiche mit wenig oder keiner Energie versorgt werden.
Je mehr Sendeelemente (Energie-Sendeeinrichtungen) 306, 307, 308 zur Abstrahlung der zur übertragenden Energie verwendet werden, desto detaillierter kann die optimale Energie-Übertragung beeinflusst werden, d.h. desto genauer können die räumlichen Bereiche, die am besten mit Energie versorgt werden, festgelegt werden. Somit können beispielsweise unter Verwendung mehrerer oder einer Vielzahl von Sendeelementen 306, 307, 308 mehrere räumliche Bereiche (Orte) optimaler Energie-Übertragung und mehrere Orte minimaler Energie-Übertragung festgelegt werden..
So kann beispielsweise an bestimmten Orten der Wohnung des Benutzers eine hohe Energie-Übertragungseffizienz erreicht werden, während an bestimmten Orten einer Nachbarwohnung eine sehr geringe Energie-Übertragungseffizienz erreicht wird.
Dies kann wünschenswert sein, wenn vermieden werden soll, dass ein Benutzer in der Nachbarwohnung von der Energieversorgungseinrichtung 302 abgestrahlte Energie mit einem Empfänger empfängt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Energie-Übertragung keine Autorisierung erfordert. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein und eingesetzt werden, wenn die Energie unabhängig von dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden soll, beispielsweise in einem Hotel.
Ferner kann vorgesehen sein, dass, wenn aktuell kein Empfänger bei der Energieversorgungseinrichtung 302 für den Empfang von Energie autorisiert ist, die Energieversorgungseinrichtung 302 keine Energie-Sendesignale aussendet.
Ausführungsbeispiele können auch eingesetzt werden für Energie-Übertragungs-Systeme, bei denen Resonanz-Empfang von übertragender Energie verwendet wird. Dabei können für verschiedene (gegebenenfalls autorisierte) Empfänger unterschiedliche Resonanz-Frequenzen vergeben werden. Beispielsweise teilt die Energieversorgungseinrichtung 302 eine dem Empfänger zugewiesene Resonanz-Frequenz beispielsweise im Rahmen einer Autorisierung des Empfängers, dem Empfänger mit. In diesem Szenario kann die Parameterermittlungseinrichtung als die Einheit in dem Energie-Empfänger angesehen werden, die die zugewiesene Resonanz-Frequenz (in diesem Fall der bzw. die zu ermittelnden Übertragungsparameter), empfängt und dadurch im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs ermittelt. Die Autorisierungseinrichtung wäre in diesem Beispiel beispielsweise im Energie-Sender angeordnet. Dies ist somit ein Beispiel dafür, dass, die Autorisierungseinrichtung und die Parameterermittlungseinrichtung in unterschiedlichen Geräten vorgesehen sein können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass zur Verhandlung (beispielsweise zur Aushandlung eines so genannten Test-Signals) zwischen einem Empfänger, beispielsweise dem Mobiltelefon 301 und dem Energie-Sender, beispielsweise der Energieversorgungseinrichtung 302, und gegebenenfalls zur Autorisierung des Energie-Empfängers bei dem Energie-Sender, dieselbe Übertragungs-Technologie eingesetzt wird wie zur Übertragung der Energie von dem Energie-Sender zu dem Energie-Empfänger. Alternativ zur Aushandlung eines oder mehrerer zu verwendender Test-Signale und anderer Parameter kann auch vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Test-Signale und Parameter einem Energie-Empfänger, beispielsweise einer SIM (Subscriber Identity Module)-Karte eines Mobilfunk-Teilnehmergeräts, fest zugewiesen werden.
Ferner ist es in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Energie-Empfänger, beispielsweise das Mobiltelefon 301, mehrere Energie-Empfangseinrichtungen 305 aufweist, beispielsweise Spulen oder Antennen, und diese zum Empfang von übertragener Energie verwendet werden.
Die Sende/Empfangseinrichtungen 303, 304 des Energie-Empfängers und des Energie-Senders 302 können unterschiedlich ausgestaltet sein.
Ebenso können die Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 sich untereinander unterscheiden und sich von der oder den Energie-Empfangseinrichtungen 305 (teilweise) unterscheiden.
Die Ermittlung von Übertragungs-Charakteristika eines oder mehrerer Übertragungskanäle zwischen dem Energie-Sender und dem Energie-Empfänger, der oder die zurEnergie-Übertragung verwendet werden, kann wiederholt, beispielsweise periodisch vorgenommen werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Energie-Sendesignale derart geformt werden, dass die übertragende Energie an bestimmten vorgegebenen Orten im Raum minimal ist. Dadurch kann die Energieübertragung an unerwünschte Nutzer (unerwünschte Empfänger) gezielt unterdrückt werden. Beispielsweise können die Energie-Sendesignale so geformt sein, oder allgemein die Übertragungsparameter derart gewählt werden, dass keine oder wenig Energie an Orten außerhalb eines vorgegebenen Nutzbereichs, beispielsweise des regulären Nutzbereichs, empfangen werden kann, beispielsweise in einer Nachbarwohnung des Benutzers.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das zur Energie-Übertragung verwendete Energie-Sendesignal zwischen dem Energie-Sender und dem Energie-Empfänger ausgehandelt wird. Beispielsweise kann die Modulation des Energie-Sendesignals zwischen dem Energie-Sender, beispielsweise der Energieversorgungseinrichtung 302, und dem Energie-Empfänger, beispielsweise dem Mobiltelefon 301, ausgehandelt werden. Beispielsweise können als Modulations-Sequenz Pseudo-Zufalls-Sequenzen ausgehandelt werden.
Die Autorisierung eines Energie-Empfängers bei einem Energie-Sender kann an einen Bezahl-Vorgang gekoppelt sein. Dies kann beispielsweise bei der Energieversorgungseinrichtung von mobilen elektronischen Geräten an öffentlichen Orten vorgesehen sein.
Ausführungsbeispiele können nicht nur zur Energie-Versorgung verwendet werden, sondern auch zur Informations-Übertragung, beispielsweise zwischen dem Energie-Sender und dem Energie-Empfänger.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass nicht die Energieversorgungseinrichtung 302 oder die Energieversorgungseinrichtung 302 nicht allein die Übertragungs-Charakteristika bestimmt, sondern der Energie-Empfänger, beispielsweise das Mobiltelefon 301 die Übertragungs-Charakteristika ermittelt. Beispielsweise kann dazu der Energie-Sender dem Energie-Empfänger mitteilen, welches Test-Signal oder welche Test-Signale von dem Energie-Sender ausgesendet werden. Der Energie-Sender versendet dieses Test-Signal oder die Test-Signale mittels der Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308. Von unterschiedlichen Energie-Sendeeinrichtungen 306, 307, 308 können unterschiedliche Test-Signale ausgesendet werden. Der Energie-Empfänger empfängt die ausgesendeten Test-Signale oder das ausgesendete Test-Signal und ermittelt darauf basierend Übertragungs-Charakteristika der Energieübertragung von dem Energie-Sender an den Energie-Empfänger.
Die geschätzten Übertragungs-Charakteristika oder darauf basierend von dem Energie-Empfänger (beispielsweise von einer Parameterermittlungseinrichtung des Energie-Empfängers) ermittelte Übertragungsparameter teilt der Energie-Empfänger dem Energie-Sender mit, beispielsweise gemäß Bluetooth.
Um zu vermeiden, dass ein Energie-Empfänger, der nicht berechtigt ist, Energie von dem Energie-Sender zu empfangen, Übertragungsparameter oder geschätzte Übertragungs-Charakteristika an den Energie-Sender übermittelt, die für eine Energieübertragung an ihn optimal wären oder aus denen sich eine sehr effiziente Energieübertragung an den nicht berechtigten Energie-Empfänger ergeben würde, kann vorgesehen sein, dass der Nachrichtenaustausch zwischen dem Energie-Empfänger und dem Energie-Sender nach Autorisierung des Energie-Empfängers bei dem Energie-Sender verschlüsselt erfolgt.
Ein Beispiel für solch eine Maßnahme ist in 7 dargestellt.
7 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der dargestellte Nachrichtenfluss findet statt zwischen einem Energie-Empfänger 701 und einem Energie-Sender 702, beispielsweise einer Energieversorgungseinrichtung.
Der Energie-Empfänger 701 ist beispielsweise ein portables elektronisches Gerät, beispielsweise ein elektronisches Kommunikationsgerät wie beispielsweise ein Mobilfunk-Teilnehmergerät oder ein portables Telefon.
In 703 erfolgt eine Autorisierung des Energie-Empfängers 701 bei dem Energie-Sender 702. Dies kann beispielsweise erfolgen wie in 4 dargestellt mittels einer Challenge-Nachricht 403 und einer entsprechenden Antwortnachricht 406.
In diesem Beispiel wird angenommen, dass der Energie-Sender 702 die Übertragungs-Charakteristika ermittelt.
Im Rahmen der Autorisierung in 703 können dazu zur Verschlüsselung des Nachrichtenaustauschs im Rahmen der Ermittlung der Übertragungs-Charakteristika ein oder mehrere Schlüssel zwischen dem Energie-Empfänger 701 und dem Energie-Sender 702 ausgehandelt werden, beispielsweise ein symmetrischer Schlüssel oder ein oder mehrere Paare aus öffentlichem Schlüssel und privatem Schlüssel.
Beispielsweise teilt der Sender 702 in 704 dem Energie-Empfänger 701 verschlüsselt mit, welches Test-Signal der Energie-Empfänger 701 an den Energie-Sender 702 übermitteln zur Schätzung der Übertragungs-Charakteristika soll. Das zu verwendende Test-Signal, beispielsweise eine Pseudo-Zufalls-Sequenz, kann in einer Nachricht 705 explizit angegeben sein oder auch mittels einer Identifikation, beispielsweise eines Index eines Eintrags einer Liste von Test-Signalen, identifiziert werden.
Da die Nachricht 705 verschlüsselt ist, kann ein Energie-Empfänger, der nicht zum Empfangen von Energie berechtigt ist, nicht ermitteln, welches Test-Signal zur Übermittlung der Übertragungs-Charakteristika an den Energie-Sender 702 zu übermitteln ist.
Demzufolge könnte der nicht berechtigte Energie-Empfänger allenfalls ein falsches Test-Signal an den Energie-Sender 702 übermitteln, was jedoch, da der Energie-Sender 702 ein anderes Test-Signal erwartet, zu einer Schätzung von Übertragungs-Charakteristika führen würde, aus der sich Übertragungsparameter ergeben würden, die (mit hoher Wahrscheinlichkeit) zu einer Energieübertragung mit geringer Effizienz an den nicht berechtigten Energie-Empfänger führen würden.
In 706 übermittelt der (berechtigte) Energie-Empfänger 701 das mittels der Nachricht 705 angezeigte Test-Signal (oder auch mehrere Test-Signale, die mittels der Nachricht 705 angezeigt wurden) an den Energie-Sender 702.
In 707 schätzt der Energie-Sender 702 die Übertragungs-Charakteristika und bestimmt die Übertragungsparameter basierend auf dieser Schätzung.
In 708 überträgt der Energie-Sender 702 Energie an den Energie-Empfänger 701 basierend auf den bestimmten Übertragungsparameters, beispielsweise unter Verwendung einer berechneten Signalform.
Ein weiteres Beispiel für einen verschlüsselten Nachrichtenaustausch (oder zumindest teilweise verschlüsselten Nachrichtenaustausch) zur Schätzung der Übertragungs-Charakteristika ist in 8 dargestellt, wobei in diesem Beispiel der Energie-Empfänger die Schätzung der Übertragungs-Charakteristika vornimmt.
8 zeigt ein Nachrichtenflussdiagramm 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der in 8 dargestellte Nachrichtenfluss findet statt zwischen einem Energie-Empfänger 801, beispielsweise dem Mobiltelefon 301 und einem Energie-Sender 802, beispielsweise der Energieversorgungseinrichtung 302.
In 803 autorisiert sich der Energie-Empfänger 801 bei dem Energie-Sender 802, beispielsweise mittels eines Herausforderungs-Antwort-Nachrichtenpaars (Challenge/Response-Nachrichtenpaars), wie mit Bezug auf 4 beschrieben.
Beispielsweise werden im Laufe der Autorisierung in 803 analog zu der Autorisierung in 703, die mit Bezug auf 7 erläutert wurde, ein oder mehrere Schlüssel ausgehandelt.
In 804 handeln der Energie-Empfänger 801 und der Energie-Sender 802 ein für die Schätzung von Übertragungs-Charakteristika zu verwendendes Testsignal (oder mehrere Testsignale) aus. Dies kann verschlüsselt geschehen, beispielsweise durch Signalisierung durch den Energie-Sender 802 oder auch durch Signalisierung durch den Energie-Empfänger 801, welches Testsignal zur Schätzung der Übertragungs-Charakteristika verwendet werden soll.
In 805 sendet der Energie-Sender 802 das ausgehandelte Testsignal (oder die ausgehandelten Testsignale) an den Energie-Empfänger 801.
In 806 ermittelt der Energie-Empfänger 801 basierend auf dem übermittelten Testsignal (oder den übermittelten Testsignalen) die Übertragungs-Charakteristika einer Übertragung von dem Energie-Sender an den Energie-Empfänger 801.
In 807 übermittelt der Energie-Empfänger 801 mittels einer verschlüsselten Nachricht 808 die ermittelten Übertragungs-Charakteristika an den Energie-Sender 802. Alternativ kann der Energie-Empfänger 801 direkt aus den -Übertragungs-Charakteristika, die er bestimmt hat, Übertragungsparameter für eine Energieübertragung zu dem Energie-Sender 802 an den Energie-Empfänger 801 ermitteln und diese mittels der verschlüsselten Nachricht 808 an den Energie-Sender 802 übermitteln.
In 809 sendet der Energie-Sender 802 gemäß basierend auf den Übertragungscharakteristika ermittelten Übertragungsparametern Energie an den Energie-Empfänger 801.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Übertragungs-Charakteristika bzw. die Übertragungsparameter von dem Energie-Empfänger 801 an den Energie-Sender 802 mittels einer von dem Energie-Empfänger 801 signierten Nachricht an den Energie-Sender 802 übermittelt werden, so dass der Energie-Sender 802 sichergehen kann, dass die Übertragungsparameter bzw. die Übertragungs-Charakteristika von einem Energie-Empfänger übermittelt werden, der zum Empfang von Energie von dem Energie-Sender 802 berechtigt ist.
Obwohl die Erfindung vor allem im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben worden ist, sollte es von denjenigen mit dem Fachgebiet vertrauten Personen verstanden werden, dass vielfältige Änderungen der Ausgestaltung und der Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Veränderungen, welche in Reichweite der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs.der Ansprüche liegen, von den Ansprüchen umfasst werden.

Claims

Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung an ein Empfangs-Gerät aufweisend • eine Autorisierungsprüfeinrichtung (101), die eingerichtet ist, eine Autorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, durchzuführen; • eine Sende/Empfangseinrichtung (102), die eingerichtet ist zum Senden und Empfangen von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs mit dem Empfangs-Gerät zum Ermitteln des Übertragungsparameters; • eine Parameterermittlungseinrichtung (103), die eingerichtet ist, den Übertragungsparameter basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch zu ermitteln, wenn das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, wobei der Übertragungsparameter basierend auf der Übermittlung eines Testsignals von dem Empfangs-Gerät (301) an die Sendeeinrichtung (302) ermittelt wird, das Testsignal unter Verwendung einer Energie-Empfangseinrichtung (305) des Empfangs-Gerätes gesendet und mittels mindestens einer Energie-Sendeeinrichtung (306, 307, 308) der Sendeeinrichtung empfangen wird, und anhand der Übermittlung des Testsignals die Impulsantworten zur Ermittlung von Übertragungskanälen zwischen Energie-Sendeeinrichtungen und Energie-Empfangseinrichtung geschätzt werden.
Ermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Auswähleinrichtung, die eingerichtet ist, das Testsignal auszuwählen.
Ermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Testsignal individuell für das Empfangs-Gerät ausgewählt wird,
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Übertragungsparameter eine Eigenschaft eines Energie-Signals angibt, mittels dem die Energie von der Sendeinrichtung (302) an das Empfangs-Gerät (301) übermittelt wird,
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Parameterermittlungseinrichtung eingerichtet ist, den Übertragungsparameter derart zu ermitteln, dass das Energie-Signal ein vorgegebenes Optimalitätskriterium erfüllt.
Ermittlungseinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Optimalitätskriterium ein Kriterium hinsichtlich der mittels des Energie-Signals zu erwartenden Übertragungseffizienz ist.
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Autorisierung durchgeführt wird basierend auf einer von dem Empfangs-Gerät an die Autorisierungsprüfeinrichtung versendeten Autorisierungsnachricht.
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Parameterermittlungseinrichtung in der Sendeeinrichtung angeordnet ist.
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Empfangs-Gerät ein mobiles elektronisches Gerät ist.
Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ermittlungseinrichtung eingerichtet ist, den Übertragungsparameter zu ermitteln, wenn das Verhältnis der Menge der von der Sendeeinrichtung abgestrahlten Energie zu der Menge der Energie, die dem Empfangs-Gerät mittels der abgestrahlten Energie zugeführt wird, über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
Energieversorgungseinrichtung mit einer Ermittlungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Ermitteln eines Übertragungsparameters für das drahtlose Übertragen von Energie von einer Sendeeinrichtung (402, 702) an ein Empfangs-Gerät aufweisend • Durchführen (404-408, 703) einer Autorisierung zum Ermitteln, ob das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen, • Senden und Empfangen (409, 704) von Nachrichten im Rahmen eines Nachrichtenaustauschs mit dem Empfangs-Gerät (401, 701) zum Ermitteln des Übertragungsparameters; • Ermitteln des Übertragungsparameters (413, 707) basierend auf der Autorisierung und basierend auf dem Nachrichtenaustausch, wenn das Empfangs-Gerät berechtigt ist, Energie von der Sendeeinrichtung zu empfangen; wobei der Übertragungsparameter basierend auf der Übermittlung eines Testsignals (411, 706) von dem Empfangs-Gerät an die Sendeeinrichtung ermittelt wird, das Testsignal unter Verwendung einer Energie-Empfangseinrichtung des Empfangs-Gerätes gesendet und mittels mindestens einer Energie-Sendeeinrichtung der Sendeeinrichtung empfangen wird, und anhand der Übermittlung des Testsignals die Impulsantworten zur Ermittlung von Übertragungskanälen zwischen Energie-Sendeeinrichtungen und Energie-Empfangseinrichtung geschätzt werden.