AT505623B1 - Schliesstechnische einrichtung mit einer energieversorgungseinheit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine schließtechnische Einrichtung mit einer Energieversorgungseinheit.

Elektrische oder elektronische Schlösser, insbesondere Zylinderschlösser, enthalten in der Regel zusätzlich zu mechanischen Verriegelungen, welche mit konventionellen Schlüsseln mechanisch sperrbar sind, wenigstens einen elektromagnetisch oder motorisch betätigbaren Verriegelungsmechanismus, welcher erst nach einer Identifikationsprüfung freigegeben wird. Die elektronische Schaltung zur Identifikationsüberprüfung wirkt hierbei meist mit geeigneten Identifikationsmedien kontaktfrei oder mittels Kontakten zusammen, wobei in der elektronischen Auswerteschaltung eine Überprüfung erfolgt, ob das jeweilige Identifikationsmedium die Berechtigung zum Sperren des Schlosses aufweist. Nach erfolgreicher Überprüfung der Identität erfolgt dann die Freigabe des Schlosses.

Zur Energieversorgung derartiger elektrischer bzw. elektronischer Verriegelungen ist in der Regel eine ständige Energieversorgung des Schlosses und oft auch des Schlüssels erforderlich, und es ist daher neben dem Aufwand für eine derartige ständige Energieversorgung auch dafür Sorge zu tragen, dass eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Verfügung steht, um die Funktion des Schlosses in jeder Situation aufrecht zu erhalten.

Elektrische oder elektronische Schlösser können nun in beliebiger Weise mit Energie versorgt werden. Neben der Möglichkeit eines Netzanschlusses oder einer Stützbatterie sind auch bereits Vorschläge bekannt geworden, bei welchen das Schloss oder der Schlüssel ein Wandler zum Wandeln von mechanischer in elektrische Energie aufweist. Derartige Wandler sind beispielsweise als elektrischer Generator ausgebildet und weisen einen Magnetkreis und einen von dessen Magnetfluss durchsetzte Induktionsspule auf, wobei der Magnetkreis oder die Induktionsspule als beweglicher Bauteil und der jeweils andere Teil als feststehender Bauteil ausgebildet ist. Dabei wird durch die Bewegung des beweglich angeordneten Bauteils im Induktionssystem eine Induktionsspannung induziert. Durch eine derartige Ausbildung wird eine autarke Energieversorgung sichergestellt, da die erzeugte elektrische Energie in einem Energiespeicher zwischengespeichert werden kann und im Bedarfsfall dem elektrischen Schaltkreis für die Identifikationsprüfung bzw. für die elektrische Betätigung des Schlosses zur Verfügung gestellt wird.

Schwungradgeneratoren sind aber beispielsweise für stationär angeordnete Schlösser insofern nicht brauchbar, als das Schwungrad nicht ohne weiteres in Bewegung versetzt werden kann, wenn auf externe Betätigungsvorrichtungen verzichtet werden soll. Schwungradgeneratoren sind bestenfalls für die Integration eines Schlüssels geeignet, da das Schwungrad in diesem Fall, ähnlich wie bei Armbanduhren, durch das ständige Mittragen und die dabei verursachten mechanischen Erschütterungen in Bewegung versetzt wird. Ein weiterer Nachteil von Schwungradgeneratoren ist die relativ ineffiziente Arbeitsweise, da die Lagerung des Schwungrades nicht unerhebliche Reibungsverluste mit sich bringt.

Auch andere Komponenten schließtechnischer Einrichtungen, wie beispielsweise Beschläge, Knäufe, Lese- und/oder Schreibeinrichtungen für elektronische Schlüssel bzw. Identmittel-Medien oder Netzwerkkomponenten in einem vernetzten Zutrittskontrollsystem benötigen eine ständige Stromversorgung.

Die DE 10 2005 054 111 A1 zeigt und beschreibt ein Schließsystem, insbesondere für die Zugangsberechtigung bei einem Kraftfahrzeug, welches eine aktivierbare Notbatterie besitzt, wobei diese Notbatterie durch Einfüllen einer Elektrolytflüssigkeit aktiviert werden kann.

Die DE 198 00 341 A1 beschreibt eine IC-Karte, insbesondere für eine schlüsselloses Zugangssystem, welche, um vorzeitiges Altern der Stromversorgung zu verhindern, erst am Einsatzort mit einer Elektrolytflüssigkeit gefüllt werden kann.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Energieversorgung von schließtechnischen 3 AT 505 623 B1

Produkten und Komponenten zu verbessern, wobei die Energieversorgung unabhängig vom Stromversorgungsnetz gewährleistet sein soll und die Nachteile der bisher bekannten Energieversorgungsmöglichkeiten vermieden werden sollen. Insbesondere soll der Energieträger bei Bedarf jederzeit in einfacher Art und Weise erneuert werden können, ohne dass aufwendige Umbauarbeiten oder dgl. notwendig wären. Das Erneuern des Energieträgers soll ohne Spezialwissen von jedermann in einfacher Weise vorgenommen werden können. Weiters zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die Bereitstellung von elektrischer Energie bei schließtechnischen Komponenten zu vereinfachen, sodass ohne Rücksicht auf den Energieverbrauch zusätzliche Funktionen realisiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung eine schließtechnische Einrichtung geschaffen, bei welcher die Energieversorgungseinheit wenigstens eine Kammer für eine Flüssigkeit oder ein Gas als Energieträger oder als Elektrolytbildner für eine Batterie aufweist. Dadurch, dass nun als Energieträger oder als Elektrolytbildner für eine Batterie eine Flüssigkeit oder ein Gas zum Einsatz kommt, kann die Energieversorgungseinheit in einfacher Weise durch Nachfüllen der jeweiligen Flüssigkeit oder des jeweiligen Gases wieder aufgeladen werden. Bei entsprechender Ausbildung der Energieversorgungseinheit kann hierbei als Energieträger oder als Elektrolytbildner eine Flüssigkeit oder ein Gas zum Einsatz kommen, die bzw. das allgemein im Handel erhältlich ist, sodass die Beschaffung der Nachfüllung entsprechend vereinfacht wird.

Um das Nachfüllen vom Medium zu erleichtern, ist gemäß einer bevorzugten Ausbildung vorgesehen, dass die Kammer eine verschließbare Öffnung zum Nachfüllen der Flüssigkeit bzw. des Gases aufweist. In Fällen, bei denen als Energieträger ein verflüssigtes Gas zum Einsatz kommt, könnte sich eine Wiederauffüllung der Kammer schwierig gestalten, und es ist in diesem Zusammenhang die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Kammer austauschbar in der Energieversorgungseinheit festgelegt ist. Dabei kann die Kammer dann, wenn der darin aufgenommene Energieträger aufgebraucht wurde, aus der Energieversorgungseinheit entnommen werden und durch eine vorbereitete aufgefüllte Kammer ausgetauscht werden. Im Fall von verflüssigten Gasen ist die Kammer als Hochdruckbehälter, wie beispielsweise als Hochdruckkartusche, ausgebildet und kann mittels geeigneter Mechanismen in der Energieversorgungseinheit sicher festgelegt werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinheit eine Brennstoffzelle umfasst und die Kammer als Reservoire für ein ggf. verflüssigtes Anodenoder Kathodengas ausgebildet ist. Bei einer Brennstoffzelle handelt es sich im allgemeinen um eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes (Energieträgers) und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umwandelt. Eine Brennstoffzelle besteht für gewöhnlich aus zwei Elektroden, die durch eine Membran oder Elektrolyt voneinander getrennt sind. Die Anode ist mit dem Brennstoff umspült (beispielsweise Wasserstoff, Methan, Methanol oder Glukoselösungen), der dort oxidiert wird. Die Kathode ist mit dem Oxidationsmittel umspült (z.B. Sauerstoff, Wasserstoffperoxyd oder Kaliumthiocyanat), das dort reduziert wird. Die verwendeten Materialien sind je nach Brennstoffzellentyp unterschiedlich. Die Elektrodenplatten/Bipolarplatten bestehen meist aus Metall oder Nano-Carbon-Röhrchen. Zur besseren Katalyse sind sie mit einem Katalysator beschichtet, z.B. Platin oder Palladium. Als Elektrolyten können beispielsweise gelöste Laugen oder Säuren, Alkalicarbonatschmelzen, Keramiken oder Membrane dienen. Der Brennstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert und dabei unter Abgabe von Elektronen in Ionen umgewandelt. Diese gelangen durch die lonenaustausch-Membran in die Kammer mit dem Oxidationsmittel. Die Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen elektrischen Verbraucher zur Kathode. An der Kathode wird das Oxidationsmittel durch Aufnahme der Elektronen zu Anionen reduziert und reagiert gleichzeitig mit den durch den Elektrolyt zur Kathode gewanderten Protonen zu Wasser (im Falle von Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidationsmittel).

Besonders bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Niedertemperaturbrennstoffzellen, um die Hitzeentwicklung und die Beschädigung von Komponenten der jeweiligen 4 AT 505 623 B1 schließtechnischen Einrichtungen zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Brennstoffzelle als DMFC-Zelle (Direct Methanol Fuel Cell) ausgebildet ist. Derartige Brennstoffzellen zeichnen sich durch die einfache Handhabbarkeit aus und dadurch, dass als Brennstoff lediglich Methanol eingesetzt wird.

Brennstoffzellen zeichnen sich generell durch einen hohen Wirkungsgrad aus und sind als besonders umweltfreundlich zu bezeichnen. Dadurch können schließtechnische Einrichtungen bedenkenlos mit Energieversorgungseinheiten ausgestattet werden, wobei die Kapazität einer derartigen Energieversorgung für eine überaus lange Betriebszeit ausreicht und die Lebenszeit jederzeit durch Nachfüllen des entsprechenden Brennstoffs verlängert werden kann.

Die Brennstoffzelle selbst stellt in der Regel eine ausreichende Energieversorgung sicher. Jedoch kann es beim Betrieb der Brennstoffzelle Probleme geben, wenn die vorgesehenen Betriebstemperaturbereiche unter- oder überschritten werden. Deshalb kann es zu vorübergehenden Ausfällen der Energieversorgung kommen. Um derartige Energieausfälle zu überbrücken, ist gemäß einer bevorzugten Ausbildung vorgesehen, dass die Energieversorgungseinheit zusätzlich zu einer Brennstoffzelle einen Akkumulator aufweist, der von der Brennstoffzelle gespeist ist. Durch das Vorsehen eines Akkumulators, der von der Brennstoffzelle gespeist ist, kann eine durchgehende Stromversorgung mit Sicherheit gewährleistet werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann anstelle einer Brennstoffzelle, bei welcher die bzw. das in der Kammer vorrätig gehaltene Flüssigkeit bzw. Gas als Brennstoff dient, eine alternative Ausbildung vorgesehen sein, bei welcher das in der Kammer vorrätig gehaltene Medium als Elektrolytbildner dient. In diesem Zusammenhang ist die Ausbildung mit Vorteil derart getroffen, dass die Energieversorgungseinheit eine flüssigkeits-, insbesondere wasseraktivierte Batterie umfasst, bei der eine in die Kammer eingefüllte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gemeinsam mit anderen Stoffen den Elektrolyten für die Batterie bildet. Eine derartige wasseraktivierte Batterie ist beispielsweise aus der EP 0 692 834 B1 bekannt geworden. Nach Einfüllen der Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in die Kammer, die bevorzugt die Anode von der Kathode trennt, bildet sich in der Kammer ein Elektrolyt, sodass der elektrochemische Prozess in der Batterie in Gang gesetzt und Strom geliefert werden kann. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass Strom nur dann geliefert wird, wenn ausreichend Wasser und somit ein Elektrolyt in der Batterie vorhanden ist. Wenn das in der Kammer befindliche Wasser aufgebraucht ist, versiegt der Stromfluss, wobei die Kapazität der Batterie auch bei langen Stillstandszeiten bzw. Außerbetriebszeiten nicht verringert wird. Erst nach dem wieder eine erforderliche Menge an Wasser in die Kammer der Batterie eingefüllt wurde, beginnt der elektrochemische Prozess und es kann wieder Strom geliefert werden. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass der Strom lediglich bei eingefülltem Wasser produziert wird, wobei auch hier eine überaus lange Lebenszeit der Batterie zu beobachten ist, da im ausgetrockneten Zustand der Batterie keine Kapazitätsverringerung zu beobachten ist.

Als schließtechnische Einrichtungen, die erfindungsgemäß mit der Energieversorgungseinheit der beschriebenen Arten versehen sind, kommen verschiedenste Komponenten in Frage, soweit sie elektrische Energie benötigen. In diesem Zusammenhang sind Ausbildungen bevorzugt, bei welchen die schließtechnische Einrichtung als elektronischer oder nicht-elektronischer Schlüssel, Identmittel-Medium, Schlüsselanhänger, Motorschließzylinder, Schließzylinder, Beschlag für ein Schloss, Betätigungsglied für ein Schloss, wie z.B. Knauf, Druckknopf, Drücker od. dgl., Lese und/oder Schreibgerät für das Auslesen, und/oder Beschreiben und/oder Programmieren von elektronischen Schlüsseln und/oder Identmittel-Medien, Computerinterfacegeräte für die Anbindung von Schließanlagen oder Teile davon an Computer oder Steuereinheit für Schließanlagen ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. 5 AT 505 623 B1

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein elektronischer Schlüssel und insbesondere eine Identifikationskarte, auf welcher ein elektronischer Code bzw. andere Identifikationsdaten gespeichert sind, zur Energieversorgung mit einer Brennstoffzelle versehen. Die elektrische Energie kann nicht nur der Aufrechterhaltung der grundlegenden Funktionen der Identifikationskarte dienen, sondern auch z.B. zur Signalisierung von Betriebszuständen oder dergleichen dienen. Dies kann z.B. über eingebaute LEDs erfolgen oder auch mittels einer eingebauten Anzeige. So kann es zum Beispiel möglich sein, den Namen oder ein Foto derjenigen Person anzuzeigen, welcher die Identifikationskarte zugeordnet ist. Weiters ist es möglich, die der jeweiligen Identifikationskarte zugeordneten Berechtigungen anzuzeigen. Eine weitere Möglichkeit besteht im Einbau einer Beleuchtung, die beispielsweise als Lichtquelle bei Betätigung eines Schlosses bei Dunkelheit dienen kann. Eine Verwendung in dünnen Karten kann zum Beispiel durch neuartige sehr dünne Typen von Brennstoffzellen möglich sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Schlüsselanhänger mit einer Brennstoffzelle versehen. Die Energieversorgung ist hier in erster Linie für Beleuchtungszwecke vorgesehen und/oder für die Versorgung des elektronischen Datenaustausches mit elektrischer Energie. Auf einem Schlüsselanhänger kann aber auch eine Anzeigevorrichtung angebracht werden, die ebenfalls eine Stromversorgung benötigt. So kann zum Beispiel der Inhaber des Schlüsselbundes etwa mit einem Foto und seinem Namen angezeigt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Energieversorgung auf bzw. in einem elektronischen, mechatronischen oder mechanischen Schlüssel vorgesehen sein. Auch in diesem Fall kann der von der Energieversorgungseinrichtung gelieferte Strom einer Anzeigeeinrichtung zugeführt werden, welche zur optischen Personalisierung des Schlüssels eingesetzt werden kann. Elektronische Schlüssel, die als aktive Transponder ausgebildet sind, benötigen beispielsweise auch Energie, um den im Schlüssel gespeicherten Identifikationscode an die Authentifizierungseinrichtung des Schlosses zu senden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Wandleser mit einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit ausgestattet sein. Wandleser dienen oft dazu, die auf einem elektronischen Schlüssel, wie beispielsweise einer Magnet- oder Chipkarte gespeicherten Identifikationscode auszulesen und an eine Authentifizierungseinrichtung des Schlosses weiterzuleiten, um in Abhängigkeit des ermittelten Identifikationscodes die Zutrittsberechtigung festzustellen und entsprechend den Zutritt freizugeben oder zu sperren. Ergänzend zu einer derartigen Lesefunktion können eingangs genannte Geräte auch eine Schreibfunktion aufweisen, sodass Daten auf einen elektronischen Schlüssel oder dgl. geschrieben werden können. Die Brennstoffzelle kann hierbei alle im Wandleser befindlichen elektronischen Teile und/oder die mit dem Wandleser verbundenen externen Teile mit Energie versorgen oder auch nur Teile der im Wandleser befindlichen Elektronik. So könnte es auch möglich sein, dass bei Online-Wandlesern Teile der Elektronik vom Bussystem versorgt werden und nicht von der Brennstoffzelle.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein (Motor-) Schließzylinder mit einer erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit versehen sein. Der von der Energieversorgungseinheit gelieferte Strom kann dazu dienen, eine an der Stirnseite des Schließzylinders angebrachte Anzeigevorrichtung anzutreiben, welche Informationen für den Benutzer, Anlagenbetreiber oder einen Servicetechniker anzeigt. Optional kann auch eine Beleuchtung eingebaut sein, um das Einführen eines Schlüssels in den Schließzylinderkern bei Dunkelheit zu erleichtern. Weiters kann die von der Energieversorgungseinheit gelieferte Energie dazu dienen, den Motor eines Motorschließzylinders anzutreiben.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit in einem Betätigungsglied für ein Schloss, wie beispielsweise einem Knauf oder in einem Beschlag eines Schlosses vorgesehen. Dabei kann die von der Energieversorgungseinheit gelieferte Energie dazu dienen, eine im Beschlag bzw. im Knauf untergebrachte Elektronik, wie beispielsweise eine Schreib-Leseelektronik, eine Entscheidungselektronik oder eine Freigabe-

Claims (8)

1. 6 AT 505 623 B1 elektronik, anzutreiben. In allen vorgenannten Ausführungsbeispielen kann an Stelle einer Brennstoffzelle auch eine wasseraktivierte Batterie zum Einsatz gelangen. Patentansprüche: 1. Schließtechnische Einrichtung mit einer Energieversorgungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit wenigstens eine Kammer für eine Flüssigkeit oder ein Gas als Energieträger oder als Elektrolytbildner für eine Batterie aufweist.
2. 2. Schließtechnische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine verschließbare Öffnung zum Nachfüllen der Flüssigkeit bzw. des Gases aufweist.
3. 3. Schließtechnische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer austauschbar in der Energieversorgungseinheit festgelegt ist.
4. 4. Schließtechnische Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit eine Brennstoffzelle umfasst und die Kammer als Reservoir für ein ggf. verflüssigtes Anoden- oder Kathodengas bzw. einen flüssigen Energielieferanten ausgebildet ist.
5. 5. Schließtechnische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelle als DMFC-Zelle (Direct Methanol Fuel Cell) ausgebildet ist.
6. 6. Schließtechnische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit zusätzlich zu einer Brennstoffzelle einen Akkumulator aufweist, der von der Brennstoffzelle gespeist ist.
7. 7. Schließtechnische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit eine flüssigkeits-, insbesondere wasseraktivierte Batterie umfasst, bei der eine in die Kammer eingefüllte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gemeinsam mit anderen Stoffen den Elektrolyten für die Batterie bildet.
8. 8. Schließtechnische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schließtechnische Einrichtung als elektronischer oder nicht-elektronischer Schlüssel, mechatronischer Schlüssel, Identmittel-Medium, Schlüsselanhänger, Motorschließzylinder, Schließzylinder, Beschlag für ein Schloss, Betätigungsglied für ein Schloss, wie z.B. Knauf, Druckknopf, Drücker od. dgl., Lese und/oder Schreibgerät für das Auslesen und/oder Beschreiben und/oder Programmieren von elektronischen Schlüsseln und/oder mechatronischen Schlüsseln und/oder Identmittel-Medien, Computerinterfacegeräten für die Anbindung von Schließanlagen oder Teilen davon an Computer oder Steuereinheit für Schließanlagen ausgebildet ist. Keine Zeichnung