DE10023859A1 - Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen offenbart, die mindestens einen Eingangsanschluß, der eine Eingangsgröße aufnimmt; mindestens einen Ausgangsanschluß, der eine Ausgangsgröße ausgibt; und eine Erzeugungsvorrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von mindestens einem in einer Speichervorrichtung gespeicherten oder von außen zugeführten Betriebsparameter, der für einen an den mindestens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher erforderlich ist, die Ausgangsgröße erzeugt und aus dem mindestens einen Ausgangsanschluß ausgibt. Die Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen weist weiterhin eine Erfassungsvorrichtung auf, welche einen Wert der Eingangsgröße erfaßt, und die Erzeugungsvorrichtung erzeugt die Ausgangsgröße unter Berücksichtigung des erfaßten Werts der Eingangsgröße derart, daß für den an den mindestens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher für unterschiedliche Werte der Eingangsgröße jeweils die gleiche Ausgangsgröße erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Universal­ wandlungsvorrichtung für elektrische Größen, die imstande ist, elektrische Eingangsgrößen, wie zum Beispiel Ströme oder Spannungen, unterschiedlicher Art aufzunehmen und derart zu verarbeiten, daß aus jeweils aufgenommenen elektrischen Eingangsgrößen jeweilige unterschiedliche elektrische Ausgangsgrößen, wie zum Beispiel Ströme oder Spannungen, erzeugt und ausgegeben werden können.

Die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildende WO 98/19223 offenbart ein Energieversorgungs-Verbindungssy­ stem, welches für an jeweilige Ausgangsanschlüsse ange­ schlossene elektrische Verbraucher, wie zum Beispiel ein Notebook, ein Mobilfunktelefon usw., eine jeweils zweck­ mäßige Energieversorgung bereitstellt. An einen Eingangs­ anschluß des Energieversorgungs-Verbindungssystems ist eine Energieversorgungsquelle angeschlossen. Mittels ei­ ner in einer Speichervorrichtung enthaltenen Auflistung von für jeweilige an Ausgangsanschlüsse angeschlossene Verbraucher erforderliche Betriebsparameter erzeugt ein steuerbarer Regler des Energieversorgungs-Verbindungssy­ stems Ausgangsgrößen, die für die an die jeweiligen Aus­ gangsanschlüsse angeschlossenen Verbraucher erforderlich sind.

Dieses Energieversorgungs-Verbindungssystem muß hin­ sichtlich einer entsprechenden an seinen Eingangsanschluß angeschlossenen Energieversorgungsquelle derart dimensio­ niert sein, daß es imstande ist, eine jeweils zweckmäßige Energieversorgung für die an jeweilige Ausgangsanschlüsse angeschlossene elektrischen Verbraucher bereitzustellen. Dies bedeutet, daß das Energieversorgungs-Verbindungssy­ stem zwar imstande ist, für verschiedene Verbraucher er­ forderliche Ausgangsgrößen zu erzeugen, es jedoch ledig­ lich imstande ist, dies für eine Eingangsgröße durchzu­ führen, für die es dimensioniert worden ist.

Durch diesen Nachteil muß dieses Energieversorgungs- Verbindungssystem für einen jeweiligen Verwendungszweck, das heißt für eine jeweilige Eingangsgröße, die in einer vorbestimmten Anwendungsumgebung, wie zum Beispiel in ei­ nem Flugzeug, einem Zug, einem Kraftfahrzeug usw., vor­ liegt, angepaßt hergestellt werden. Ferner ist dieses Energieversorgungs-Verbindungssystem derart ausgelegt, daß es fest in der jeweiligen Anwendungsumgebung instal­ liert ist, was dazu führt, daß zum Beispiel in einem Flugzeug, einem Zug, einem Kraftfahrzeug usw. zusätzliche Einrichtungen erforderlich sind, die die Kosten für je­ weilige Betreiber derartiger Anwendungsumgebungen erhö­ hen. Ferner kann ein jeweiliger Benutzer eines derartigen Energieversorgungs-Verbindungssystems dieses Energiever­ sorgungs-Verbindungssystem lediglich innerhalb der Anwen­ dungsumgebung verwenden, was zu dem Nachteil führt, daß er nach Verlassen einer derartigen Anwendungsumgebung wiederum für jeden seiner Verbraucher ein getrenntes ge­ eignetes Netzteil besitzen muß, um alle Verbraucher be­ treiben zu können. Wenn sich der Benutzer zum Beispiel in einem Land befindet, dessen Energieversorgungsspezifika­ tionen, wie zum Beispiel die Spannung, unterschiedlich zu denen seines Heimatlands sind, muß der Benutzer weiterhin geeignete Adapter verwenden, die an die Energieversor­ gungsspezifikationen des Landes angepaßt sind, in dem er sich gerade befindet.

Die Art einer Wandlung einer Eingangsgröße, die von einer mit einem Eingangsanschluß verbundenen Energieversorgungsquelle eingegeben wird, zu einer Ausgangsgröße, die für einen an den Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher erforderlich ist, ist jedoch genauso wenig beschrieben, wie die Art der Energieversorgungsquelle.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, eine Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen zu schaffen, welche an beliebigen, unterschiedli­ chen Energieversorgungsquellen betreibbar ist und mehrere unterschiedliche Verbraucher mit für diese Verbraucher zweckmäßigen Energieversorgungen betreiben kann.

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Genauer gesagt wird erfindungsgemäß eine Universal- Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen geschaffen, die mindestens einen Eingangsanschluß, der eine Eingangs­ größe aufnimmt; mindestens einen Ausgangsanschluß, der eine Ausgangsgröße ausgibt; und eine Erzeugungsvorrich­ tung aufweist, die in Abhängigkeit von mindestens einem in einer Speichervorrichtung gespeicherten oder von außen zugeführten Betriebsparameter, der für einen an den min­ destens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbrau­ cher erforderlich ist, die Ausgangsgröße erzeugt und aus dem mindestens einen Ausgangsanschluß ausgibt. Die Uni­ versal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen weist weiterhin eine Erfassungsvorrichtung auf, welche einen Wert der Eingangsgröße erfaßt, und die Erzeugungsvorrich­ tung erzeugt die Ausgangsgröße unter Berücksichtigung des erfaßten Werts der Eingangsgröße derart, daß für den an den mindestens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher für unterschiedliche Werte der Eingangsgröße jeweils die gleiche Ausgangsgröße erzeugt wird.

Dadurch, daß die erfindungsgemäße Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen neben einem für einen jeweiligen an einen Ausgangsanschluß angeschlosse­ nen Verbraucher erforderlichen Betriebsparameter ferner ebenso die an einem Eingangsanschluß aufgenommene Ein­ gangsgröße bei einem Erzeugen einer Ausgangsgröße berück­ sichtigt, wird der Vorteil erzielt, daß die Universal­ wandlungsvorrichtung für elektrische Größen an unter­ schiedlichen Energieversorgungsquellen, wie zum Beispiel an einem Wechselstromnetz, an einer Autobatterie (über einen Zigarettenanzünder), in einem Flugzeug, in einem Zug usw., verwendet werden kann und gleichzeitig für un­ terschiedliche Verbraucher erforderliche Energieversor­ gungen an seinen Ausgangsanschlüssen bereitstellen kann, wodurch eine hohe Flexibilität der Universal-Wandlungs­ vorrichtung für elektrische Größen gegeben ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand ei­ nes Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beilie­ gende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Universal-Wandlungsvorrichtung für elek­ trische Größen gemäß einem Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Stromlaufplan der Universal-Wand­ lungsvorrichtung für elektrische Größen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 3 eine Ausgestaltung einer in Fig. 2 gezeigten Informationsübertragungsvorrich­ tung;

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung einer in Fig. 2 gezeigten Informationsübertragungsvor­ richtung;

Fig. 5 einen Aufbau eines in Fig. 2 gezeigten Transformators;

Fig. 6 und 7 ein äußeres Erscheinungsbild einer in Fig. 2 gezeigten Anzeige und einer in Fig. 2 gezeigten Tastatur; und

Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild einer Anwendung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung an einem USB-Hub.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen ge­ mäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 die Uni­ versal-Wandlungsvorrichtung, bezeichnen die Bezugszeichen E1 bis En erste bis n-te Eingangsanschlüsse der Univer­ sal-Wandlungsvorrichtung 100 und bezeichnen die Bezugs­ zeichen A1 bis Am Ausgangsanschlüsse der Universal-Wand­ lungsvorrichtung 100.

Dabei bezeichnen n und m Ganzzahlen, wobei i = 1 bis n gilt und i eine beliebige Ganzzahl ist und j = 1 bis m gilt und j eine beliebige Ganzzahl ist. i und j können gleich oder verschieden sein.

In die Eingangsanschlüsse E1 bis En können elektri­ sche Größen, wie zum Beispiel Ströme und Spannungen, gleicher und/oder unterschiedlicher Charakteristika, wie zum Beispiel Stromart bzw. Gleich- oder Wechselstrom, Spannung, Frequenz, Wellenform, Stromrichtung, usw., ein­ gegeben werden.

Ebenso können aus den Ausgangsanschlüssen A1 bis Am derartige elektrische Größen gleicher und/oder unter­ schiedlicher Charakteristika ausgegeben werden.

Es ist ersichtlich, daß im Hinblick auf die Verlust­ leistung bei einer Wandlung von elektrischen Größen und deren Charakteristika eine Summe von Leistungen, die in die Eingangsanschlüsse E1 bis En eingegeben werden, grö­ ßer sein muß als die Summe von Leistungen, die aus den Ausgangsanschlüssen A1 bis Am ausgegeben werden. Daraus ergibt sich, daß die Universal-Wandlungsvorrichtung 100 für eine jeweilige Anwendungsumgebung hinsichtlich der maximalen erforderlichen Ausgangsleistung dimensioniert sein muß.

Wie es aus dem Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung im allgemeinen auf die Versorgung von elektrischen und elektronischen Bau­ teilen und Geräten mit den für diese erforderlichen spe­ zifischen elektrischen Größen, wie zum Beispiel Ströme und Spannungen, und deren Charakteristika.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Universal-Wand­ lungsvorrichtung für elektrische Größen gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Wech­ selgrößen-Eingangsanschluß, bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen Gleichgrößen-Eingangsanschluß, bezeichnet das Be­ zugszeichen 3 eine Gleichrichterschaltung, bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Leistungseinheit, bezeichnet das Be­ zugszeichen 5 einen ersten Mikrocontroller, bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Transformator, bezeichnet das Bezugszeichen 7 Sekundärwicklungsszuschaltungen, bezeich­ net das Bezugszeichen 8 Thyristoren, bezeichnet das Be­ zugszeichen 9 einen zweiten Mikrocontroller, bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Anzeige, bezeichnet das Bezugs­ zeichen 11 eine Tastatur, bezeichnet das Bezugszeichen 12 Siebungschaltungen und bezeichnen die Bezugszeichen 13 bis 15 erste bis dritte Ausgangsanschlüsse.

Nachstehend wird der Aufbau der in Fig. 2 gezeigten Universal-Wandlungsvorrichtung 100 detaillierter be­ schrieben.

Der Wechselgrößen-Eingangsanschluß 1 ist mit einem Eingangsanschluß der Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 3 ist mit einem Eingangsanschluß der Leistungseinheit 4 verbunden. Ferner ist der Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 direkt mit einem anderen Eingangsanschluß der Leistungseinheit 4 verbunden. Ein Ausgangsanschluß der Leistungseinheit 4 ist mit Primärwicklungen des Transformators 6 verbunden. Der erste Mikrocontroller 5 ist mit der Leistungseinheit 4 verbunden, um einen nachstehend beschriebenen Steuer­ vorgang der Leistungseinheit 4 durchzuführen.

Jeweilige Sekundärwicklungsabgriffe des Transforma­ tors 6 sind mit Anoden von jeweiligen Thyristoren 8 ver­ bunden, die in den Sekundärwicklungszuschaltungen 7 vor­ gesehen sind. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, bilden je­ weils fünf Thyristoren 8 eine Sekundärwicklungszuschal­ tung 7 für einen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüs­ se 13 bis 15 aus. Kathoden der Thyristoren 8 sind mit den Kapazitäten und Induktivitäten enthaltenden Siebungs­ schaltungen 12 für einen jeweiligen der ersten bis drit­ ten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 verbunden.

Gates der Thyristoren 8 sind mit jeweiligen Ausgangs­ anschlüssen des zweiten Mikrocontrollers 9 verbunden. Weiterhin ist der zweite Mikrocontroller 9 mit der An­ zeige 10 und der Tastatur 11 verbunden oder weist der zweite Mikrocontroller 9 die Anzeige 10 und die Tastatur 11 auf.

Der erste Mikrocontroller 5 und der zweite Mikrocon­ troller 9 sind über ein in Fig. 2 nicht gezeigtes Bussy­ stem mit dem Wechselgrößen-Eingangsanschluß 1, dem Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 und den ersten bis drit­ ten Ausgangsanschlüssen 13 bis 15 verbunden. Dadurch kön­ nen im Millisekundenbereich alle Zustände des Wechselgrö­ ßen-Eingangsanschlusses 1, des Gleichgrößen-Eingangsan­ schlusses 2 und der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 abgefragt werden.

Ferner ist der erste Mikrocontroller 5 derart mit ei­ nem abgetrennten Teil der Primärwicklungen des Transfor­ mators 6 verbunden und ist der zweite Mikrocontroller 9 derart mit einen abgetrennten Teil der Sekundärwicklungen des Transformators verbunden, daß der erste Mikrocontrol­ ler 5 und der zweite Mikrocontroller 9 miteinander kommu­ nizieren können. Der Teil der zu diesem Zweck verwendeten Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators 6 bil­ det also eine Informationsübertragungsvorrichtung aus.

Obgleich in Fig. 2 Teile der Primärwicklungen und Se­ kundärwicklungen des Transformators 6 als Informations­ übertragungsvorrichtung zur Kommmunikation zwischen dem ersten Mikrocontroller 5 und dem zweiten Mikrocontroller 9 verwendet werden, sind weitere Ausgestaltungen der Informationsübertragungsvorrichtung möglich.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Informationsüber­ tragungsvorrichtung. In Fig. 3 ist ein aus einer Lumines­ zenzdiode und einem Phototransistor bestehender Optokopp­ ler 16 gezeigt, der anstelle der Teile der Primärwicklun­ gen und der Sekundärwicklungen des Transformators 6 als die Informationsübertragungsvorrichtung zur Kommunikation zwischen dem ersten Mikrocontroller 5 und dem zweiten Mi­ krocontroller 9 verwendet werden kann.

Ferner zeigt Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Informationsübertragungsvorrichtung. In Fig. 4 ist ein weiterer Transformator 17 gezeigt, der anstelle der Teile der Primärwicklungen und der Sekundärwicklungen des Transformators 6 als die Informationsübertragungsvorrich­ tung zur Kommunikation zwischen dem ersten Mikrocontrol­ ler 5 und dem zweiten Mikrocontroller 9 verwendet werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Informationsübertragungs­ vorrichtung sind ebenso möglich. Zum Beispiel kann die Informationsübertragungsvorrichtung unter Zuhilfenahme von Funk- oder Infrarotübertragungen ausgebildet werden.

Es ist anzumerken, daß der Transformator 6 vorzugs­ weise ein planarer Transformator ist, der aus einer mehr­ schichtigen Leiterplatte ausgebildet ist, wobei in jewei­ ligen Schichten der Leiterplatte zu- und wegschaltbare Primär- und Sekundärwicklungen ausgebildet sind.

Fig. 5 zeigt den Aufbau eines derartigen planaren Transformators.

In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 5 den Trans­ formator, bezeichnet das Bezugszeichen 18 vier erste Primärwicklungen, bezeichnet das Bezugszeichen 19 vier zwei­ te Primärwicklungen und bezeichnet das Bezugszeichen 20 zwölf Sekundärwicklungen.

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, befinden sich die zwölf Sekundärwicklungen 20 des Transformators 6 zwischen den vier ersten und den vier zweiten Primärwicklungen 18 bzw. 19.

Jeweilige der vier ersten und der vier zweiten Pri­ märwicklungen 18 bzw. 19 können mittels zweckmäßigen Schaltvorrichtungen parallel und/oder in Reihe geschaltet werden und jeweilige der zwölf Sekundärwicklungen 20 kön­ nen ebenso mittels zweckmäßigen Schaltvorrichtungen par­ allel und/oder in Reihe geschaltet werden, um die Primär­ windungszahl und die Sekundärwindungszahl und demgemäß das Übertragungsverhältnis des Transformators 6 zu än­ dern.

Es ist anzumerken, daß die Anzahlen jeweiliger Wick­ lungen auf der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators 6, deren jeweilige Windungsanzahlen und deren räumliche Anordnungen nicht auf die zuvor beschrie­ benen beschränkt sind, sondern je nach vorliegendem An­ wendungsfall zweckmäßig ausgewählt werden können.

Ferner ist anzumerken, daß Spannungen, die an jeder der in Fig. 5 gezeigten Wicklungen der Sekundärseite an­ liegen, mittels eines zweckmäßig angeordneten Thyristors 8 einer Sekundärwicklungszuschaltung 7 für einen der er­ sten bis dritten Ausgangsabschlüsse 13 bis 15 abgegriffen werden können, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Neben den in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Transformator kann ebenso zum Beispiel ein in Spritzguß­ technik gefertigter Transformator verwendet werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Funktions­ weise der zuvor beschriebenen Universal-Wandlungsvorrich­ tung.

Der Wechselgrößen-Eingangsanschluß 1 kann ein Wech­ selgrößen-Signal, wie zum Beispiel eine Wechselspannung zwischen 90 und 260 V, aufnehmen. Dieses Wechselgrößen- Signal wird mittels der Gleichrichterschaltung 3 gleich­ gerichtet und der Leistungseinheit 4 zugeführt. Ferner kann der Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 ein Gleichgrö­ ßen-Signal, wie zum Beispiel eine Gleichspannung zwischen 12 und 24 V, aufnehmen. Dieses Gleichgrößen-Signal wird direkt der Leistungseinheit 4 zugeführt.

Ferner besteht ebenso die Möglichkeit, für den Wech­ selgrößen-Eingangsanschluß 1 einen eigenen, einfachen Transformator zu verwenden, der eine an diesem Wechsel­ größen-Eingangsanschluß anliegende hohe Wechselgröße auf einen Wert wandelt, der im Niederspannungsbereich, zum Beispiel zwischen 12 bis 24 V, liegt, um die Bauweise der Universal-Wandlungsvorrichtung bezüglich Windungszahlen und Verschaltungsmöglichkeiten zu vereinfachen.

Der erste Mikrocontroller 5 erfaßt den Wert der von dem Wechselgrößen-Eingangsanschluß 1 über die Gleichrich­ terschaltung 3 und/oder von dem Gleichgrößen-Eingangsan­ schluß 2 direkt in die Leistungseinheit 4 eingegebenen Größe und daher kann ein Teil der Funktionsweise des er­ sten Mikrocontrollers 5 als Erfassungsvorrichtung be­ zeichnet werden.

Ferner prüft der erste Mikrocontroller 5, welcher der Eingangsanschlüsse aktiv ist, der Wechselgrößen-Eingangs­ anschluß 1, der Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 oder beide dieser Eingangsanschlüsse.

Im ersten Fall akzeptiert die Universal-Wandlungsvor­ richtung eine Wechselgröße als Energieversorgung.

Im zweiten Fall akzeptiert die Universal-Wandlungs­ vorrichtung eine Gleichgröße als Energieversorgung.

Im dritten Fall akzeptiert die Universal-Wandlungs­ vorrichtung eine Wechselgröße als Energieversorgung. Nach einem Erfassen der Werte der eingegebenen Größe oder Grö­ ßen besteht dann die Möglichkeit, den Gleichgrößen-Ein­ gangsanschluß 2 als Ausgangsanschluß zu definieren, um zum Beispiel eine mit dem Gleichgrößen-Eingangsanschluß 3 verbundene Batterie zu laden, wie dies zum Beispiel bei einer später beschriebenen unterbrechungsfreien Stromver­ sorgung der Fall ist.

Nach einem Erfassen der in die Leistungseinheit 4 eingegebenen Größe wird die Universal-Wandlungsvorrich­ tung zunächst in einer Standby-Betriebsart betrieben.

Der zweite Mikrocontroller 9, der die Anzeige 10 und die Tastatur 11 aufweist, wird dazu verwendet, erforder­ liche Betriebsparameter, wie zum Beispiel Spannung und Strom, für jeweilige Verbraucher zu speichern, die an die ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 ange­ schlossen sind.

Ferner besteht ebenso die Möglichkeit, diese Be­ triebsparameter über angeschlossene Verbraucher selbst der Universal-Wandlungsvorrichtung zuzuführen. Dies wird zum Beispiel in einer später beschriebenen USB-Hub-Aus­ führung durchgeführt. Die Betriebsparamter können hierbei zum Beispiel mittels einer Kabel-, Funk-, Glasfaser- oder oder Infrarotübertragung oder auch manuell über die Ta­ statur eingegeben werden. Dies ist zum Beispiel zusätzlich bei einer mobilen Universal-Wandlungsvorrichtung für Notebooks, mobile Drucker, Reiserasierapparate, usw. zu­ sätzlich möglich.

In Fig. 6 und Fig. 7 ist ein äußeres Erscheinungsbild der Anzeige 10 und der Tastatur 11 gezeigt, wobei in Fig. 6 eine beispielhafte Liste von Verbrauchern in der An­ zeige 10 angezeigt wird und in Fig. 7 ein an einen jewei­ ligen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossener Verbraucher ausgewählt worden ist und in der Anzeige 10 dessen erforderliche Betriebsparameter an­ gezeigt werden.

Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Liste von Ver­ brauchern als Scrollbar ausgelegt. Es ist bevorzugt, daß standardmäßig bei Auslieferung der Universal-Wandlungs­ vorrichtung, insbesondere einer mobilen Universal-Wand­ lungsvorrichtung, die Endgeräte der wichtigsten Herstel­ ler bereits eingetragen sind. Der Benutzer kann nun die von ihm eingesetzten Geräte auswählen und in eine persön­ liche Geräteliste übernehmen oder neue Geräte definieren. Es stehen demgemäß die Funktionen eines Eintragens eines neuen Geräts, eines Übernehmens aus der standardmäßigen Liste und eines Löschens eines Datensatzes zur Verfügung.

Genauer speichert der zweite Mikrocontroller 9 die Liste von an die ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 anschließbaren Verbrauchern sowie deren erforder­ liche Betriebsparameter, wie zum Beispiel Spannung und Strom. Aus dieser Liste, die in der Anzeige 10 angezeigt wird, kann ein Benutzer mittels der Tastatur 11 einen je­ weiligen Verbraucher auswählen, der an einen jeweiligen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 ange­ schlossen ist. Ist ein an einen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossener Verbraucher nicht in der Liste enthalten, besteht ferner die Möglichkeit, die für diesen Verbraucher erforderlichen Betriebs­ parameter manuell einzustellen und zu speichern.

Nach der Auswahl der jeweiligen an die ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossenen Pa­ rameter und nach Bestätigung der derzeitigen Konfigura­ tion durch den Benutzer wird die derzeitige Konfiguration in dem zweiten Mikrocontroller 9 als die persönliche Ge­ räteliste abgespeichert.

Die Weise, auf welche die Universal-Wandlungsvorrich­ tung die für die an die ersten bis dritten Ausgangsan­ schlüsse 13 bis 15 angeschlossenen Verbraucher erforder­ lichen Betriebsparameter an den ersten bis dritten Aus­ gangsanschlüssen 13 bis 15 einstellt, wird nachstehend anhand von zwei Beispielen beschrieben, wobei ein Trans­ formator 6 zugrunde gelegt wird, der insgesamt acht Pri­ märwicklungen 18 und 19 mit jeweils sechs Windungen und zwölf Sekundärwicklungen 20 mit einer Windung aufweist, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Eine Spannung an jeder der Sekundärwicklungen 20 kann mittels eines jeweiligen Thy­ ristors 8 einer Sekundärwicklungszuschaltung 7 abgegrif­ fen werden, wie es zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist.

In einem ersten Beispiel wird angenommen, daß an dem Wechselgrößen-Eingangsanschluß 1 eine Eingangs-Wechsel­ spannung von 220 V anliegt und das an dem ersten Aus­ gangsanschluß 13 eine erste Ausgangs-Gleichspannung von 24 V, an dem zweiten Ausgangsanschluß 14 eine zweite Aus­ gangs-Gleichspannung von 17 V und an dem dritten Aus­ gangsanschluß 15 eine dritte Ausgangs-Gleichspannung von 5 V erforderlich sind.

Der Wert von 220 V, der an dem Wechselgrößen-Ein­ gangsanschluß 1 eingegebenen, mittels der Gleichrichter­ schaltung 3 gleichgerichteten und an die Leistungseinheit 4 angelegten Eingangs-Wechselspannung wird von dem ersten Mikrocontroller 5 erfaßt und mittels der Informations­ übertragungsvorrichtung zu dem zweiten Mikrocontroller 9 übertragen.

Anhand des derart erfaßten Werts der gleichgerichte­ ten Eingangs-Wechselspannung und eines bestimmten Werts, wie zum Beispiel des größten Werts eines Betriebsparame­ ters aus den Betriebsparametern, die für die an die er­ sten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlos­ senen Verbraucher erforderlich sind und die in der per­ sönlichen Geräteliste in dem zweiten Mikrocontroller 9 gespeichert sind, ermittelt der zweite Mikrocontroller 9 die Anzahl von in Reihe oder parallel zu schaltenden Pri­ mär- und/oder Sekundärwicklungen 18 bis 20 des Transfor­ mators 6 und daher ein Übertragungsverhältnis des Trans­ formators 6.

In diesem ersten Beispiel werden acht Primärwicklun­ gen 18, 19 mit jeweils sechs Windungen in Reihe geschal­ tet, so daß eine Gesamtprimärwicklung mit 48 Windungen erzielt wird, und werden sechs Sekundärwicklungen 20 mit jeweils einer Windung in Reihe geschaltet, so daß eine Gesamtsekundärwicklung mit sechs Windungen erzielt wird, wobei eine Spannung an jeder der sechs Sekundärwicklungen 20 mit einer Windung mittels eines in Fig. 1 gezeigten Thyristors 8 der Sekundärwindungszuschaltungen 7 für ei­ nen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 abgegriffen werden kann. Daraus ergibt sich ein Übertra­ gungsverhältnis des Transformators 6 von 0,125. Dies be­ deutet, daß sich für die Eingangs-Wechselspannung von 220 V eine resultierende Spannung von 27,5 V an der Sekundär­ seite des Transformators 6 ergeben würde.

Der zweite Mikrocontroller 9 ermittelt nun aus dieser resultierenden Spannung ein Taktverhältnis, mit welchem eine in der Leistungseinheit 4 vorgesehene Schaltvorrich­ tung, wie zum Beispiel ein Schalttransistor, getaktet werden muß, damit als größte Spannung an der Sekundär­ seite des Transformators 6 die für den ersten Ausgangsan­ schluß 13 erforderlichen 24 V vorgesehen werden.

In diesem Fall wird die Impulsbreite der an die Lei­ stungseinheit 4 angelegten Spannung derart mittels der Leistungseinheit 4 und des ersten Mikrocontrollers 5 ge­ steuert, daß die größte Spannung an der Sekundärseite des Transformators einen Zyklus von 0,873 für 27,5 V und 0,127 für 0 V aufweist, so daß ein Effektivwert der größ­ ten an der Sekundärseite des Transformators 6 vorgesehe­ nen Spannung 24 V beträgt.

Daraus ergeben sich die folgenden Werte für die an den sechs in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 20 mittels der Thyristoren 8 abgreifbaren Spannungen:
U6 = 24 V
U5 = 20 V
U4 = 16 V
U3 = 12 V
U2 = 8 V
U1 = 4 V

Diese Spannungen liegen dann an den Anoden der Thyri­ storen 8 der Sekundärwicklungszuschaltungen 7 an.

Der zweite Mikrocontroller 9 steuert nunmehr das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungszuschaltung 7 für den ersten Ausgangsanschluß 13 an, der an die Reihen­ schaltung aller sechs Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an den demgemäß die Spannung U6 von 24 V angelegt ist, so daß die Spannung U6 = 24 V über die Siebungs­ schaltung 12 für den ersten Ausgangsanschluß 13 an den ersten Ausgangsanschluß 13 angelegt wird.

Ferner steuert der zweite Mikrocontroller 9 das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungzuschaltung 7 für den zweiten Ausgangsanschluß 14, der an die Reihenschal­ tung von fünf Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an dem demgemäß die Spannung U5 von 20 V angelegt ist, und das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungszu­ schaltung 7 für den zweiten Ausgangsanschluß 14, der an die Reihenschaltung von vier Sekundärwicklungen 20 ange­ schlossen ist, derart an, daß die Spannung U5 = 20 V zu 3/4 eines vorbestimmten Zyklus über die Siebungsschaltung 12 für den zweiten Ausgangsanschluß 14 an den zweiten Ausgangsanschluß 14 angelegt wird und die Spannung U4 = 16 V zu 1/4 des vorbestimmten Zyklus über die Siebungs­ schaltung 12 für den zweiten Ausgangsanschluß 14 an den zweiten Ausgangsanschluß 14 angelegt wird, was einem Mi­ schen dieser beiden Spannungen entspricht und eine effek­ tive Spannung von 20 V an dem zweiten Ausgangsanschluß 14 ergibt.

Schließlich steuert der zweite Mikrocontroller 9 das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungzuschaltung 7 für den dritten Ausgangsanschluß 15, der an die Reihen­ schaltung von zwei Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an dem demgemäß die Spannung U2 von 8 V angelegt ist, und das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungs­ zuschaltung 7 für den dritten Ausgangsanschluß 15, der an eine einzige Sekundärwicklung 20 angeschlossen ist, der­ art an, daß die Spannung U2 = 8 V zu 1/4 eines vorbe­ stimmten Zyklus über die Siebungsschaltung 12 für den dritten Ausgangsanschluß 15 an den dritten Ausgangsan­ schluß 15 angelegt wird und die Spannung U1 = 4 V zu 3/4 des vorbestimmten Zyklus über die Siebungsschaltung 12 für den dritten Ausgangsanschluß 15 an den dritten Aus­ gangsanschluß 15 angelegt wird, was einem Mischen dieser beiden Spannungen entspricht und eine effektive Spannung von 5 V an dem dritten Ausgangsanschluß 15 ergibt.

In einem zweiten Beispiel wird angenommen, daß an dem Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 eine Eingangs-Gleichspan­ nung von 12 V anliegt und das an dem ersten Ausgangsan­ schluß 13 eine erste Ausgangs-Gleichspannung von 18 V, an dem zweiten Ausgangsanschluß 14 eine zweite Ausgangs- Gleichspannung von 15 V und an dem dritten Ausgangsan­ schluß 15 eine dritte Ausgangs-Gleichspannung von 5 V er­ forderlich sind.

Der Wert von 12 V, der in den Gleichgrößen-Eingangs­ anschluß 2 eingegebenen und an die Leistungseinheit 4 an­ gelegten Eingangs-Gleichspannung wird von dem ersten Mi­ krocontroller 5 erfaßt und mittels der Informationsüber­ tragungsvorrichtung zu dem zweiten Mikrocontroller 9 übertragen.

Anhand des derart erfaßten Werts der Eingangs-Gleich­ spannung und eines bestimmten Werts, wie zum Beispiel des größten Werts eines Betriebsparameters aus den Betriebs­ parametern, die für die an die ersten bis dritten Aus­ gangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossenen Verbraucher er­ forderlich sind und die in der persönlichen Geräteliste in dem zweiten Mikrocontroller 9 gespeichert sind, ermit­ telt der zweite Mikrocontroller 9 die Anzahl von in Reihe oder parallel zu schaltenden Primär- und Sekundärwicklun­ gen 18 bis 20.

In diesem zweiten Beispiel werden sechs Primärwick­ lungen 18, 19 mit jeweils sechs Windungen parallel ge­ schaltet, so daß eine Gesamtprimärwicklung mit sechs Win­ dungen erzielt wird, und werden zwölf Sekundärwicklungen mit jeweils einer Windung in Reihe geschaltet, so daß ei­ ne Gesamtsekundärwicklung mit zwölf Windungen erzielt wird, wobei eine Spannung an jeder der zwölf Sekundär­ wicklungen 20 mittels eines in Fig. 1 gezeigten Thyri­ stors 8 der Sekundärwicklungszuschaltungen 7 für einen der ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 abge­ griffen werden kann. Daraus ergibt sich ein Übertragungs­ verhältnis des Transformators von 2. Dies bedeutet, daß sich für die Eingangs-Gleichspannung von 12 V eine resul­ tierende Spannung von 24 V ergeben würde.

Der zweite Mikrocontroller 9 ermittelt nun aus dieser resultierenden Spannung ein Taktverhältnis, mit welchem eine in der Leistungseinheit 4 vorgesehene Schaltvorrich­ tung, wie zum Beispiel ein Schalttransistor, getaktet werden muß, damit als größte Spannung an der Sekundär­ seite des Transformators 6 die für den ersten Ausgangsan­ schluß 13 erforderlichen 18 V vorgesehen werden.

In diesem Fall wird die Impulsbreite der an die Lei­ stungseinheit 4 angelegten Spannung derart mittels der Leistungseinheit 4 und des ersten Mikrocontrollers 5 ge­ steuert, daß die größte Spannung an der Sekundärseite des Transformators 6 einen Zyklus von 0,75 für 24 V und 0,25 für 0 V aufweist, so daß ein Effektivwert der größten an der Sekundärseite des Transformators 6 vorgesehenen Span­ nung 18 V beträgt.

Daraus ergeben sich die folgenden Werte für die an den zwölf in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 20 ab­ greifbaren Spannungen:
U12 = 18 V
U11 = 16,5 V
U10 = 15 V
U9 = 13,5 V
U8 = 12 V
U7 = 10,5 V
U6 = 9 V
U5 = 7,5 V
U4 = 6 V
U3 = 4,5 V
U2 = 3 V
U1 = 1,5 V

Diese Spannungen liegen dann an den Anoden der Thyri­ storen 8 der Sekundärwicklungszuschaltungen 8 an.

Der zweite Mikrocontroller 9 steuert nunmehr das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungszuschaltung 7 für den ersten Anschluß 13 an, der an die Reihenschaltung al­ ler zwölf Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an den demgemäß die Spannung U12 von 18 V angelegt ist, so daß die Spannung U12 = 12 V über die Siebungsschaltung 12 für den ersten Ausgangsanschluß 13 an den ersten Aus­ gangsanschluß 13 angelegt wird.

Ferner steuert der zweite Mikrocontroller 9 das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungzuschaltung 7 für den zweiten Ausgangsanschluß 14 an, der an die Reihen­ schaltung von zehn Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an dem demgemäß die Spannung U10 von 15 V ange­ legt ist, so daß die Spannung U10 = 15 V über die Sie­ bungsschaltung 12 für den zweiten Ausgangsanschluß 14 an den zweiten Ausgangsanschluß 14 angelegt wird.

Schließlich steuert der zweite Mikrocontroller 9 das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungzuschaltung 7 für den dritten Ausgangsanschluß 15, der an die Reihen­ schaltung von vier Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an dem demgemäß die Spannung U4 von 6 V angelegt ist, und das Gate des Thyristors 8 der Sekundärwicklungs­ zuschaltung 7 für den dritten Ausgangsanschluß 15, der an drei Sekundärwicklungen 20 angeschlossen ist und an dem demgemäß eine Spannung U3 von 4,5 V angelegt ist, derart an, daß die Spannung U4 = 6 V zu 1/3 eines vorbestimmten Zyklus über die Siebungsschaltung 12 für den dritten Aus­ gangsanschluß 15 an den dritten Ausgangsanschluß 15 ange­ legt wird und die Spannung U3 = 4,5 V zu 2/3 des vorbe­ stimmten Zyklus über die Siebungsschaltung 12 für den dritten Ausgangsanschluß 15 an den dritten Ausgangsan­ schluß 15 angelegt wird, was einem Mischen dieser beiden Spannungen entspricht und eine effektive Spannung von 5 V an dem dritten Ausgangsanschluß 15 ergibt.

Daher können gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für jeweilige an die ersten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossene Ver­ braucher erforderliche Betriebsparameter, wie zum Bei­ spiel die Spannung, eingestellt werden und über die er­ sten bis dritten Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 an die Ver­ braucher angelegt werden.

Bezüglich der Art einer Einstellung von jeweiligen Verbrauchern bestehen zusätzlich oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Einstellung im wesentlichen drei wei­ tere Möglichkeiten einer Einstellung: eine manuelle Ein­ stellung, eine Einstellung durch ein verbraucherseitiges PINS bzw. Power-Indication-System und eine Einstellung, bei der diese beiden Arten der Einstellung kombiniert werden.

Bei der manuellen Einstellung wird zuerst die Univer­ sal-Wandlungsvorrichtung mit einer Energieversorgungs­ quelle verbunden. Als Reaktion darauf wird die Anzeige 10 aktiviert. Auf der Anzeige 10 wird die zuletzt gespei­ cherte Einstellung, zum Beispiel 3,7 V und 0,5 A, da zu­ vor ein Mobiltelefon geladen worden ist, angezeigt. Wenn ein Benutzer das gleiche Gerät wieder laden will, muß er dies durch einen Speicherknopf zur Sicherheit bestätigen.

Wenn der neue Verbraucher jedoch nicht mit einem zuletzt verwendeten Verbraucher identisch ist, müssen die neuen Betriebsparameter neu eingestellt werden. Dies kann der Benutzer dadurch durchführen, daß er eine Schutzabdeckung der Universal-Wandlungsvorrichtung öffnet, die dazu dient, unbeabsichtigte Einstellungen zu vermeiden.

Unter dieser Abdeckung sind ein Spannungs-Einstel­ lungsknopf und ein Strom-Einstellungsknopf vorhanden. Wenn der Benutzer auf den Spannungs-Einstellungsknopf drückt, läuft der Spannungswert ausgehend von dem zuletzt gespeicherten Wert in zum Beispiel 0,1-Volt-Schritten bis zum Beispiel 24 V und beginnt dann wieder mit 0 V. Wenn ein erwünschter Spannungswert erreicht ist, wie zum Bei­ spiel 19 V für ein Notebook, stoppt der Benutzer ein Drücken auf den Spannungs-Einstellungsknopf. Der Strom­ wert wird mittels des Strom-Einstellungsknopfs auf eine ähnliche Weise eingestellt. Im Anschluß daran kann die Schutzabdeckung wieder geschlossen werden, wodurch die Universal-Wandlungsvorrichtung betriebsbereit ist und der Verbraucher angeschlossen werden kann.

Bei der Einstellung durch ein verbraucherseitiges PINS bzw. Power-Indication-System wird ein an einem Ener­ gieversorgungsanschluß eines beliebigen Verbrauchers, wie zum Beispiel eines Notebooks, eines Handhelds, eines Mo­ biltelefons, eines Druckers oder eines Reiserasierappa­ rats, vorgesehener Ein-Draht-ROM-Speicherbaustein verwen­ det, der einen Verbrauchertyp und erforderliche Betriebs­ parameter, wie zum Beispiel eine erforderliche Spannung und einen maximal zulässigen Strom speichert. Ein derar­ tiger Ein-Draht-ROM-Speicherbaustein ist ein kostengün­ stiger Standardbaustein.

Zuerst wird die Universal-Wandlungsvorrichtung mit einer Energieversorgungsquelle verbunden. Als Reaktion darauf wird die Anzeige 10 aktiviert. Auf der Anzeige 10 wird die zuletzt gespeicherte Einstellung, zum Beispiel 3,7 V und 0,5 A, da zuvor ein Mobiltelefon geladen worden ist, angezeigt. Ein jeweiliger Verbraucher wird nunmehr an einen Ausgangsanschluß der Universal-Wandlungsvorrich­ tung angeschlossen, wobei nun nicht der in der Anzeige 10 angezeigte Betriebsparameter aus dem Ausgangsanschluß ausgegeben wird, sondern ein kurzzeitiger Impuls, von zum Beispiel 1,5 V und 0,5 A, von der Universal-Wandlungsvor­ richtung zu dem Verbraucher ausgegeben wird. Durch diesen Impuls wird der Ein-Draht-Speicherbaustein derart akti­ viert, daß er die erforderlichen Betriebsparameter der Universal-Wandlungsvorrichtung zuführt, die diese liest. Anhand der zugeführten und gelesenen erforderlichen Be­ triebsparameter stellt sich nun die Universal-Wandlungs­ vorrichtung automatisch auf diese Betriebsparameter ein und zeigt diese Betriebsparameter in der Anzeige 10 an. Durch Drücken eines Speicherknopfs wird schließlich der Betrieb der Universal-Wandlungsvorrichtung aktiviert.

Schließlich wird bei der Einstellung, die die manu­ elle Einstellung und die Einstellung durch ein verbrau­ cherseitiges PINS kombiniert, zuerst die Universal-Wand­ lungsvorrichtung mit einer Energieversorgungsquelle ver­ bunden. Als Reaktion darauf wird die Anzeige 10 akti­ viert. Auf der Anzeige 10 wird die zuletzt gespeicherte Einstellung, zum Beispiel 3,7 V und 0,5 A, da zuvor ein Mobiltelefon geladen worden ist, angezeigt. Ein jeweili­ ger Verbraucher wird nunmehr an einen Ausgangsanschluß der Universal-Wandlungsvorrichtung angeschlossen, wobei nun nicht der in der Anzeige 10 angezeigte Betriebspara­ meter aus dem Ausgangsanschluß ausgegeben wird, sondern ein kurzzeitiger Impuls, von zum Beispiel 1,5 V und 0,5 A, von der Universal-Wandlungsvorrichtung zu dem Verbrau­ cher ausgegeben wird. Weist der Verbraucher das PINS, das heißt den Ein-Draht-ROM-Speicherbaustein, auf, wird die Einstellung durch ein verbraucherseitiges PINS durchge­ führt. Weist der Verbraucher kein PINS, das heißt den Ein-Draht-ROM-Speicherbaustein, auf, zeigt die Anzeige 10 zum Beispiel eine Meldung "MANUELL" an. Im Anschluß daran wartet die Universal-Wandlungsvorrichtung darauf, daß ein Benutzer eine Einstellung manuell durchführt.

Die Weise, auf welche die jeweiligen Betriebsparame­ ter bei diesen drei Weisen einer Einstellung an den er­ sten bis dritten Ausgangsanschlüssen 13 bis 15 einge­ stellt werden, ist zu der gleich, die bezüglich den zuvor beschriebenen zwei Beispielen erläutert worden ist.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann eine derar­ tige stufenlose Spannungserzeugung durch ein primärwick­ lungsseitiges Steuern der Impulsbreite mittels der Lei­ stungseinheit 4, ein primärseitiges und/oder sekundärsei­ tiges Zu- oder Wegschalten von Windungen an der Primär- und/oder Sekundärwicklung 18 bis 20 und/oder ein sekun­ därseitiges Mischen von an jeweiligen Windungen der Se­ kundärwicklungen 20 anliegenden Spannungen zu einer zweckmäßigen effektiven Spannung erzielt werden.

Der zweite Mikrocontroller 9 überwacht ständig die an den ersten bis dritten Ausgangsanschlüssen 13 bis 15 an­ liegenden Spannungen, kann zusätzlich einen maximalen Ausgangsstrom an den ersten bis dritten Ausgangsanschlüs­ sen 13 bis 15 überwachen und im Fahl eines Fehlers die Primärwicklungen 18, 19 und/oder die Sekundärwicklungen 20 des Transformators 6 oder die Universal-Wandlungsvor­ richtung insgesamt abschalten.

Mittels des zuvor beschriebenen Parallelschaltens von Primär- und/oder Sekundärwicklungen 18 bis 20 besteht ebenso die Möglichkeit einen jeweiligen Ausgangsstrom an den ersten bis dritten Ausgangsanschlüssen 13 bis 15 einzustellen.

Gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Teile der Funktionsweisen der Leistungseinheit 4, des ersten Mikrocontrollers 5, des Transformators 6, der die Thyristoren 8 enthaltenden Sekundärwicklungszuschaltungen 7, des zweiten Mikrocon­ trollers 9 und der Informationsübertragungsvorrichtung als eine Erzeugungsvorrichtung bezeichnet werden und kann ein anderer Teil des zweiten Mikrocontrollers 9 als eine Speichervorrichtung bezeichnet werden.

Die zuvor beschriebene Universal-Wandlungsvorrichtung kann stufenlos alle Arten von elektrischen Größen, wie zum Beispiel eine Gleichspannung von 12 bis 24 V oder eine Wechselspannung von 90 bis 260 V, in beliebige Gleichspannungen, zum Beispiel von 0 bis 48 V, umsetzen.

Ferner besitzt die zuvor beschriebene Universal-Wand­ lungsvorrichtung sowohl einen Wechselgrößen-Eingangsan­ schluß 1 als auch einen Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 und mehrere Ausgangsanschlüsse 13 bis 15, deren Anzahl beliebig sein kann. An diesen Ausgangsanschlüssen 13 bis 15 können beliebige Gleichspannungen und bis zu einem de­ finierten Höchstwert beliebige maximale Stromstärken aus­ gegeben werden. Ferner können ebenso mehrere für unter­ schiedliche Eingangsgrößen ausgelegte Wechselgrößen-Ein­ gangsanschlüsse und/oder Eingangsgrößen-Eingangsan­ schlüsse vorgesehen sein.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausgestal­ tungen des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin­ dung.

Obgleich in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der größte für einen Verbraucher erforderliche Wert eines Betriebsparameters als Grundlage eines Erzeugens einer maximalen sekundärseitigen Größe verwendet wird, kann ein anderer der Betriebsparameter als Grundlage des Erzeugens einer sekundärseitigen Größe verwendet werden und können die anderen für jeweilige Verbraucher erforderlichen Be­ triebsparameter durch Addieren und/oder Mischen einer derartigen Größe und/oder von dieser Größe abgeleiteten Größe erzielt werden. So kann zum Beispiel eine erforder­ liche Spannung von 18 V durch Addieren von zwei Spannun­ gen von 12 V und 6 V mittels eines Durchschaltens jewei­ liger Thyristoren 8 einer jeweiligen Siebungsschaltung 7 für einen jeweiligen Ausgangsanschluß 13 bis 15 erzeugt werden.

Gemäß einer Ausgestaltung kann ein weiterer Ausgangs­ anschluß oder können mehrere weitere Ausgangsanschlüsse für Wechselgrößen vorgesehen sein, so daß eine Quasi- Gleichgröße in eine Wechselgröße überführt werden kann, wie dies zum Beispiel bei einem Autoadapter der Fall sein kann.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, weist die Uni­ versal-Wandlungsvorrichtung eine eigene Anzeige 10 und/oder Tastatur 11 auf. Es kann jedoch auch die Anzeige und/oder Tastatur eines anderen Geräts, wie zum Beispiel eines Notebooks, verwenden, an welches es Daten zum Bei­ spiel über eine Funkverbindung übermittelt. Allgemein kann die zuvor beschriebene Universal-Wandlungsvorrich­ tung ein Funkmodul, wie zum Beispiel einen Bluetooth- Chip, aufweisen, dessen Funktechnologie eine drahtlose Kommunikation mit anderen Geräten, wie zum Beispiel einem Notebook, einem Drucker, einem Mobilfunktelefon, einem Handheld, einem Palmtop, intelligenten Motoren, usw., er­ möglicht.

Wenn dies der Fall ist, ist es möglich, daß die Universal-Wandlungsvorrichtung veränderbare Spannungen und/oder veränderbare maximale Stromstärken an den unter­ schiedlichen Ausgangsanschlüssen ausgibt. Dies kann mit­ tels der zuvor beschriebenen Funkverbindung oder mittels eines Kabels dadurch erzielt werden, daß jeweilige an die Ausgangsanschlüsse 13 bis 15 angeschlossene Verbraucher die jeweils erforderliche Spannung und/oder die maximale Stromstärke zu der Universal-Wandlungsvorrichtung über­ tragen, wobei es auch möglich ist, die Stromrichtung um­ zudrehen, was zum Beispiel beim Steuern von Gleichstrom­ motoren sinnvoll ist.

Zum Zwecke einer Miniaturisierung der Universal-Wand­ lungsvorrichtung werden Flachtransformatoren in Planar­ technologie und SMD-Bauteile verwendet, es können jedoch auch andere Bauteile verwendet werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Universal-Wandlungsvor­ richtung ist, daß es als unterbrechungsfreie Stromversor­ gung dienen kann. Die an den Gleichgrößen-Eingangsan­ schluß angeschlossene Gleichstromquelle kann zum Beispiel eine beliebige Batterie, wie zum Beispiel eine Kraftfahr­ zeugbatterie, sein. Wenn die Universal-Wandlungsvorrich­ tung im Normalfall mit einer an den Wechselgrößen-Ein­ gangsanschluß 1 angeschlossenen Wechselstromquelle be­ trieben wird und diese zum Beispiel ausfällt oder ihre Spannung schwankt, wird in diesem Störungsfall von Wech­ selgrößenversorgung, das heißt Netzversorgung, auf Batte­ rieversorgung, das heißt Gleichgrößenversorgung, umge­ schaltet. In diesem Fall kann, wie es bereits zuvor be­ schrieben worden ist, der Gleichgrößen-Eingangsanschluß 2 im Normalfall die angeschlossene Batterie laden.

Ferner besteht ebenso die Möglichkeit, daß die Uni­ versal-Wandlungsvorrichtung unterschiedliche Ausgangsgrö­ ßen über einen einzigen mit einem Mikrochip gesteuerten Transformator erzeugt, was bedeutet, daß zum Erzeugen voneinander unabhängiger und jederzeit regelbarer Aus­ gangsgrößen nicht mehrere Transformatoren, sondern nur ein einziger erforderlich ist, was die Baugröße erheblich verringert. Ebenso kann die Universal-Wandlungsvorrich­ tung derart aufgebaut sein, daß eine integrierte Mikro­ chipsteuerung über eine spezielle Treibersoftware die Windungsverhältnisse der Primär- und Sekunderseite des Transformators ändern kann, um sich bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Eingangsgröße jederzeit an die Aus­ gangsgrößen-Erfordernisse anzupassen.

Die Universal-Wandlungsvorrichtung kann mit beliebi­ gen Energiespeichern, wie zum Beispiel Batterien, Brenn­ stoffzellen, Wechselstromzellen und Solarzellen betrieben werden.

Die zuvor beschriebene Universal-Wandlungsvorrichtung weist weiterhin folgende Vorteile auf.

Da die Steuervorgänge auf einfache Weise realisiert werden, ist die Steuerung billig herzustellen und kann der Versorgungsstrom für die Steuerung aus der Quelle ge­ wonnen worden, die an die Universal-Wandlungsvorrichtung angeschlossen ist.

Die Universal-Wandlungsvorrichtung ersetzt alle bis­ herigen Netzteile und/oder Spannungswandler oder Adapter und kann für alle Geräte eingesetzt werden, wobei ledig­ lich ein spezifisches Adapterkabel zum Anschließen eines jeweiligen Geräts an die Universal-Wandlungsvorrichtung erforderlich ist. Größte Vorteile bietet die Universal- Wandlungsvorrichtung vor allem für Reisende. Anstelle vieler einzelner Netzteile und Adapter, wie zum Beispiel ein Netzteil für ein Mobilfunktelefon, für ein Notebook, für einen Mobildrucker oder für einen Reiserasierer, ein 12 V-Adapter (Kraftfahrzeugbetrieb) für ein Mobilfunkte­ lefon, für ein Notebook oder für einen Mobildrucker oder ein 24 V-Adapter (Boot- und/oder LKW-Betrieb) für ein Mo­ bilfunktelefon, für ein Notebook oder für einen Mobil­ drucker, usw., wird ein einziges Gerät, die zuvor be­ schriebene Universal-Wandlungsvorrichtung, verwendet, die auch für viele weitere Geräte verwendet werden kann.

Vorteile bietet die Universal-Wandlungsvorrichtung ebenso hinsichtlich seiner Abmessung. Wenn die Universal- Wandlungsvorrichtung mittels Flachtransformatorentechnik aufgebaut ist und eine Ausgangsleistung der Universal- Wandlungsvorrichtung 60 W betragen soll, kann für die Elektronik der Universal-Wandlungsvorrichtung ein Volumen von 150 cm³ unterstellt werden. Dabei wird die Volumen­ einsparung durch die Flachtransformatorentechnik ungefähr durch den Platzbedarf an Eingangsbuchsen und die Trans­ formatorentechnik kompensiert. Die erforderliche Lei­ stungselektronik weist ein Gewicht von ungefähr 145 g . 1,5 = 217 g und ein Volumen von ungefähr 12 cm . 6,3 cm 2 cm ≈ 150 cm³ auf. Unter der Annahme, daß die erforder­ liche Steuerelektronik, die Anzeige und die Tastatur das Gerät bei halbem Volumengewicht um 1 cm erhöhen, ergibt sich eine Gesamtabmessung von 12 cm . 6,3 cm . 3 cm ≈ 230 cm³ und ein Gewicht von maximal 270 g.

Wie es bereits zuvor beschrieben worden ist, kann als Quelle eine Brennstoffzelle verwendet werden. Mikro- Brennstoffzellen oder Batteriepacks mit hoher Energie­ dichte, wie zum Beispiel Li-Polymerbatterien, können als Zusatzmodul der Universal-Wandlungsvorrichtung verwendet werden, um eine Stromversorgung über lange Zeit unabhän­ gig von stationären Stromquellen zu gewährleisten.

Eine weitere Anwendung der Universal-Wandlungsvor­ richtung ergibt sich bei einem stationären Einsatz als Ersatz für herkömmliche Netzteile in Personalcomputern und/oder Workstations. Ein derartiger Einsatz verbindet einen äußerst geringen Eigenenergieverbrauch und minimale Größe mit dem Effekt, daß die Universal-Wandlungsvorrich­ tung in Verbindung mit einer Gleichstromquelle zusätzlich auch ein System für eine unterbrechungsfreie Stromversor­ gung darstellt, das in der Regel ungefähr DM 500 zusätz­ lich kosten würde. Die Gleichstromquelle kann zum Bei­ spiel eine beliebige Batterie, wie zum Beispiel eine Au­ tobatterie, sein, die einfach an die Universal-Wandlungs­ vorrichtung angeschlossen wird. Bei einer derartigen An­ wendung der Universal-Wandlungsvorrichtung kann die Ener­ gieversorgung von zum Beispiel Computer-Hauptplatinen vollständig von der eigentlichen Digitalelektronik abge­ kapselt werden.

Ein wichtiger Aspekt ist, daß von dieser Universal- Wandlungsvorrichtung nur ein einziger Typ auf den Markt gebracht werden muß, da es das beliebige Einstellen der Ausgangsanschlüsse bezüglich Spannung und/oder maximaler Stromstärke ermöglicht. Die erfindungsgemäße Universal- Wandlungsvorrichtung ist allgemein ausgedrückt überall dort einsetzbar, wo eine intelligente und/oder energie­ sparende Stromversorgung realisiert werden soll.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird unter Be­ zugnahme auf Fig. 8 erläutert.

Fig. 8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anwendung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er­ findung an einem USB-Hub bzw. einer USB-Verteilervorrich­ tung.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 200 einen USB- Hub, bezeichnet das Bezugszeichen 300 einen Computer, bezeichnet das Bezugszeichen 400 ein Energieversorgungska­ bel, bezeichnen die Bezugszeichen 51 bis 5 m erste bis m- te Verbraucher, bezeichnet das Bezugszeichen USB0 einen USB-Rootanschluß, bezeichnen die Bezugszeichen USB1 bis USBm erste bis m-te USB-Anschlüsse.

Bei dieser Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist die zuvor beschriebene Univer­ sal-Wandlungsvorrichtung ein integrierter Bestandteil des USB-Hubs 200. Wie es aus Fig. 8 ersichtlich ist, sind er­ ste bis m-te Verbraucher 51 bis 5 m über erste bis m-te USB-Anschlüsse USB1 bis USBm der Universal-Wandlungsvor­ richtung mit dieser verbunden. Ferner ist der USB-Hub 200 über das Energieversorgungskabel 400 mit einer Energie­ versorgungsquelle verbunden. Schließlich ist der USB- Rootanschluß USB0 des Computers 300 mit dem USB-Hub 200 verbunden.

Der USB-Hub 200 weist hierbei neben seiner Funktion als USB-Verteilervorrichtung ferner ebenso die Funktion auf, die an ihn angeschlossenen ersten bis m-ten Verbrau­ cher 51 bis 5 m mit den für diese erforderlichen Betriebs­ parametern zu versorgen. Derzeit ist es lediglich mög­ lich, Verbraucher mit geringer Energieaufnahme, wie zum Beispiel eine Maus oder eine Tastatur, ohne eigene Ener­ gieversorgung über ein USB-Kabel mit Energie zu versor­ gen.

Da der USB-Standard einen Hot-Plug unterstützt, was bedeutet, daß jeder USB-fähige Verbraucher, wie zum Bei­ spiel ein Drucker, eine Maus, eine Tastatur, ein Joystick und ein Bildschirm, während eines laufenden Betriebs ei­ nes Hosts, der in diesem Fall der Computer 300 ist, der bereits über den USB-Rootanschluß USB0 mit dem USB-Hub 200 verbunden ist, angeschlossen und/oder entfernt werden können, kann der Computer 300 automatisch erkennen, welcher Verbraucher an den USB-Hub 200 angeschlossen worden ist, welche Treiber dieser Verbraucher erfordert und/oder in welchem Systemzustand sich dieser Verbraucher befin­ det. Diese Informationen werden dem Computer 200 von ei­ nem derartigen Verbraucher zugeführt. Ferner kennt der Computer 200 die erforderlichen Betriebsparameter der mit ihm über den USB-Hub 200 verbundenen Verbraucher. Der Computer 300 führt diese erforderlichen Betriebsparameter der Universal-Wandlungsvorrichtung zu, die in dem USB-Hub 200 integriert ist, wodurch die Universal-Wandlungsvor­ richtung imstande ist, die Energieversorgung der jeweili­ gen Verbraucher bereitzustellen.

Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, irgendeinen USB-fähigen Verbraucher über ein zusätzliches Kabel mit einer Energieversorgungsquelle zu verbinden bzw. mit ei­ nem eigenen Netzteil auszustatten.

Es werden sowohl Daten als auch die erforderliche Energie zum Betrieb eines USB-fähigen Verbrauchers über jeweilige der USB-Anschlüsse USB1 bis USBm und ein USB- Kabel von dem USB-Hub 200 zu diesem USB-fähigen Verbrau­ cher übertragen. Dies ist nicht nur für Verbraucher, die eine niedrige Energieversorgung erfordern, sondern ebenso für Verbraucher der Fall, die eine hohe Energieversorgung erfordern. Kennzeichend für die zuvor beschriebene Anord­ nung ist, daß die Energieversorgung für den Betrieb der angeschlossenen Verbraucher nicht von dem USB-Rootan­ schluß USB0 an dem Computer, sondern von irgendeiner ex­ ternen Energieversorgungsquelle bereitgestellt wird, die mit der in dem USB-Hub 200 integrierten Universal-Wand­ lungsvorrichtung verbunden ist. Ferner kann die Energie­ versorgung des Computers 300 und der mit ihm verbundenen Energie aufnehmenden Verbraucher ebenso über die in dem USB-Hub 200 integrierte Universal-Wandlungsvorrichtung bereitgestellt werden.

Spezial-Koffersysteme, welche die zuvor beschriebene Universal-Wandlungsvorrichtung verwenden, werden nachste­ hend als weitere Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung erläutert.

Zuerst wird ein Spezial-Koffersystem beschrieben, welches eine kombinierte softwaregesteuerte Energiever­ sorgungseinrichtung für elektrische und/oder elektroni­ sche Verbraucher aufweist, die über eine Funkverbindung miteinander kommunizieren.

Das Spezial-Koffersystem weist einen Koffer auf, in dem sich im Innenraum Vorrichtungen zum Befestigen der elektrischen und/oder elektronischen Verbraucher, wie zum Beispiel ein Laptop, ein Drucker, ein Scanner, ein Hand­ held, ein EEG-Gerät, ein EKG-Gerät, ein Palmtop, eine Maus, eine Tastatur, ein Mobiltelefon und beliebige Kom­ binationen von diesen, befinden. Der Koffer weist weiter­ hin für diese Verbraucher, die über eine Funkverbindung miteinander kommunizieren, eine Kombination von speziel­ len, über Software und Funk gesteuerten Energieversor­ gungseinrichtungen auf.

Die Verbraucher und die Energieversorgungseinrichtun­ gen müssen die folgenden Kriterien erfüllen.

Alle Verbraucher und Energieversorgungseinrichtungen müssen Daten über Funk austauschen können, wodurch keine Datenübertragungskabel erforderlich sind.

Alle Verbraucher müssen über eine einzige Energiever­ sorgungsquelle mit Energie versorgt werden können. Die Energieversorgungsquelle kann beliebig sein. Mittels der Energieversorgungsquelle können ebenso Akkus der einzel­ nen Verbraucher, soweit diese vorhanden sind, geladen werden.

Es kann sowohl eine Gleichspannungsquelle, wie zum Beispiel eine Autobatterie, eine Lastwagenbatterie oder eine Bootsbatterie, mit einer Spannung von zum Beispiel 5 bis 24 V als auch eine Wechselspannungsquelle von zum Beispiel 90 bis 260 V als Energieversorgungsquelle ver­ wendet werden. Ein wesentliches Kriterium ist hierbei, daß kein auf dem Markt übliches Zusatzgerät verwendet werden soll, das außerhalb des Koffers eine Spannungs­ transformation oder eine Stromtransformation von Wechsel­ größen zu Gleichgrößen oder umgekehrt durchführt.

Erfüllt werden diese Kriterien dadurch, daß sich in dem Koffer eine Lade- und Versorgungselektronik befindet, die über Funk mit den Verbrauchern und Stromversorgungs­ einrichtungen kommunizieren kann. Diese Lade- und Versor­ gungselektronik ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Universal-Wandlungsvorrichtung aufweist, wie sie zuvor in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und in den Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels der vorlie­ genden Erfindung beschrieben worden ist.

Dadurch kann für nahezu alle Kombinationen von elek­ trischen und/oder elektronischen Verbrauchern, die sich in dem Koffer befinden, immer die gleiche Lade- und Ver­ sorgungselektronik verwendet werden.

Wenn sich zum Beispiel in dem Koffer ein Notebook, ein Mobiltelefon und ein Drucker befinden, werden die er­ forderlichen Betriebsparameter aller Verbraucher mittels der Universal-Wandlungsvorrichtung eingestellt. Dies kann zum Beispiel mittels eines PIC bzw. programmierbaren IC über Funk gesteuert elektronisch durchgeführt werden. Das PIC ist auf der Lade- und Versorgungselektronik vorgese­ hen und überwacht Ströme und Spannungen, unterbricht bei Überstrom und/oder Überspannung automatisch eine Energie­ versorgung für einen jeweiligen Verbraucher und gibt in diesem Fall eine Fehlermeldung über das Notebook aus.

Das PIC wird weiterhin über das Notebook laufend auf seine Funktionsfähigkeit überprüft. Wenn das PIC aus­ fällt, wird automatisch eine Energieversorgung zu allen Verbrauchern unterbrochen, um eine Beschädigung der Ver­ braucher zu verhindern. Eine Software steuert die Lade- und Versorgungselektronik derart, daß das Notebook bei einem Ausfall des PIC auf Akkubetrieb umgeschaltet wird und eine Fehleranalyse am Notebook, die mit einer Sprach­ ausgabe, wie zum Beispiel "PIC der Lade- und Versorgungs­ elektronik defekt, bitte wenden sie sich an Ihren Händ­ ler", verbunden ist, noch ausgegeben werden kann.

Weiterhin ist das Spezial-Koffersystem dadurch ge­ kennzeichnet, daß es ein Brennstoffzellensystem mit einem Tankbehälter für H₂- bzw. Wasserstoffgas oder Methanol oder andere Brennstoffe beinhalten kann, die für den Be­ trieb von Brennstoffzellen geeignet sind. Dieses Brenn­ stoffzellensystem kann in einem Betrieb des Spezial-Kof­ fersystems ohne zugängliche oder verfügbare Energiever­ sorgungsquelle, die für den Betrieb oder das Laden von Akkus oder ähnlichem erforderlich ist, die erforderliche Energie bereitstellen. Das Brennstoffzellensystem stellt eine Energieversorgung von zum Beispiel 5 bis 24 V be­ reit, die die Lade- und Versorgungselektronik aufnehmen kann. Die in der Lade- und Versorgungselektronik vorgese­ hene Universal-Wandlungsvorrichtung stellt dann wiederum die Energieversorgung für die Verbraucher zur Verfügung.

Das Brennstoffzellensystem wird über einen Funkchip, wie zum Beispiel Bluetooth, Dect, usw., mit einer ent­ sprechenden Software gesteuert, welche Systemzustände des Brennstoffzellensystems zum Beispiel über den Funkchip zu dem Notebook überträgt. Die Software überwacht Ladezu­ stände der vorhandenen Akkus der Verbraucher und stellt je nach Bedarf automatisch die Energieversorgung für die Verbraucher aus der Brennstoffzelle bereit. Weiterhin können aktuelle Systemzustände des Brennstoffzellensy­ stems, wie zum Beispiel ein Ladezustand des Tanks, oder aktuelle Leistungsdaten, wie zum Beispiel Temperatur, Stromstärke, Spannung, usw., an dem Notebook ausgegeben oder beeinflußt werden.

Das Brennstoffzellensystem kann ferner in Verbindung mit der Lade- und Versorgungselektronik als Elektrolyseur verwendet werden. Wenn das Spezial-Koffersystem mit einer Energieversorgungsquelle verbunden wird, kann durch eine entsprechende Vorrichtung, wie zum Beispiel einen Schal­ ter, oder über das Notebook das Brennstoffzellensystem mit Energie versorgt werden. In diesem Fall wird bei ei­ ner Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugtes und in der Brennstoffzelle gespeichertes Wasser in seine Ausgangs­ phasen Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der erzeugte Wasserstoff wird in den Tank zurückgepumpt, wodurch das Brennstoffzellensystem geladen wird. Es besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, das Brennstoffzellensystem durch Austauschen des Tanks oder durch Füllen des Tanks außer­ halb des Brennstoffzellensystems zu laden.

Ferner kann das Spezial-Koffersystem auf der ganzen Außenoberfläche des Koffers integrierte Solarzellen auf­ weisen, welche die von ihnen erzeugte Energie der Lade- und Versorgungselektronik zuführen. Die Lade- und Versor­ gungselektronik führt dann durch eine entsprechende Transformation das Laden der Akkus und/oder der Brenn­ stoffzelle durch. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn zukünftig neue Geräte auf dem Markt angeboten wer­ den, die eine äußerst niedrige Energieaufnahme aufweisen, wodurch der zuvor beschriebene technische Aufbau wesentlich kleiner ausfallen kann.

Nun wird ein Spezial-Koffersystem beschrieben, wel­ ches eine kombinierte sofwaregesteuerte Energieversor­ gungseinrichtung für elektrische und/oder elektronische Verbraucher aufweist, die über USB miteinander kommuni­ zieren und über USB mit einer Universal-Wandlungsvorrich­ tung mit Energie versorgt werden.

Das Spezial-Koffersystem weist einen Koffer auf, in dem sich im Innenraum Vorrichtungen zum Befestigen der elektrischen und/oder elektronischen Verbraucher, wie zum Beispiel ein Laptop, ein Drucker, ein Scanner, ein Hand­ held, ein EEG-Gerät, ein EKG-Gerät, ein Palmtop, eine Maus, eine Tastatur, ein Mobiltelefon und beliebige Kom­ binationen von diesen, befinden. Der Koffer weist weiter­ hin für diese Verbraucher, die über USB miteinander kom­ munizieren, eine Kombination von speziellen, über USB ge­ steuerten Energieversorgungseinrichtungen auf.

Die Verbraucher und die Energieversorgungseinrichtun­ gen müssen die folgenden Kriterien erfüllen.

Alle Verbraucher und Energieversorgungseinrichtungen müssen Daten über USB austauschen können und werden über ein USB-Kabel mit Energie versorgt, so daß lediglich ein Kabel je Verbraucher für sowohl eine Energieversorgung als auch einen Datenaustausch erforderlich ist.

Alle Verbraucher müssen über eine einzige Energiever­ sorgungsquelle mit Energie versorgt werden können. Die Energieversorgungsquelle kann beliebig sein. Mittels der Energieversorgungsquelle können ebenso Akkus der einzel­ nen Verbraucher, soweit diese vorhanden sind, geladen werden.

Es kann sowohl eine Gleichspannungsquelle, wie zum Beispiel eine Autobatterie, eine Lastwagenbatterie oder eine Bootsbatterie, mit einer Spannung von zum Beispiel 5 bis 24 V als auch eine Wechselspannungsquelle von zum Beispiel 90 bis 260 V als Energieversorgungsquelle ver­ wendet werden. Ein wesentliches Kriterium ist hierbei, daß kein auf dem Markt übliches Zusatzgerät verwendet werden soll, das außerhalb des Koffers eine Spannungs­ transformation oder eine Stromtransformation von Wechsel­ größen zu Gleichgrößen oder umgekehrt durchführt.

Erfüllt werden diese Kriterien dadurch, daß sich in dem Koffer eine Lade- und Versorgungselektronik befindet, die über USB mit den Verbrauchern und Stromversorgungs­ einrichtungen kommunizieren kann. Diese Lade- und Versor­ gungselektronik ist dadurch gekennezichnet, daß sie eine Universal-Wandlungsvorrichtung aufweist, wie sie zuvor in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und in den Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels der vorlie­ genden Erfindung beschrieben worden ist.

Dadurch kann für nahezu alle Kombinationen von elek­ trischen und/oder elektronischen Verbrauchern, die sich in dem Koffer befinden, immer die gleiche Lade- und Ver­ sorgungselektronik verwendet werden.

Wenn sich zum Beispiel in dem Koffer ein Notebook, ein Mobiltelefon und ein Drucker befinden, werden die er­ forderlichen Betriebsparameter aller Verbraucher mittels der Universal-Wandlungsvorrichtung eingestellt. Dies kann zum Beispiel dadurch durchgeführt werden, daß Daten für die erforderlichen Betriebsparameter über USB-Kabel von den Verbrauchern zu einem USB-Hub übertragen werden, wie es bereits zuvor beschrieben worden ist.

Weiterhin ist das Spezial-Koffersystem dadurch gekennzeichnet, daß es ein Brennstoffzellensystem mit einem Tankbehälter für H₂- bzw. Wasserstoffgas oder Methanol oder andere Brennstoffe beinhalten kann, die für den Be­ trieb von Brennstoffzellen geeignet sind. Dieses Brenn­ stoffzellensystem kann in einem Betrieb des Spezial-Kof­ fersystems ohne zugängliche oder verfügbare Energiever­ sorgungsquelle, die für den Betrieb oder das Laden von Akkus oder ähnlichem erforderlich ist, die erforderliche Energie bereitstellen. Das Brennstoffzellensystem stellt eine Energieversorgung von zum Beispiel 5 bis 24 V be­ reit, die die Lade- und Versorgungselektronik aufnehmen kann. Die in der Lade- und Versorgungselektronik vorgese­ hene Universal-Wandlungsvorrichtung stellt dann wiederum die Energieversorgung für die Verbraucher zur Verfügung.

Das Brennstoffzellensystem wird über einen Funkchip, wie zum Beispiel Bluetooth, Dect usw., oder das USB-Sy­ stem mit einer entsprechenden Software gesteuert, welche Systemzustände des Brennstoffzellensystems zum Beispiel über den Funkchip zu dem Notebook überträgt. Die Software überwacht Ladezustände der vorhandenen Akkus der Verbrau­ cher und stellt je nach Bedarf automatisch die Energie­ versorgung für die Verbraucher aus der Brennstoffzelle bereit. Das Brennstoffzellensystem kann ebenso wie die Lade- und Versorgungselektronik vollständig über das Notebook gesteuert werden. Weiterhin können aktuelle Sy­ stemzustände des Brennstoffzellensystems, wie zum Bei­ spiel ein Ladezustand des Tanks, oder aktuelle Leistungs­ daten, wie zum Beispiel Temperatur, Stromstärke, Span­ nung, usw., an dem Notebook ausgegeben oder beeinflußt werden.

Das Brennstoffzellensystem kann ferner in Verbindung mit der Lade- und Versorgungselektronik als Elektrolyseur verwendet werden. Wenn das Spezial-Koffersystem mit einer Energieversorgungsquelle verbunden wird, kann durch eine entsprechende Vorrichtung, wie zum Beispiel einen Schal­ ter, oder über das Notebook das Brennstoffzellensystem mit Energie versorgt werden. In diesem Fall wird bei ei­ ner Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugtes und in der Brennstoffzelle gespeichertes Wasser in seine Ausgangs­ phasen Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der erzeugte Wasserstoff wird in den Tank zurückgepumpt, wodurch das Brennstoffzellensystem geladen wird. Es besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, das Brennstoffzellensystem durch Austauschen des Tanks oder durch Füllen des Tanks außer­ halb des Brennstoffzellensystems zu laden.

Ferner kann das Spezial-Koffersystem auf der ganzen Außenoberfläche des Koffers integrierte Solarzellen auf­ weisen, welche die von ihnen erzeugte Energie der Lade- und Versorgungselektronik zuführen. Die Lade- und Versor­ gungselektronik führt dann durch eine entsprechende Transformation das Laden der Akkus und/oder der Brenn­ stoffzelle durch. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn zukünftig neue Geräte auf dem Markt angeboten wer­ den, die eine äußerst niedrige Energieaufnahme aufweisen, wodurch der zuvor beschriebene technische Aufbau wesent­ lich kleiner ausfallen kann. Ein derartiges Gerät ist zum Beispiel ein Notebook, daß zum Beispiel einen von der Firma Linis entwickelten Prozessor aufweist, der eine Leistungsaufnahme von 1 W aufweist

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verwiesen.

Claims (21)

1. Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Grö­ ßen, die aufweist:
mindestens einen Eingangsanschluß, der eine Eingangs­ größe aufnimmt;
mindestens einen Ausgangsanschluß, der eine Ausgangs­ größe ausgibt; und
eine Erzeugungsvorrichtung, die in Abhängigkeit von mindestens einem in einer Speichervorrichtung gespei­ cherten oder von außen zugeführten Betriebsparameter, der für einen an den mindestens einen Ausgangsan­ schluß angeschlossenen Verbraucher erforderlich ist, die Ausgangsgröße erzeugt und aus dem mindestens ei­ nen Ausgangsanschluß ausgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß:
die Universal-Wandlungsvorrichtung für elektrische Größen weiterhin eine Erfassungsvorrichtung aufweist, welche einen Wert der Eingangsgröße erfaßt, und
die Erzeugungsvorrichtung die Ausgangsgröße unter Be­ rücksichtigung des erfaßten Werts der Eingangsgröße derart erzeugt, daß für den an den mindestens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher für un­ terschiedliche werte der Eingangsgröße jeweils die gleiche Ausgangsgröße erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung für unterschiedliche an den mindestens einen Ausgangsanschluß anschließbare Verbraucher jeweils mindestens einen Betriebsparame­ ter speichert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mehrere Ausgangsanschlüsse aufweist und für einen vorbestimmten Ausgangsanschluß, an den ein Verbraucher angeschlossen ist, eine Ausgangsgröße erzeugt wird und aus dieser Ausgangsgröße und/oder aus Werten, die von dieser Ausgangsgröße abgeleitet sind, Ausgangsgrößen für andere Ausgangsanschlüsse erzeugt werden, an denen Verbraucher angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Ausgangsanschluß ein Ausgangsan­ schluß ist, an den ein Verbraucher angeschlossen ist, der einen größten Wert der Ausgangsgröße von allen an jeweilige Ausgangsanschlüsse angeschlossenen Verbrau­ cher erfordert.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wechselgrößen- Eingangsanschluß und einen Gleichgrößen-Eingangsan­ schluß aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gleichrichtervorrichtung aufweist, die eine an dem Wechselgrößen-Eingangsanschluß aufgenom­ mene Eingangsgröße gleichrichtet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Wechselgröße an den wechselgrö­ ßen-Eingangsanschluß und eine Gleichgröße an den Gleichgrößen-Eingangsanschluß anlegbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselgrößen-Eingangsanschluß oder der Gleichgrößen-Eingangsanschluß als aktiver Eingangsan­ schluß auswählbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsvorrichtung aufweist:
eine Leistungseinheit, welche die an dem mindestens einen Eingangsanschluß aufgenommene Eingangsgröße aufnimmt und eine von der Eingangsgröße abgeleitete Größe ausgibt;
eine Transformatorvorrichtung, welche die von der Eingangröße abgeleitete Größe aufnimmt und zu einer transformierten Größe transformiert;
einen ersten Mikrocontroller, welcher die Leistungs­ einheit ansteuert;
einen zweiten Mikrocontroller, welcher mit dem ersten Mikrocontroller kommuniziert; und
Schaltvorrichtungen, die mit jeweiligen Sekundärwick­ lungen der Transformatorvorrichtung verbunden sind und derart von dem zweiten Mikrocontroller angesteu­ ert werden, daß an den jeweiligen Sekundärwicklungen der Transformatorvorrichtung anliegende Größen an den mindestens einen Ausgangsanschluß anlegbar sind,
wobei Funktionsweisen von jeweiligen Teilen dieser Vorrichtungen und Mikrocontroller die Speichervor­ richtung, die Erzeugungsvorrichtung und die Erfas­ sungsvorrichtung ausbilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Primärwicklungen und/oder die Sekundärwicklungen der Transformatorvorrichtung jeweils zueinander in Reihe und/oder zueinander parallel schaltbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsgrößen an mehreren Ausgangsanschlüssen durch eine jeweilige gesteuerte Verschaltung der Pri­ märwicklungen und/oder der Sekundärwicklungen erzeugt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Ausgangsgrößen an mehreren Ausgangsan­ schlüssen mittels eines Tastverhältnisses erzeugt werden, mit welchem der erste Mikrocontroller die Leistungseinheit ansteuert, um die abgeleitete Größe in Übereinstimmung mit dem Tastverhältnis an die Transformatorvorrichtung anzulegen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß Ausgangsgrößen an mehreren Ausgangsanschlüssen durch ein Mischen von an den Se­ kundärwicklungen anliegenden Größen mittels der Schaltvorrichtungen erzeugt werden.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für die unterschied­ lichen an den mindestens einen Ausgangsanschluß an­ schließbaren Verbraucher erforderlichen Betriebspara­ meter in Form einer Liste in der Speichervorrichtung gespeichert sind.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzeige und eine Tastatur aufweist, mittels welchen der mindestens ei­ ne Betriebsparameter, der für den an den mindestens einen Ausgangsanschluß angeschlossenen Verbraucher erforderlich ist, auswählbar, eingebbar und/oder löschbar ist und anzeigbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Aus­ gangsanschluß mindestens einen Gleichgrößen-Ausgangs­ anschluß und/oder mindestens einen Wechselgrößen-Aus­ gangsanschluß aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße eine Gleichspannung und/oder eine Wechselspannung ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße ein Gleichstrom und/oder ein Wechselstrom ist.

19. USB-Verteilervorrichtung mit einer Universal-Wand­ lungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, wobei die USB-Verteilervorrichtung weiterhin aufweist:
mehrere USB-Anschlüsse, an die unterschiedliche Ver­ braucher anschließbar sind;
einen Energieversorgungs-Eingangsanschluß; und
einen USB-Rootanschluß, an den ein Host anschließbar ist; , wobei
während eines Betriebs der USB-Verteilervorrichtung jeweilige Verbraucher kennzeichnende Daten über die USB-Anschlüsse und den USB-Rootanschluß dem Host zu­ geführt werden und der Host auf der Grundlage der zu­ geführten Daten die Universal-Wandlungsvorrichtung derart steuert, daß die Universal-Wandlungsvorrich­ tung für die unterschiedlichen Verbraucher erforder­ liche Betriebsparameter aus den USB-Anschlüssen zu den unterschiedlichen Verbrauchern ausgibt.

20. Koffersystem für elektrische und/oder elektronische Verbraucher mit einer Universal-Wandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Koffer­ system weiterhin aufweist:
mehrere Energieversorungseinrichtungen für unter­ schiedliche Verbraucher, wobei die Verbraucher und die Energieversorgungseinrichtungen über Funk Daten austauschen, wobei
die Universal-Wandlervorrichtung den unterschiedli­ chen Verbrauchern auf der Grundlage von ausgetauschten Daten für die jeweiligen unterschiedlichen Ver­ braucher erforderliche Betriebparameter über ihre Ausgangsanschlüsse zuführt.

21. Koffersystem für elektrische und/oder elektronische Verbraucher mit einer Universal-Wandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Koffer­ system weiterhin aufweist:
mehrere Energieversorungseinrichtungen für unter­ schiedliche Verbraucher, wobei die Verbraucher und die Energieversorgungseinrichtungen über USB Daten austauschen, wobei
die Universal-Wandlervorrichtung den unterschiedli­ chen Verbrauchern auf der Grundlage von ausgetausch­ ten Daten für die jeweiligen unterschiedlichen Ver­ braucher erforderliche Betriebparameter über USB-An­ schlüsse zuführt.