DE102015200060B3

DE102015200060B3 - Maximal-Leistungspunktsuche in einem Energy-Harvesting-DC-DC-Wandler

Info

Publication number: DE102015200060B3
Application number: DE102015200060.5A
Authority: DE
Inventors: Marinus Wilhelmus de heer Kruiskamp
Original assignee: Dialog Semiconductor BV
Current assignee: Dialog Semiconductor BV
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: US20160197508A1; US10063081B2

Abstract

Eine Energy-Harvesting-Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-to-DC – direct current to direct current)-Wandlerschaltung, die aufweist ein Energiespeicherelement, einen Eingang, der konfiguriert ist zum Empfangen einer Eingangsspannung, einen Ausgang; Schaltmittel, die konfiguriert sind zum Durchführen von Zyklen, wobei jeder Zyklus aufweist, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieladezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie speichert, die von der Eingangsspannung vorgesehen wird, und, wenn eine in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieentladungszustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie an den Ausgang liefert, und Steuermittel, die konfiguriert sind zum Bestimmen der Referenzspannung basierend auf der Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode, die durch die Schaltung durchgeführt werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb einer Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Energy Harvesting bzw. „Energie-Ernten” ist der Prozess, durch den Energie aus externen Quellen erlangt wird, erfasst und gespeichert wird für kleine drahtlose autonome Vorrichtungen, wie sie in tragbarer Elektronik und drahtlosen Sensornetzwerken verwendet werden. Eine Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-to-DC – direct current to direct current)-Wandlerschaltung ist eine elektronische Schaltung, die eine Quelle von Gleichstrom (DC – direct current) von einem Spannungspegel zu einem anderen umwandelt durch zuerst Laden eines Energiespeicherelements unter Verwendung einer Eingangsspannung von dem „Energy Harvester” bzw. der „Energie-Erntevorrichtung” und dann Entladen des Energiespeicherelements, um die Energie an dem Ausgang des DC-zu-DC-Wandlers vorzusehen. Es handelt sich um eine Klasse von Leistungswandlern. DC-zu-DC-Wandler können verwendet werden, um die Menge an Energie zu erhöhen, die aus einer Energiequelle gewonnen wird. Der maximale Leistungspunkt (MPP – maximum power-point) ist die Eingangsspannung des DC-zu-DC-Wandlers, bei der die maximale Menge an Energie gewonnen wird. Eine Maximal-Leistungspunkt-Suche (MPPT – Maximum Power-Point Tracking) ist ein Algorithmus oder ein Verfahren, die sicherstellen, dass der Harvester an oder nahe dem maximalen Leistungspunkt betrieben wird.
Eine bekannte Weise einer Durchführung von MPPT wird als lineare Approximation bezeichnet, wobei die Harvester-Ausgangsspannung bei 50% geregelt wird (in dem Fall eines Piezo- oder thermischen elektrischen Generators (TEG – Thermal Electrical Generator)) oder bei 70% ... 80% (Photovoltaik) der Harvester-Ausgangs-Leerlauf-Spannung V_oc. Es ist bekannt, die Harvester-Ausgangs-Leerlauf-Spannung V_oc abzutasten oder zu messen und diese Spannung mit einem konstanten Faktor (0,5 für TEG oder Piezo und 0,7 ... 0,8 für Photovoltaik) zu multiplizieren. Der DC-zu-DC-Wandler, der an dem Harvester angebracht ist, kann auf eine Weise gesteuert werden, dass die Eingangsspannung des DC-zu-DC-Wandlers auf diesen Wert geregelt wird. Ein Nachteil dieser MPPT-Implementierung ist, dass es notwendig ist, die Harvester-Ausgangs-Leerlauf-Spannung Vor regelmäßig abzutasten (während dieser Zeit ist die Ausgangsleistung des DC-zu-DC-Wandlers null). Dies verringert die Gesamteffizienz. Auch wird eine spannungsabhängige Effizienz des DC-zu-DC-Wandlers selbst nicht berücksichtigt; eine Spannung von 0,5 × V_oc ist optimal für einen TEG, muss aber nicht das Optimum für die Kombination eines TEGs und eines Boost- bzw. Aufwärtswandlers sein. Dies gilt insbesondere für sehr geringe Aufwärtswandler-Eingangsspannungen, da die Effizienz von Aufwärtswandlern normalerweise bei sehr niedrigen Eingangsspannungen deutlich fällt. Daher ist es notwendig, die Charakteristiken des Harvesters zu kennen (MPP des Harvesters relativ zu der Harvester-Ausgangs-Leerlauf-Spannung V_oc).
Eine andere Weise einer Durchführung von MPPT ist durch „Stören und Beobachten (Perturb and Observe) bzw. Methode der Lastsprünge”, d. h. ein Suchen der Spitze der Energiekurve durch, zum Beispiel, eine kleine Änderung (Zunahme oder Abnahme) der Eingangsspannung V_in des DC-zu-DC-Wandlers und Messen der Leistung an dem Ausgang des DC-zu-DC-Wandlers. Wenn die Leistung im Vergleich zu der Leistung bei der vorherigen Eingangsspannung zunimmt, dann wird V_in weiter in derselben Richtung verändert (das heißt, wenn V_in zuvor erhöht wurde, dann wird V_in weiter erhöht, und umgekehrt). Wenn die Leistung abgenommen hat, wird V_in in die entgegengesetzte Richtung verändert (d. h. wenn V_in zuvor erhöht wurde, dann wird V_in verringert, und umgekehrt). Eine Schwierigkeit bei einem „Stören und Beobachten” ist eine genaue Messung der Eingangsspannung und von Strom. Für große Solaranlagen kann dieser Mehraufwand in Bezug auf Kosten und Energie relativ klein sein, aber für kleine tragbare Vorrichtungen und drahtlose Sensoren können die zusätzlichen Kosten erheblich sein.
BANDYOPADHYAY, S.; CHANDRAKASAN, A. ”Platform architecture for solar, thermal, and vibration energy combining with MPPT and single inductor,” IEEE Journal of solid-state circuits, Vol. 47, Nr. 9, September 2012, offenbart ein Mehrfach-Eingang-Energy-Harvesting-System unter Verwendung eines zeitbasierten Leistungsmonitors zum Erreichen einer Maximal-Leistungspunkt-Suche für den Harvester, wobei ein Aufwärtswandler in einem diskontinuierlichen Leitungsmodus (DCM – Discontinuous Conduction Mode) mit fester Frequenz verwendet wird. Die Eingangsimpedanz dieses Aufwärtswandlers kann gesteuert werden durch Ändern der Zeitdauer T₁, die das Energiespeicherelement Energie speichert. Die Zeit T₂, während der der Aufwärtswandler entlädt, ist eine Funktion der Energie, die von dem Harvester geliefert wird, und der Ausgangsspannung. Der Algorithmus ändert T₁ und optimiert den maximalen Wert von T₂. Dieser Ansatz hat einen Nachteil darin, dass ein DCM-Aufwärtswandler seine optimale Effizienz für einen begrenzten Bereich von Spitzeninduktorströmen hat (für höhere Ströme können Widerstandsverluste überproportional groß werden, während für niedrigere Ströme die Verluste für ein Schließen/Öffnen der Schalter überproportional groß werden können). Bei dem Ansatz mit fester Frequenz kann der Spitzeninduktorstrom über einen sehr weiten Bereich variieren. Daher hat der Aufwärtswandler oft nicht die optimale Effizienz. Eine weitere Einschränkung ist, dass T₂ mit einer feinen Auflösung zu messen ist. Es wäre vorteilhaft, eine effizientere und/oder kostengünstigere MPPT zu implementieren.
Die Veröffentlichung YIFENG QIU; VAN LIEMPD, C.; OP HET VELD, B.; BLANKEN, P. G.; VAN HOOF, C., 5 μW-to-10 mW input power range inductive boost converter for indoor photovoltaic energy harvesting with integrated maximum power point tracking algorithm, Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), 2011 IEEE International, 2011, S. 118–120, bezieht sich auf einen Gleichspannungswandler mit zwei großen funktionalen Blöcken: einem Antriebsstrang und einer Steuerungsschaltung. Der Antriebsstrang besteht aus einem Induktor und zwei Leistungsschaltern. Ein On-Chip linearer Regulator stellt einen Spannungsbereich von 1 V für die Steuerungsschaltungen bereit. Der Wandler operiert in einem diskontinuierlichen Leitungsmodus und benutzt. Puls-Skipping-Modulation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist, MPPT auf eine effiziente und kostengünstige Weise zu implementieren.
In einem ersten Aspekt sieht die Erfindung eine Energy-Harvesting-Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-zu-DC)-Wandlerschaltung vor, die aufweist
ein Energiespeicherelement;
einen Eingang, der konfiguriert ist zum Empfangen einer Eingangsspannung;
einen Ausgang;
Schaltmittel, die konfiguriert sind zum Durchführen von Zyklen, wobei jeder Zyklus aufweist, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieladezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie speichert, die von der Eingangsspannung vorgesehen wird, und, wenn eine in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieentladungszustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie an den Ausgang liefert;
und Steuermittel, die konfiguriert sind zum Bestimmen der Referenzspannung basierend auf der Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode, die durch die Schaltung durchgeführt werden.
Auf diese Weise ist die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung relativ effizient und/oder kostengünstig. Die Anzahl von Zyklen kann eine relevante Information über die Energie liefern, die von dem Harvester abgerufen wird, und kann relativ einfach zu messen sein. Unter Verwendung dieser Information kann eine geeignete Referenzspannung bestimmt werden. Der DC-zu-DC-Wandler kann derart gesteuert werden, dass seine Eingangsspannung einer Referenzspannungfolgt, wobei die Referenzspannung bestimmt werden kann, um die maximale Ausgangsleistung zu finden, und wobei die Ausgangsleistung durch Zählen der Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode geschätzt wird, die durch die Schaltung durchgeführt werden während eines Betriebs des Energiespeicherelements derart, dass eine Energiemenge gespeichert wird, die von der oberen Energieschwelle bestimmt wird. Diese obere Energieschwelle kann zum Beispiel derart berechnet werden, dass der DC-zu-DC-Wandler eine optimale Effizienz hat, da hohe obere Energieschwellen dazu führen würden, dass Widerstandsverluste unverhältnismäßig groß werden, und niedrige oberen Energieschwellen dazu führen würden, dass Schaltverluste unverhältnismäßig groß werden.
Der Zyklus kann weiter aufweisen, wenn die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine untere Energieschwelle erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Wartezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie weder lädt noch entlädt. Auf diese Weise kann die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie, mit Ausnahme einer unteren Energieschwelle, an den Ausgang übertragen werden. Dieser Wartezustand ermöglicht, dass die Eingangsspannung weiter zunimmt, nachdem das Energiespeicherelement entladen wurde.
Die Referenzspannung wird variiert, um die maximale Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode zu suchen, die durch die Schaltung durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die maximale Ausgangsleistung bestimmt werden und durch Variieren der Referenzspannung von der Schaltung gewonnen werden.
Das Energiespeicherelement kann einen Induktor aufweisen. Auf diese Weise kann, wenn Strom durch den Induktor fließt, Energie vorübergehend in dem Induktor effizient gespeichert werden. Die obere Energieschwelle kann eine obere Schwelle für einen Strom durch den Induktor sein. Ähnlich kann die untere Energieschwelle eine untere Schwelle für den Strom durch den Induktor sein.
Die Energy-Harvesting-„DC-zu-DC”-Wandlerschaltung kann in einem diskontinuierlichen Leitungsmodus (DCM – discontinuous conduction mode) arbeiten. Auf diese Weise kann die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie an den Ausgang übertragen werden.
Das Energiespeicherelement kann ein erstes Ende, das mit dem Eingang verbunden ist, und ein zweites Ende aufweisen, und wobei die Schaltmittel einen ersten Schalter aufweisen, der ein erstes Ende aufweist, das mit dem zweiten Ende des Energiespeicherelements verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit Masse verbunden ist, und wobei der erste Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements mit Masse, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht derart, dass das Energiespeicherelement in einen Ladezustand eintritt, und zum Trennen des Energiespeicherelements von Masse, wenn die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht. Dies ist eine effiziente Weise zum Implementieren des DC-zu-DC-Wandlers.
Das Schaltmittel kann weiter einen zweiten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem zweiten Ende des Energiespeicherelements verbunden ist, und mit einem ersten Ende, das mit dem Ausgang verbunden ist, und wobei der zweite Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements mit dem Ausgang, wenn die Energie, die in dem Energiespeicherelement gespeichert ist, eine obere Energieschwelle erreicht derart, dass das Energiespeicherelement in einen Entladungszustand eintritt.
Das Energiespeicherelement kann ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, wobei das zweite Ende mit dem Ausgang verbunden ist, und wobei die Schaltmittel einen dritten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem ersten Ende des Energiespeicherelements verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit dem Eingang verbunden ist, und wobei der dritte Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements mit dem Eingang, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht derart, dass das Energiespeicherelement in einen Ladezustand eintritt, und zum Trennen des Energiespeicherelements von dem Eingang, wenn die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht.
Die Schaltmittel können weiter einen vierten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem ersten Ende des Energiespeicherelements verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit Masse verbunden ist, und wobei der vierte Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements derart, dass das Energiespeicherelement in einen Entladungszustand eintritt, wenn die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht.
Die Steuermittel können weiter ein erstes Vergleichsmittel aufweisen, das konfiguriert ist zum Vergleichen der Eingangsspannung mit der Referenzspannung. Dies ist eine effiziente Weise zum Implementieren der Steuermittel.
Die Steuermittel können weiter ein zweites Vergleichsmittel aufweisen, das konfiguriert ist zum Vergleichen der die in dem Energiespeicherelement gespeicherten Energie mit einer oberen Energieschwelle.
Die Steuermittel können ein drittes Vergleichsmittel aufweisen, das konfiguriert ist zum Vergleichen der in dem Energiespeicherelement gespeicherten Energie mit einer unteren Energieschwelle.
In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Energy-Harvesting-Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-zu-DC)-Wandlerschaltung vor, das die Schritte aufweist:
Betreiben der Schaltung zum Durchführen von Zyklen, wobei jeder Zyklus aufweist, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieladezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie speichert, die von der Eingangsspannung vorgesehen wird, und, wenn eine in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement in einen Energieentladungszustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement Energie an den Ausgang liefert;
Bestimmen der Referenzspannung basierend auf der Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode, die durch die Schaltung durchgeführt werden.
Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass die oben beschriebenen Merkmale beliebig kombiniert werden können, wie als nützlich erachtet wird. Weiter können Modifikationen und Variationen, die in Bezug auf das System beschrieben werden, ebenfalls auf ein Verfahren angewendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu.
1 zeigt ein Diagramm einer Energy-Harvesting-Schaltung unter Verwendung einer Aufwärtswandlerschaltung gemäß dem Stand der Technik. Das Diagramm zeigt die Struktur einer Aufwärtswandlerschaltung gemäß dem Stand der Technik, wobei sich jedoch die Steuerung vom Stand der Technik unterscheidet.
2 zeigt ein Diagramm einer Energy-Harvesting-Schaltung unter Verwendung einer Abwärtswandlerschaltung.
3 zeigt ein Diagramm einer Energy-Harvesting-Schaltung unter Verwendung einer Buck-Boost- bzw. Abwärts-Aufwärtswandlerschaltung.
4 zeigt ein Diagramm der Energy-Harvesting-Schaltung von 1 während eines Betriebs. Das Diagramm entspricht dem Stand der Technik, wobei sich jedoch die Steuerung vom Stand der Technik unterscheidet.
5 zeigt ein Diagramm der Energy-Harvesting-Schaltung von 1 während eines Betriebs. Das Diagramm entspricht dem Stand der Technik, wobei sich jedoch die Steuerung vom Stand der Technik unterscheidet.
6 zeigt ein Diagramm von Zeitsignalformen von mehreren Signalen der Energy-Harvesting-Schaltung von 1 während eines Betriebs.
7 zeigt ein Diagramm einer Steuereinheit für eine Energy-Harvesting-Schaltung.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Energy-Harvesting-Verfahren darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt ein Harvesting-System unter Verwendung einer Aufwärtswandlerschaltung. Das Harvesting-System von 1 enthält einen Harvester 3, ein Energiespeicherelement 1 und die Schalter S₁ und S₂. Der Harvester 3 ist mit einer Aufwärtswandlerschaltung verbunden, die eine Eingangsspannung V_in an die Aufwärtswandlerschaltung liefert und die Aufwärtswandlerschaltung liefert eine Ausgangsspannung V_out basierend auf der Eingangsspannung V_in, wobei typischerweise V_in < V_out. In dem Beispiel von 1 ist ein Kondensator C_in, der ein erstes Ende 2 und ein zweites Ende 4 aufweist, parallel zu dem Harvester 3 verbunden. Das erste Ende 2 des Kondensators Cm ist mit der Eingangsspannung verbunden und das zweite Ende 4 des Kondensators C_in ist mit Masse verbunden. Der Kondensator C_in kann verwendet werden zum Koppeln des Harvesters mit der Aufwärtswandlerschaltung. Das Energiespeicherelement 1 weist ein erstes Ende 11 und ein zweites Ende 12 auf. Das erste Ende 11 des Energiespeicherelements 1 ist mit der Eingangsspannung V_in verbunden. Das Energiespeicherelement 1 kann jede geeignete Vorrichtung zum Speichern von Energie sein, zum Beispiel ein Induktor oder ein Kondensator oder eine Kombination aus einer beliebigen Anzahl von Induktoren und/oder Kondensatoren.
Der Schalter S₁ weist ein erstes Ende 21 und ein zweites Ende 22 auf. Das erste Ende 21 des Schalters S₁ ist mit Masse verbunden und das zweite Ende 22 des Schalters S₁ ist mit dem zweiten Ende 12 des Energiespeicherelements 1 verbunden. Der Schalter S₂ weist ein erstes Ende 24 und ein zweites Ende 25 auf. Das erste Ende 24 des Schalters S₂ ist mit dem zweiten Ende 12 des Energiespeicherelements 1 verbunden und das zweite Ende 24 des Schalters S₂ ist mit dem Ausgang V_out verbunden. Die Schalter S₁ und S₂ können mit jeder Art von geeigneter Schaltvorrichtung implementiert werden, zum Beispiel ein Transistor, eine Diode etc.
Wie in 1 dargestellt, kann die Aufwärtswandlerschaltung einen Kondensator C_out mit einem ersten Ende 6 und einem zweiten Ende 8 aufweisen, wobei das erste Ende 6 des Kondensators C_out mit dem Ausgang V_out der Verstärkungsschaltung verbunden ist und das zweite Ende 8 des Kondensators C_out mit Masse verbunden ist. Das Harvesting-System von 1 weist auch eine Steuereinheit 5 auf, wobei die Steuereinheit 5 einen ersten Eingang 7 und einen zweiten Eingang 9 aufweist. Der erste Eingang 7 ist mit der Eingangsspannung V_in verbunden und der zweite Eingang 9 der Steuereinheit 5 ist konfiguriert zum Empfangen einer Messung der Energiemenge, die in dem Energiespeicherelement 1 gespeichert ist. Diese Messung kann durch jedes geeignete Mittel oder Verfahren durchgeführt werden, zum Beispiel kann, wenn das Energiespeicherelement 1 einen Induktor aufweist, die in dem Induktor gespeicherte Energie gemessen werden durch Messen der Spannung über den geschlossenen Schalter (der S₁ ist während des Ladezustands und S₂ während des Entladungszustands), und der Ein-Widerstand des geschlossenen Schalters verwendet werden, um die Schalter-Spannung zu dem Induktor in Beziehung zu setzen. Die Steuereinheit 5 ist auch konfiguriert zum Erzeugen eines ersten Steuersignals φ₁ und/oder eines zweiten Steuersignals φ₂, um das Schalten von S₁ und S₂ basierend auf dem ersten Eingang 7 und/oder dem zweiten Eingang 9 zu steuern.
2 zeigt ein Harvesting-System unter Verwendung einer Abwärtswandlerschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. In 2 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, die in 1 verwendet wurden, um Elemente anzugeben, die in Struktur und Funktion ähnlich sind, und diese gemeinsamen Elemente werden nicht erneut beschrieben. Der Harvester 3 ist mit der Abwärtswandlerschaltung verbunden, die die Eingangsspannung V_in an die Abwärtswandlerschaltung liefert, und die Abwärtswandlerschaltung liefert die Ausgangsspannung V_out basierend auf der Eingangsspannung V_in, wobei typischerweise V_in > V_out. Die Abwärtswandlerschaltung von 2 weist einen Schalter S₃ und einen Schalter S₄ auf. Der Schalter S₃ hat ein erstes Ende 28 und ein zweites Ende 29. Das erste Ende 28 ist mit dem Spannungseingang V_in verbunden und das zweite Ende 29 ist mit dem ersten Ende 11 des Energiespeicherelements 1 verbunden. Der Schalter S₄ hat ein erstes Ende 27 und ein zweites Ende 26. Das erste Ende 27 ist mit dem ersten Ende 11 des Energiespeicherelements 1 verbunden und das zweite Ende 26 ist mit Masse verbunden. Die Steuereinheit 5 ist auch konfiguriert zum Erzeugen des ersten Steuersignals φ₁ und/oder des zweiten Steuersignals φ₂, um das Schalten von S₃ und/oder S₄ basierend auf dem ersten Eingang 7 und/oder dem zweiten Eingang 9 zu steuern.
3 zeigt ein Harvesting-System unter Verwendung einer Abwärts-Aufwärtswandlerschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Das Harvesting-System von 3 weist die Schalter S₁, S₂, S₃ und S₄ auf, wobei die Schalter S₁ und S₂ von 3 auf dieselbe Weise verbunden sind wie die Schalter S₁ und S₂ von 1, und die Schalter S₃ und S₄ von 3 sind auf dieselbe Weise verbunden wie die Schalter S₃ und S₄ von 2. In 3 werden dieselben Bezugsnummern, die in 1 und 2 verwendet wurden, für Elemente verwendet, die in Struktur und Funktion ähnlich sind, und diese gemeinsamen Elemente werden nicht erneut beschrieben. Der Harvester 3 ist mit der Abwärts-Aufwärtswandlerschaltung verbunden, die die Eingangsspannung V_in an die Abwärts-Aufwärtswandlerschaltung liefert, und die Abwärts-Aufwärtswandlerschaltung liefert die Ausgangsspannung V_out basierend auf der Eingangsspannung V_in, wobei typischerweise V_in > V_out oder V_in < V_out. Die Steuereinheit 5 ist auch konfiguriert zum Erzeugen des ersten Steuersignals φ₁ und/oder des zweiten Steuersignals φ₂, um das Schalten von S₁ und/oder S₂ und/oder S₃ und/oder S₄ basierend auf dem ersten Eingang 7 und/oder dem zweiten Eingang 9 zu steuern. Obwohl in 3 die Schalter S₁ und S₃ durch dasselbe Signal φ₁ gesteuert werden und die Schalter S₂ und S₄ durch dasselbe Signal φ₂ gesteuert werden, können andere Steuersignale von der Steuereinheit 5 erzeugt werden und andere geeignete Kombinationen von Steuersignalen können die Schalter S₁, S₂, S₃ und S₄ steuern. Zum Beispiel kann jeder Schalter durch sein eigenes Signal gesteuert werden, d. h. die Steuereinheit 5 kann konfiguriert sein zum Erzeugen des ersten Steuersignals φ₁ und/oder des zweiten Steuersignals φ₂ und/oder eines dritten Steuersignals φ₃ und/oder eines vierten Steuersignals φ₄, um das Schalten von S₃ und/oder S₄ basierend auf dem ersten Eingang 7 und/oder dem zweiten Eingang 9 zu steuern.
Der Betrieb des Harvesting-Systems unter Verwendung einer Aufwärtswandlerschaltung von 1 wird nun unter Bezugnahme auf die 1, 4, 5 und 6 erläutert.
Die 1, 4 und 5 zeigen ein Energy-Harvesting-System in verschiedenen Zuständen während eines Betriebs. 1 zeigt ein Diagramm der Energy-Harvesting-Schaltung in einem Wartezustand, in dem das Energiespeicherelement Energie weder lädt noch entlädt, 4 zeigt ein Diagramm der Energy-Harvesting-Schaltung in einem Ladezustand, in dem das Energiespeicherelement Energie lädt, und 5 zeigt ein Diagramm der Energy-Harvesting-Schaltung in einem Entladungszustand, in dem das Energiespeicherelement Energie entlädt. 6 zeigt beispielhafte Signalformen von mehreren Signalen als eine Funktion der Zeit für die verschiedenen Zustände, die in 1, 4 und 5 dargestellt werden. Obwohl das folgende Beispiel berücksichtigt, dass das Energiespeicherelement ein Induktor ist und der Strom durch den Induktor 1 I_inductor, in 6 dargestellt, als eine Messung der Menge von Energie verwendet wird, die in dem Induktor 1 gespeichert ist, können andere Typen von Energiespeicherelementen verwendet werden, wie zum Beispiel ein Kondensator als Energiespeicherelement verwendet werden kann, und andere Quantitäten können als eine Messung der Menge von Energie verwendet werden, die in dem Energiespeicherelement 1 gespeichert ist, wie zum Beispiel Spannung in dem Fall eines Kondensators. Auch kann jede andere DC-zu-DC-Schaltungskonfiguration möglich sein.
6 zeigt die Werte von V_in, V_out und I_inductor als eine Funktion der Zeit für die verschiedenen Zustände, die in den 1, 4 und 5 dargestellt werden. Der I_inductor ist der Strom durch den Induktor 1. Wie in 1 und 6 zu erkennen ist, ist während des Zeitintervalls 30 die Eingangsspannung V_in niedriger als eine Referenzspannung V_ref und die beiden Schalter S₁ und S₂ sind offen. Somit ist die Energy-Harvesting-Schaltung in einem Wartezustand, in dem kein Strom durch den Induktor 1 zirkuliert. Wenn V_in eine Referenzspannung V_ref erreicht, zum Zeitpunkt 33, sendet die Steuereinheit 5 ein Steuersignal φ₁, um den Schalter S₁ zu schließen, um das zweite Ende 12 des Induktorelements 1 mit Masse zu verbinden, wie in 4 zu sehen ist. Wenn der Induktor 1 mit Masse verbunden ist, tritt die Energy-Harvesting-Schaltung in einen Ladezustand, in dem Strom durch den Induktor fließt und der Induktor 1 einen Teil der Energie durch Erzeugen eines Magnetfelds speichert. Der Strom I_inductor in dem Induktor 1 nimmt während des Zeitintervalls 35 zu, wie in 6 zu erkennen ist. Wenn der Strom I_inductor durch das Induktorelement 1 eine obere Energieschwelle erreicht, die in 6 durch I_peak angegeben wird, sendet die Steuereinheit 5 ein Steuersignal φ₁, um den Schalter S₁ zu öffnen, um das zweite Ende 12 des Induktorelements 1 von der Masse zu trennen, und die Steuereinheit 5 sendet ein Steuersignal φ₂, um den Schalter S₂ zu schließen, um das zweite Ende 12 des Induktorelements 1 mit dem Ausgang V_out zu verbinden, wie in 5 zu erkennen ist. Wenn der Induktor 1 mit dem Ausgang V_out verbunden ist, tritt die Energy-Harvesting-Schaltung in einen Entladungszustand ein, in dem während des Zeitintervalls 37 die Energie, die zuvor in dem Induktor 1 angesammelt wurde, an den Ausgang V_out übertragen wird, wodurch der Kondensator C_out geladen wird, und der Strom I_inductor in dem Induktor 1 beginnt, abzunehmen, wie in 6 zu erkennen ist. Die Zeitintervalle 30, 35 und 37 definieren in diesem Fall ein DCM-Ereignis, bei dem ein abgeschlossener Schaltzyklus von der Schaltung durchgeführt wurde. Ein neues DCM-Ereignis beginnt mit dem Zeitintervall 38, ein Schalten wieder an dem Zeitpunkt 39, wenn V_in V_ref erreicht. Obwohl in 6 die Schaltung nur ein DCM-Ereignis jedes Mal durchführt, wenn V_in V_ref erreicht, kann die Schaltung jede Anzahl von DCM-Zyklen durchführen, wenn V_in über V_ref ist.
Obwohl in dem obigen Beispiel berücksichtigt wurde, dass die DCDC-Schaltung in einem DCM-Modus arbeitet, kann die Schaltung in einem kontinuierlichen Modus arbeiten, wobei der Strom an dem Induktor 1 nach jeder Ladeperiode nicht auf null entladen wird, sondern auf eine untere Energieschwelle entladen wird.
7 zeigt ein Beispiel der Steuereinheit 5 der 1, 2 und 3, bei der gleiche Bezugszeichen dieselben Komponenten bezeichnen wie in den 1, 2 und 3. Obwohl das folgende Beispiel berücksichtigt, dass die Steuereinheit als eine Vorrichtung implementiert ist, kann die Steuereinheit in der Form von getrennten Vorrichtungen implementiert werden, die in mehreren geeigneten Teilen der DC-zu-DC-Schaltung platziert sind. Die Steuereinheit 5 von 7 weist eine erste Komparatoreinheit 61, eine zweite Komparatoreinheit 64 und eine dritte Komparatoreinheit 68 auf. Die erste Komparatoreinheit 61 ist konfiguriert zum Empfangen des ersten Eingangs 7, zum Empfangen von V_ref an einer Eingangsleitung 62, zum Vergleichen des ersten Eingangs 7 mit V_ref, und, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs, zum Ausgeben eines ersten Vergleichsergebnisses 63. Die zweite Komparatoreinheit 64 ist konfiguriert zum Empfangen des zweiten Eingangs 9, zum Empfangen einer oberen Energieschwelle an einer Eingangsleitung 65, zum Vergleichen des zweiten Eingangs 9 mit der oberen Energieschwelle, und, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs, zum Ausgeben eines zweiten Vergleichsergebnisses 67. Die dritte Komparatoreinheit 69 ist konfiguriert zum Empfangen des zweiten Eingangs 9, zum Empfangen einer unteren Energieschwelle an einer Eingangsleitung 69, zum Vergleichen des zweiten Eingangs 9 mit der unteren Energieschwelle, und, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs, zum Ausgeben eines dritten Vergleichsergebnisses 611. Die Steuereinheit 5 von 7 weist auch eine Verarbeitungseinheit 612 auf, die konfiguriert ist zum Empfangen des ersten Vergleichsergebnisses 63, zum Empfangen des zweiten Vergleichsergebnisses 67, zum Empfangen des dritten Vergleichsergebnisses 611, und, basierend auf dem ersten Vergleichsergebnis 63, dem zweiten Vergleichsergebnis 67 und dem dritten Vergleichsergebnis 611, zum Erzeugen des ersten Steuersignals φ₁ und des zweiten Steuersignals φ₂.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Energy-Harvesting-Verfahren eines MPPT-Algorithmus zum Suchen nach der Referenzspannung V_ref darstellt, die die maximale Anzahl von DCM-Ereignissen in einer festen Zeit liefert. Dies ist nur ein Beispiel und viele verschiedene Suchalgorithmen sind möglich. Der Algorithmus sucht nach der maximalen Anzahl von DCM-Ereignissen, die in einer vorgegebenen Zeitperiode als eine Funktion der Referenzspannung V_ref stattfinden. In 8 gibt V_ref die Referenzspannung an. Richtung (Direction) gibt an, in welche Richtung V_ref modifiziert wird: wenn Richtung „AUFWÄRTS (UP)” ist, gibt dies an, dass der Wert von V_ref erhöht ist oder wurde, und wenn Richtung gleich „abwärts (Down)” ist, gibt dies an, dass der Wert von V_ref verringert ist oder wurde. N und Previous_N geben die Anzahl von Zyklen an, die von der Schaltung während einer Zeitperiode der Größe „Schwelle (threshold)” durchgeführt werden, und Messzeit (measurement-time) ist eine Variable von Null bis „Schwelle”. In Schritt 71 und 78 von 8 wird das Harvesting-System gestartet. Vref ist auf null gesetzt, Richtung ist auf „aufwärts” gesetzt und Previous_N und N sind auf null gesetzt in Schritt 78 von 8. Vref und Richtung können auf jeden geeigneten Wert gesetzt werden. In Schritt 79 von 8 wird Messzeit auf null gesetzt, um eine Zeitperiode zu starten. Der Schritt 711 prüft, ob Messzeit unter einem Schwellenwert ist. Die Schwelle kann jeden geeigneten Wert haben und kann auf jede geeignete Weise gesetzt werden. Wenn Messzeit unter der Schwelle ist, dann ist die Zeitperiode, in der die Anzahl von Zyklen gemessen wird, die von der Schaltung durchgeführt werden, noch nicht vorbei, somit prüft Schritt 712, ob ein neues DCM-Ereignis aufgetreten ist, und aktualisiert N in Schritt 713, wenn dies der Fall ist. Obwohl in dem in 8 dargestellten Verfahren angenommen wird, dass die Schaltung ein DCM-Ereignis durchführt, und DCM-Ereignisse verwendet werden, um die Anzahl von Zyklen zu aktualisieren, die von der Schaltung N durchgeführt werden, kann die Schaltung jede andere Art von Schaltereignis durchführen, wodurch das Energiespeicherelement von einem Laden/Entladen-Zustand zu einem Entladen/Laden-Zustand verändert wird, und das Schaltereignis kann verwendet werden, um die Anzahl von Zyklen zu aktualisieren, die von der Schaltung N durchgeführt werden, anstelle von DCM-Ereignissen. In Schritt 714 wird Messzeit aktualisiert und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt 711, wo Messzeit mit dem Schwellenwert verglichen wird, um zu entscheiden, ob die Zeitperiode vorbei ist, in der die Anzahl von Zyklen, die von der Schaltung durchgeführt werden, gemessen wird. Falls Messzeit nicht unter „Schwelle” ist, bedeutet dies, dass die Zeitperiode vorbei ist, und das Verfahren geht zu Schritt 715, bei dem N, das die Anzahl von Zyklen angibt, die von der Schaltung in dieser Zeitperiode durchgeführt werden, mit Previous_N verglichen wird, das die Anzahl von Zyklen angibt, die von der Schaltung in der vorhergehenden Zeitperiode durchgeführt werden. Wenn in Schritt 715 N gleich oder größer ist als Previous_N, was angibt, dass die Anzahl von Zyklen, die von der Schaltung in dieser Zeitperiode durchgeführt werden, nicht kleiner ist als die Anzahl von Zyklen, die von der Schaltung in der vorhergehenden Zeitperiode durchgeführt werden, gibt dies an, dass die Leistung zunimmt im Vergleich zu der Leistung bei der vorhergehenden V_ref, und dann sollte der Algorithmus V_ref weiterhin in dieselbe Richtung ändern. Daher geht der Algorithmus zu Schritt 716, bei dem, wenn Richtung „abwärts” ist, der Algorithmus zu Schritt 717 geht, bei dem Richtung als „abwärts” bleibt und V_ref verringert wird, und wenn in Schritt 716 Richtung „aufwärts” ist, geht der Algorithmus zu Schritt 719, bei dem Richtung „aufwärts” bleibt und V_ref erhöht wird.
Wenn in dem Schritt 715 N niedriger ist als Previous_N, was angibt, dass die Anzahl von Zyklen, die von der Schaltung in dieser Zeitperiode durchgeführt werden, geringer ist als die Anzahl von Zyklen, die von der Schaltung in der vorhergehenden Zeitperiode durchgeführt werden, gibt dies an, dass die Leistung abnimmt im Vergleich zu der Leistung bei der vorherigen V_ref, und dann sollte der Algorithmus V_ref in die entgegengesetzte Richtung ändern. Daher geht der Algorithmus zu Schritt 718, bei dem, wenn Richtung „aufwärts” ist, der Algorithmus zu Schritt 717 geht, bei dem sich Richtung auf „abwärts” ändert und V_ref verringert wird, und wenn in Schritt 718 Richtung „abwärts” ist, geht der Algorithmus zu Schritt 719, bei dem sich Richtung auf „aufwärts” ändert und V_ref erhöht wird.
Nach den beiden Schritten 717 und 719 geht der Algorithmus weiter zu Schritt 720, bei dem N_previous auf den Wert von N aktualisiert wird und N auf null gesetzt wird, um die Anzahl von Zyklen einer neuen Zeitperiode zu messen. In Schritt 79 wird Messzeit wieder auf null gesetzt und eine neue Messperiode kann gestartet werden.
Auf diese Weise findet der Suchalgorithmus die optimale V_ref, die die Anzahl von Zyklen maximiert, die von der Schaltung durchgeführt werden, und somit die Menge an Leistung an dem Ausgang der Schaltung.
Die hier beschriebenen Beispiele und Ausführungsbeispiele dienen zur Veranschaulichung und nicht als Beschränkung der Erfindung. Fachleute auf dem Gebiet werden in der Lage sein, alternative Ausführungsbeispiele zu entwickeln, ohne von dem Umfang der Ansprüche abzuweichen. Bezugszeichen in Klammern in den Ansprüchen sind nicht als den Umfang der Ansprüche begrenzend zu interpretieren. Elemente, die als getrennte Einheiten in den Ansprüchen oder der Beschreibung beschrieben werden, können als ein einziges Hardware- oder Software-Element implementiert werden, das die Merkmale der beschriebenen Elemente; kombiniert.

Claims

Eine Energy-Harvesting-Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-to-DC – direct current to direct current)-Wandlerschaltung, die aufweist ein Energiespeicherelement (1); einen Eingang, der konfiguriert ist zum Empfangen einer Eingangsspannung; einen Ausgang; Schaltmittel, die konfiguriert sind zum Durchführen von Zyklen, wobei jeder Zyklus aufweist, wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Energieladezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie speichert, die von der Eingangsspannung vorgesehen wird, und, wenn eine in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht, ein Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Energieentladungszustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie an den Ausgang liefert; und Steuermittel (5), die konfiguriert sind zum Bestimmen der Referenzspannung basierend auf einer Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode, die durch die Schaltung durchgeführt werden.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der Zyklus weiter aufweist, wenn die in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie eine untere Energieschwelle erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Wartezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie weder lädt noch entlädt.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuermittel (5) konfiguriert ist zum Variieren der Referenzspannung, um eine maximale Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode zu erlangen, die von der Schaltung durchgeführt werden.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei das Energiespeicherelement (1) einen Induktor aufweist.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung konfiguriert ist für einen Betrieb in einem diskontinuierlichen Leitungsmodus (DCM – discontinuous conduction mode).
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei das Energiespeicherelement (1) ein erstes Ende, das mit dem Eingang verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, und wobei die Schaltmittel einen ersten Schalter aufweisen, der ein erstes Ende aufweist, das mit dem zweiten Ende des Energiespeicherelements (1) verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit Masse verbunden ist, und wobei der erste Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements (1) mit Masse, wenn die Eingangsspannung die Referenzspannung erreicht derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Ladezustand eintritt, und zum Trennen des Energiespeicherelements (1) von Masse, wenn die in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie die obere Energieschwelle erreicht.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 6, wobei die Schaltmittel weiter einen zweiten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem zweiten Ende des Energiespeicherelements (1) verbunden ist, und mit einem ersten Ende, das mit dem Ausgang verbunden ist, und wobei der zweite Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements (1) mit dem Ausgang, wenn die in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie die obere Energieschwelle erreicht derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Entladungszustand eintritt.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1 oder 6, wobei das Energiespeicherelement (1) ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende mit dem Ausgang verbunden ist, und wobei die Schaltmittel einen dritten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem ersten Ende des Energiespeicherelements (1) verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit dem Eingang verbunden ist, und wobei der dritte Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements (1) mit dem Eingang, wenn die Eingangsspannung die Referenzspannung erreicht derart, dass das Energiespeicherelement (1) in den Ladezustand eintritt, und zum Trennen des Energiespeicherelements (1) von dem Eingang, wenn die in dem Energiespeicherelement gespeicherte Energie die obere Energieschwelle erreicht.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 8, wobei die Schaltmittel weiter einen vierten Schalter aufweisen mit einem ersten Ende, das mit dem ersten Ende des Energiespeicherelements (1) verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit Masse verbunden ist, und wobei der vierte Schalter konfiguriert ist zum Verbinden des Energiespeicherelements (1) derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Entladungszustand eintritt, wenn die in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie die obere Energieschwelle erreicht.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuermittel (5) weiter einen ersten Komparator (61) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der Eingangsspannung mit der Referenzspannung.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuermittel (5) weiter einen zweiten Komparator (64) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherten Energie mit der oberen Energieschwelle.
Die Energy-Harvesting-DC-zu-DC-Wandlerschaltung gemäß Anspruch 2, wobei die Steuermittel (5) weiter einen dritten Komparator (69) aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherten Energie mit der unteren Energieschwelle.
Ein Verfahren zum Betrieb einer Energy-Harvesting-Gleichstrom-zu-Gleichstrom(DC-zu-DC)-Wandlerschaltung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Betreiben der Schaltung zum Durchführen von Zyklen, wobei jeder Zyklus aufweist: wenn die Eingangsspannung eine Referenzspannung erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Energieladezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie speichert, die von der Eingangsspannung vorgesehen wird, und, wenn eine in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie eine obere Energieschwelle erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Energieentladungszustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie an, den Ausgang liefert; Bestimmen der Referenzspannung basierend auf einer Anzahl von Zyklen pro Zeitperiode, die durch die Schaltung durchgeführt werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Zyklus weiter aufweist, wenn die in dem Energiespeicherelement (1) gespeicherte Energie eine untere Energieschwelle erreicht, Schalten der Schaltung derart, dass das Energiespeicherelement (1) in einen Wartezustand eintritt, in dem das Energiespeicherelement (1) Energie weder lädt noch entlädt.