DE102019202802A1

DE102019202802A1 - Hausgerät mit spannungsreduziertem Versorgungs-Bus, sowie Verfahren zum Betrieb eines Hausgeräts

Info

Publication number: DE102019202802A1
Application number: DE102019202802.0A
Authority: DE
Inventors: Mircea Barbu; Martin Gerhardt; Martin Pflauminger
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03

Abstract

Es wird ein Hausgerät (100) beschrieben, das eine Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) umfasst, die eingerichtet ist, in einem Betriebszustand des Hausgeräts (100) unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts (100) bereitzustellen. Des Weiteren umfasst das Hausgerät (100) einen gemeinsamen Energieversorgungs-Bus (102), über den die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) des Hausgeräts (100) mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Hausgerät (100) ist eingerichtet, zu bestimmen, dass sich das Hausgerät (100) in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet oder aus dem Betriebszustand in den AUS oder STANDBY Zustand überführt wird. Außerdem ist das Hausgerät (100) eingerichtet, in Reaktion darauf eine Bus-Versorgungsspannung (311) auf dem Bus (102) zur Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung die Reduzierung des Energieverbrauchs eines Hausgeräts in einem AUS oder STANDBY Zustand.
Bei einem Hausgerät, das an einem elektrischen Versorgungsnetz (z.B. mit einer Versorgungsspannung von 110V oder 230V) betrieben wird, liegen typischerweise relativ strenge Anforderungen für den Leistungsbedarf im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts vor. Beispielsweise kann der Leistungsbedarf im AUS Zustand auf 0,3 Watt begrenzt sein. Andererseits sollte das Hausgerät für eine komfortable Nutzung auch im AUS oder STANDBY Zustand unterschiedliche Interaktionen mit einem Nutzer des Hausgeräts ermöglichen. Insbesondere sollte es einem Nutzer ermöglicht werden, durch unterschiedliche Formen der Interaktion mit dem Hausgerät, das Hausgerät aus dem AUS oder STANDBY Zustand in den Betriebszustand zu versetzen. Die Bereitstellung von Interaktionsmöglichkeiten im AUS oder STANDBY Zustand führt typischerweise zu einem bestimmten Energieverbrauch.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Hausgerät bereitzustellen, das einen energieeffizienten AUS / STANDBY Zustand mit unterschiedlichen Interaktionsmöglichkeiten für einen Nutzer des Hausgeräts aufweist.
Die Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, beschrieben. Das Hausgerät kann eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Ofen, einen Herd, einen Kühlschrank, ein Spülgerät bzw. eine Spülmaschine und/oder eine Kühltruhe umfassen bzw. ein solches Gerät sein. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekt sind auch allgemein auf elektrische und/oder elektronische Geräte anwendbar.
Das Hausgerät umfasst eine Mehrzahl von Modulen, die eingerichtet ist, in einem Betriebszustand des Hausgeräts unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts bereitzustellen. Dabei können die einzelnen Module physikalisch voneinander getrennt sein. Beispielsweise können die unterschiedlichen Module auf unterschiedlichen Leiterplatten implementiert sein.
Die Mehrzahl von Modulen kann ein Versorgungs-Modul umfassen, das eingerichtet ist, das Hausgerät mit einem elektrischen Versorgungsnetz (z.B. mit einem 110V Netz oder einem 230V Netz) zu koppeln, um elektrische Energie in dem Hausgerät, insbesondere auf dem Energieversorgungs- und/oder Daten-Bus des Hausgeräts, bereitzustellen. Des Weiteren kann das Versorgungs-Modul eingerichtet sein, eine Bus-Versorgungsspannung auf dem Energieversorgungs- und/oder Daten-Bus des Hausgeräts einzustellen und/oder je nach Zustand des Hausgeräts zu verändern.
Außerdem kann die Mehrzahl von Modulen ein Bedien-Modul umfassen, das eingerichtet ist, eine Benutzerschnittstelle für das Hausgerät bereitzustellen. Ferner kann die Mehrzahl von Modulen ein oder mehrere weitere Module umfassen, die eingerichtet sind, ein oder mehrere Funktionen des Hausgeräts bereitzustellen (z.B. um ein oder mehrere Aktuatoren bzw. ein oder mehrere Sensoren des Hausgeräts zu betreiben).
Des Weiteren umfasst das Hausgerät einen gemeinsamen Energieversorgungs-Bus, über den die Mehrzahl von Modulen des Hausgeräts mit elektrischer Energie versorgt werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bus um einen kombinierten Energieversorgungs- und Daten-Bus, der es den Modulen des Hausgeräts zusätzlich ermöglicht, untereinander Daten auszutauschen.
Insbesondere können alle Module des Hausgeräts über den Energieversorgungs- und/oder Daten-Bus miteinander verbunden sein, um eine Energieversorgung aller Module des Hausgeräts zu bewirken und/oder um einen Datenaustausch zwischen allen Modulen des Hausgeräts zu ermöglichen. Alternativ oder ergänzend kann das Hausgerät derart aufgebaut sein, dass das Hausgerät neben dem Energieversorgungs- und/oder Daten-Bus keine andere Komponente umfasst, durch die eine Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen ermöglicht wird und/oder durch die ein Datenaustausch zwischen den Modulen der Mehrzahl von Modulen ermöglicht wird. Es kann somit eine effiziente Energieversorgung und/oder eine effiziente Datenkommunikation innerhalb eines Hausgeräts mittels eines (einzigen) Energieversorgungs- und/oder Daten-Buses ermöglicht werden. Dabei kann innerhalb des Hausgeräts insbesondere auf gesonderte Aufwachleitungen zwischen Modulen des Hausgeräts verzichtet werden.
Der Bus kann zumindest eine Versorgungsleitung umfassen, über die die Mehrzahl von Modulen mit elektrischer Energie versorgt wird. Auf der Versorgungsleitung kann eine Bus-Versorgungsspannung anliegen (die z.B. in dem Versorgungs-Modul auf Basis der Netzspannung des Versorgungsnetzes generiert wird). Des Weiteren kann der Bus zumindest eine Signalleitung umfassen, über die die Mehrzahl von Modulen untereinander Daten austauschen kann. Insbesondere kann der Bus genau drei Leitungen umfassen, eine Versorgungsleitung, eine Signalleitung und eine Referenz- bzw. Masseleitung. Die Energieversorgung und/oder Datenkommunikation kann somit in effizienter Weise in einem Hausgerät bereitgestellt werden.
Das Hausgerät ist eingerichtet (insbesondere kann eine Kontrolleinheit des Hausgeräts, z.B. die Kontrolleinheit des Versorgungs-Moduls, eingerichtet sein), zu bestimmen, dass sich das Hausgerät in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet oder dass das Hausgerät aus dem Betriebszustand in den AUS oder STANDBY Zustand überführt wird. Des Weiteren ist das Hausgerät, insbesondere die Kontrolleinheit des Hausgeräts, eingerichtet, in Reaktion darauf die Bus-Versorgungsspannung auf dem Energieversorgungs- und/oder Daten-Bus zur Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen zu reduzieren. Durch die Reduzierung der Bus-Versorgungsspannung können die Energieverluste im AUS oder STANDBY Zustand reduziert werden. Dennoch kann weiterhin auch im AUS oder STANDBY Zustand eine Energieversorgung der Module des Hausgeräts gewährleistet werden, insbesondere um auch im AUS oder STANDBY Zustands Interaktionsmöglichkeiten mit dem Hausgerät zu ermöglichen.
Ein Modul der Mehrzahl von Modulen kann eine Versorgungseinheit umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis der Bus-Versorgungsspannung auf dem Bus ein oder mehrere Modul-Versorgungsspannungen für ein oder mehrere Komponenten des Moduls, insbesondere für eine Kontrolleinheit des Moduls, bereitzustellen. Insbesondere kann jedes der Mehrzahl von Modulen eine derartige Versorgungseinheit aufweisen. Die Versorgungseinheit eines Moduls kann zumindest einen Gleichspannungswandler und/oder zumindest einen Spannungsregler aufweisen, um die ein oder mehreren Modul-Versorgungsspannungen bereitzustellen. Durch das Absenken der Bus-Versorgungsspannung im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts können somit die Energieverluste an den Versorgungseinheiten der ein oder mehreren Module des Hausgeräts reduziert werden.
Das Hausgerät, insbesondere die Kontrolleinheit des Hausgeräts, kann eingerichtet sein, die Bus-Versorgungsspannung von einem Betriebs-Niveau (z.B. 12V oder mehr) für den Betriebszustand des Hausgeräts auf ein Bereitschafts-Niveau (z.B. zwischen 3V und 5V) für den AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts zu reduzieren. Insbesondere kann das Hausgerät eingerichtet sein, die Bus-Versorgungsspannung um 20% oder mehr, oder um 40% oder mehr oder um 50% oder mehr im Vergleich zu dem Betriebs-Niveau der Bus-Versorgungszustand zu reduzieren (wenn sich das Hausgerät in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet). Durch eine derart signifikante Spannungsreduzierung kann eine signifikante Reduzierung der Energieverluste im AUS oder STANDBY Zustand bewirkt werden.
Das Betriebs-Niveau und/oder das Bereitschafts-Niveau können gleich wie oder größer als Spannungs-Niveaus der ein oder mehreren Modul-Versorgungsspannungen der Mehrzahl von Modulen sein. Insbesondere kann die Mehrzahl von Modulen eine entsprechende Mehrzahl von Modul-Versorgungsspannungen für den Betrieb der Mehrzahl von Modulen aufweisen (wobei die Modul-Versorgungsspannungen z.B. durch die Versorgungeinheiten der Module generiert werden). Die Bus-Versorgungsspannung kann dann auf ein Bereitschafts-Niveau reduziert werden, das gleich wie oder größer als der Maximalwert der Mehrzahl von Modul-Versorgungsspannungen ist. Durch die Verwendung einer reduzierten Bus-Versorgungsspannung, die bei oder über den ein oder mehreren Modul-Versorgungsspannungen liegt, kann gewährleistet werden, dass die Modul-Versorgungsspannungen auch im AUS oder STANDBY Zustand eines Hausgeräts in effizienter Weise mittels eines Abwärts-Spannungswandlers generiert werden können. Insbesondere wird so der Verbau von Spannungswandlern und/oder Spannungsreglern ermöglicht, die auf eine Abwärtswandlung beschränkt sind.
Das Hausgerät kann zumindest eine erste Interaktionskomponente umfassen, die es einem Nutzer des Hausgeräts ermöglicht, mit dem Hausgerät zu interagieren, wenn sich das Hausgerät in einem AUS oder STANDBY Zustand (bzw. in einem Bereitschafts-Zustand) befindet. Beispielhafte Interaktionskomponenten sind eine Ein/Aus-Taste, ein Tür-Kontakt, ein Klappen-Kontakt, ein Schubladen-Kontakt, etc. Die Interaktionskomponente kann von einem Nutzer betätigt werden, um eine Aktion des Hausgeräts zu bewirken, auch wenn sich das Hausgerät in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet. Insbesondere kann durch die Betätigung der Interaktionskomponente bewirkt werden, dass das Hausgerät in den Betriebszustand wechselt (in dem dann z.B. über eine Benutzerschnittstelle des Hausgeräts unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts ausgewählt werden können).
Alternativ oder ergänzend kann die Interaktionskomponente eingerichtet sein, es einer externen Einheit (z.B. einem zentralen Server) zu ermöglichen, mit dem Hausgerät zu interagieren (z.B. um einen SW-Update des Hausgeräts zu bewirken). In diesem Fall kann die Interaktionskomponente z.B. eine Kommunikationsschnittstelle des Hausgeräts zur Kommunikation mit der externen Einheit umfassen.
Die einzelnen Module können sich in einem Schlaf-Zustand befinden, wenn sich das Hausgerät in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet. Insbesondere kann der AUS oder STANDBY Zustand derart definiert sein, dass sich im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts alle Module des Hausgeräts in dem jeweiligen Schlaf-Zustand befinden. Dabei weist ein Modul in dem Schlaf-Zustand typischerweise einen geringeren Energieverbrauch auf als in dem Betriebszustand. Alternativ oder ergänzend weist ein Modul in dem Schlaf-Zustand typischerweise einen geringeren Funktionsumfang auf als in dem Betriebszustand.
Zumindest ein erstes Modul der Mehrzahl von Modulen kann eingerichtet sein, ein (z.B. von einem Nutzer des Hausgeräts bewirktes oder von einer externen Einheit bewirktes) Interaktions-Ereignis an der ersten Interaktionskomponente zu detektieren, wenn sich das erste Modul in dem Schlaf-Zustand befindet. Des Weiteren kann das erste Modul eingerichtet sein, in Reaktion auf das Detektieren des Interaktions-Ereignisses an der ersten Interaktionskomponente in den Betriebszustand überzugehen. Ferner kann das erste Modul eingerichtet sein, in Reaktion auf das Detektieren des Interaktions-Ereignisses an der ersten Interaktionskomponente ein Aufweck-Ereignis auf dem Bus zu bewirken, um die ein oder mehreren anderen Module der Mehrzahl von Modulen aus dem jeweiligen Schlaf-Zustand in den jeweiligen Betriebszustand zu überführen.
Somit kann in effizienter Weise durch den Verbau eines einzigen zentralen Versorgungs- und/oder Daten-Buses in einem Hausgerät eine flexible Interaktionsmöglichkeit für einen Nutzer bereitgestellt werden. Dabei können mehrere der Module des Hausgeräts eingerichtet sein, Interaktions-Ereignisse an mehreren unterschiedlichen Interaktionskomponenten des Hausgeräts zu detektieren. Es können somit in effizienter Weise durch den modularen Aufbau des Hausgerätes und durch das Absenken der Bus-Versorgungsspannung unterschiedliche Interaktionsmöglichkeiten eines Hausgeräts im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts bereitgestellt werden.
Des Weiteren kann das Hausgerät eine zweite Interaktionskomponenten umfassen, die es einem Nutzer des Hausgeräts oder einer externen Einheit ermöglicht, mit dem Hausgerät zu interagieren, wenn sich das Hausgerät in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet (insbesondere, um das Hausgerät in den Betriebszustand zu versetzen). Zumindest ein zweites Modul der Mehrzahl von Modulen kann dann eingerichtet sein, ein (z.B. von einem Nutzer des Hausgeräts bewirktes oder von einer externen Einheit bewirktes) Interaktions-Ereignis an der zweiten Interaktionskomponente zu detektieren, wenn sich das zweite Modul in dem Schlaf-Zustand befindet. Des Weiteren kann das zweite Modul eingerichtet sein, in Reaktion auf das Detektieren des Interaktions-Ereignisses an der zweiten Interaktionskomponente in den Betriebszustand überzugehen. Ferner kann das zweite Modul eingerichtet sein, in Reaktion auf das Detektieren des Interaktions-Ereignisses an der zweiten Interaktionskomponente ein Aufweck-Ereignis auf dem Bus zu bewirken, um die ein oder mehreren anderen Module der Mehrzahl von Modulen aus dem jeweiligen Schlaf-Zustand in den jeweiligen Betriebszustand zu überführen. Es können somit von unterschiedlichen Modulen des Hausgeräts Interaktions-Ereignisse detektiert und Aufweck-Ereignisse auf dem gemeinsamen Bus generiert werden. So werden in effizienter Weise unterschiedliche Interaktionsmöglichkeiten für einen Nutzer des Hausgeräts ermöglicht.
Der Versorgungs- und/oder Daten-Bus kann eingerichtet sein, die Mehrzahl von Modulen mit elektrischer Energie zu versorgen, auch dann, wenn sich das Hausgerät in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet. Es kann somit auch in dem AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts eine Energieversorgung der Module des Hausgeräts erfolgen. Die Energieversorgung kann dabei mit einer (gegenüber dem Betriebszustand des Hausgeräts) reduzierten Bus-Versorgungsspannung erfolgen. Ein Modul der Mehrzahl von Modulen kann dadurch eingerichtet sein, auch im Schlaf-Zustand ein oder mehrere Funktionen auszuführen, die ggf. über das Detektieren eines Interaktions-Ereignisses und/oder eines Aufweck-Ereignisses hinausgehen. Es wird somit eine besonders flexible Bereitstellung von Funktionen im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts ermöglicht.
Ein Modul kann jeweils eine Kontrolleinheit umfassen, die eingerichtet ist, das Modul zu steuern, insbesondere um das Modul von dem Schlaf-Zustand in den Betriebszustand oder von dem Betriebszustand in den Schlaf-Zustand zu überführen. Außerdem kann durch die Kontrolleinheit eine Funktion des Moduls gesteuert werden. Des Weiteren kann ein Modul jeweils eine Versorgungseinheit umfassen, die eingerichtet ist, auf Basis der Bus-Versorgungsspannung auf dem Bus ein oder mehrere Modul-Versorgungsspannungen für ein oder mehrere Komponenten des Moduls bereitzustellen. Ferner kann ein Modul jeweils eine Buseinheit umfassen, die eingerichtet ist, ein Aufweck-Ereignis auf dem Bus zu bewirken oder zu detektieren. Die einzelnen Module des Hausgeräts können jeweils ein oder mehrere der o.g. Einheiten umfassen. Die einzelnen Module können somit autark voneinander betreibbar sein.
Ein auf dem Bus bewirktes Aufweck-Ereignis kann einen zumindest für eine Mindestzeitdauer (z.B. 10 Millisekunden oder mehr, 100 Millisekunden oder mehr, 1 Sekunde oder mehr, etc., z.B. zwischen 10 und 100 Millisekunden) andauernden High-Pegel oder Low-Pegel auf einer Signalleitung des Busses umfassen bzw. sein. Ein Aufweck-Ereignis kann insbesondere in effizienter Weise durch einen Wechsel des Pegels (von High auf Low oder von Low auf High) einer Signalleitung des Versorgungs- und/oder Daten-Busses bewirkt werden.
Die Module des Hausgeräts können jeweils eine HW-Schaltung, insbesondere mit einem RC-Glied, umfassen, die jeweils eingerichtet ist, einen zumindest für die Mindestzeitdauer andauernden High-Pegel oder Low-Pegel auf der Signalleitung des Busses zu detektieren. Durch die Verwendung eines Pegel-Wechsels für das Aufweck-Ereignis wird eine effiziente Erkennung eines Aufweck-Ereignisses in den einzelnen Modulen des Hausgeräts ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Hausgeräts beschrieben. Das Hausgerät umfasst eine Mehrzahl von Modulen, die eingerichtet ist, in einem Betriebszustand des Hausgeräts unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts bereitzustellen. Des Weiteren umfasst das Hausgerät einen gemeinsamen Energieversorgungs-Bus, über den die Mehrzahl von Modulen des Hausgeräts mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass sich das Hausgerät in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet oder dass das Hausgerät aus dem Betriebszustand in den AUS oder STANDBY Zustand überführt wird. Außerdem umfasst das Verfahren, in Reaktion darauf, das Reduzieren einer Bus-Versorgungsspannung auf dem Energieversorgungs-Bus zur Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen in dem AUS oder STANDBY Zustand.
Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Hausgeräts und des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Hausgeräts;
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Hausgeräts mit einem zentralen Versorgungs- und/oder Daten-Bus;
3 Versorgungsspannungen an einem beispielhaften Modul; und
4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Überführung eines Hausgeräts in einen AUS oder STANDBY Zustand.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung eines Hausgeräts mit einem energieeffizienten AUS bzw. STANDBY Zustand. Darüber hinaus soll das Hausgerät ausgebildet sein, auch im AUS bzw. STANDBY Zustand diverse unterschiedliche Interaktionsmöglichkeiten für einen Nutzer des Hausgeräts bereitzustellen. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Hausgerät 100. Das Hausgerät 100 umfasst mehrere Module 110, 120, 130, die über einen gemeinsamen Daten- und/oder Energieversorgungs-Bus 102 miteinander verbunden sein können. Die einzelnen Module 110, 120, 130 können über Bus-Schnittstellen 104 mit dem Bus 102 verbunden sein. Insbesondere kann das Hausgerät 100 ein Netz- bzw. Versorgungs-Modul 110 aufweisen, über das das Hausgerät 100 an ein elektrisches Versorgungsnetz 101 angeschlossen sein kann. Des Weiteren kann das Hausgerät 100 ein Bedien-Modul 120 aufweisen, das z.B. eingerichtet ist, eine Benutzerschnittstelle des Hausgeräts 100 bereitzustellen. Ferner kann das Hausgerät 100 ein oder mehrere weitere Module 130 für weitere Funktionen des Hausgeräts 100 aufweisen (z.B. für den Betrieb von ein oder mehreren Aktuatoren bzw. Motoren des Hausgeräts 100).
Die einzelnen Module 110, 120, 130 können jeweils eine Versorgungseinheit 111, 121, 131 aufweisen, die eingerichtet ist, zumindest eine Modul-Versorgungsspannung für ein oder mehrere Komponenten des jeweiligen Moduls 110, 120, 130 bereitzustellen. Beispielhafte Modul-Versorgungsspannungen sind 5V oder 3,3V für elektronische Komponenten (z.B. Mikrokontroller) eines Moduls 110, 120, 130. Des Weiteren können die einzelnen Module 110, 120, 130 jeweils eine Kontrolleinheit 112, 122, 132 (z.B. mit jeweils zumindest einem Mikrokontroller) aufweisen. Ferner können die einzelnen Module 110, 120, 130 jeweils eine Buseinheit 113, 123, 133 aufweisen, über die die Kommunikation über den Bus 102 erfolgen kann.
Ein Hausgerät 100 sollte eine elektrische Architektur aufweisen, die in einem AUS oder STANDBY Zustand möglichst wenig Leistung benötigt, insbesondere um gesetzliche Anforderungen an den Leistungsbedarf im AUS oder STANDBY Zustand zu erfüllen. Gleichzeitig sollten auch im AUS oder STANDBY Zustand möglichst viele Funktionen ermöglicht werden. Beispielhafte Funktionen sind Reaktionen auf eine Aktivität eines Nutzers 105 (wie z.B. das Drücken einer Ein/Aus-Taste 124 oder das Öffnen einer Tür, Klappe oder Schublade des Hausgeräts 100). Des Weiteren sollten auch Funktionen und/oder Dienste im Rahmen der Digitalisierung von Hausgeräten 100 (wie z.B. das Update von Software-Komponenten, die Protokollierung von Betriebsdaten und/oder die Übermittlung von Netzspannungsmessungen an einen Server) ermöglicht werden.
Durch die Verwendung eines Netzspannungsschalters kann ein besonders energieeffizienter AUS Zustand in einem Hausgerät 100 ermöglicht werden. Die einzige mögliche Funktion des Hausgeräts 100 im AUS Zustand ist dann jedoch das Aktivieren des Hausgeräts 100 in Reaktion auf eine Betätigung des Netzspannungsschalters.
Alternativ kann in jedem Betriebszustand sowie im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts 100 eine permanente Spannungsversorgung des Bedien-Moduls 120, welches hauptsächlich für die Nutzerinteraktion benötigt wird, zur Verfügung gestellt werden. So können Funktionen, die auf dem Bedienmodul 120 implementiert sind, auch im AUS Zustand des Hausgeräts 100 ausgewählt bzw. aktiviert werden. Insbesondere kann in Reaktion auf eine Betätigung eines Schalters bzw. einer Taste 124 durch einen Nutzer 105 ein Einschalt-Ereignis 125 generiert werden. Das Einschalten des Hausgerätes 100 kann daraufhin, wie in 1 dargestellt, über eine dezidierte Leitung 103 von dem Bedien-Modul 120 zu dem Haupt- oder Leistungsmodul 110 des Hausgeräts 100 erfolgen. So können ggf. mehrere Funktionen auf einem speziellen Bedien-Modul 120 des Hausgeräts 100 bereitgestellt werden. Das Einschalten des Hausgeräts 100 ist jedoch auf Nutzer-Ereignisse 125 an dem Bedien-Modul 120 beschränkt, da nur das Bedien-Modul 120 eine Einschaltmöglichkeit über eine dedizierte Einschaltleitung 103 besitzt. Nutzerinteraktionen auf anderen Modulen 130 (z.B. mit einer Tür, Klappe oder Schublade des Hausgeräts 100) sind nicht energieeffizient umsetzbar. Außerdem ist die Bereitstellung einer dedizierten Einschaltleitung 103 mit zusätzlichen Kosten verbunden.
2 zeigt ein Hausgerät 100 mit mehreren Modulen 120, 130, wobei sich die einzelnen Module 120, 130 in einem Schlaf-Zustand befinden, wenn sich das Hausgerät 100 in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet. Ein Modul 120, 130 im Schlaf-Zustand weist einen gegenüber dem Betriebszustand des Moduls 120, 130 reduzierten elektrischen Energieverbrauch auf. Insbesondere kann dabei der Funktionsumfang eines Moduls 120, 130 im Schlaf-Zustand auf das Überwachen eines Interaktions-Ereignisses 125, 135 an einer Interaktionskomponente 124, 134 des jeweiligen Moduls 120, 130 und auf das Überwachen eines Aufweck-Ereignisses auf dem zentralen Bus 102 beschränkt sein. Mit anderen Worten, ein Aufwecken eines Moduls 120, 130 aus dem Schlaf-Zustand kann auf ein oder mehrere Interaktions-Ereignisse 125, 135 und auf ein Aufweck-Ereignis beschränkt sein. Beispielhafte Interaktionskomponenten 124, 134 sind ein Schalter, eine Tür, eine Klappe und/oder eine Schublade.
Von einem Modul 120, 130 kann ein Interaktions-Ereignis 125, 135 detektiert werden. Insbesondere kann die Kontrolleinheit 122, 132 eines Moduls 120, 130 eingerichtet sein, ein Interaktions-Ereignis 125, 135 zu detektieren. Zu diesem Zweck kann z.B. eine wiederholte und/oder regelmäßige Abfrage einer Interaktionskomponente 124, 134 des Moduls 120, 130 erfolgen. Die Abfrage kann z.B. mit einer Frequenz von 1Hz oder mehr erfolgen. Wenn ein Interaktions-Ereignis 125, 135 detektiert wird, kann von der Kontrolleinheit 122, 132 des betreffenden Moduls 120, 130 über den Bus 102 bewirkt werden, dass zumindest einige (bevorzugt alle) der Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 aus dem Schlaf-Zustand in den Betriebszustand versetzt werden. Die ein oder mehrere Module 110, 120, 130, die in den Betriebszustand versetzt wurden, können dann den jeweiligen vollen Funktionsumfang des jeweiligen Modules 110, 120, 130 erbringen.
Der Bus 102 kann mehrere Leitungen bzw. Adern aufweisen. Insbesondere kann der Bus 102 ein oder mehrere Versorgungsleitungen für die Energieversorgung der Module 110, 120, 130 und ein oder mehrere Kommunikations- bzw. Signalleitungen für die Datenkommunikation zwischen den Modulen 110, 120, 130 aufweisen. Beispielsweise kann der Bus 102 (ggf. genau) drei Leitungen aufweisen, eine Versorgungsleitung, eine Signal- bzw. Kommunikationsleitung, und eine Masse- bzw. Referenzleitung. Ein von einem Modul 120, 130 auf dem Bus 102 bewirktes Aufweck-Ereignis kann z.B. als ein relativ langer LOW- oder HIGH-Pegel auf der Signalleitung implementiert sein.
Die Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 können jeweils eine HW (Hardware)-Schaltung aufweisen (z.B. als Teil der Buseinheit 113, 123, 133), die eingerichtet ist, ein Aufweck-Ereignis auf dem Bus 102 zu generieren und/oder zu detektieren. Beispielsweise kann die HW-Schaltung eine RC-Schaltung umfassen, die durch einen relativ langen Pegelwechsel auf der Signalleitung entladen bzw. geladen wird. Die Änderung der Ladung des Kondensators der RC-Schaltung kann dann von der Kontrolleinheit 112, 122, 132 des jeweiligen Moduls 110, 120, 130 als Aufweck-Ereignis detektiert werden.
Es wird somit ein modularer Ansatz zur Bereitstellung eines energieeffizienten AUS bzw. STANDBY Zustands eines Hausgeräts 100 mit unterschiedlichen Interaktionsmöglichkeiten beschrieben. Dabei stellt ein Energieversorgungs- und Kommunikations-Bus 102 in einem Hausgerät 100 die Grundenergieversorgung und die Kommunikation für alle Module 110, 120, 130 in jedem Gerätezustand des Hausgeräts 100 bereit. Aufgrund der Tatsache, dass die Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 dauerhaft versorgt sind (auch im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts 100), weist das Hausgerät 100 keinen klassischen AUS Zustand (mit absoluter Spannungslosigkeit) auf. Stattdessen werden Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 für den AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts 100 in einen Schlaf-Zustand mit einem relativ geringen Leistungsbedarf versetzt.
Das „Aufwecken“ eines Modules 110, 120, 130 kann erfolgen:

• durch ein bestimmtes BUS-Signal, bei dem z. B. die Datenleitung für eine bestimmte Zeit auf den Low-Pegel gesetzt wird (d.h. durch ein Aufweck-Ereignis); und/oder
• durch ein Event, das von einem Sensor 124, 134 erzeugt wird, der das Modul 110, 120, 130 überwacht, z.B. der einen Türkontakt überwacht (d.h. durch ein Interaktions-Ereignis) .

Diese modulare Struktur ermöglicht es, dass jedes Modul 110, 120, 130 jedes andere Modul 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 über den Bus 102 aufwecken kann, und zwar unabhängig vom Zustand des Gerätes 100. Durch einen einheitlichen Bus 102, der alle Grundfunktionen (Energieversorgung, Kommunikation und Aufwecken) bereitstellt, ergibt sich eine modulare Struktur mit klaren Schnittstellen innerhalb eines Gerätes 100.
Beispielhaft kann das Interaktions-Ereignis 125 des Moduls 120 durch eine EIN/AUS-Taste 124 als Interaktionskomponente generiert werden. Des Weiteren kann das Interaktions-Ereignis 135 des Moduls 130 durch einen Tür-Kontakt 124 als Interaktionskomponente generiert werden. Wenn der Microcontroller 122, 132 eines Moduls 120, 130 durch das jeweilige Interaktions-Ereignis 125, 135 geweckt wird, kann der Microcontroller 122, 132 über den Bus 102 (d.h. durch Erzeugen eines Aufweck-Ereignisses) alle anderen Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 wecken und die verantwortliche Zustandslogik des Hausgeräts 100 kann auf das zugrundeliegende Interaktions-Ereignis 125, 135 reagieren.
Durch eine dauerhafte Energieversorgung über den Bus 102 können beliebige Funktionen der einzelnen Module 110, 120, 130 auch im AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts 102 ausgeführt werden, solange die Leistungsaufnahme der Module 110, 120, 130 dabei im geforderten Leistungsrahmen für den AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts 100 bleibt. Die Verwendung eines zentralen Busses 102 ermöglicht es, über eine Schnittstelle 104 in flexibler Weise weitere Module 110, 120, 130 zu einem Hausgerät 100 hinzuzufügen oder aus dem Hausgerät 100 zu entfernen bzw. nicht zu verbauen. Es wird somit ein modularer Aufbau eines Hausgeräts 100 ermöglicht.
Die Bereitstellung von unterschiedlichen Interaktionsmöglichkeiten an unterschiedlichen Interaktionskomponenten 124, 134 eines Hausgeräts 100 kann somit in flexibler und effizienter Weise durch einen modularen Aufbau des Hausgeräts 100 und durch Verwendung eines zentralen Versorgungs- und/oder Daten-Busses 102 zwischen den Modulen 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 erreicht werden. Dabei können die unterschiedlichen Module 110, 120, 130 durch den zentralen Bus 102 dauerhaft mit elektrischer Energie versorgt werden (sowohl im Betriebszustand als auch im AUS bzw. STANDBY Zustand). Die Energieversorgung der Module 110, 120, 130 im AUS bzw. STANDBY Zustand kann zu relativ hohen Energieverlusten führen.
Die Bus-Versorgungspannung auf dem Bus 102 ist typischerweise höher als die Modul-Versorgungsspannung eines Moduls 110, 120, 130. 3 zeigt ein beispielhaftes Modul 120, mit der Bus-Versorgungsspannung 311, die über den Bus 102 an der Schnittstelle 104 des Moduls 120 bereitgestellt wird, und mit der Modul-Versorgungsspannung 312, die durch die Versorgungseinheit 121 des Moduls 120 auf Basis der Bus-Versorgungsspannung 311 generiert wird. Ein typischer Spannungswert für die Bus-Versorgungsspannung 311 ist 12V oder mehr. Für die Versorgung der ein oder mehreren Microkontroller auf einem Modul 120 ist typischerweise eine Modul-Versorgungsspannung 312 zwischen 3,3V oder 5V erforderlich. Die Herabsetzung der Spannung kann durch die Versorgungseinheit 121 mittels eines DCDC Wandlers 301 und/oder mittels eines linearen Reglers (etwa eines LDOs, Low-Drop Out Reglers) 302 erfolgen.
Wenn sich ein Modul 120 im Schlaf-Zustand mit einem relativ niedrigen Leistungsbedarf befindet, ist der Wirkungsgrad der Spannungsversorgung des Moduls 120 über die Versorgungseinheit 121 typischerweise relativ schlecht. Beispielsweise kann ein Modul 120 im Schlaf-Zustand einen Strombedarf von 1mA aufweisen. Bei einer Bus-Versorgungsspannung 311 von 12V und bei einer Modul-Versorgungsspannung 312 von 5V ergeben sich ein Spannungsabfall 313 an der Versorgungseinheit 121 von 7V und damit eine Verlustleistung an der Versorgungeinheit 121 von 7V*1mA=7mW.
Zur Reduzierung der Verlustleistung in den einzelnen Modulen 110, 120, 130 kann das Hausgerät 100 eingerichtet sein, die Bus-Versorgungsspannung 311 von einem Betriebs-Niveau (z.B. von 12V) auf ein Bereitschafts-Niveau (z.B. von 6V) zu reduzieren, wenn sich das Hausgerät 100 im AUS oder STANDBY Zustand befindet. Aufgrund des reduzierten Leistungsbedarfs der Module 110, 120, 130 im Schlaf-Zustand können die Module 110, 120, 130 auch mit einer reduzierten Bus-Versorgungsspannung 311 zuverlässig versorgt werden.
Es wird somit vorgeschlagen, die Busspannung 311 und damit die Versorgungsspannung der Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 im AUS oder STANDBY Zustand abzusenken. Damit wird der Wirkungsgrad der Spannungsversorgung auf den Modulen 110, 120, 130 erhöht, so dass die Verlustleistung reduziert wird. So kann bei gleichbleibenden oder steigenden funktionalen Anforderungen der Energieverbrauch eines Hausgeräts 100 im AUS oder STANDBY Zustand reduziert werden. In dem o.g. Beispiel ergibt sich bei einer Bus-Versorgungsspannung 311 von 6V z.B. eine reduzierte Verlustleistung von 1mW.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Reduzierung des Energieverbrauchs eines Hausgeräts 100 im AUS oder STANDBY Zustand. Das Verfahren 400 kann durch eine Steuereinheit bzw. Kontrolleinheit des Hausgeräts 100 (z.B. durch die Kontrolleinheit 112 des Versorgungs-Moduls 110) ausgeführt werden. Das Verfahren 400 umfasst das Bestimmen 401, dass sich das Hausgerät 100 im AUS oder STANDBY Zustand befindet oder dass das Hausgerät 100 in den AUS oder STANDBY Zustand überführt werden soll. Zu diesem Zweck können alle Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100 in den Schlaf-Zustand überführt werden. Als Folge daraus weisen die Module 110, 120, 130 einen gegenüber dem jeweiligen Betriebszustand reduzierten Leistungsbedarf auf.
Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Reduzieren 402 der Bus-Versorgungsspannung 311 von dem Betriebs-Niveau auf ein Bereitschafts-Niveau. Dabei ist das Bereitschafts-Niveau bevorzugt gleich wie oder größer als die höchste Modul-Versorgungsspannung 312 der Module 110, 120, 130 des Hausgeräts 100. Durch das Absenken der Bus-Versorgungsspannung 311 kann der Energieverbrauch des Hausgeräts 100 im AUS oder STANDBY Zustand reduziert werden. Andererseits wird durch das selektive Absenken der Bus-Versorgungsspannung 311 im AUS oder STANDBY Zustand der Betrieb des Hausgeräts 100 im Betriebszustand nicht beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des vorgeschlagenen Hausgeräts und/oder des vorgeschlagenen Verfahrens veranschaulichen sollen.

Claims

Hausgerät (100), wobei - das Hausgerät (100) eine Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) umfasst, die eingerichtet ist, in einem Betriebszustand des Hausgeräts (100) unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts (100) bereitzustellen; - das Hausgerät (100) einen gemeinsamen Energieversorgungs-Bus (102) umfasst, über den die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) des Hausgeräts (100) mit elektrischer Energie versorgt wird; und - das Hausgerät (100) eingerichtet ist, - zu bestimmen, dass sich das Hausgerät (100) in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet oder aus dem Betriebszustand in den AUS oder STANDBY Zustand überführt wird; und - in Reaktion darauf eine Bus-Versorgungsspannung (311) auf dem Bus (102) zur Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) zu reduzieren.
Hausgerät (100) gemäß Anspruch 1, wobei ein Modul (110, 120, 130) der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) eine Versorgungseinheit (111, 121, 131) umfasst, die eingerichtet ist, auf Basis der Bus-Versorgungsspannung (311) auf dem Bus (102) ein oder mehrere Modul-Versorgungsspannungen (312) für ein oder mehrere Komponenten des Moduls (110, 120, 130), insbesondere für eine Kontrolleinheit (112, 122, 132) des Moduls (110, 120, 130), bereitzustellen.
Hausgerät (100) gemäß Anspruch 2, wobei - das Hausgerät (100) eingerichtet ist, die Bus-Versorgungsspannung (311) von einem Betriebs-Niveau für den Betriebszustand des Hausgeräts (100) auf ein Bereitschafts-Niveau für den AUS oder STANDBY Zustand des Hausgeräts (100) zu reduzieren; und - das Betriebs-Niveau und/oder das Bereitschafts-Niveau gleich wie oder größer als Spannungs-Niveaus der ein oder mehreren Modul-Versorgungsspannungen (312) sind.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hausgerät (100) eingerichtet ist, die Bus-Versorgungsspannung (311) um 20% oder mehr, oder 40% oder mehr oder um 50% oder mehr im Vergleich zu einem Betriebs-Niveau der Bus-Versorgungszustand (311) zu reduzieren.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) eine entsprechende Mehrzahl von Modul-Versorgungsspannungen (312) für den Betrieb der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) aufweisen; und - die Bus-Versorgungsspannung (311) auf ein Bereitschafts-Niveau reduziert wird, das gleich wie oder größer als ein Maximalwert der Mehrzahl von Modul-Versorgungsspannungen (312) ist.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Bus (102) eingerichtet ist, die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) mit elektrischer Energie zu versorgen, auch dann, wenn sich das Hausgerät (100) in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet; und - sich die Module (110, 120, 130) der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) jeweils in einem Schlaf-Zustand befinden, wenn sich das Hausgerät (100) in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Bus (102) zumindest eine Versorgungsleitung umfasst, über die die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) mit elektrischer Energie versorgt wird; und - der Bus (102) zumindest eine Signalleitung umfasst, über die die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) untereinander Daten austauschen können.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Hausgerät (100) zumindest eine erste Interaktionskomponente (124) umfasst, die es einem Nutzer (105) des Hausgeräts (100) und/oder einer externen Einheit ermöglicht, mit dem Hausgerät (100) zu interagieren, wenn sich das Hausgerät (100) in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet; und - zumindest ein erstes Modul (120) der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) eingerichtet ist, - ein Interaktions-Ereignis (125) an der ersten Interaktionskomponente (124) zu detektieren, wenn sich das erste Modul (120) in einem Schlaf-Zustand befindet und wenn sich das Hausgerät (100) in dem AUS oder STANDBY Zustand befindet; und - in Reaktion auf das Detektieren des Interaktions-Ereignisses (125) an der ersten Interaktionskomponente (124), in einenm Betriebszustand überzugehen und ein Aufweck-Ereignis auf einer Signalleitung des Busses (102) zu bewirken, um die ein oder mehreren anderen Module (110, 120) der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) aus dem jeweiligen Schlaf-Zustand in einen jeweiligen Betriebszustand zu überführen.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - alle Module (110, 120, 130) des Hausgeräts (100) über den Bus (102) miteinander verbunden sind, um eine Energieversorgung aller Module (110, 120, 130) zu bewirken; und/oder - das Hausgerät (100) neben dem Bus (102) keine andere Komponente umfasst, durch die eine Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) ermöglicht wird.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) ein Versorgungs-Modul (110) umfasst, das eingerichtet ist, das Hausgerät (100) mit einem elektrischen Versorgungsnetz (101) zu koppeln, um elektrische Energie auf dem Bus (102) bereitzustellen; und - das Versorgungs-Modul (110) einen Spannungswandler umfasst, der eingerichtet ist, die Bus-Versorgungsspannung (311) einzustellen.
Hausgerät (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hausgerät (100) eine Waschmaschine, einen Trockner, einen Ofen, einen Herd, ein Spülgerät, einen Kühlschrank und/oder eine Kühltruhe umfasst.
Verfahren (400) zum Betrieb eines Hausgeräts (100); wobei das Hausgerät (100) eine Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) umfasst, die eingerichtet ist, in einem Betriebszustand des Hausgeräts (100) unterschiedliche Funktionen des Hausgeräts (100) bereitzustellen; wobei das Hausgerät (100) einen gemeinsamen Energieversorgungs-Bus (102) umfasst, über den die Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130) des Hausgeräts (100) mit elektrischer Energie versorgt wird; und wobei das Verfahren (400) umfasst, - Bestimmen (401), dass sich das Hausgerät (100) in einem AUS oder STANDBY Zustand befindet oder aus dem Betriebszustand in den AUS oder STANDBY Zustand überführt wird; und - in Reaktion darauf, Reduzieren (402) einer Bus-Versorgungsspannung (311) auf dem Bus (102) zur Energieversorgung der Mehrzahl von Modulen (110, 120, 130).