DE102020102010A1 - Method and system for wireless charging of smart home devices - Google Patents
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Abstract
Bereitstellen einer Energie-Sende-Einheit an einer ersten räumlichen Position, wobei die Energie-Sende-Einheit mit einer Stromquelle verbunden wird und wobei die Energie-Sende-Einheit zumindest umfasst
einen Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefeh len,
eine Schnittstelle zu einer Stromversorgung,
eine Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
Bereitstellen eines Smart-Home-Geräts an einer zweiten räumlichen Position, wobei das Smart-Home-Gerät zumindest umfasst
einen weiteren Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefehlen,
eine weitere Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
eine Energiespeichereinheit;
Einbringen der Energie-Sende-Einheit und des Smart-Home-Geräts in ein gemeinsames Smart-Home-Netzwerk,
wobei die Energie-Sende-Einheit als zentrale Steuereinheit ein intelligentes Energie-Auflade-Management für das Smart-Home-Gerät in dem Smart-Home-Netzwerk koordiniert.
Providing an energy transmission unit at a first spatial position, wherein the energy transmission unit is connected to a power source and wherein the energy transmission unit at least comprises
a processor for processing algorithms and executing control commands,
an interface to a power supply,
an antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves;
Providing a smart home device at a second spatial position, the smart home device at least comprising
another processor for processing algorithms and executing control commands,
another antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves;
an energy storage unit;
Bringing the energy transmission unit and the smart home device into a common smart home network,
wherein the energy transmission unit, as a central control unit, coordinates intelligent energy charging management for the smart home device in the smart home network.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zum Aufladen von Smart-Home-Geräten in einem Smart-Home-Netzwerk, wobei die Smart-Home-Geräte insbesondere mit einem Akku und/oder Batterien betrieben werden wodurch die Smart-Home-Geräte flexibel an beliebigen Orten im Haushalt eingesetzt werden können. Solche Smart-Home-Geräte weisen in der Regel keine Schnittstelle zu einem Stromnetz auf was zur Folge hat, dass die Akkus und/oder die Batterien nach einiger Zeit ihre gesamte Energie entleert haben und demnach ausgewechselt werden müssen damit die Smart-Home-Geräten weiterhin funktionieren können.The invention relates to a method and a system for charging smart home devices in a smart home network, the smart home devices being operated in particular with a rechargeable battery and / or batteries, whereby the smart home devices are flexibly connected can be used anywhere in the household. Such smart home devices generally do not have an interface to a power grid, which has the consequence that the rechargeable batteries and / or batteries have depleted all of their energy after some time and therefore the smart home devices must continue to be replaced can work.
Bekannt ist dieses Problem beispielsweise bei Funk-Heizkörperthermostaten, die gewöhnlich mittels Batterien oder Akkus mit Energie versorgt werden. Diese Energie wird zum einen für die Kommunikation innerhalb des Smart-Home-Netzwerks verwendet (wenn dem Funk-Heizkörperthermostat die Anschalt- und Abschaltzeiten des Heizkörpers mitgeteilt werden) und andererseits zum Betrieb eines elektrischen Stellmotors für die Heizung, wobei üblicherweise der größere Anteil an Energie für den Betrieb des elektrischen Stellmotors aufgewendet wird. Solche Produkte werden beispielsweise von der Telekom mit DECT Funk, eQ-3, oder weiteren Herstellern angeboten. Durch den hohen Energieverbrauch ist es also notwendig, dass ein Batteriewechsel in bestimmten Zeitabständen, gewöhnlich innerhalb von 1-2 Jahren, von statten gehen muss. Dies verursacht allerdings nachteilig sehr hohe Wartungskosten. Gleichzeitig bietet ein frei zugängliches Batteriefach das Risiko zur Manipulation und zur Entfernung der Batterien, z.B. weil die Batterien gerade in einem anderen Gerät gebraucht werden. Hierdurch entstehen insbesondere in der Hotelbranche enorme Kosten. Nachteilig hat bei Wohnimmobilien auch häufige Service-Anrufe beim Vermieter oder beim Hausmeister zur Folge, weshalb Wohnungswirtschaftsunternehmen nicht in solche Smart Home Techniken investieren, obwohl diese für die Mietnebenkosten, die Umwelt und für den allgemeinen Komfort des Bewohners nützlich sein können.This problem is known, for example, in radio radiator thermostats, which are usually supplied with energy by means of batteries or accumulators. This energy is used, on the one hand, for communication within the smart home network (if the radio radiator thermostat is informed of the switch-on and switch-off times of the radiator) and, on the other hand, to operate an electric servomotor for the heating, whereby usually the greater proportion of energy is used for the operation of the electric servomotor. Such products are offered by Telekom with DECT radio, eQ-3, or other manufacturers, for example. Due to the high energy consumption, it is necessary that the battery must be changed at certain intervals, usually within 1-2 years. However, this disadvantageously causes very high maintenance costs. At the same time, a freely accessible battery compartment offers the risk of manipulation and removal of the batteries, e.g. because the batteries are currently being used in another device. This creates enormous costs, especially in the hotel industry. The disadvantage of residential real estate is frequent service calls to the landlord or the caretaker, which is why housing companies do not invest in such smart home technologies, although they can be useful for the ancillary rental costs, the environment and the general comfort of the resident.
In der Praxis werden einige Verfahren zum Aufladen bzw. zum Betreiben der Smart-Home-Geräte vorgeschlagen. Eine Möglichkeit ist, die Energiegewinnung aus der Umwelt beispielsweise aus einer Temperaturdifferenz zwischen Warmwasser der Heizung und der Umgebungstemperatur. Nachteilig ist man hierbei zum einen von Parametern der Umwelt abhängig die man nicht beeinflussen kann und zum anderen gibt es eine Vielzahl von Smart-Home-Geräten, die nicht an eine Warmwasserquelle angebunden sind.In practice, some methods for charging or operating the smart home devices are proposed. One possibility is to generate energy from the environment, for example from a temperature difference between the hot water of the heating system and the ambient temperature. The disadvantage here is on the one hand dependent on environmental parameters that cannot be influenced and on the other hand there are a number of smart home devices that are not connected to a hot water source.
Eine weitere Möglichkeit ist es, dass Solarzellen in dem Smart-Home-Gerät verbaut werden. Allerdings sind diese Solarzellen in der Regel zu leistungsschwach und meistens kann auch innerhalb von Räumen nicht sichergestellt werden, dass Smart-Home-Geräte genügend Sonnenlicht für die Solarzellen zur Verfügung haben. In vielen Fällen können solche Solarzellen in einer Art in dem oder an dem zu steuernden Haushaltsgerät integriert sein, dass die Solarzellen von Sonnenlicht abgeschirmt sind.Another possibility is that solar cells are built into the smart home device. However, these solar cells are usually too inefficient and it is usually not possible to ensure that smart home devices have enough sunlight available for the solar cells, even inside rooms. In many cases, such solar cells can be integrated in or on the household appliance to be controlled in such a way that the solar cells are shielded from sunlight.
Zudem sind Methoden bekannt bei denen die elektromagnetische Strahlung eines WLAN-Routers während der Datenübertragung verwendet wird, um ein Smart-Home-Gerät zu laden. Um sicherzustellen, dass das Smart-Home-Gerät kontinuierlich geladen wird, werden von dem WLAN-Router dauerhaft elektromagnetische Wellen ausgesendet. Findet keine Datenübertragung statt, sendet der WLAN Router ein Rauschsignal.In addition, methods are known in which the electromagnetic radiation from a WLAN router is used during data transmission to charge a smart home device. To ensure that the smart home device is continuously charged, the WLAN router continuously emits electromagnetic waves. If there is no data transmission, the WLAN router sends a noise signal.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie ein System anzugeben, dass ein effizientes Aufladen eines Smart-Home-Geräts ermöglicht, wodurch die Beeinträchtigung von Bewohnern minimiert wird.The object of the invention is to specify a method and a system that enable a smart home device to be charged efficiently, as a result of which the impairment of residents is minimized.
Gelöst wird dieses Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.This method is achieved with the features of the independent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Aufladen von Smart-Home-Geräten angegeben, das folgende Schritte umfasst:
- • Bereitstellen einer Energie-Sende-Einheit an einer ersten räumlichen Position, wobei die Energie-Sende-Einheit mit einer Stromquelle verbunden wird und wobei die Energie-Sende-Einheit zumindest umfasst einen Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefehlen, eine Schnittstelle zu einer Stromversorgung, eine Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
- • Bereitstellen eines Smart-Home-Geräts an einer zweiten räumlichen Position, wobei das Smart-Home-Gerät zumindest umfasst einen weiteren Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefehlen, eine weitere Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen; eine Energiespeichereinheit;
- • Einbringen der Energie-Sende-Einheit und des Smart-Home-Geräts in ein gemeinsames Smart-Home-Netzwerk.
- • Providing an energy transmission unit at a first spatial position, wherein the energy transmission unit is connected to a power source and wherein the energy transmission unit comprises at least one processor for processing algorithms and for executing control commands, an interface to a power supply, an antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves;
- • Providing a smart home device at a second spatial position, the smart home device comprising at least one further processor for processing algorithms and for executing control commands, a further antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves; an energy storage unit;
- • Bringing the energy transmission unit and the smart home device into a common smart home network.
Dadurch, dass die Energie-Sende-Einheit mit der Stromversorgung, insbesondere einer 230 Volt Stromversorgung, verbunden ist, ist sie unabhängig von äußeren Umweltbedingungen und kann ständig mit Strom versorgt werden und diesen Strom auch mittels der Antennenanordnung in Form von elektromagnetischen Wellen respektive elektromagnetischer Strahlung absenden. Die Antennenanordnung kann in eine Art realisiert sein, dass diese durch eine einzige Antenne oder durch eine Mehrzahl von Antennen ausgebildet wird. Der Prozessor steuert hierbei die Aussendung der elektromagnetischen Strahlung. Es ist hierbei in vorteilhafter Weise möglich, die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zu variieren. Das Smart-Home-Gerät, das an der zweiten Position, insbesondere in einem Haushalt, vorgesehen ist, empfängt mittels seiner weiteren Antennenanordnung die elektromagnetische Strahlung der Energie-Sende-Einheit und kann diese in Energie umwandeln aber auch mittels des weiteren Prozessors Daten verarbeiten, die von der Energie-Sende-Einheit mit der elektromagnetischen Strahlung versendet werden. Die umgewandelte Energie wird in einer Energiespeichereinheit des Smart-Home-Geräts gespeichert. Vorzugsweise handelt es sich bei der Energie Speichereinheit um einem wiederaufladbaren Akku. Im Kontext der Erfindung hat der Begriff des Smart-Home-Netzwerks für zwei Geräte, im vorliegenden Fall der Energie-Sende-Einheit und des Energie-Sende-Einheit, die Bedeutung, dass das beide Geräte so eingerichtet sind, dass diese miteinander kommunizieren können - vorzugsweise über die elektromagnetische Strahlung.Because the energy transmission unit is connected to the power supply, in particular a 230 volt power supply, it is independent of external environmental conditions and can be continuously supplied with power and this power also by means of the antenna arrangement in the form of electromagnetic waves or electromagnetic radiation send. The antenna arrangement can be implemented in such a way that it is formed by a single antenna or by a plurality of antennas. The processor controls the emission of the electromagnetic radiation. It is here advantageously possible to vary the wavelength of the electromagnetic radiation. The smart home device, which is provided in the second position, in particular in a household, receives the electromagnetic radiation of the energy transmission unit by means of its further antenna arrangement and can convert this into energy but also process data by means of the further processor, which are sent by the energy transmission unit with the electromagnetic radiation. The converted energy is stored in an energy storage unit of the smart home device. The energy storage unit is preferably a rechargeable battery. In the context of the invention, the term smart home network for two devices, in the present case the energy transmission unit and the energy transmission unit, means that the two devices are set up so that they can communicate with one another - preferably via electromagnetic radiation.
Es ist nun der Kern der Erfindung, dass die Energie-Sende-Einheit als zentrale Steuereinheit ein intelligentes Energie-Auflade-Management für das Smart-Home-Gerät in dem Smart-Home-Netzwerk koordiniert. Der weitere Prozessor des Smart-Home-Geräts kann den Ladezustand der Energiespeichereinheit feststellen. Ein auf dem weiteren Prozessor des Smart-Home-Geräts implementierter Algorithmus veranlasst als Folge, dass die weitere Antennenanordnung des Smart-Home-Geräts über das gemeinsame Smart-Home-Netzwerk eine Ladeaufforderung an die Energie-Sende-Einheit absendet. Im Falle von nur einem Smart-Home-Geräts und nur einer Energie-Sende-Einheit wird die Ladeaufforderung direkt an die Energie-Sende-Einheit übertragen. Die Energie-Sende-Einheit erhält über ihre Antennenanordnung die Ladeaufforderung, welche von dem Algorithmus verarbeitet wird und in der Folge ein Steuerungsbefehl ausgeführt wird, der veranlasst, dass die Antennenanordnung der Energie-Sende-Einheit bedarfsorientiert elektromagnetische Strahlung an die weitere Antennenanordnung des Smart-Home-Geräts sendet, die die elektromagnetische Strahlung in Energie umwandelt und die Energiespeichereinheit auflädt. Die Ladeaufforderung kann zudem weitere Informationen wie etwa eine bevorzugte Ladefrequenz oder eine benötigte Energiemenge beinhalten, sodass der Aufladevorgang intelligent gemanagt werden kann. Hierdurch wird also ermöglicht, dass das Smart-Home-Gerät gezielt, effektiv und ressourcenschonend aufgeladen wird. Der Aufladevorgang ist nun nicht mehr von Umgebungsparametern abhängig und läuft ebenfalls nicht mehr in einem ineffektiven Dauerbetrieb.The essence of the invention is that the energy transmission unit, as a central control unit, coordinates intelligent energy charging management for the smart home device in the smart home network. The other processor of the smart home device can determine the charge status of the energy storage unit. As a result, an algorithm implemented on the further processor of the smart home device causes the further antenna arrangement of the smart home device to send a charge request to the energy transmission unit via the shared smart home network. In the case of only one smart home device and only one energy sending unit, the charge request is transmitted directly to the energy sending unit. The energy transmission unit receives the charging request via its antenna arrangement, which is processed by the algorithm and a control command is subsequently executed which causes the antenna arrangement of the energy transmission unit to send electromagnetic radiation to the further antenna arrangement of the smart device as required. Home device that converts the electromagnetic radiation into energy and charges the energy storage unit. The charging request can also contain further information such as a preferred charging frequency or a required amount of energy so that the charging process can be managed intelligently. This enables the smart home device to be charged in a targeted, effective and resource-saving manner. The charging process is no longer dependent on environmental parameters and also no longer runs in an ineffective continuous operation.
Vorzugsweise werden die elektromagnetischen Wellen respektive die elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich versendet. Dies hat zum einen den Vorteil, dass Mikrowellensender inzwischen recht günstig und in kompakten Bauweisen erhältlich sind, wobei es zum anderen bekannt ist, wie Mikrowellenstrahlung gerichtet ausgesendet werden kann. Ein weiterer Vorteil der Mikrowellenstrahlung ist es, dass diese in der Lage ist, sich durch Beugung relativ effektiv in einen Schattenbereich hinter einem Gegenstand auszubreiten. Befindet sich also die Antennenanordnung in einiger Entfernung vor einer Platte und die weitere Antennenanordnung in einiger Entfernung hinter dieser Platte, so ist die Mikrowellenstrahlung quasi in der Lage von der Antennenanordnung um die Platte herum zu der weiteren Antennenanordnung zu gelangen.The electromagnetic waves or the electromagnetic radiation are preferably sent in the microwave range. This has the advantage, on the one hand, that microwave transmitters are now quite inexpensive and available in compact designs, while on the other hand it is known how microwave radiation can be transmitted in a directed manner. Another advantage of microwave radiation is that it is able to spread relatively effectively into a shadow area behind an object by means of diffraction. If the antenna arrangement is located some distance in front of a plate and the further antenna arrangement is some distance behind this plate, the microwave radiation is more or less able to get from the antenna arrangement around the plate to the further antenna arrangement.
In vorteilhafter Weise wird als Energie-Sende-Einheit ein WLAN-Router, ein Smart-Home-Zwischenstecker und/oder eine Smart-Home-Lampe verwendet wird. Der WLAN-Router hat hierbei den Vorteil, dass dieser im Normalfall ohnehin in einem Haushalt vorhanden ist und zum Einrichten bzw. zum Aufbau des Smart-Home-Netzwerks verwendet wird. Herkömmliche WLAN-Router sind hardwaretechnisch zumeist schon so ausgebildet, dass sie die Funktionen der zentralen Steuereinheit respektive der Energie-Sende-Einheit übernehmen können, wenn ein entsprechender Algorithmus auf dem Prozessor implementiert wird. Zumeist weisen diese WLAN-Router auch eine Antennenanordnung mit mehreren Antennen auf, sodass die elektromagnetische Strahlung gerichtet ausgesendet werden kann. Es ist allerdings bekannt, dass die Strahlungsenergie invers mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Folglich können mit einem einzelnen WLAN-Router eine Vielzahl von Smart-Home-Gerät, die über ein ganzes Haus verteilt sind, nur sehr ineffektiv aufgeladen werden. Zu diesem Zweck können Smart-Home-Zwischenstecker und/oder eine Smart-Home-Lampen verwendet werden, die ebenfalls in das Smart-Home Netzwerk eingebunden sind, und in räumlicher Nähe von den Smart-Home-Geräten platziert werden. Als zentrale Steuereinheit kann der WLAN-Router bestimmen, welcher Smart-Home-Zwischenstecker oder welche Smart-Home-Lampe sich in der Nähe des Smart-Home-Gerätes befindet, das eine Aufladeanforderung gesendet hat. Die zentrale Steuereinheit bestimmt dann gezielt den Smart-Home-Zwischenstecker oder die Smart-Home-Lampe, die sich in der Nähe des Smart-Home-Gerätes befindet zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlung, die das Smart-Home-Gerät auflädt.A WLAN router, a smart home adapter plug and / or a smart home lamp is advantageously used as the energy transmission unit. The WLAN router has the advantage that it is normally available in a household anyway and is used to set up or set up the smart home network. In terms of hardware, conventional WLAN routers are usually designed in such a way that they can take over the functions of the central control unit or the energy transmission unit if a corresponding algorithm is implemented on the processor. In most cases, these WLAN routers also have an antenna arrangement with several antennas, so that the electromagnetic radiation can be emitted in a directional manner. However, it is known that the radiation energy decreases inversely with the square of the distance. As a result, a single wireless router is very ineffective for charging a large number of smart home devices that are spread across an entire house. For this purpose, smart home adapter plugs and / or smart home lamps can be used, which are also integrated into the smart home network and placed in close proximity to the smart home devices. As a central control unit, the WLAN router can determine which smart home adapter plug or which smart home lamp is used is near the smart home device that sent a charge request. The central control unit then specifically determines the smart home adapter plug or the smart home lamp that is located near the smart home device for emitting the electromagnetic radiation that charges the smart home device.
Bevorzugt ermittelt das intelligente Energie-Auflade-Management mit welcher Effizienz ein Smart-Home-Gerät aufgeladen wird. Hierzu können beispielsweise auf einem Speicher des Smart-Home-Geräts oder der zentralen Steuereinheit Messwerte hinterlegt werden, die angeben welche Energiemenge über einen definierten Zeitraum aus der elektrischen Strahlung der Energie-Sende-Einheit an das Smart-Home-Gerät übermittelt wird. Diese Werte können zwischen dem Smart-Home-Gerät und der zentralen Steuereinheit über das Smart-Home-Netzwerk ausgetauscht und von der zentralen Steuereinheit miteinander verglichen werden. Stellt sich bei einem solchen Vergleich heraus, dass das Smart-Home-Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt besonders ineffektiv aufgeladen wird, weil beispielsweise ein Gegenstand die Strahlung blockiert hat, kann das intelligente Energie-Auflade-Management den Aufladevorgang für eine bestimmte Zeitperiode abbrechen und dann erneut starten. Der Aufladevorgang kann so oft abgebrochen und wieder neu gestartet werden, bis das Smart-Home-Gerät mit einer vorher festgelegten Effizienz aufgeladen wird. The intelligent energy charging management preferably determines the efficiency with which a smart home device is charged. For this purpose, measured values can be stored in a memory of the smart home device or the central control unit, for example, which indicate the amount of energy that is transmitted to the smart home device from the electrical radiation of the energy transmission unit over a defined period of time. These values can be exchanged between the smart home device and the central control unit via the smart home network and compared with one another by the central control unit. If such a comparison reveals that the smart home device is being charged particularly ineffectively at a certain point in time, for example because an object has blocked the radiation, the intelligent energy charging management can interrupt the charging process for a certain period of time and then restart. The charging process can be canceled and restarted as often as required until the smart home device is charged with a previously defined efficiency.
Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise verhindert, dass unnötig und ineffizient Energie verbraucht wird, wobei zugleich die Strahlenbelastung herabgesetzt wird.This advantageously prevents energy from being consumed unnecessarily and inefficiently, while at the same time reducing the radiation exposure.
Bevorzugt kann die erste räumliche Position der Energie-Sende-Einheit und/oder die zweite räumliche Position des Smart-Home-Geräts durch eine Abstrahltcharakteristik der Energie-Sende-Einheit respektive des Smart-Home-Geräts ermittelt werden und/oder die erste räumliche und/oder die zweite räumliche Position von einem Nutzer über ein Webportal eingegeben werden. Die Prozessoren weisen hierzu einen Algorithmus auf, der so konfiguriert ist, dass die Antennenanordnungen ein Positionsermittelungsprogramm ausführen können, welches es der zentralen Steuereinheit ermöglicht ausreichend Informationen zu sammeln, um die jeweiligen räumlichen Position zu bestimmen. Über das Webportal kann alternativ beispielsweise ein Grundriss der Wohnung des Nutzers hochgeladen werden, wobei der Nutzer in dem Grundriss die einzelnen Positionen der Geräte markieren und die Geräte bezeichnen kann. Dies bietet den Vorteil, dass auf einfach Weise bekannt gemacht werden kann an welchen räumlichen Positionen sich die jeweiligen Energie-Sende-Einheiten und/oder Smart-Home-Gerät befinden. Das intelligente Energie-Auflade-Management kann nun gezielt den Aufladevorgang eines Smart-Home-Geräts steuern. Besonders von Vorteil ist es hierbei, wenn die nächstliegende Energie-Sende-Einheit das Smart-Home-Gerät auflädt.The first spatial position of the energy transmission unit and / or the second spatial position of the smart home device can preferably be determined by a radiation characteristic of the energy transmission unit or the smart home device and / or the first spatial and / or the second spatial position can be entered by a user via a web portal. For this purpose, the processors have an algorithm which is configured in such a way that the antenna arrangements can execute a position determination program which enables the central control unit to collect sufficient information in order to determine the respective spatial position. Alternatively, for example, a floor plan of the user's apartment can be uploaded via the web portal, whereby the user can mark the individual positions of the devices in the floor plan and designate the devices. This offers the advantage that it can be made known in a simple manner at which spatial positions the respective energy transmission units and / or smart home devices are located. The intelligent energy charging management can now control the charging process of a smart home device in a targeted manner. It is particularly advantageous here if the closest energy transmission unit charges the smart home device.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Energie-Sende-Einheiten und/oder mehrere Smart-Home-Geräte in das Smart-Home-Netzwerk eingebracht, wodurch ein Mesh-Netzwerk ausgebildet wird. Mesh-Netzwerke haben den Vorteil, dass die einzelnen in das Mesh-Netzwerk aufgenommenen Energie-Sende-Einheiten und/oder Smart-Home-Geräte koordiniert „zusammenarbeiten“ können. Dies bietet die Möglichkeit, dass ausgewählt werden kann, ob mehrere Energie-Sende-Einheiten die elektromagnetische Strahlung mit niedriger Sendeleistung koordiniert zu dem Smart-Home Gerät übertragen oder, ob die elektromagnetische Strahlung mit hoher Sendeleistung übertragen wird, sodass ein Maximum an Energieübertragung stattfindet und das Smart-Home-Gerät in kürzerer Zeit geladen wird. Zudem ist hierdurch die Möglichkeit geschaffen, dass die Smart-Home-Geräte nicht nur von den Energie-Sende-Einheiten mit Energie versorgt werden, sondern dass sich benachbarte Smart-Home-Geräte Energie untereinander teilen können und/oder Energie weiterleiten können. Ist beispielsweise der Ladezustand eines bestimmten Smart-Home-Geräte ausreichend hoch kann dieses einen Teil seiner Energie an ein anderes Smart-Home-Gerät senden, insbesondere, wenn dieses andere Smart-Home-Gerät außerhalb der Reichweite von Energie-Sende-Einheiten ist oder von diesen nur sehr ineffizient aufgeladen werden würde.In a preferred embodiment, a plurality of energy transmission units and / or a plurality of smart home devices are introduced into the smart home network, as a result of which a mesh network is formed. Mesh networks have the advantage that the individual energy transmission units and / or smart home devices incorporated into the mesh network can “work together” in a coordinated manner. This offers the possibility of selecting whether several energy transmission units transmit the electromagnetic radiation with low transmission power in a coordinated manner to the smart home device or whether the electromagnetic radiation is transmitted with high transmission power so that a maximum of energy transmission takes place and the smart home device charges in less time. In addition, this creates the possibility that the smart home devices are not only supplied with energy by the energy transmission units, but that neighboring smart home devices can share energy with one another and / or forward energy. If, for example, the state of charge of a certain smart home device is sufficiently high, it can send part of its energy to another smart home device, in particular if this other smart home device is or is out of the range of energy-sending units would only be charged by these very inefficiently.
Bevorzugt besitzen die Energie-Sende-Einheiten und/oder die Smart-Home-Geräte jeweils eine ihnen zugeordnete Identifizierungskennung und versenden diese über das Smart-Home-Netzwerk an die zentrale Steuereinheit. Dies bietet den Vorteil, dass die zentrale Steuereinheit besonders effizient ermitteln kann, welche Energie-Sende-Einheit mit welcher Abstrahltcharakteristik sendet und welches Smart-Home-Gerät einen bestimmten Aufladevorgang anfordert. Die Aufgaben können dann mittels des intelligenten Energie-Auflade-Managements besonders effizient verteilt werden.The energy transmission units and / or the smart home devices preferably each have an identification code assigned to them and send this to the central control unit via the smart home network. This offers the advantage that the central control unit can determine particularly efficiently which energy transmission unit is transmitting with which radiation characteristic and which smart home device requests a specific charging process. The tasks can then be distributed particularly efficiently using the intelligent energy charge management.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Antennenanordnung der Energie-Sende-Einheit und/oder die weitere Antennenanordnung des Smart-Home-Geräts verschiedenartige Sende-Topologien abbilden und/oder dass das Mesh-Netzwerk verschiedenartige Sende-Topologien abbilden. Insbesondere ist dies bei solchen Antennenanordnungen möglich, die mehrere „einzelne“ Antennen aufweisen. Unter verschiedenartigen Sende-Topologien ist im Rahmen dieser Anmeldung zu verstehen, dass verschiedene Punkte in einem Raum mit flexibel mit variablen Strahlungsleistungen abgedeckt werden können. In dem Mesh-Netzwerk kann beispielsweise durch eine Koordinierung der einzelnen Energie-Sende-Einheit erreicht werden, dass ein erstes Smart-Home-Gerät doppelt so viel elektrischen Strahlung erhält wie ein zweites Smart-Home-Gerät. Bei Bedarf können die Verhältnisse aber auch umgekehrt werden, sodass das erste Smart-Raum-Gerät nur die Hälfte der elektrischen Strahlung erhält wie das zweite Smart-Home-Gerät.In a preferred embodiment, the antenna arrangement of the energy transmission unit and / or the further antenna arrangement of the smart home device can map different types of transmission topologies and / or the mesh network can map different types of transmission topologies. In particular, this is possible with antenna arrangements that have several “individual” antennas. In the context of this application, different types of transmission topologies are to be understood as meaning that different points in a room can be flexibly covered with variable radiation powers. In the mesh network, for example, by coordinating the individual energy transmission unit, it can be achieved that a first smart home device receives twice as much electrical radiation as a second smart home device. If necessary, the However, conditions can also be reversed, so that the first smart room device receives only half of the electrical radiation as the second smart home device.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein System zum System zum Aufladen von Smart-Home-Geräte angegeben, das zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet ist, wobei das System umfasst:
- eine Energie-Sende-Einheit an einer ersten räumlichen Position, wobei die Energie-Sende-Einheit umfasst
- eine Schnittstelle zum Anschluss an eine Stromversorgung,
- einen Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefeh len,
- eine Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
- ein Smart-Home-Geräts an einer zweiten räumlichen Position, wobei das Smart-Home-Gerät zumindest umfasst
- einen weiteren Prozessor zur Verarbeitung von Algorithmen und zum Ausführen von Steuerungsbefehlen,
- eine weitere Antennenanordnung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
- eine Energiespeichereinheit;
- ein Smart-Home-Netzwerk geeignet zum Einbringen der Energie-Sende-Einheit und des Smart-Home-Geräts in das Smart-Home-Netzwerk, wobei
- die Energie-Sende-Einheit als eine zentrale Steuereinheit für ein intelligentes Energie-Auflade-Management ausgebildet und das Smart-Home-Gerät in dem Smart-Home-Netzwerk koordiniert.
- an energy transmission unit at a first spatial position, the energy transmission unit comprising
- an interface for connection to a power supply,
- a processor for processing algorithms and executing control commands,
- an antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves;
- a smart home device at a second spatial position, wherein the smart home device comprises at least one
- another processor for processing algorithms and executing control commands,
- another antenna arrangement for transmitting and receiving electromagnetic waves;
- an energy storage unit;
- a smart home network suitable for introducing the energy transmission unit and the smart home device into the smart home network, wherein
- the energy transmission unit is designed as a central control unit for intelligent energy charging management and the smart home device is coordinated in the smart home network.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Energie-Sende-Einheit zum Aufladen von Smart-Home-Geräte angegeben, die zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet und ausgebildet ist.According to a third aspect of the invention, an energy transmission unit for charging smart home devices is specified, which is suitable and designed for carrying out the method described above.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Figur erläutert:
- Die Figur zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufladen von Smart-Home-Geräten in einem Smart-Home-Netzwerk in einem Wohnraum.
- The figure shows the method according to the invention for charging smart home devices in a smart home network in a living room.
Nachfolgend werden zahlreiche Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen ausführlich erläutert. Die vorliegende Offenbarung ist dabei nicht auf die konkret genannten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr lassen sich die hier genannten Merkmale beliebig zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen kombinieren, sofern dies nachfolgend nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.In the following, numerous features of the present invention are explained in detail on the basis of preferred embodiments. The present disclosure is not limited to the specifically mentioned combinations of features. Rather, the features mentioned here can be combined as desired to form embodiments according to the invention, unless this is expressly excluded below.
Die Figur zeigt einen Wohnraum
Nachstehend wird das Verfahren im Detail erläutert:
- Das erste Funk-
Heizkörperthermostat 15a überprüft den Ladezustand seines Akkus und stellt fest, dass dieser wieder aufgeladen werden soll und sendet dementsprechend eine Ladeaufforderung überden Sendepfad 20 an den WLAN-Router 10a . Da der WLAN-Router 10a die einzige Energie-Sende-Einheit ist, die sich in der Nähe des Funk-Heizkörperthermostat 15a befindet, sendet nur der WLAN-Router 10a Mikrowellenstrahlung zum Aufladen an das Funk-Heizkörperthermostat 15a .
- The first
wireless radiator thermostat 15a checks the charge status of its battery and determines that it should be recharged and accordingly sends a charge request via the transmission path20th to thewireless router 10a . Since thewireless router 10a the only energy-sending unit is located near thewireless radiator thermostat 15a only sends thewireless router 10a Microwave radiation for charging to thewireless radiator thermostat 15a .
Ebenso senden die Funk-Heizkörperthermostate
Das Funk-Heizkörperthermostat
Die Funk-Heizkörperthermostate
Der WLAN-Router
Da viele Menschen Bedenken bezüglich einer zu hohen Strahlenbelastung haben (Stichwort: Elektrosmog), können die Aufladevorgänge das Smart-Home-System in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Personen gestartet oder gestoppt werden. Wo sich Personen befinden kann mittels Smart-Home-Kameras oder anderer Sensoren detektiert werden und mittels des Smart-Home-Netzwerks an den WLAN-Router
Allerdings kann in der zentralen Steuereinheit auch ein Notfallprogramm aktiviert werden, sodass auch ein Aufladen stattfindet, wenn Personen im Haus sind und wenn ansonsten zu befürchten ist, dass der Batteriezustand eines der Smart-Home-Geräte in einem kritischen Zustand gerät. In diesem Fall legt allerdings das intelligente Energie-Auflade-Management fest, dass nur dieses eine kritische Smart-Home-Gerät aufgeladen wird und das Aufladen der übrigen Smart-Home-Geräte auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird, wenn die Personen abwesend sind.However, an emergency program can also be activated in the central control unit so that charging also takes place when people are in the house and if there is otherwise a risk that the battery condition of one of the smart home devices will become critical. In this case, however, the intelligent energy charging management determines that only this one critical smart home device is charged and the charging of the other smart home devices is postponed to a later point in time when the people are absent.
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DE102020102010.4A DE102020102010A1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method and system for wireless charging of smart home devices |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN114400792A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | Wireless charging method, device and system |
Citations (1)
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US20190044392A1 (en) | 2016-03-15 | 2019-02-07 | Northeastern University | Distributed Wireless Charging System and Method |
-
2020
- 2020-01-28 DE DE102020102010.4A patent/DE102020102010A1/en active Pending
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US20190044392A1 (en) | 2016-03-15 | 2019-02-07 | Northeastern University | Distributed Wireless Charging System and Method |
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