DE102021117142A1

DE102021117142A1 - Wearable-Vorrichtung, Chipkarte und System

Info

Publication number: DE102021117142A1
Application number: DE102021117142.3A
Authority: DE
Inventors: Josef Gruber; Walther Pachler; Andreas Woerle
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-01-05
Also published as: US20230006477A1

Abstract

Eine Wearable-Vorrichtung wird bereitgestellt. Die Wearable-Vorrichtung kann eine Antennenstruktur (226), einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur (226) elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur (226), und eine in oder an der Wearable-Vorrichtung (204) angeordnete Vorrichtung (220) aufweisen, die elektrisch leitfähiges Material aufweist und die eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) emittierten Funkwellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wearable-Vorrichtung, eine Chipkarte und ein System.
In 1 ist ein Drahtlos-Ladevorgang veranschaulicht, bei welchem ein Smartphone 102 drahtlos mittels eines Drahtlos-Energie-Ladegeräts 106 gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard (z.B. eine Qi-Ladestation oder ein vergleichbares Gerät, das einen anderen Standard nutzt; kurz: Ladegerät) aufgeladen wird.
Das Smartphone 102 befindet sich, was einer üblichen Aufbewahrung entspricht, in einer Smartphone-Hülle 108, in welcher ferner auch Chipkarten 104 aufbewahrt werden, welche für eine Nahfeldkommunikation (NFC) eingerichtet sind, beispielsweise als reine Kontaktlos-Chipkarte oder beispielsweise als Dual-Interface-Chipkarte, und/oder sonstige Kontaktlos-Karten wie z.B. Zugangskarten, die RFID-(Radio Frequency Identification-)Technologie verwenden.
Werden die Chipkarten 104 während des Ladevorgangs in der Hülle 108 belassen, werden sie mit einer hohen Wahrscheinlichkeit beschädigt.
Denn obwohl die standardisierten Ladegeräte 106 aus Sicherheitsgründen eingerichtet sind, metallische Fremdobjekte im Ladebereich zu detektieren und den Ladevorgang zu unterbrechen, sind die Ladegeräte 106 teilweise nicht oder höchstens mit erheblichem Aufwand und/oder bedingter Wirksamkeit (siehe Ausführungen unten) dazu eingerichtet, Wearables (z.B. die Chipkarten 104), die für eine Kontaktlos-Kommunikation eingerichtet sind und nicht für den Ladevorgang vorgesehen sind, als Fremdobjekte zu erkennen.
Das bedeutet, dass der Ladevorgang auch mit einer Situation wie oben beschrieben, in welcher sich die Chipkarte 104 im Ladebereich befindet, ausgeführt wird (z.B. neu gestartet und/oder fortgesetzt). Die Chipkarte 104 kann dann gezwungen sein, Energie aufzunehmen und in Wärme umzuwandeln, wodurch sie beschädigt werden kann.
Gegenwärtig etablierte oder geplante Maßnahmen, um eine Beschädigung von Wearables (auch als Wearable-Vorrichtungen oder als Kontaktlos-Vorrichtungen für z.B. NFC, RFID bezeichnet, z.B. die Chipkarten 104) durch Drahtlos-Energie-Ladegeräte 106 zu vermeiden, können die Kontaktlos-Vorrichtungen, die Ladegeräte 106 oder beide betreffen, und sind beispielsweise die folgenden:

1. Die Kontaktlos-Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine hohe Energiezufuhr zur Kontaktlos-Vorrichtung zu erfassen und eine Struktur bereitzustellen, welche geeignet ist, auch hohe Energiemengen unbeschadet zu überstehen und/oder abzuleiten und/oder zu verbrauchen. Dazu können beispielsweise spezielle Antennen und/oder zusätzliche Kondensatoren dienen. Allerdings sind solche chipbasierten Maßnahmen teuer und komplex.
2. Bei einer Situation wie der in 1 dargestellten, bei welcher das Smartphone 102 selbst als NFC/RFID-Empfänger eingerichtet ist, kann das Smartphone 102 eingerichtet sein, die gleichzeitige Anwesenheit des Ladegeräts und der Kontaktlos-Vorrichtung zu erfassen und einen Nutzer und/oder das Ladegerät zu warnen, so dass die Kontaktlos-Vorrichtung entfernt bzw. das Ladegerät ausgeschaltet werden kann. Diese Maßnahme kann ohne zusätzliche Hardware und mit höchstens moderaten Software-Änderungen verwirklicht werden. Für diese Maßnahme ist es allerdings erforderlich, dass das Mobiltelefon NFC-/RFID-tauglich und die Funktion aktiviert ist, und dass das Ladegerät ferner eingerichtet ist, die Nachricht zu empfangen. Ein Schaden an einer Kontaktlos-Vorrichtung, die ohne ein Smartphone oder mit einem nicht NFC-/RFID-tauglichen Smartphone oder einem NFC-/RFIDtauglichen Smartphone, bei dem NFC-/RFID deaktiviert ist, in den Ladebereich gebracht wird, kann mittels dieser Maßnahme nicht verhindert werden.
3. Das Ladegerät kann selbst mit einem NFC-/RFID-Lesegerät ausgerüstet werden, welches eingerichtet ist, eine Kontaktlos-Vorrichtung im Ladebereich zu detektieren und das Ladegerät auszuschalten. Das NFC-/RFID-Lesegerät kann beispielsweise eine zusätzliche Antenne aufweisen.

Diese zusätzliche Hardware-Ausstattung mag zwar eine zuverlässige Funktion ermöglichen, rein ladegerätseitig sein, so dass das Smartphone und die Kontaktlos-Vorrichtung ohne Anpassungen auskommen, und möglicherweise für Zusatzfunktionen (z.B. Bezahlfunktionen) nutzbar sein. Allerdings wird dadurch das Ladegerät bedeutend komplexer und teurer in der Herstellung.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden eine Wearable-Vorrichtung bzw. eine Chipkarte bereitgestellt, welche eine zusätzliche Vorrichtung aufweist, die so gestaltet ist, dass die bereits in Drahtlos-Energie-Ladegeräten gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard (z.B. eine Qi-Ladestation oder ein vergleichbares Gerät, das einen anderen Standard nutzt; kurz: Ladegerät) standardmäßig integrierte Fremdobjekt-Detektion ausgelöst wird.
Die Vorrichtung kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als von einem Chip und einer Antenne der Wearable-Vorrichtung bzw. der Chipkarte elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende Struktur gebildet sein.
Die Vorrichtung kann beispielsweise als Metallfläche, als Metallring oder als auf eine Ladefrequenz des Ladegeräts abgestimmte Antenne bzw. abgestimmter Schwingkreis gebildet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Veranschaulichung eines Drahtlos-Ladevorgangs zum Laden eines Smartphones;
2A bis 2D jeweils eine schematische Darstellung einer Wearable-Vorrichtung, beispielhaft als Chipkarte dargestellt, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
3 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Drahtlos-Energie-Ladegeräte verwenden häufig eine direkte Q-Messung, um eine Anwesenheit eines Objekts in ihrem Ladebereich (z.B. auf einer Überträgerfläche) zu erfassen. Bei der direkten Q-Messung werden Änderungen des Gütefaktors (Q-Faktors) einer Transmitterspule oder Änderungen ihrer Induktivität oder ihres Widerstands überwacht.
Bei anderen Verfahren können Änderungen eines Kapazitätswerts, einer Reflektivität oder Transmissivität, eines Gewichts, eines Drucks, einer Resonanz bei 1 MHz und/oder eine Metalldetektion mittels zusätzlicher Spulen zum Einsatz kommen.
Der Qi-Standard enthält Informationen zur gemäß dem Standard genutzten Fremdobjektdetektion, welche auf einem Verfahren basiert, welches eine Resonanzverschiebung erfasst und analysiert und Gemeinsamkeiten mit der Änderung des Gütefaktors aufweist.
Dass die meisten (wenn auch nicht alle) Empfänger auch eine Widerstandsänderung induzieren, kann für eine Verbesserung der Detektionsgenauigkeit genutzt werden, lässt allerdings keine Aussage darüber zu, ob das detektierte Objekt während eines Ladevorgangs genügend Energie absorbieren würde, um sich merklich aufzuheizen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden Wearable-Vorrichtungen wie beispielsweise Chipkarten (Smartcards), Schlüsselanhänger, Armreif, Ketten bzw. Kettenanhänger, Uhren oder Ringe so ergänzt, dass sie in der Lage sind, eine gemäß Standard eingerichtete Fremdobjektdetektion eines Drahtlos-Energie-Ladegeräts auszulösen.
Die Ergänzung kann als elektrisch leitfähige Vorrichtung, beispielsweise als ein Metallobjekt, z.B. eine Metallschicht oder ein Metallring mit einer Mindest-Flächengröße, oder als ein Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz, die einer Ladefrequenz des Ladegeräts entspricht, gestaltet sein. Die leitfähige Vorrichtung kann beispielsweise in die Wearable-Vorrichtung, z.B. die Chipkarte, eingebettet sein.
2A bis 2D zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Wearable-Vorrichtung 204, beispielhaft als Chipkarte 204 dargestellt, gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. In verschiedene, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Wearable-Vorrichtung gebildet sein als Schlüsselanhänger, Armreif, Kette, Uhr, Ring oder sonstige Wearable-Vorrichtung 204.
Die Wearable-Vorrichtung 204 weist eine Antennenstruktur 226 auf, und einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur 226 elektrisch gekoppelt ist (in 2A bis 3 dargestellt als Chipmodul 224). In 2A bis 3 ist ferner die elektrische Kopplung dargestellt als elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Chip/Empfänger (in dem Fall, dem Chipmodul 224) und der Antennenstruktur 226. Die elektrische Kopplung kann alternativ als induktive Kopplung, beispielsweise als so genannte Coil-on-Module Kopplung gebildet sein.
Der Chip mit dem Empfänger kann eingerichtet sein zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur 226, beispielsweise von Funksignalen eines externen Lesegeräts, beispielsweise von einer Bezahlvorrichtung oder einer Einlass-Kontrollvorrichtung. Das Empfangen von Funksignalen (und ggf. auch ein Senden von Funksignalen, d.h. eine Kontaktlos-Kommunikation) kann beispielsweise im Wesentlichen wie im Stand der Technik bekannt erfolgen, beispielsweise als Nahfeld-Kommunikation (NFC) oder als RFID-Technologie. Eine Trägerfrequenz der empfangenen Funksignale kann beispielsweise bei etwa 13,56 MHz liegen.
Die Wearable-Vorrichtung 204 kann ferner eine in oder an der Wearable-Vorrichtung 204 angeordnete Vorrichtung 220 aufweisen, die elektrisch leitfähiges Material aufweisen kann und eingerichtet sein kann zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät 330 (siehe 3) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung wie beispielsweise der Wearable-Vorrichtung 204.
Der Drahtlos-Lade-Standard kann beispielsweise der Qi-Standard, der Powermat-Standard, der Rezence-Standard, der OpenDots-Standard oder der Internationale Standard IEC 62368-1 sein, oder möglicherweise ein ähnlich gearteter Standard, der bereits existiert oder zukünftig etabliert wird.
Das Auslösen der Fremdobjekts-Detektion kann beispielsweise anhand einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät 330 emittierten Funkwellen erfolgen.
Die Last kann beispielsweise in Form von Wirbelströmen vorliegen.
Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Vorrichtung 220 als ringförmige (wie in 2C) oder geschlossene Fläche (wie in 2A und 2B) gebildet ist.
In 2A bis 3 sind die Chipkarten 204 beispielhaft als Dual-Interface-Chipkarten dargestellt. Obwohl die in den Chipmodulen 224 der Dual-Interface-Karten bereitgestellten Kontaktflächen aus Metall sind, sind sie nicht geeignet, die Fremdobjekts-Detektion auszulösen, insbesondere weil ihre Strukturierung in mehrere kleine Einzelflächen bedeutet, dass Wirbelströme nicht in signifikantem Maß erzeugt werden, insbesondere nicht in einem Maß, welches einen Schwellenwert für die Fremdobjekts-Detektion überschreitet.
Beispielhaft sei der Qi-Standard angeführt, welcher als ein Referenzobjekt, welches von der Fremdobjekts-Detektion erfasst wird, eine Metallstruktur in Form einer Kreisfläche beschreibt, welches einen Durchmesser von 22 mm und eine Dicke von 0,1 mm hat. Als Material für die Metallstruktur ist ein Aluminium-Material angegeben (AlSilMg1Mn 100 Hv).
Ferner beispielhaft sei der Internationale Standard IEC 62368-1 zitiert, welcher drei Referenzobjekte beschreibt: eine Metallstruktur in Form einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 1 mm, die aus Stahl 1,1011/ RFe 160 gefertigt ist, eine Metallstruktur in Form einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 0,1 mm, die aus 99,5%igem Aluminium gefertigt ist, und eine Metallstruktur in Form eines Rings mit einem Durchmesser von 22 mm und einer Dicke von 1 mm, die aus einem Aluminium-Material (AlSilMg1Mn 100 Hv) gefertigt ist.
In Abhängigkeit vom relevanten Standard kann die Vorrichtung 220 in verschiedenen Ausführungsbeispielen so gestaltet sein, dass sie in ihrer Gestaltung, z.B. Form, Größe und Material, einem Referenzobjekt eines Standards entspricht. Die Vorrichtung 220 kann so gestaltet sein, dass sie mit ihren Abmessungen mindestens denjenigen eines der Referenzobjekte entspricht, und ein Material der Vorrichtung 220 kann so gewählt sein, dass es dem Material des entsprechenden Referenzobjekts entspricht.
Beispielsweise kann die Vorrichtung 220 kreisflächenförmig gebildet sein mit einem Durchmesser von mindestens 15 mm, z.B. mindestens 20 mm, z.B. mindestens 22 mm, wobei eine Maximalgröße durch Abmessungen der Wearable-Vorrichtung 204 beschränkt ist, z.B. durch eine Breite der Chipkarte 204.
Beispielsweise kann die Vorrichtung 220 ringförmig gebildet sein mit einem Durchmesser von mindestens 20 mm, z.B. mindestens 22 mm, wobei eine Maximalgröße durch Abmessungen der Wearable-Vorrichtung 204 beschränkt ist, z.B. durch eine Breite der Chipkarte 204.
Eine Dicke der Vorrichtung kann beispielsweise zwischen etwa 0,1 mm und etwa 1 mm betragen.
Die Vorrichtung kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus Aluminium, einem Aluminium-Material (z.B. AlSilMg1Mn 100 Hv), Stahl, oder einem anderen geeigneten elektrisch leitfähigen Material, z.B. einem anderen Metall, gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 220 so gebildet sein, dass die Lastaufnahme nicht in Form von Wirbelströmen erfolgt, sondern mittels eines elektrischen Schwingkreises mit einer Resonanzfrequenz, welche einer Ladefrequenz des Drahtlos-Energie-Ladegeräts 330 entspricht.
Unter einer Ladefrequenz des Drahtlos-Energie-Ladegeräts 330 ist dabei eine Frequenz zu verstehen, die zum Laden des Drahtlos-Energie-Ladegeräts 330 geeignet ist. Das kann beispielsweise eine Nennfrequenz sein, die zum Laden vorgesehen ist.
Die Frequenz, mit welcher beispielsweise gemäß dem Qi-Standard geladen wird, liegt bei 150 kHz, und eine entsprechende Lastaufnahme durch den Schwingkreis ist leicht detektierbar. Um Lade-Spezifikationen zu erfüllen kann ein Schwingkreis mit niedrigem Q-Faktor genutzt werden.
Andere vorgesehene Ladefrequenzen liegen beispielsweise bei 360 kHz (z.B. Apple), bei 87 kHz, oder beispielsweise bei 205kHz.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Ladefrequenz irgendwo innerhalb eines Toleranzbereichs eingestellt sein. Dementsprechend kann der elektrische Schwingkreis, der von der Vorrichtung 220 gebildet wird, eingerichtet sein für eine Leistungsaufnahme innerhalb des Toleranzbereichs, z.B. für eine Ladefrequenz, die in einem Bereich 330 kHz +/- 100 kHz liegt.
Das ist beispielhaft in 2D dargestellt. Die als Schwingkreis gebildete Vorrichtung 220 kann beispielsweise eine Antenne 2201 und einen Kondensator 220C aufweisen, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Die Vorrichtung 220 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als eine strukturierte Metallisierungsschicht gebildet sein.
Die Metallisierungsschicht kann auf einer elektrisch isolierenden Trägerschicht auf im Wesentlichen aus z.B. der Chipkartenherstellung bekannte Weise gebildet sein. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht, z.B. mittels einer Maske, strukturiert auf der Trägerschicht, z.B. einer Kunststoff- (z.B. PET-) Trägerschicht angeordnet sein bzw. werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Metallisierungsschicht auf der Trägerschicht vollflächig oder im Wesentlichen vollflächig gebildet sein oder werden, und anschließend (z.B. mittels Ätzens) strukturiert sein bzw. werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 220 mit der Antenne 226 eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bilden. 2A zeigt eine entsprechende beispielhafte Ausführungsform. Die Antenne 226 und die Vorrichtung 220 können dasselbe Material aufweisen oder daraus bestehen, und sie können gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig gebildet werden bzw. worden sein. Die Antenne 226 und die Vorrichtung 220 können gemeinsam auf einer Seite der Trägerschicht angeordnet sein, gemeinsam auf beiden Seiten der Trägerschicht (und ggf. jeweils mittels Durchkontaktierungen zu durchgehenden Leitungen verbunden sein), oder gemeinsam auf einer Seite der Trägerschicht, während entweder die Vorrichtung 220 oder die Antenne 226 zusätzlich auf der zweiten Seite der Trägerschicht gebildet ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Antenne 226 und die Vorrichtung 220 unterschiedliche Materialien aufweisen. Die Antenne 226 und die Vorrichtung 220 können in getrennten Prozessen auf derselben Seite der Trägerschicht oder auf unterschiedlichen Seiten der Trägerschicht gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 220 als Einzelteil (z.B. als Metallplättchen oder Metallfolie) vorgefertigt und anschließend in die Wearable-Vorrichtung 204, z.B. die Chipkarte 204, eingebracht werden. Die Vorrichtung 220 kann beispielsweise in eine Öffnung eines Chipkartenträgers eingelegt und anschließend einlaminiert sein oder werden, beispielsweise in einem Fall, dass die Vorrichtung 220 eine Dicke aufweist, die einer Dicke des Chipkartenträgers entspricht, beispielsweise zwischen etwa 0,2 mm und etwa 1 mm. In einem Fall, dass die Vorrichtung 220 eine Dicke aufweist, die dünn genug ist, um nach einem Einlaminieren nicht oder höchstens in akzeptabler Weise aufzutragen, z.B. bei einer Dicke von 0,1 bis 0,2 mm, kann die Vorrichtung 220 einlaminiert werden, ohne in eine Öffnung eingelegt zu werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann in einer Draufsicht auf eine Hauptseite der Chipkarte 204 die Vorrichtung 220 zumindest teilweise innerhalb einer von der Antenne 226 umschlossenen Fläche angeordnet sein. Das ist beispielhaft in jeder der Figuren 2A bis 3 gezeigt, wobei in 2A, 2D und 3 die Vorrichtung vollständig in der von der Antenne 226 umschlossenen Fläche angeordnet ist. Diese Anordnung kann insbesondere im Hinblick auf eine Größe und/oder Gestaltung der Vorrichtung 220 vorteilhaft sein. Beispielsweise ist die Vorrichtung 220 der 2A gleichzeitig mit der Antenne 226 auf einer gemeinsamen Seite einer Trägerschicht bildbar. Die Vorrichtung 220 der 2D kann es (insbesondere wegen des Kondensators 220C) nötig machen, sich auf beide Seiten der Trägerschicht zu erstrecken, was einfacher ist, wenn dabei ein von der Antenne 226 bedeckter Bereich vermieden wird.
2B und 2C zeigen jeweils Ausführungsbeispiele, bei welchen die Vorrichtung 220 sich nur teilweise innerhalb des von der Antenne 226 umschlossenen Bereichs befindet. Damit kann ein störender Einfluss der Vorrichtung 220 auf Empfangs- bzw. Sendeeigenschaften der Antenne 226 verringert bzw. (insbesondere im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel aus 2C mit der ringförmigen Vorrichtung 220) minimiert werden.
Bei Wearable-Vorrichtungen 204 mit anderem Formfaktor, z.B. wie oben beschrieben (Schlüsselanhänger, Uhr, usw.), kann das Formen und Anordnen der Vorrichtung 220 innerhalb der Wearable-Vorrichtung 204 oder auf der Wearable-Vorrichtung 204 entsprechend angepasst vorgenommen werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, welches eine Wearable-Vorrichtung 204 bzw. eine Chipkarte 204 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweist, und ein Drahtlos-Energie-Ladegerät 330 gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden der Wearable-Vorrichtung 204 bzw. der Chipkarte 204.
In 3 sind drei aufeinanderfolgende Zustände einer Fremdobjekts-Detektion, für welche das Drahtlos-Energie-Ladegerät 330 gemäß seinem Drahtlos-Lade-Standard eingerichtet ist, veranschaulicht.
Der erste Zustand (mit 1 gekennzeichnet) kann einen Test-Ladezustand veranschaulichen, bei welchem vom Ladegerät 330 eine Test-Ladeenergie bereitgestellt wird, welche typischerweise nur einen Bruchteil der vollen Ladeenergie aufweist, so dass selbst bei Vorhandensein eines Fremdobjekts im Ladebereich kein Schaden erzeugt wird.
Die Wearable-Vorrichtung 204 bzw. die Chipkarte 204 kann daraufhin (als Zustand 2 gekennzeichnet) mit der Test-Ladeenergie wechselwirken, indem sie eine Last bereitstellt, z.B. indem Wirbelströme erzeugt werden oder Leistung vom Resonanz-Schwingkreis entnommen wird. Das Ladegerät 330 kann eingerichtet sein, die Lastaufnahme zu detektieren, beispielsweise anhand des detektierten Gegenfelds und/oder beispielsweise anhand eines Fehlens von Reflexion der Test-Ladeenergie und/oder auf andere geeignete Weise.
Das Ladegerät 330 kann eingerichtet sein, eine solcherart detektierte Lastaufnahme, welche insbesondere nicht mit einer Lastaufnahme einer zu ladenden elektronischen Vorrichtung korrespondiert, als Fremdobjekt zu detektieren.
Wie anhand des mit 3 gekennzeichneten Zustands erkennbar ist, kann aufgrund des erkannten Fremdobjekts die Test-Ladeenergie ausgeschaltet werden, und auf ein Bereitstellen der vollen Ladeenergie kann verzichtet werden.
Alternativ kann lediglich auf das Bereitstellen der vollen Ladeenergie verzichtet werden, wohingegen die Test-Ladeenergie weiter bereitgestellt wird.
Alternativ kann das Bereitstellen der Test-Ladeenergie zeitweise gestoppt werden, und regelmäßig wieder angeschaltet werden, um zu ermöglichen, ein Entfernen des Fremdobjekts zu erkennen.
Im Folgenden werden zusammenfassend einige Ausführungsbeispiele angegeben.
Ausführungsbeispiel 1 ist eine Wearable-Vorrichtung. Die Wearable-Vorrichtung weist eine Antennenstruktur, einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur, und eine in oder an der Wearable-Vorrichtung angeordnete Vorrichtung auf, die elektrisch leitfähiges Material aufweist und die eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät emittierten Funkwellen.
Ausführungsbeispiel 2 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der Drahtlos-Lade-Standard einer aus einer Gruppe von Drahtlos-Lade-Standards ist, wobei die Gruppe einen Qi-Standard, einen Powermat-Standard, einen Rezence-Standard und einen OpenDots-Standard aufweist.
Ausführungsbeispiel 3 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Vorrichtung als ringförmige oder geschlossene Fläche gebildet ist.
Ausführungsbeispiel 4 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Vorrichtung einen elektrischen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz, welche einer Ladefrequenz des Drahtlos-Energie-Ladegeräts entspricht, aufweist.
Ausführungsbeispiel 5 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei die Vorrichtung mit der Antenne eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bildet.
Ausführungsbeispiel 6 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei die Vorrichtung von der Antenne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist.
Ausführungsbeispiel 7 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, wobei die Wearable-Vorrichtung gebildet als Chipkarte, Schlüsselanhänger, Armreif, Kette, Uhr oder Ring.
Ausführungsbeispiel 8 ist eine Chipkarte. Die Chipkarte weist eine Antennenstruktur, einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur, und eine in oder an der Chipkarte angeordnete Vorrichtung auf, die elektrisch leitfähiges Material aufweist und die eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Auslösen mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät emittierten Funkwellen erfolgt.
Ausführungsbeispiel 9 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 8, welche ferner eine elektrisch isolierende Trägerschicht aufweist, auf welcher die Antennenstruktur gebildet ist.
Ausführungsbeispiel 10 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 9, wobei die Vorrichtung auf derselben Seite wie die Antennenstruktur gebildet ist, oder auf einer der Antennenstruktur abgewandten Seite der Trägerschicht.
Ausführungsbeispiel 11 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 10, wobei der Drahtlos-Lade-Standard einer aus einer Gruppe von Drahtlos-Lade-Standards ist, wobei die Gruppe einen Qi-Standard, einen Powermat-Standard, einen Rezence-Standard und einen OpenDots-Standard aufweist.
Ausführungsbeispiel 12 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 11, wobei die Vorrichtung als ringförmige oder geschlossene Fläche gebildet ist.
Ausführungsbeispiel 13 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 12, wobei die Vorrichtung einen elektrischen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz, welche einer Ladefrequenz des Drahtlos-Energie-Ladegeräts entspricht, aufweist.
Ausführungsbeispiel 14 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 13, wobei die Vorrichtung mit der Antenne eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bildet.
Ausführungsbeispiel 15 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 13, wobei die Vorrichtung von der Antenne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist.
Ausführungsbeispiel 16 ist eine Wearable-Vorrichtung. Die Wearable-Vorrichtung weist eine Antennenstruktur, einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur, und eine in oder an der Wearable-Vorrichtung angeordnete Vorrichtung auf, wobei die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät emittierten Funkwellen.
Ausführungsbeispiel 17 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei die Oberfläche der Vorrichtung auf einer dem Drahtlos-Energie-Ladegerät zugewandten Seite eine Fläche von mindestens 177 mm² aufweist oder eine Fläche von mindestens 380 mm² als geschlossener Ring umgibt.
Ausführungsbeispiel 18 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 16 oder 17, wobei der Drahtlos-Lade-Standard einer aus einer Gruppe von Drahtlos-Lade-Standards ist, wobei die Gruppe einen Qi-Standard, einen Powermat-Standard, einen Rezence-Standard und einen OpenDots-Standard aufweist.
Ausführungsbeispiel 19 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 18, wobei die Oberfläche eine ringförmige oder geschlossene Fläche bildet.
Ausführungsbeispiel 20 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 19, wobei die Vorrichtung mit der Antenne eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bildet.
Ausführungsbeispiel 21 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 20, wobei die Vorrichtung von der Antenne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist.
Ausführungsbeispiel 22 ist eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 21, wobei die Wearable-Vorrichtung gebildet als Chipkarte, Schlüsselanhänger, Armreif, Kette, Uhr oder Ring.
Ausführungsbeispiel 23 ist eine Chipkarte. Die Chipkarte weist eine Antennenstruktur, einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur, und eine in oder an der Chipkarte angeordnete Vorrichtung auf, die elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Auslösen mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät emittierten Funkwellen erfolgt.
Ausführungsbeispiel 24 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 23, wobei die Oberfläche der Vorrichtung auf einer dem Drahtlos-Energie-Ladegerät zugewandten Seite eine Fläche von mindestens 177 mm² aufweist oder eine Fläche von mindestens 380 mm² als geschlossener Ring umgibt.
Ausführungsbeispiel 25 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 23 oder 24, wobei in einer Draufsicht auf eine Hauptseite der Chipkarte die Vorrichtung zumindest teilweise innerhalb einer von der Antenne umschlossenen Fläche angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 26 ist eine Chipkarte gemäß Ausführungsbeispiel 23, wobei die Antenne als Schleifenantenne gebildet ist, wobei in einer Draufsicht auf eine Hauptseite der Chipkarte die Vorrichtung einen Ring bildet, und wobei die Schleifenantenne so gebildet ist, dass parallel zueinander verlaufende Antennenabschnitte in der Draufsicht innerhalb einer von der ringförmigen Vorrichtung umschlossenen Fläche angeordnet sind.
Ausführungsbeispiel 27 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 23 bis 26, wobei die Vorrichtung mit der Antenne eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bildet.
Ausführungsbeispiel 28 ist eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 23 bis 27, wobei die Vorrichtung von der Antenne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist.
Ausführungsbeispiel 29 ist ein System, das mindestens eine Wearable-Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 oder 16 bis 22 und ein Drahtlos-Energie-Ladegerät, das eingerichtet ist, die Wearable-Vorrichtung gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zu laden und Fremdobjekte gemäß dem Standard zu detektieren, aufweist.
Ausführungsbeispiel 30 ist ein System, das mindestens eine Chipkarte gemäß einem der Ausführungsbeispiele 8 bis 15 oder 23 bis 28 und ein Drahtlos-Energie-Ladegerät, das eingerichtet ist, die Chipkarte gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zu laden und Fremdobjekte gemäß dem Standard zu detektieren, aufweist.

Claims

Wearable-Vorrichtung (204), aufweisend: • eine Antennenstruktur (226); • einen Chip mit einem Empfänger (224), der mit der Antennenstruktur (226) elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur (226); • eine in oder an der Wearable-Vorrichtung (204) angeordnete Vorrichtung (220), die elektrisch leitfähiges Material aufweist und die eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) emittierten Funkwellen.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß Anspruch 1, wobei der Drahtlos-Lade-Standard einer aus einer Gruppe von Drahtlos-Lade-Standards ist, wobei die Gruppe aufweist: • einen Qi-Standard; • einen Powermat-Standard; • einen Rezence-Standard; und • einen OpenDots-Standard.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (220) als ringförmige oder geschlossene Fläche gebildet ist.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung (220) einen elektrischen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz, welche einer Ladefrequenz des Drahtlos-Energie-Ladegeräts (330) entspricht, aufweist.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (220) mit der Antenne eine gemeinsame strukturierte Metallisierungsschicht bildet.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (220) von der Antenne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gebildet als: • Chipkarte; • Schlüsselanhänger; • Armreif; • Kette; • Uhr; oder • Ring.
Chipkarte (204), aufweisend: • eine Antennenstruktur (226); • einen Chip mit einem Empfänger (224), der mit der Antennenstruktur (226) elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur (226); • eine in oder an der Chipkarte (204) angeordnete Vorrichtung (220), die elektrisch leitfähiges Material aufweist und die eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Auslösen mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) emittierten Funkwellen erfolgt.
Chipkarte (204) gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend: eine elektrisch isolierende Trägerschicht, auf welcher die Antennenstruktur (226) gebildet ist.
Chipkarte (204) gemäß Anspruch 9, wobei die Vorrichtung (220) auf derselben Seite wie die Antennenstruktur (226) gebildet ist, oder auf einer der Antennenstruktur (226) abgewandten Seite der Trägerschicht.
Wearable-Vorrichtung (204), aufweisend: • eine Antennenstruktur (226); • einen Chip mit einem Empfänger (224), der mit der Antennenstruktur (226) elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur (226); • eine in oder an der Wearable-Vorrichtung (204) angeordnete Vorrichtung (220), die elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Auslösen mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) emittierten Funkwellen erfolgt.
Wearable-Vorrichtung (204) gemäß Anspruch 11, wobei die Oberfläche der Vorrichtung (220) auf einer dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) zugewandten Seite eine Fläche von mindestens 177 mm² aufweist oder eine Fläche von mindestens 380 mm² als geschlossener Ring umgibt.
Chipkarte (204), aufweisend: • eine Antennenstruktur (226); • einen Chip mit einem Empfänger, der mit der Antennenstruktur (226) elektrisch gekoppelt ist und eingerichtet ist zum Empfangen von Funksignalen mittels der Antennenstruktur (226); • eine in oder an der Chipkarte (204) angeordnete Vorrichtung (220), die elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials eingerichtet ist zum Auslösen einer Fremdobjekts-Detektion bei einem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zum Drahtlos-Laden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Auslösen mittels einer Lastaufnahme von von dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) emittierten Funkwellen erfolgt.
Chipkarte (204) gemäß Anspruch 13, wobei die Oberfläche der Vorrichtung (220) auf einer dem Drahtlos-Energie-Ladegerät (330) zugewandten Seite eine Fläche von mindestens 177 mm² aufweist oder eine Fläche von mindestens 380 mm² als geschlossener Ring umgibt.
Chipkarte (204) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei in einer Draufsicht auf eine Hauptseite der Chipkarte die Vorrichtung (220) zumindest teilweise innerhalb einer von der Antenne umschlossenen Fläche angeordnet ist.
Chipkarte (204) gemäß Anspruch 13, wobei die Antenne als Schleifenantenne gebildet ist; wobei in einer Draufsicht auf eine Hauptseite der Chipkarte die Vorrichtung (220) einen Ring bildet; und wobei die Schleifenantenne so gebildet ist, dass parallel zueinander verlaufende Antennenabschnitte in der Draufsicht innerhalb einer von der ringförmigen Vorrichtung (220) umschlossenen Fläche angeordnet sind.
System (300), aufweisend: • mindestens eine Wearable-Vorrichtung (204) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, 11 oder 12; und • ein Drahtlos-Energie-Ladegerät (330), das eingerichtet ist, die Wearable-Vorrichtung (204) gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zu laden und Fremdobjekte gemäß dem Standard zu detektieren.
System (300), aufweisend: • mindestens eine Chipkarte gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 oder 13 bis 17; und • ein Drahtlos-Energie-Ladegerät (330), das eingerichtet ist, die Chipkarte gemäß einem Drahtlos-Lade-Standard zu laden und Fremdobjekte gemäß dem Standard zu detektieren.