DE102021132044A1

DE102021132044A1 - Notstromversorgung für eine elektrische Komponente einer Tür oder eines Fensters

Info

Publication number: DE102021132044A1
Application number: DE102021132044.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hörz
Original assignee: Assa Abloy Sicherheitstechnik GmbH
Current assignee: Assa Abloy Sicherheitstechnik GmbH
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-06-07
Also published as: CH719209A2

Abstract

Es wird eine Notstromversorgungsvorrichtung (3) zur Versorgung einer elektrischen Komponente (21, 22, 23) einer Tür oder eines Fensters mit Notstrom vorgeschlagen, die einen Energiespeicher (32) mit einem Kondensator (321) und eine Spannungswandlerschaltung (4) aufweist. Um bei einer möglichst kompakten Bauweise eine ausreichende Menge an elektrischer Energie für eine Notstromversorgung bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass eine Spannungswandlerschaltung (4) vorgesehen ist, welche die reguläre Versorgungsspannung heraufsetzt, um den wenigstens einen Kondensator (321) mit einer höheren Spannung als die reguläre Versorgungsspannung der Versorgungsleitung aufzuladen, und bei Notversorgung die Spannung des wenigstens einen Kondensators (321) herabsetzt, um die elektrische Komponente (21, 22, 23) im Notfall mit elektrischer Energie zu versorgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Notstromversorgungsvorrichtung für die Versorgung einer elektrischen Komponente einer Tür oder eines Fensters gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Unter elektrischen Komponenten einer Tür oder eines Fensters werden in der Praxis insbesondere Antriebe und/oder Zuhaltungen wie Türschließer und/oder Schlösser oder Feststellvorrichtungen verstanden. Um sicherzustellen, dass die Türe oder das Fenster auch im Notfall, d.h. bei Stromausfall, im Brandfall oder bei Störungen der Stromversorgung ordnungsgemäß funktioniert bzw. begehbar ist, werden in der Praxis Notstromversorgungen eingesetzt. Dabei ist es notwendig, dass die Notstromversorgung ausreichend Energie zur Verfügung stellt, um die Tür oder das Fenster ordnungsgemäß zu bedienen oder in einen definierten Zustand zu bringen.
Aus der EP 2 871 307 A1 ist eine Vorrichtung zur elektrischen Versorgung eines motorbetriebenen Schlosses einer Tür bekannt, die einen Energiespeicher aufweist, welcher mindestens einen Kondensator umfasst und der ausgelegt ist, dass im Falle eines Stromausfalls oder einer Stromunterbrechung der Motor elektrisch betreibbar ist, um beispielsweise das Schloss zu entriegeln.
Die EP 3 337 008 A2 zeigt ebenfalls eine Notstromversorgungseinrichtung für eine Türanlage. Die hier beschriebene Notstromversorgungseinrichtung ist modular aufgebaut und kann erweitert werden, um ausreichend Energie für den Notbetrieb bereitzustellen. Auch hier ist ein wesentlicher Punkt, dass die gespeicherte Energie einen vollständigen Entriegelungs- bzw. Verriegelungsvorgang der Türanlage ermöglicht.
Aus der DE 20 2010 006 954 U1 ist eine Schließvorrichtung für Türen oder Fenster mit einer motorischen Antriebseinrichtung bekannt. Weiter ist beschrieben, dass die Stromversorgungseinrichtung ein autarkes Stromversorgungspufferbauteil aufweist, welches derart bemessen ist, dass bei Stromausfall zumindest eine Notbetätigung möglich ist.
In der Praxis ist es notwendig, in einer Notstromversorgungsvorrichtung ausreichend elektrische Energie für den Notbetrieb abzuspeichern. Diese Anforderung steht in Konkurrenz zu der benötigten Baugröße sowie den aufzuwendenden Kosten. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Notstromversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die im Notfall eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit aufweist und dennoch kostengünstig herstellbar ist und insbesondere nur relativ wenig Bauraum benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Notstromversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Versorgung eines Türschlosses oder eines Türantriebs oder eines Türöffners gemäß den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Notstromversorgungsvorrichtung für die Versorgung einer elektrischen Komponente einer Tür oder eines Fensters, insbesondere eines Schlosses und/oder eines Antriebs und/oder einer Zuhaltung und/oder eines Türöffners vorgeschlagen, wobei die elektrische Komponente im Normalbetrieb über eine Versorgungsleitung mit einer Versorgungsspannung versorgt wird, mit einem Energiespeicher umfassend wenigstens einen Kondensator, wobei der Energiespeicher mit der Versorgungsleitung verbindbar ist, vorzugsweise verbunden ist, und im Normalbetrieb über die Versorgungsleitung aufgeladen wird, sowie mit einer Spannungswandlerschaltung. Wesentlich dabei ist, dass die Spannungswandlerschaltung bei Störungen oder Ausfällen der Versorgungsspannung auf Notversorgung schalte und unter Entladung des wenigstens einen Kondensators die elektrische Komponente mit elektrischer Energie versorgt.
Über die Spannungswandlerschaltung kann das Spannungsniveau des Energiespeichers bzw. des als Energiespeicher verwendeten Kondensators angepasst werden, vorzugsweise entsprechend der Spannungsfestigkeit des als Energiespeicher verwendeten Kondensators angepasst werden. Insbesondere kann die Spannung an die Versorgungsleitung angepasst werden und/oder an den benötigten Spannungsbedarf der zu versorgenden Komponente im Notbetrieb angepasst werden. Dadurch ist es möglich, den zur Verfügung stehenden Bauraum und die Parameter des als Speicherbauelement verwendeten Kondensators optimal auszunutzen, insbesondere unabhängig von der vorhandenen Versorgungsspannung bzw. von der im Notfall zu liefernden Spannung des Notstroms.
Die Notstromversorgungsvorrichtung kann dabei autark oder als integrierte Notstromversorgung ausgebildet sein. Vorzugsweise versteht man unter autarke Notstromversorgungsvorrichtung eine als eigenständige Komponente aufgebaute Notstromversorgungsvorrichtung, die mit der Versorgungsleitung der elektrischen Komponente verbindbar ist oder in die Versorgungsleitung eingeschleift werden kann. Insbesondere wird unter einer integrierten Notstromversorgungsvorrichtung eine Notstromversorgungsvorrichtung verstanden, welche in das Gehäuse der mit Notstrom zu versorgenden elektrischen Komponente eingebaut, oder unmittelbar an das Gehäuse angrenzend angebaut werden kann. Insbesondere kann die integrierte Notstromversorgungsvorrichtung mit dem Gehäuse der zu versorgenden elektrischen Komponente verbunden werden, beispielsweise durch verschrauben oder verrasten.
Vorzugsweise wird unter Tür oder Fenster ein Fenster in einem Gebäude bzw. eine Gebäudetür verstanden. Dabei kann es sich um eine Zugangstür und/oder eine Fluchttür und/oder eine Brandschutztür und/oder ein entsprechendes Fenster handeln.
Unter Energiespeicher wird ein elektrischer Energiespeicher verstanden, der wenigstens einen Kondensator umfasst. Dabei kann ein Kondensator alleine als Energiespeicherbauelement verwendet werden, oder es können mehrere Kondensatoren verwendet werden, die zueinander parallel und/oder in Reihe geschaltet sind, um die gewünschte Speicherkapazität bzw. Spannungsfestigkeit zu erhalten.
Vorzugsweise wird unter der Versorgung im Normalbetrieb über eine Versorgungsleitung mit einer Versorgungsleitung eine netzbasierte Stromversorgung, insbesondere über ein Hausnetz und ein Netzteil, verstanden. Vorzugsweise wird unter Störungen bzw. einem Ausfallen der Versorgungsspannung verstanden, dass die reguläre Versorgungsspannung der elektrischen Komponente ausfällt oder unter ein bestimmtes Spannungsniveau abfällt, bei dem die Versorgung der elektrischen Komponente nicht mehr zuverlässig gegeben ist. Beispielsweise durch Stromausfall oder einem Defekt am Netzteil. Es können jedoch auch Störungszustände mit abgedeckt werden, bei denen die Versorgungsspannung mit Störimpulsen oder entsprechenden EMV-Störungen überlagert wird, sodass diese einen regulären Betrieb der elektrischen Komponente beeinträchtigen würden.
Der erfindungsgemäße Gedanke umfasst ferner ein Verfahren zur Versorgung eines Türschlosses oder eines Türantriebs oder eines Türöffners mit Notstrom, wobei im Normalbetrieb das Türschloss oder der Türantrieb oder der Türöffner mit einer Versorgungsspannung betrieben wird. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Energiespeichers mit wenigstens einem Kondensator, wobei der Kondensator im Normalbetrieb von einer Versorgungsleitung des Türschlosses oder des Türantriebs oder des Türöffners aufgeladen wird, ein automatisches Umschalten bei Störungen oder Ausfall der Versorgungsspannung auf Notstrom und Versorgung des Türschlosses oder des Türantriebs oder des Türöffners unter Entladung des wenigstens einen Kondensators mit Notstrom. Wesentlich dabei ist, dass der Kondensator mit einer höheren Spannung als die auf der Versorgungsleitung regulär vorhandene Versorgungsspannung geladen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung die Versorgungsspannung heraufsetzt oder herauftransformiert, um den Energiespeicher, vorzugsweise den wenigstens einen Kondensator des Energiespeichers, mit einer höheren Spannung als die Versorgungsspannung aufzuladen, und dass die Spannungswandlerschaltung bei Notversorgung die Spannung des Energiespeichers bzw. des wenigstens einen Kondensators des Energiespeichers herabsetzt, um die elektrische Komponente mit elektrischer Energie zu versorgen.
Dadurch kann erreicht werden, dass das Spannungsniveau des Energiespeichers höher ist als die reguläre Versorgungsspannung der elektrischen Komponente. So wird ermöglicht, dass die Energie in dem Energiespeicher auf einem höheren Spannungsniveau gespeichert wird als zum Betrieb der elektrischen Komponenten benötigt wird. Vorteilhafterweise ist bei einem Kondensator die gespeicherte Energie proportional zu der Spannung im Quadrat. Das heißt, dass in einem Kondensator die 4fache elektrische Energiemenge speicherbar ist, wenn die Spannung verdoppelt wird. So ist es möglich, in relativ kleinen Kondensatoren eine deutlich größere Energiemenge zu speichern als dies auf Basis des Spannungsniveaus der Versorgungsspannung möglich wäre. Dadurch kann die gespeicherte elektrische Energiemenge erhöht werden, ohne dass dafür mehr Bauteile, teurere Bauteile oder mehr Bauraum benötigt wird. Weiter kann die Betriebszuverlässigkeit erhöht werden, indem die im Notfall zur Verfügung stehende elektrische Energiemenge vergrößert wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spannung des Energiespeichers oder des wenigstens einen Kondensators mindestens das 1 ,5fache, oder mindestens das Doppelte, oder mindestens das Dreifache, oder mindestens das 4fache, insbesondere ein Mehrfaches, der Versorgungsspannung beträgt.
Von Vorteil ist auch, dass für die Speicherung relativ preisgünstige Elektrolytkondensatoren oder Tantal-Kondensatoren eingesetzt werden können und man sich dadurch den Einsatz der relativ teuren und von der Lebensdauer her begrenzten Super Caps oder Gold Caps erspart.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Spannungsschaltung einen Aufwärtsregler, insbesondere Step-Up-Wandler zum Heraufsetzen der Versorgungsspannung und Aufladen des wenigstens einen Kondensators aufweist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung einen Abwärtsregler, insbesondere Step-Down-Wandler aufweist, um bei Notversorgung die Spannung des wenigstens einen Kondensators zur Versorgung der elektrischen Komponente herabzusetzen.
Vorzugsweise werden hocheffiziente Spannungswandler als Aufwärtsregler und/oder Abwärtsregler verwendet, die einen Wirkungsgrad von > 90 %, vorzugsweise > 94 %, höchstvorzugsweise > 96 % aufweisen. Dadurch ist es möglich, die elektrische Energie mit einem hohen Wirkungsgrad zu speichern und die auftretenden Speicherverluste bzw. Wandlungsverluste relativ klein zu halten.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung eine Umschaltvorrichtung aufweist, umfassend einen Spannungsdetektor zum Messen der Spannung auf der Versorgungsleitung, und dass die Umschaltvorrichtung bei Unterschreiten eines vorgebbaren Mindestspannungswerts an der Versorgungsleitung automatisch auf Notversorgung schaltet, und/oder bei Überschreiten einer vorgegebenen Schaltschwelle automatisch auf Normalbetrieb schaltet. Vorteilhafterweise kann dadurch ein automatischer Notbetrieb eingerichtet werden. Das heißt ein Ausfall der zu versorgenden elektrischen Komponente bzw. eine Betriebsstörung kann durch die automatische Umschaltvorrichtung verhindert werden. Besonders vorteilhaft ist, dass wenn die elektrische Versorgungsspannung wieder im Normalbetrieb läuft, die Umschaltvorrichtung wieder automatisch und unterbrechungsfrei auf Normalbetrieb umschaltet, ohne dass dazu ein Wartungseingriff oder ein Tausch von Sicherungen notwendig wird.
Bei einer vorzugsweisen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung eine Vorrangschaltung aufweist, die im Normalbetrieb die zu versorgende elektrische Komponente mit der Versorgungsleitung verbindet und im Notbetrieb die zu versorgende elektrische Komponente mit dem wenigstens einen Kondensator und/oder dem Abwärtsregler, insbesondere Step-Down-Wandler, verbindet. Über die Vorrangschaltung kann sichergestellt werden, dass die zu versorgende elektrische Komponente, sofern eine funktionierende Versorgungsspannung vorhanden ist, immer zuverlässig über diese Spannungsquelle mit elektrischer Energie versorgt wird. Bei Ausfall der regulären Versorgungsspannung schaltet die Vorrangschaltung automatisch auf die Notstromversorgung um, um den Betrieb der elektrischen Komponente störungsfrei und insbesondere unterbrechungsfrei aufrecht zu erhalten. Ein weiterer Vorteil der Vorrangschaltung ist, dass sobald die reguläre Versorgungsspannung wieder vorhanden ist, ein automatisches Zurückschalten von Notbetrieb auf die reguläre Versorgungsspannung erfolgt.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrangschaltung wenigstens zwei miteinander verbundene Dioden aufweist, insbesondere dass die Kathoden der wenigstens zwei Dioden miteinander verbunden sind.
Beispielsweise kann der wenigstens eine Kondensator des Energiespeichers als ein Elektrolytkondensator und/oder als ein Tantal-Kondensator ausgebildet sein.
Die Notstromversorgungsvorrichtung kann zum Einbau in Neukomponenten oder für neu herzustellende Türanlagen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann diese jedoch auch zum Nachrüsten in bestehende Anlagen vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung zum Anschluss an Versorgungsleitungen mit einer Versorgungsspannung im Bereich von 6 V bis 30 V ausgebildet ist, insbesondere dass der Energiespeicher im Falle einer Notversorgung die elektrische Komponente über die Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt. Dadurch ist es möglich, die Notstromversorgungsvorrichtung ohne Weiteres bei den gängigsten bestehenden Gebäudeinstallationen zu verwenden.
Um eine hohe elektrische Energiespeicherkapazität zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kondensator eine Spannungsfestigkeit von wenigstens 35 V oder wenigstens 50 V oder wenigstens 63 V aufweist. Entsprechend kann der Energiespeicher mit einer Spannung in Höhe von bis zu 35 V oder 50 V oder 63 V aufgeladen werden.
Um eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung im Notbetrieb eine Spannung in Höhe der regulären Versorgungsspannung zur Versorgung der elektrischen Komponente liefert.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Spannungswandlerschaltung im Notbetrieb eine Notspannung zur Versorgung der elektrischen Komponente liefert, die kleiner als die reguläre Versorgungsspannung ist. Durch die im Notbetrieb kleinere Versorgungsspannung der elektrischen Komponente kann die Stromaufnahme der zu versorgenden elektrischen Komponente reduziert und dadurch die Betriebsdauer der Notstromversorgung verlängert werden. Von Vorteil ist, dass die im Notbetrieb zu liefernde Spannung so groß gewählt wird, dass anhand dieser immer noch ein zuverlässiger Betrieb der zu versorgenden elektrischen Komponente möglich ist.
Die reguläre Versorgungsspannung kann dabei einen Nennwert und ein Toleranzfenster umfassen. Beispielsweise einen Nennwert von 12 V mit einer Toleranz von +/- 10 Prozent. Die Höhe der Notspannung kann so gewählt werden, dass die Notspannung kleiner ist als die untere Toleranzgrenze der Versorgungsspannung. Also beispielsweise kleiner als 10,8 V.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Höhe der Notspannung einstellbar ist. So kann die Notspannung eingestellt werden, um im Notbetrieb eine für die zu versorgende elektrische Komponente anpassbare Notspannung zu liefern. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass im Notbetrieb ein Notstrom mit einer Notspannung kleiner als die reguläre Versorgungsspannung der Versorgungsleitung bereitgestellt wird.
In vorteilhafter Weise kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Türschloss oder der Türantrieb oder der Türöffner bei Versorgung mit der Notspannung automatisch in einen Notbetrieb schaltet bzw. geschaltet wird. Durch den Notbetrieb kann die zu versorgende elektrische Komponente zum einen elektrische Energie einsparen, zum anderen kann die elektrische Komponente in einen vorbestimmten Notfallzustand verbracht werden oder die Türe oder das Fenster, an der die zu versorgende elektrische Komponente angeordnet ist, kann von dieser in einen definierten Zustand verbracht werden, also beispielsweise verriegelt oder entriegelt werden oder in Schließlage verbracht werden. Über die unterschiedliche Höhe der Versorgungsspannung geschieht dies sozusagen im Notfall automatisch ohne dass eine zusätzliche Ansteuerung der elektrischen Komponenten über Sensoren oder ähnliches dafür notwendig wird.
Um die Ansteuerung unterschiedlicher elektrischer Komponenten sicherzustellen, kann vorgesehen sein, dass die Höhe der Notspannung einstellbar ist.
Der erfindungsgemäße Gedanke bezieht sich auch auf ein System umfassend eine Notstromversorgungseinrichtung gemäß einem der vorstehend beschriebenen Beispiele sowie ein Türschloss und/oder einen Türantrieb und/oder einen Türöffner.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Notstromversorgungsvorrichtung als ein Modul oder eine Baueinheit ausgebildet ist und in ein Gehäuse des Türschlosses oder des Türantriebs oder des Türöffners einsetzbar ist, oder an einer Seitenwand des Gehäuses befestigbar, insbesondere ansteckbar ist, vorzugsweise die Seitenwand des Gehäuses durchgreift.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die elektrische Komponente, vorzugsweise das Türschloss oder der Türantrieb oder der Türöffner ein Steuergerät aufweist, welches einen Normalbetrieb und einen Notbetrieb umfasst und bei einer Versorgung mit elektrischer Energie mit einer Spannung in Höhe der Versorgungsspannung in den Normalbetrieb schaltet und bei einer Versorgung mit elektrischer Energie in Höhe der Notspannung in den Notbetrieb schaltet.
Von Vorteil dabei ist, dass der Notbetrieb einen geringeren Stromverbrauch als der Normalbetrieb aufweist. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät im Notbetrieb das Ansteuern einer definierten Stellung steuert, vorzugsweise eines Entriegelungszustands, oder eines Verriegelzustands, oder das Erreichen einer Schließlage steuert.
Eine Anwendung der Erfindung kann insbesondere in Gebäuden erfolgen, insbesondere für eine Automatisierung von Türen und/oder Fenstern und/oder für eine Zutrittssteuerung von Türen und/oder Fenstern. Auch für Türen und/oder Fenster in Fluchtwegen von Gebäuden. Für den Fachmann ist auch vorstellbar, dass die erfindungsgemäße Notstromversorgungsvorrichtung an Fahrzeugtüren einsetzbar ist. Die Notstromversorgungsvorrichtung kann als Modul bzw. als Stand-Alone Gerät eingesetzt bzw. vertrieben werden. Alternativ kann die Notstromversorgungsvorrichtung in eine elektrische Komponente integriert vertrieben werden, also in ein Türschloss oder einen Türöffner oder einen Türantrieb integriert vertrieben werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Figuren gezeigt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben. Dabei zeigen:

1: eine beispielhafte Anwendung der Erfindung an einer Gebäudetür;
2: ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Notstromversorgungsvorrichtung;
3: ein Schaltbild eines Anwendungsbeispiels der erfindungsgemäßen Notstromversorgungsvorrichtung.

In den 1 bis 3 sind beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt. Die Figuren sollen nicht eingrenzend verstanden werden, sondern stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar. In den Figuren sind Merkmale mit derselben technischen Funktion jeweils mit den gleichen Referenzzeichen versehen. Der Fachmann kann die in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen im Rahmen der Ansprüche und seines handwerklichen Könnens abändern bzw. Merkmale verschiedener Ausgestaltungen untereinander kombinieren ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die 1 zeigt eine Türe 1, an der mehrere elektrische Komponenten 21, 22, 23 angeordnet sind. Die elektrischen Komponenten umfassen ein Schloss 22, einen Türöffner 21 sowie einen Türantrieb 23.
Die Tür 1 umfasst einen Türflügel 11, der über Türbänder 13a und 13b schwenkbar an einem Türrahmen 12 gelagert ist. Im Bereich seiner Schließkante weist der Türflügel 11 ein Türschloss 22 mit einer Türklinke 14 auf. Das Türschloss 22 kann mittels eines nicht dargestellten Schlüssels bzw. Schließzylinder betätigt werden. In dem Türschloss 22 ist ein Türschlosssteuergerät 221 angeordnet. Über das Türschlosssteuergerät 221 kann das Türschloss 22 gesteuert werden, beispielsweise kann eine motorische Bewegung eines Schlossriegels und/oder einer Schlossfalle erfolgen.
Zwischen Türrahmen 12 und Türflügel 11 ist ein Türöffner 21 vorgesehen. Der Türöffner 21 ist am Türrahmen 12 angeordnet und weist eine Türöffnerfalle auf, die mit einem am Türflügel angeordneten Türschnäpper zusammenwirkt. Der Türöffner 21 weist ein Türöffnersteuergerät 211 auf. Über das Türöffnersteuergerät kann der Türöffner gesteuert werden. Das Türöffnersteuergerät 211 ist optional, d.h. es ist auch denkbar, dass ein Türöffner 21 ohne eigenes Türöffnersteuergerät 211 eingesetzt wird.
Am oberen Ende des Türflügels 11 ist ein Türantrieb 23 angeordnet. Der Türantrieb 23 ist mit dem Türrahmen 12 verbunden und treibt über ein Scherengestänge den Türflügel 11 an. D. h. der Türantrieb kann den Türflügel 11 motorisch in eine Offenstellung bzw. Schließstellung verbringen. Der Türantrieb 23 weist ein Türantriebssteuergerät 231 auf.
Die elektrischen Komponenten 21, 22 bzw. 23 werden über eine Versorgungsleitung 31 mit elektrischer Energie versorgt. Im Falle des Türschlosses 22 ist die Versorgungsleitung 31 über einen flexiblen Kabelübergang 16 geführt, um die Bewegung zwischen Türflügel 11 und Türrahmen 12 auszugleichen. Zwischen der Versorgungsleitung 31 und den elektrischen Komponenten 21, 22 bzw. 23 ist jeweils eine Notstromversorgungsvorrichtung 3 angeordnet. Die Notstromversorgungsvorrichtung 3 übernimmt im Falle eines Stromausfalls oder im Falle dass Störungen der elektrischen Versorgungsspannung vorliegen, die Notstromversorgung der elektrischen Komponente, also entweder des Türschlosses 22 oder des Türöffners 21 oder des Türantriebs 23.
Die Versorgungsleitung 31 wird von einem Netzteil 15 gespeist. Das Netzteil 15 ist von der Türe 1 abgesetzt und dient dazu, eine vorhandene Netzspannung zu transformieren und eine Versorgungsspannung für die elektrischen Komponenten der Türe bereitzustellen. Die Versorgungsspannung beträgt beispielsweise 12-Volt-Gleichspannung oder 24-Volt-Gleichspannung.
In der 2 ist ein schematischer Aufbau der Notstromversorgungsvorrichtung 3 gezeigt. Die Notstromversorgungsvorrichtung 3 umfasst eine Spannungswandlerschaltung 4 sowie eine Vorrangschaltung 43. Am Eingang der Notstromversorgungsvorrichtung 3, d.h. an den Anschlüssen in der 2 auf der linken Seite, wird die Versorgungsleitung 31 angeschlossen. Der Ausgang der Notstromversorgungsvorrichtung 3, d.h. die Kontakte oder Anschlüsse der rechten Seite in der 2, sind mit einer elektrischen Komponente, hier in 2 beispielsweise das Türschloss 22, verbunden.
Die Spannungswandlerschaltung 4 weist einen Energiespeicher 32 auf. Der Energiespeicher 32 besitzt als die elektrische Energie speicherndes Bauteil einen Kondensator 321. Der Kondensator 321 kann als ein einzelner Kondensator oder als eine Kombination mehrerer Kondensatoren ausgebildet sein. Die Kondensatoren 321 bzw. der Kondensator 321 ist kostengünstig als Elektrolytkondensator ausgebildet und weist dabei eine Spannungsfestigkeit von vorzugsweise 35 V oder 50 V oder 60 V auf, jedenfalls höher als die reguläre Versorgungsspannung an der Versorgungsleitung 31.
Der Energiespeicher 32 ist über einen Aufwärtsregler bzw. Step-Up-Wandler 41 mit der Versorgungsleitung 31 verbunden. Über den Aufwärtswandler wird die Versorgungsspannung der Versorgungsleitung heraufgesetzt, um den Energiespeicher 32 bzw. den oder die Kondensatoren 321 mit einer höheren Spannung aufzuladen als auf der Versorgungsleitung regulär vorhanden ist. Durch die höhere Spannung gelingt es, eine höhere Speicherdichte an elektrischer Energie in dem Energiespeicher zu erzielen.
Am Ausgang des Energiespeichers ist ein Abwärtsregler bzw. Step-Down-Wandler 42 angeordnet. Dieser Step-Down-Wandler setzt die hohe Spannung des Energiespeichers wieder in eine niedrigere Spannung um, um im Notfall die angeschlossene elektrische Komponente, im Beispiel der 2 das Türschloss 22, mit elektrischer Energie zu versorgen.
Die Vorrangschaltung 43 weist zwei Dioden auf, die derart verschaltet sind, dass jeweils die Spannungsquelle mit der höheren Spannung auf die elektrische Komponente bzw. das Türschloss durchgeschaltet wird. Im Normalbetrieb ist die über die Versorgungsleitung 31 anliegende Spannung an der Vorrangschaltung 43 höher, sodass über die obere Diode die Versorgungsspannung an das Türschloss 22 durchgeleitet wird. Sofern die Versorgungsspannung der Versorgungsleitung ausfällt, fällt die Spannung an der oberen Diode ab und die untere Diode wird leitend und verbindet die Ausgangsspannung des Step-Down-Wandlers 42 automatisch mit dem Türschloss 22. D.h. dass bei einem Ausfall oder Störung der Versorgungsspannung auf der Versorgungsleitung automatisch und unterbrechungsfrei die Notstromversorgung durch die Vorrangschaltung 43 umgeschaltet bzw. eingeschaltet wird. Sobald die Versorgungsleitung 31 wieder eine reguläre Versorgungsspannung liefert, stellt die Vorrangschaltung 43 die Versorgung des Türschlosses 22 automatisch und unterbrechungsfrei wieder zurück auf die reguläre Versorgungsspannung über die Versorgungsleitung 31. Über den Step-Up-Wandler 41 kann nun der Energiespeicher 32 wieder aufgeladen werden, um zu gewährleisten, dass der Energiespeicher 32 möglichst immer vollständig geladen ist.
Es ist vorgesehen, dass der über den Step-Down-Wandler 42 bereitgestellte Strom bzw. die bereitgestellte Spannung ein niedrigeres Spannungsniveau aufweist als die Versorgungsspannung der Versorgungsleitung 31. Über das niedrigere Spannungsniveau, das als Notspannung bezeichnet wird, kann das Türschloss 22 automatisch in einen Notbetrieb bzw. in einen Stromsparbetrieb übergehen. Dazu reicht im Steuergerät 221 des Türschlosses 22 ein einfacher Spannungsdetektor aus und es ist keine externe Steuerleitung für das Schalten des Türschlosses 22 in den Notbetrieb bzw. Stromsparbetrieb notwendig.
Die 3 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild einer Ausführung der erfindungsgemäßen Notstromversorgungsvorrichtung 3. In dem Schaltbild der 3 ist wiederum auf der linken Seite der Anschluss an die Versorgungsleitung 31 vorgesehen. An der rechten Seite sind die Anschlüsse zur Versorgung einer elektrischen Komponente, beispielsweise eines Türschlosses 22. Ebenfalls an der rechten Seite ist die Vorrangschaltung 43 angeordnet, welche die beiden Dioden D7 bzw. D3 aufweist. Der Energiespeicher 32 weist zwei parallel geschaltete Kondensatoren 321 auf, die in dem Schaltbild mit C7 bzw. C8 bezeichnet sind. Auf der linken Seite des Schaltbilds ist der Aufwärtsregler 41 gezeigt, welcher ein integrierter Schaltregler ist. Auf der rechten Seite des Schaltbilds zwischen dem Energiespeicher 32 und der Vorrangschaltung 43 ist der Abwärtsregler 42 dargestellt. Der Abwärtsregler 42 weist ebenfalls einen integrierten Schaltregler auf. Um eine hohe Energiespeichereffizienz zu erzielen, ist vorgesehen, dass jeweils der Aufwärtsregler 41 bzw. der Abwärtsregler 42 jeweils einen hohen Wirkungsgrad, d.h. einen Wirkungsgrad größer als 90 % aufweisen.
Der Abwärtsregler 42 kann bezüglich seiner Notspannung eingestellt werden. Dazu sind zwei Schalter bzw. Jumper J7 und J8 vorgesehen, über die die Höhe der Notspannung einstellbar ist. Dadurch kann die im Notbetrieb von der Notstromversorgungsvorrichtung 3 gelieferte Notspannung eingestellt werden und damit die Notstromversorgungsvorrichtung an die Versorgung unterschiedlicher elektrischer Komponenten angepasst werden.
Dabei ist vorgesehen, dass die Notstromversorgungsvorrichtung 3 jeweils eine elektrische Komponente mit elektrischem Notstrom versorgt. Es wäre jedoch auch denkbar, an die Notstromversorgungsvorrichtung 3 zwei oder drei elektrische Komponenten anzuschließen, um diese im Notfall mit elektrischer Energie zu versorgen.
Bezugszeichenliste

1: Türe
11: Türflügel
12: Türrahmen
13a: Türband
13b: Türband
14: Türklinke
15: Netzteil
16: Kabelübergang
21: Türöffner
211: Türöffnersteuergerät
22: Türschloss
221: Türschlosssteuergerät
23: Türantrieb
231: Türantriebssteuergerät
3: Notstromversorgung
31: Versorgungsleitung
32: Energiespeicher
321: Kondensator
4: Spannungswandlerschaltung
41: Aufwärtswandler (Step-Up-Wandler)
42: Abwärtswandler (Step-Down-Wandler)
43: Vorrangschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2871307 A1 [0003]
EP 3337008 A2 [0004]
DE 202010006954 U1 [0005]

Claims

Notstromversorgungsvorrichtung für die Versorgung einer elektrischen Komponente einer Tür (1) oder eines Fensters, insbesondere eines Schlosses (22), und/oder eines Antriebs (23), und/oder einer Zuhaltung, und/oder eines Türöffners (21), wobei die elektrische Komponente (21, 22, 23) im Normalbetrieb über eine Versorgungsleitung (31) mit einer Versorgungsspannung versorgt wird, sowie mit einem Energiespeicher (32) umfassend wenigstens einen Kondensator (321), wobei der Energiespeicher (32) mit der Versorgungsleitung (31) verbindbar ist und im Normalbetrieb über die Versorgungsleitung (31) aufgeladen wird, sowie mit einer Spannungswandlerschaltung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) bei Störungen oder Ausfällen der Versorgungsspannung auf Notversorgung schaltet und unter Entladung des wenigstens einen Kondensators (321) die elektrische Komponente (21, 22, 23) mit elektrischer Energie versorgt.
Notstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannungswandlerschaltung (4) die Versorgungsspannung heraufsetzt, um den wenigstens einen Kondensator (321) mit einer höheren Spannung als die Versorgungsspannung aufzuladen, und dass die Spannungswandlerschaltung (4) bei Notbetrieb oder zur Notversorgung die Spannung des wenigstens einen Kondensators (321) herabsetzt, um die elektrische Komponente (21, 22, 23) mit elektrischer Energie zu versorgen.
Notstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des wenigstens einen Kondensators (321) mindestens das 1,5fache, oder mindestens das Doppelte, oder mindestens das Dreifache, oder mindestens das 4fache, oder insbesondere ein Mehrfaches, der Versorgungsspannung beträgt.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) einen Aufwärtsregler, insbesondere einen Step-Up-Wandler (41) zum Heraufsetzen der Versorgungsspannung und Aufladen des wenigstens einen Kondensators (321) aufweist.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) einen Abwärtsregler, insbesondere Step-Down-Wandler (42) aufweist, um bei Notbetrieb oder zur Notversorgung die Spannung des wenigstens einen Kondensators (321) zur Versorgung der elektrischen Komponente (21, 22, 23) herabzusetzen.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) eine Umschaltvorrichtung aufweist, umfassend einen Spannungsdetektor zum Messen der Spannung auf der Versorgungsleitung (31), und dass die Umschaltvorrichtung bei Unterschreiten eines vorgebbaren Mindestspannungswerts an der Versorgungsleitung (31) automatisch auf Notversorgung schaltet, und/oder bei Überschreiten einer vorgegebenen Schaltschwelle automatisch auf Normalbetrieb schaltet.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) eine Vorrangschaltung (43) aufweist, die im Normalbetrieb die zu versorgende elektrische Komponente mit der Versorgungsleitung (31) verbindet und im Notbetrieb die zu versorgende elektrische Komponente (21, 22, 23) mit dem wenigstens einen Kondensator (321) und/oder dem Abwärtsregler, insbesondere Step-Down-Wandler (42), verbindet.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrangschaltung (43) wenigstens zwei miteinander verbundene Dioden aufweist, insbesondere dass die Kathoden der wenigstens zwei Dioden miteinander verbunden sind.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kondensator (321) als ein Elektrolytkondensator und/oder als ein Tantal-Kondensator ausgebildet ist.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) zum Anschluss an eine Versorgungsleitung (31) mit einer Versorgungsspannung im Bereich von 6 V bis 30 V ausgebildet ist, insbesondere dass der Energiespeicher (32) im Falle einer Notversorgung die elektrische Komponente (21, 22, 23) über die Versorgungsleitung (31) mit elektrischer Energie versorgt.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kondensator (321) eine Spannungsfestigkeit von wenigstens 35 V oder wenigstens 50 V oder wenigstens 63 V aufweist.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) im Notbetrieb eine Spannung in Höhe der regulären Versorgungsspannung zur Versorgung der elektrischen Komponente (21, 22, 23) liefert.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswandlerschaltung (4) im Notbetrieb eine Notspannung zur Versorgung der elektrischen Komponente (21, 22, 23) liefert, die kleiner als die reguläre Versorgungsspannung ist.
Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notspannung einstellbar ist.
System umfassend eine Notstromversorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Türschloss (22), und/oder einen Türantrieb (23), und/oder einen Türöffner (21), angeschlossen an eine Versorgungsleitung (31).
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Notstromversorgungsvorrichtung (3) als ein Modul oder eine Baueinheit ausgebildet ist und in ein Gehäuse des Türschlosses (22) oder des Türantriebs (23) oder des Türöffners (21) einsetzbar ist, oder an einer Seitenwand eines solchen Gehäuses befestigbar, insbesondere ansteckbar ist, vorzugsweise eine Wand des Gehäuses durchgreift.
System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente (21, 22, 23), vorzugsweise das Türschloss (22) oder der Türantrieb (23) oder der Türöffner (21) ein Steuergerät aufweist, welches einen Normalbetrieb und einen Notbetrieb umfasst und bei einer Versorgung mit elektrischer Energie mit einer Spannung in Höhe der Versorgungsspannung in den Normalbetrieb schaltet und bei einer Versorgung mit elektrischer Energie in Höhe der Notspannung in den Notbetrieb schaltet.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbetrieb einen geringeren Stromverbrauch als der Normalbetrieb aufweist.
System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät im Notbetrieb die elektrische Komponente (21, 22, 23) zum Ansteuern einer definierten Stellung steuert, vorzugsweise eines Entriegelzustands, oder eines Verriegelzustands, oder das Erreichen einer Schließlage steuert.
Verfahren zur Versorgung eines Türschlosses (22) oder eines Türantriebs (23) oder eines Türöffners (21) mit Notstrom, wobei im Normalbetrieb das Türschloss (22) oder der Türantrieb (23) oder der Türöffner (21) mit einer Versorgungsspannung betrieben wird, Bereitstellen eines Energiespeichers (32) mit wenigstens einem Kondensator (321), wobei der Kondensator (321) im Normalbetrieb von einer Versorgungsleitung des Türschlosses (22) oder des Türantriebs (23) oder des Türöffners (21) aufgeladen wird, automatisches Umschalten bei Störungen oder Ausfall der Versorgungsspannung auf Notstrom und Versorgung des Türschlosses (22) oder des Türantriebs (23) oder des Türöffners (21) unter Entladung des wenigstens einen Kondensators (321) mit Notstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (321) mit einer höheren Spannung als die auf der Versorgungsleitung (31) regulär vorhandene Versorgungsspannung geladen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Notbetrieb ein Notstrom mit einer Notspannung kleiner als die reguläre Versorgungsspannung der Versorgungsleitung (31) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Türschloss (22) oder der Türantrieb (23) oder der Türöffner (21) bei Versorgung mit der Notspannung automatisch in einen Notbetrieb schaltet oder geschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Notspannung einstellbar ist.