DE102022200451A1 - Method and control unit for controlling the energy supply of a device - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beansprucht ein Verfahren sowie eine Steuereinheit, mit der die Energieversorgung einer Vorrichtung energieeffizient gesteuert werden kann. Hierbei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, zum Beispiel ein Sensorsystem oder ein Sensorelement, in einer ersten Betriebsphase mit einer ersten Energiequelle und in einer zweiten Betriebsphase zumindest mit einer weiteren, zweiten Energiequelle betrieben wird. Dabei wird erfindungsgemäß zunächst ein erster Betriebszustand in oder während der ersten Betriebsphase erfasst, welcher eine Beeinträchtigung des Betriebs der Vorrichtung repräsentiert. Bei Erkennung eines derartigen ersten Betriebszustands wird die zweite Energiequelle, die bis zu diesem Zeitpunkt noch keine energetische Verbindung zu der Vorrichtung hat, (temporär) für den Betrieb zugeschaltet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung in der zweiten Betriebsphase nur durch die zweite Energiequelle aber auch zusätzlich gemeinsam mit der ersten Energiequelle betrieben wird.The present invention claims a method and a control unit with which the energy supply of a device can be controlled in an energy-efficient manner. It is provided here that the device, for example a sensor system or a sensor element, is operated in a first operating phase with a first energy source and in a second operating phase with at least one additional, second energy source. According to the invention, a first operating state is first detected in or during the first operating phase, which represents an impairment of the operation of the device. When such a first operating state is detected, the second energy source, which up to this point in time has not yet had any energy connection to the device, is (temporarily) switched on for operation. Provision can be made for the device to be operated in the second operating phase only by the second energy source but also jointly with the first energy source.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Energieversorgung einer Vorrichtung insbesondere zur Anwendung in einem Reifendrucksensor.The invention relates to a method and a control unit for controlling the energy supply of a device, in particular for use in a tire pressure sensor.

Stand der TechnikState of the art

Autonom arbeitende Vorrichtungen oder Sensoren sind zwingend auf eine eigenständige Energieversorgung angewiesen, insbesondere an sich bewegenden Elementen, da bei diesen keine kabelgebundene Energieversorgung möglich ist.Autonomously working devices or sensors are absolutely dependent on an independent power supply, especially on moving elements, since no wired power supply is possible with these.

Insbesondere Reifendrucksensoren sind mit Energiequellen ausgerüstet, die über die Betriebs- oder Lebensdauer den verwendeten Sensor und gegebenenfalls auch die Mittel zur Aussendung der Sensorergebnisse mit Energie versorgen. Generell besteht jedoch bei derartigen autonomen System das Problem darin, dass aufgrund der Betriebsparameter oder auch der Beschaltung Verlust- oder Leckströme den ursprünglich vorhandenen Energievorrat während des Betriebs verringern. So kann beispielsweise eine niedrige Umgebungstemperatur dazu führen, dass der Betrieb mit der Energieversorgung höhere Verlustleistungen produzieren.In particular, tire pressure sensors are equipped with energy sources that supply the sensor used and possibly also the means for transmitting the sensor results with energy over the operating or service life. In general, however, the problem with such autonomous systems is that, due to the operating parameters or the wiring, loss or leakage currents reduce the originally available energy reserve during operation. For example, a low ambient temperature can result in operation with the energy supply producing higher power losses.

Um sowohl bei ungünstigen Betriebsumgebungen als auch bei niedrigem Ladezustand der Energiequelle die Energieversorgung des Systems zu stabilisieren, kann vorgesehen sein, einen Pufferkondensator in den Schaltkreis zu integrieren, der zumindest für den aktuellen Betrieb eine ausreichende Energieversorgung sicherstellt. Da die für den erforderlichen Betrieb eines Sensors inklusive der erforderlichen Sensorsignalabstrahlung erforderlichen Kondensatorkapazitäten jedoch in relativ hohe zusätzliche Leckströme resultiert, führt die Einbindung eines Pufferkondensators in den Schaltkreis zu einer drastischen Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers und somit des Sensors.In order to stabilize the energy supply of the system both in unfavorable operating environments and when the charge level of the energy source is low, provision can be made to integrate a buffer capacitor into the circuit, which ensures an adequate energy supply at least for the current operation. However, since the capacitor capacitances required for the required operation of a sensor, including the required sensor signal emission, result in relatively high additional leakage currents, the integration of a buffer capacitor in the circuit leads to a drastic reduction in the service life of the energy store and thus of the sensor.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein spezieller Aufbau beschrieben werden, bei dem die Einbindung einer weiteren Energiequelle, zum Beispiel eines Kondensators, in den Schaltkreis situationsabhängig erfolgen soll, so dass Leckströme nur noch temporär auftreten können.The purpose of the present invention is to describe a special structure in which the integration of a further energy source, for example a capacitor, in the circuit is to take place depending on the situation, so that leakage currents can only occur temporarily.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung beansprucht ein Verfahren sowie eine Steuereinheit, mit der die Energieversorgung einer Vorrichtung energieeffizient gesteuert werden kann. Hierbei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung, zum Beispiel ein Sensorsystem oder ein Sensorelement, in einer ersten Betriebsphase mit einer ersten Energiequelle und in einer zweiten Betriebsphase zumindest mit einer weiteren, zweiten Energiequelle betrieben wird. Dabei wird erfindungsgemäß zunächst ein erster Betriebszustand in oder während der ersten Betriebsphase erfasst, welcher eine Beeinträchtigung des Betriebs der Vorrichtung repräsentiert. Dabei kann die Beeinträchtigung insbesondere darin bestehen, dass die Energieversorgung durch die erste Energiequelle zur Aufrechterhaltung der (wesentlichen) Funktion der Vorrichtung nicht ausreicht. Optional kann eine Beeinträchtigung auch darin bestehen, dass einzelne (Teil-) Funktionen, wie beispielsweise ein Sende- und/oder Empfangsbetrieb, eine Datenspeicherung und/oder einen Signalverarbeitung aufgrund einer zu geringen Energieversorgung durch die erste Energiequelle nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Bei Erkennung eines derartigen ersten Betriebszustands wird die zweite Energiequelle, die bis zu diesem Zeitpunkt noch keine energetische Verbindung zu der Vorrichtung hat, (temporär) für den Betrieb zugeschaltet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung in der zweiten Betriebsphase nur durch die zweite Energiequelle aber auch zusätzlich gemeinsam mit der ersten Energiequelle betrieben wird.The present invention claims a method and a control unit with which the energy supply of a device can be controlled in an energy-efficient manner. It is provided here that the device, for example a sensor system or a sensor element, is operated in a first operating phase with a first energy source and in a second operating phase with at least one additional, second energy source. According to the invention, a first operating state is first detected in or during the first operating phase, which represents an impairment of the operation of the device. The impairment can consist in particular in the fact that the energy supply from the first energy source is not sufficient to maintain the (essential) function of the device. Optionally, an impairment can also consist in the fact that individual (partial) functions, such as transmission and/or reception operation, data storage and/or signal processing, are not possible or only possible to a limited extent due to an insufficient energy supply from the first energy source. When such a first operating state is detected, the second energy source, which up to this point in time has not yet had any energy connection to the device, is (temporarily) switched on for operation. Provision can be made for the device to be operated in the second operating phase only by the second energy source but also jointly with the first energy source.

Durch die nur temporäre Zuschaltung der zweiten Energiequelle in den Zuständen, in denen die Energieversorgung den (regulären) Betrieb der Vorrichtung, zum Beispiel eines Sensors, nicht aufrechterhalten kann, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Lösung präsentiert, die den Weiterbetrieb ermöglicht. Zusätzlich reduziert die temporäre Zuschaltung auftretende Leitungsverluste, zum Beispiel Leckströme, auf die tatsächlich zugeschaltete beziehungsweise angeschlossene Zeit.By only temporarily switching on the second energy source in the states in which the energy supply cannot maintain the (regular) operation of the device, for example a sensor, a solution is presented with the present invention that enables continued operation. In addition, the temporary connection reduces line losses that occur, such as leakage currents, to the time that is actually switched on or connected.

Als erste Betriebszustände, die einen ordnungsgemäßen Betrieb der Vorrichtung beeinträchtigen, können beispielsweise ungünstige Umgebungsbedingungen erkannt werden, die sich nachteilig auf die Energieversorgung auswirken. Daneben können auch Probleme in der Energieversorgung durch die erste Energiequelle erkannt werden, zum Beispiel in Folge von Spannungs- oder Stromschwankungen oder -einbrüchen.For example, unfavorable environmental conditions that adversely affect the energy supply can be identified as the first operating states that impair proper operation of the device. In addition, problems in the energy supply can also be detected by the first energy source, for example as a result of voltage or current fluctuations or dips.

So kann in einer Weiterbildung der Erfindung die Temperatur der Umgebung und/oder eine Temperatur der Vorrichtung, insbesondere der Energiequelle, erfasst werden. Liegt dabei die so erfasste Temperatur unterhalb eines Temperaturschwellenwerts, kann erkannt werden, dass die Energiequelle, zum Beispiel eine Batterie oder ein Akkumulator, die erforderliche Energiemenge nicht abgeben kann, so dass die Zuschaltung der zweiten Energiequelle notwendig ist.In a development of the invention, the temperature of the surroundings and/or a temperature of the device, in particular the energy source, can be recorded. If the temperature detected in this way is below a temperature threshold value, it can be recognized that the energy source, for example a battery or an accumulator, cannot deliver the required amount of energy, so that the second energy source has to be switched on.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ausgangsspannung der ersten Energiequelle und/oder die Versorgungsspannung der Vorrichtung als erster Betriebszustand erfasst wird. Wird hierbei ein Spannungseinbruch erkannt, zum Beispiel indem die Spannung insbesondere wenigstens in einer vorgegebener Zeitdauer unter einem Spannungsschwellenwert liegt, kann ebenfalls vorgesehen sein, die zweite Energiequelle zuzuschalten oder komplett auf sie umzuschalten.Furthermore, it can be provided that the output voltage of the first energy source and / o which the supply voltage of the device is detected as the first operating state. If a voltage dip is detected here, for example in that the voltage is below a voltage threshold value at least for a predetermined period of time, it can also be provided to switch on the second energy source or to completely switch to it.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Rest oder eine Initialisierung der Vorrichtung und insbesondere des Sensorsystems erkannt wird. Dabei kann zusätzlich die Ursache erfasst werden, um in Abhängigkeit eines auf die Energieversorgung zurückführenden Ereignisses die zweite Energiequelle zuzuschalten. Derartige Ereignisse können beispielsweise eine Unterspannung oder ungleichmäßige Spannungsverläufe mit Spannungsspitzen sein. Durch eine Glättung der Energieversorgung im Sinne einer gleichmäßigen Energieversorgung kann zudem die Funktion der Vorrichtung stabilisiert werden, insbesondere, wenn die Vorrichtung wenigstens teilweise energieintensive Operationen durchführt. Als Beispiel sei hier ein Sensorsystem genannt, bei dem zu bestimmten Zeitpunkten eine drahtlose Aussendung der erfassten Sensorsignale erfolgt.In a further embodiment of the invention, it is provided that a remainder or an initialization of the device and in particular of the sensor system is recognized. The cause can also be recorded in order to switch on the second energy source depending on an event that can be traced back to the energy supply. Such events can be, for example, undervoltage or uneven voltage curves with voltage spikes. In addition, the function of the device can be stabilized by smoothing the energy supply in the sense of a uniform energy supply, in particular if the device at least partially carries out energy-intensive operations. A sensor system is mentioned here as an example, in which the detected sensor signals are transmitted wirelessly at specific points in time.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in einzelnen oder in allen der vorstehende genannten Betriebszustände die Vorrichtung gleichzeitig durch die erste und zweite Energiequelle versorgt wird.Provision can furthermore be made for the device to be supplied simultaneously by the first and second energy source in some or in all of the above-mentioned operating states.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Energiequelle nur zu den energieintensiven Operationen der Vorrichtung zugeschaltet wird, unabhängig davon, welche der bereits genannten Betriebszustände erfasst oder erkannt worden ist. Hierbei kann optional vorgesehen sein, dass die Vorrichtung während der energieintensiven Operation von der ersten Energiequelle getrennt wird.In a development of the invention, it can be provided that the second energy source is only switched on for the energy-intensive operations of the device, regardless of which of the operating states already mentioned has been detected or detected. In this case, it can optionally be provided that the device is separated from the first energy source during the energy-intensive operation.

Optional kann vorgesehen sein, dass die Zuschaltung der Energieversorgung zweite Energiequelle nach einer bestimmten Zeitdauer oder bei Erkennung eines zweiten Betriebszustand entfällt oder unterbrochen wird. So kann eine Zeitdauer vorbestimmt sein, so dass die Energieversorgung automatisch wieder (allein) auf die erste Energieversorgung umgeschaltet wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Zeitdauer in Abhängigkeit des Betriebs der Vorrichtung oder eines ersten und/oder zweiten Betriebszustands individuell bestimmt wird. Denkbar wäre hier beispielsweise, dass nach Aussendung der Sensorinformationen die zweite Energiequelle von dem Sensorsystem elektrisch abgekoppelt oder getrennt wird. Dabei kann auch die typische Ausstrahlzeit der Sensorinformationen erfasst und für weitere Ausstrahlungsvorgänge verwendet werden. Weiterhin kann bei einem Reifendrucksensor die Drehgeschwindigkeit erfasst werden, um daraus eine Zeitdauer oder ein Zeitintervall zu bestimmen, in dem sich das Sendemittel (zum Beispiel eine Antenne) des Reifendrucksensors für eine energieoptimierte Übertragung der Sensorinformationen in der Nähe des Empfangsmittels an der Karosserie des Fahrzeugs befindet.It can optionally be provided that the connection of the energy supply to the second energy source is omitted or interrupted after a certain period of time or when a second operating state is detected. A period of time can thus be predetermined, so that the energy supply is automatically switched back (on its own) to the first energy supply. Alternatively, it can also be provided that the period of time is determined individually depending on the operation of the device or a first and/or second operating state. It would be conceivable here, for example, for the second energy source to be electrically uncoupled or disconnected from the sensor system after the sensor information has been transmitted. The typical transmission time of the sensor information can also be recorded and used for further transmission processes. Furthermore, the rotational speed of a tire pressure sensor can be detected in order to determine a period of time or a time interval in which the transmitter (e.g. an antenna) of the tire pressure sensor is in the vicinity of the receiver on the body of the vehicle for energy-optimized transmission of the sensor information .

Als zweite Energiequelle kann ein Kondensator, zum Beispiel ein Pufferkondensator zum Einsatz kommen, der beispielsweise während der ersten Betriebsphase geladen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Kondensator auch während einer Zeit geladen werden, in der die Vorrichtung nicht betrieben wird. Dies hat den Vorteil, dass die zweite Energiequelle auch mit einem niedrigen Energielevel der ersten Energiequelle geladen werden kann. Somit kann für einen Vorgang, der bei der Vorrichtung eine hohe Energie erfordert, wie beispielsweise der Ausstrahlung von drahtlosen Signalen, eine ausreichende Energiemenge zur Verfügung gestellt werden, selbst wenn die erste (primäre) Energiequelle hierzu nicht mehr in der Lage ist.A capacitor, for example a buffer capacitor, can be used as the second energy source, which capacitor is charged, for example, during the first operating phase. Alternatively or additionally, the capacitor can also be charged during a time when the device is not being operated. This has the advantage that the second energy source can also be charged with a low energy level from the first energy source. Thus, a sufficient amount of power can be provided for an operation that requires a high level of power in the device, such as the broadcasting of wireless signals, even if the first (primary) power source is no longer able to do so.

Zum Zuschalten oder Umschalten der Energiequellen kann als Schaltelement eine Ladungspumpe verwendet werden. Auch diese Ladungspumpe kann bei sehr geringen Batterieständen der ersten Energiequelle hohe Spannungen erzeugen. Als alternatives Schaltelement kann ein CMOS Schalter verwendet werden. Generell kann das schaltbare Element ebenso wie die zweite Energiequelle auch in die Steuer-, Regelungs- und/oder Auswerteeinheit der Vorrichtung integriert sein,A charge pump can be used as a switching element for connecting or switching over the energy sources. This charge pump can also generate high voltages when the battery levels of the first energy source are very low. A CMOS switch can be used as an alternative switching element. In general, the switchable element, like the second energy source, can also be integrated into the control, regulation and/or evaluation unit of the device.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages result from the following description of exemplary embodiments and from the dependent patent claims.

Figurenlistecharacter list

  • Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Steuerung der Energieversorgung einer Vorrichtung. Im Blockschaltbild der 2 wird entsprechend eine Steuereinheit gezeigt, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, welches im Flussdiagramm der 3 dargestellt ist.The 1 shows schematically the structure of an inventive control of the energy supply of a device. In the block diagram of 2 a control unit is shown accordingly, which executes the method according to the invention, which is shown in the flowchart of FIG 3 is shown.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie bereits eingangs ausgeführt, beschreibt die Erfindung ein Verfahren, mittels dem eine Vorrichtung und/oder allgemein ein Verbraucher, die über eine erste Energiequelle betrieben wird, temporär mit einer zweiten Energiequelle betrieben werden kann. Eine mögliche Anwendung in Form eines Steuerschaltkreises ist in 1 dargestellt. Zur Versorgung der Vorrichtung oder des Verbrauchers ist zunächst eine erste Energiequelle 100, zum Beispiel eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen. Diese erste Energiequelle 100 kann zusätzlich über eine elektrische Verbindung mit einem Kondensator 110 und einem schaltbaren Element 120 verbunden sein. Im vorliegenden Beispiel ist das schaltbare Element 120 Teil einer Steuerschaltung 130, zum Beispiel eines ASICs. Alternativ kann das schaltbare Element 120 jedoch auch als separates Schaltelement ausgestaltet sein, auf den die Steuerung zugreifen kann. Solange das schaltbare Element 120 nicht geschlossen ist, trägt der (geladene) Kondensator 110 nicht zur Energieversorgung der Vorrichtung bei. Erst bei Aktivierung, beziehungsweise Schließen des schaltbaren Elements 120, wird der Kondensator 110 in den Energiekreislauf der Vorrichtung zugeschalten.As already explained at the outset, the invention describes a method by means of which a device and/or a consumer in general, which is operated via a first energy source, can be temporarily operated with a second energy source. A possible application in the form of a control circuit is in 1 shown. To supply the device or the consumer is initially a first energy source 100, for example a battery or an accumulator, is provided. This first energy source 100 can also be connected to a capacitor 110 and a switchable element 120 via an electrical connection. In the present example, the switchable element 120 is part of a control circuit 130, for example an ASIC. Alternatively, however, the switchable element 120 can also be designed as a separate switch element that can be accessed by the controller. As long as the switchable element 120 is not closed, the (charged) capacitor 110 does not contribute to the power supply of the device. Only when the switchable element 120 is activated or closed is the capacitor 110 switched into the energy circuit of the device.

Anhand des Blockschaltbilds in 2 wird nachstehend die Erfindung allgemein beschrieben. Dabei ist eine Steuereinheit 200 vorgesehen, in der beispielsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß des Flussdiagramms der 3 abläuft. Die Steuereinheit 200 weist optional zusätzlich einen Speicher 210 auf, in dem Vergleichswerte, Schwellenwerte, vordefinierte erste und zweite Betriebszustände sowie das erfasste Verhalten des durch die Steuereinheit 200 betriebenen Vorrichtung abgespeichert oder abgelegt sein können. Bei der Steuereinheit 200 kann es sich dabei um eine Teil eines Sensorsystems bestehend aus Sensorelement, Auswerteeinheit und Antenne handeln. In diesem Fall kann die Steuereinheit 200 auch Teil der Auswerteeinheit sein.Using the block diagram in 2 the invention is generally described below. A control unit 200 is provided in which, for example, a method according to the flowchart of the invention 3 expires. The control unit 200 optionally also has a memory 210 in which comparison values, threshold values, predefined first and second operating states and the recorded behavior of the device operated by the control unit 200 can be stored or filed. The control unit 200 can be part of a sensor system consisting of a sensor element, evaluation unit and antenna. In this case, the control unit 200 can also be part of the evaluation unit.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung soll im Folgenden davon ausgegangen werden, dass es sich bei der Vorrichtung um einen Reifendrucksensor handelt, der eine Batterie als erste Energiequelle, eine Auswerte- und Steuereinheit 200 und eine Antenne zur Abstrahlung der erfassten Sensorinformationen aufweist. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Vorrichtungen oder Verbrauchern und insbesondere anderen Sensorsystemen wie allgemein Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Gassensoren und/oder Magnetsensoren zum Einsatz kommen kann. Bei den Sensorinformationen des Reifendrucksensors kann es sich sowohl um Druck-, Beschleunigungs-, Temperatur- oder sonstiger Sensorgrößen handeln, die im Zusammenhang mit dem Reifendruck relevant sein können. In einer ersten Betriebsphase arbeitet der Reifendrucksensor im Normalbetrieb, das heißt ohne zusätzliche Energieversorgung lediglich mit der ersten Energiequelle verbunden. Erkennt die Steuereinheit 200, dass ein erster Betriebszustand des Reifendrucksensor vorliegt, der dazu führt, dass die Auswerte- und Steuereinheit 200, eines der Sensorelemente 240 oder die Ausstrahlung der Sensorinformationen durch die Antenne aufgrund einer zu geringen Energieversorgung durch die Batterie nicht möglich ist, wird eine zweite Energiequelle, zum Beispiel in Form eines Kondensators hinzugeschaltet. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei der Zuschaltung des Kondensators die elektrische Zuleitung zur Batterie getrennt wird. Zur Erkennung der fehlenden notwendigen Energie zur Versorgung der Reifendrucksensors erfasst die Steuereinheit 200 mittels wenigstens eines Temperatursensors 220 eine Temperaturgröße, die die Temperatur der Umgebung, der Batterie und/oder einer sonstigen Komponente des Reifendrucksensors entspricht. Da die Temperatur erheblichen Einfluss auf die Energieabgabe und allgemein auf das Energiespeicherverhalten der Batterie haben kann, kann aus der Temperaturgröße ein erster Betriebszustand erkannt werden, der zu einer Versorgung durch die zweite Energiequelle führen kann. Zusätzlich oder optional kann mittels eines geeigneten Spannungssensors 230 die von der Batterie abgegebene Spannung und/oder die Versorgungsspannung des Reifendrucksensors am Sensorelement 240 oder der Auswerteeinheit erfasst werden. Fällt die Batteriespannung und/oder die Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Schwellenwert, gegebenenfalls auch innerhalb einer Mindestzeitdauer, so kann die zweite Energiequelle zugeschalten werden, um den Betrieb des Reifendrucksensors aufrecht zu erhalten. Gleiches gilt für die Versorgungsspannung zum Beispiel an der Auswerteeinheit und/oder dem Sendemittel beziehungsweise der Antenne. Mit den Ergebnissen des Spannungssensors 230 kann auch erkannt werden, ob Spannungsspitzen vorliegen, die eine Auswertung und/oder eine Ausstrahlung der Sensorinformationen beeinträchtigt. In diesem Fall kann durch die Hinzuschaltung und gegebenenfalls alleinige Nutzung der zweiten Energiequelle, zum Beispiel in Form eines Kondensators, eine gleichmäßige Energieversorgung bereit gestellt werden. Eine weitere Möglichkeit, Probleme in der Energieversorgung durch die erste Energiequelle zu erfassen besteht darin, bei einer Zurücksetzung oder einer Initialisierung des Reifendrucksensors die Ursache zu ermitteln. Hierzu wird mit einem Sensor oder einem Trigger 250 erfasst, ob ein Reset des Reifendrucksensors oder zumindest eines Teils davon stattgefunden hat. Durch die Beobachtung des Verhaltens des Sensorelements 240 kann dabei erkannt werden, ob der Reset durch eine Unterspannung hervorgerufen worden ist. In diesem Fall ist ebenfalls die Zuschaltung der zweiten Energiequelle erforderlich.To simplify the description of the invention, it should be assumed below that the device is a tire pressure sensor that has a battery as the first energy source, an evaluation and control unit 200, and an antenna for emitting the detected sensor information. However, it is expressly pointed out that the invention can also be used in other devices or loads and in particular other sensor systems such as pressure sensors, acceleration sensors, yaw rate sensors, gas sensors and/or magnetic sensors in general. The sensor information from the tire pressure sensor can be pressure, acceleration, temperature or other sensor variables that can be relevant in connection with the tire pressure. In a first operating phase, the tire pressure sensor works in normal operation, ie connected only to the first energy source without an additional energy supply. If the control unit 200 recognizes that the tire pressure sensor is in a first operating state, which means that the evaluation and control unit 200, one of the sensor elements 240 or the transmission of the sensor information by the antenna is not possible due to an insufficient energy supply from the battery a second energy source, for example in the form of a capacitor, is added. Provision can be made for the electrical supply line to the battery to be disconnected when the capacitor is switched on. To detect the lack of energy required to supply the tire pressure sensor, control unit 200 uses at least one temperature sensor 220 to detect a temperature variable that corresponds to the temperature of the environment, the battery, and/or another component of the tire pressure sensor. Since the temperature can have a significant influence on the energy output and generally on the energy storage behavior of the battery, a first operating state can be identified from the temperature variable, which can lead to a supply from the second energy source. Additionally or optionally, a suitable voltage sensor 230 can be used to detect the voltage output by the battery and/or the supply voltage of the tire pressure sensor at sensor element 240 or the evaluation unit. If the battery voltage and/or the supply voltage falls below a predetermined threshold value, possibly also within a minimum period of time, the second energy source can be switched on in order to maintain the operation of the tire pressure sensor. The same applies to the supply voltage, for example at the evaluation unit and/or the transmission means or the antenna. The results of the voltage sensor 230 can also be used to identify whether there are voltage peaks that impair an evaluation and/or transmission of the sensor information. In this case, a uniform energy supply can be provided by connecting and optionally using the second energy source alone, for example in the form of a capacitor. A further possibility for detecting problems in the energy supply by the first energy source consists in determining the cause when the tire pressure sensor is reset or initialized. For this purpose, a sensor or a trigger 250 is used to detect whether the tire pressure sensor or at least part of it has been reset. By observing the behavior of the sensor element 240, it can be recognized whether the reset was caused by an undervoltage. In this case it is also necessary to switch on the second energy source.

Wird bei der Auswertung der vorstehenden ersten Betriebszustände erkannt, dass das Energielevel der Batterie des Reifendrucksensors einen ordnungsgemäßen Betriebs des Sensors oder dessen Ausstrahlung an einen externen Empfänger ermöglicht, wird ein Schaltelement 260 angesteuert, welches die zweite Energiequelle in den Stromkreis des Reifendrucksensors einbindet. Optional kann vorgesehen sein, dass gleichzeitig ein weiteres Element 270 angesteuert wird, welches die erste Energiequelle von der Stromversorgung des Reifendrucksensors abtrennt.Is it recognized during the evaluation of the above first operating states that the energy level of the battery of the tire pressure sensor enables proper operation of the sensor or its transmission to an external receiver light, a switching element 260 is activated, which integrates the second energy source into the circuit of the tire pressure sensor. Provision can optionally be made for a further element 270 to be activated at the same time, which separates the first energy source from the power supply of the tire pressure sensor.

Zur Erkennung der Notwendigkeit einer Zuschaltung der zweiten Energiequelle wird in dem zugehörigen Verfahren in einem ersten Schritt 300 zunächst wenigstens eine Größe erfasst, die den Betriebszustand der Vorrichtung beziehungsweise des Reifendrucksensors charakterisiert. Hierbei kann es sich wie vorstehend ausgeführt, um eine Temperaturgröße der Umgebung, der Batterie/ersten Energiequelle und/oder einer sonstigen Komponente handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um eine Spannung handeln, die die Batterie abgibt, oder die an einer Komponenten der Vorrichtung anliegt. Weiterhin kann das Verhalten der gesamten Vorrichtung oder einzelner Komponenten der Vorrichtung, zum Beispiel eines Sensorelements, erfasst werden für den Fall, dass die Vorrichtung/der Sensor initialisiert oder resetet wird. Auch durch diese Erfassung und Auswertung kann erkannt werden, ob der Reset durch einen Unterspannung hervorgerufen worden ist. Im nächsten Schritt 320 wird überprüft, ob die erfassten Größen oder das Verhalten des Sensors einen Anlass zur Zuschaltung der zweiten Energiequelle gibt. Wird erkannt, dass die Vorrichtung ordnungsgemäß funktioniert, keine Unterspannung oder Unterversorgung vorliegt, also ein Normalbetrieb während einer ersten Betriebsphase vorliegt, kann das Verfahren beendet oder erneut mit Schritt 300 durchlaufen werden. Wird jedoch während einer zweiten Betriebsphase die Notwendigkeit erkannt, dass eine zusätzliche oder eine Ersatzenergieversorgung für den Betrieb notwendig ist, insbesondere zu dessen Aufrechterhaltung, wird im Schritt 340 die zweite Energiequelle zugeschaltet oder die Vorrichtung/der Sensor mit der zweiten Energiequelle verbunden. Dies kann beispielsweise über die Ansteuerung eines Schaltmittels oder eines schaltbaren Mittels erfolgen.To detect the need to switch on the second energy source, in the associated method, in a first step 300, at least one variable is first detected that characterizes the operating state of the device or the tire pressure sensor. As explained above, this can be a temperature variable of the environment, the battery/first energy source and/or another component. Alternatively or additionally, it can be a voltage that the battery supplies or that is applied to a component of the device. Furthermore, the behavior of the entire device or individual components of the device, for example a sensor element, can be recorded in the event that the device/the sensor is initialized or reset. This detection and evaluation can also be used to identify whether the reset was caused by an undervoltage. In the next step 320, a check is made as to whether the detected variables or the behavior of the sensor give reason to switch on the second energy source. If it is recognized that the device is functioning properly, that there is no undervoltage or undersupply, ie normal operation during a first operating phase, the method can be ended or run through again with step 300 . However, if the need is recognized during a second operating phase that an additional or backup energy supply is necessary for the operation, in particular to maintain it, the second energy source is switched on in step 340 or the device/sensor is connected to the second energy source. This can be done, for example, by controlling a switching device or a switchable device.

Optional kann vorgesehen sein, dass weitere Betriebszustände erfasst werden, die eine Abschaltung oder Trennung der zweiten Energiequelle von der Vorrichtung initiieren. Hierbei ist beispielsweise mit Hilfe der vorstehend genannten Größen wenigstens ein zweiter Betriebszustand zu bestimmen, der ein Ende der zusätzlichen oder stabilisierenden Energiebereitstellung signalisiert. Eine derartige Erkennung kann parallel zum Verfahren gemäß dem Flussdiagramm der 3 ablaufen. Alternativ kann sie auch in einem gesonderten nachgelagerten Schritt 360 erfolgen.Provision can optionally be made for further operating states to be detected, which initiate a shutdown or disconnection of the second energy source from the device. In this case, for example, with the aid of the variables mentioned above, at least one second operating state can be determined, which signals an end to the additional or stabilizing provision of energy. Such a detection can be parallel to the method according to the flow chart 3 expire. Alternatively, it can also take place in a separate subsequent step 360.

In einer alternativen Ausgestaltung kann im optionalen Schritt 360 die Zuschaltung der zweiten Energiequelle in Abhängigkeit einer vorgegeben beziehungsweise im Speicher abgelegten Zeitdauer erfolgen. Optional kann auch vorgesehen sein, dass die Zeitdauer zur Trennung von der zweiten Energiequelle im Schritt 360 selbst bestimmt wird. Hierbei kann beispielsweise die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reifens herangezogen werden, in dem der Reifendrucksensor untergebracht ist. Die Zeitdauer kann auch aufgrund einer Antwort des Empfängers auf die ausgesandten Sensorinformationen bestimmt werden, zum Beispiel in Abhängigkeit eines Vergleichs der Sensorstärke mit einem Schwellenwert. Derartige Zeitdauern können auch im Speicher abgelegt werden, so dass sie nicht bei jedem Vorgang erneut bestimmt werden müssen.In an alternative embodiment, in optional step 360, the second energy source can be switched on as a function of a specified time period or one stored in the memory. Optionally, it can also be provided that the length of time for the separation from the second energy source is determined in step 360 itself. Here, for example, the rotational speed of the tire in which the tire pressure sensor is housed can be used. The length of time can also be determined based on a response from the receiver to the transmitted sensor information, for example depending on a comparison of the sensor strength with a threshold value. Such periods of time can also be stored in memory so that they do not have to be determined again for each process.

Claims (14)

Verfahren zur Steuerung der Energieversorgung einer Vorrichtung, insbesondere eines Sensorsystems, wobei die Vorrichtung • eine erste Betriebsphase aufweist, in der die Vorrichtung durch eine erste Energiequelle (100) mit Energie versorgt wird und • eine zweite Betriebsphase aufweist, in der die Vorrichtung zumindest durch eine zweite Energiequelle (110) mit Energie versorgt wird, wobei das Verfahren • in der ersten Betriebsphase wenigstens ein erster Betriebszustand erfasst, die den Betrieb der Vorrichtung durch die erste Energiequelle (100) beeinträchtigt, und • in Abhängigkeit des wenigstens einen ersten Betriebszustands die zweite Energiequelle (110) zur Energieversorgung der Vorrichtung zuschaltet.Method for controlling the energy supply of a device, in particular a sensor system, the device • has a first operating phase in which the device is supplied with energy by a first energy source (100) and • has a second operating phase in which the device is supplied with energy at least by a second energy source (110), the method • in the first operating phase, at least one first operating state is detected, which affects the operation of the device by the first energy source (100), and • depending on the at least one first operating state, the second energy source (110) switches on to supply energy to the device. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • zur Erfassung des ersten Betriebszustands eine Temperatur erfasst, insbesondere eine Umgebungstemperatur und/oder eine Temperatur der Vorrichtung, und • in Abhängigkeit der Unterschreitung eines Temperaturschwellenwertes die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.procedure after claim 1 , characterized in that the method • for detecting the first operating state detects a temperature, in particular an ambient temperature and/or a temperature of the device, and • depending on whether the temperature falls below a threshold value, the second energy source (110) switches on. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • zur Erfassung des ersten Betriebszustands die Versorgungsspannung der Vorrichtung und/oder die Ausgangsspannung der ersten Energiequelle erfasst, und • in Abhängigkeit der Unterschreitung eines Spannungsschwellenwerts die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the method • for detecting the first operating state detects the supply voltage of the device and/or the output voltage of the first energy source, and • depending on whether the voltage falls below a threshold value, the second energy source (110) switches on. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • zur Erfassung des ersten Betriebszustands einen Reset des Betriebs der Vorrichtung erfasst, und • in Abhängigkeit der Erkennung einer Unterspannung als Ursache für den Reset die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method • a reset of the operation of the device is detected to detect the first operating state, and • the second energy source (110) switches on depending on the detection of an undervoltage as the cause of the reset. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Betriebsphase die Vorrichtung durch die erste und die zweite Energiequelle (110) mit elektrischer Energie versorgt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the second operating phase the device is supplied with electrical energy by the first and the second energy source (110). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • eine Zeitdauer vorgegeben wird, • eine Zeitdauer in Abhängigkeit des Betriebszustands in der zweiten Betriebsphase bestimmt wird, und/oder • ein zweiter Betriebszustand erfasst wird, der das Ende einer höheren Energieanforderung an die Vorrichtung repräsentiert, wobei die energetische Zuschaltung der zweiten Energiequelle (110) in Abhängigkeit der Zeitdauer und/oder des erfassten Betriebszustands beendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that • a time period is specified, • a time period is determined as a function of the operating state in the second operating phase, and/or • a second operating state is detected, which indicates the end of a higher energy demand on the device represents, wherein the energetic connection of the second energy source (110) is terminated depending on the length of time and/or the detected operating state. Steuereinheit (200) zur Steuerung der Energieversorgung einer Vorrichtung, insbesondere zur Ausführung eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, wobei die Vorrichtung • eine erste Betriebsphase aufweist, in der die Vorrichtung durch eine erste Energiequelle (100) mit Energie versorgt wird und • eine zweite Betriebsphase aufweist, in der die Vorrichtung zumindest durch eine zweite Energiequelle (110) mit Energie versorgt wird, wobei die Steuervorrichtung • in der ersten Betriebsphase wenigstens einen ersten Betriebszustand erfasst, die den Betrieb der Vorrichtung durch die erste Energiequelle (100) beeinträchtigt, und • in Abhängigkeit des wenigstens einen ersten Betriebszustands die zweite Energiequelle (110) zur Energieversorgung der Vorrichtung zuschaltet, insbesondere durch Ansteuerung eines Schaltelements (260).Control unit (200) for controlling the energy supply of a device, in particular for carrying out one of the methods claim 1 until 5 , wherein the device • has a first operating phase in which the device is supplied with energy by a first energy source (100) and • has a second operating phase in which the device is supplied with energy at least by a second energy source (110), wherein the control device • detects at least one first operating state in the first operating phase, which affects the operation of the device by the first energy source (100), and • depending on the at least one first operating state, switches on the second energy source (110) to supply energy to the device, in particular by Activation of a switching element (260). Steuereinheit (200) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit • zur Erfassung des ersten Betriebszustands eine Temperatur erfasst, insbesondere eine Umgebungstemperatur und/oder eine Temperatur der Vorrichtung, und • in Abhängigkeit der Unterschreitung eines Temperaturschwellenwertes die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.Control unit (200) according to claim 7 , characterized in that the control unit • detects a temperature for detecting the first operating state, in particular an ambient temperature and/or a temperature of the device, and • switches on the second energy source (110) as a function of the temperature falling below a threshold value. Steuereinheit (200) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit • zur Erfassung des ersten Betriebszustands die Versorgungsspannung der Vorrichtung und/oder die Ausgangsspannung der ersten Energiequelle erfasst, und • in Abhängigkeit der Unterschreitung eines Spannungsschwellenwerts die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.Control unit (200) according to claim 7 or 8th , characterized in that the control unit • detects the supply voltage of the device and/or the output voltage of the first energy source to detect the first operating state, and • switches on the second energy source (110) depending on whether the voltage falls below a threshold value. Steuereinheit (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit • zur Erfassung des ersten Betriebszustands einen Reset des Betriebs der Vorrichtung erfasst, und • in Abhängigkeit der Erkennung einer Unterspannung als Ursache für den Reset die zweite Energiequelle (110) zuschaltet.Control unit (200) according to any one of Claims 7 until 9 , characterized in that the control unit • detects a reset of the operation of the device to detect the first operating state, and • switches on the second energy source (110) depending on the detection of an undervoltage as the cause of the reset. System mit einer ersten Energiequelle (100), einer zweiten Energiequelle (110), einer Steuereinheit (200) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 und einem Schaltelement (260), wobei das System • eine erste Betriebsphase aufweist, in der das System durch eine die erste Energiequelle (100) mit Energie versorgt wird und • eine zweite Betriebsphase aufweist, in der das System zumindest durch die zweite Energiequelle (110) mit Energie versorgt wird, wobei die Steuereinheit • in der ersten Betriebsphase wenigstens einen ersten Betriebszustand erfasst, die den Betrieb des Systems durch die erste Energiequelle (100) beeinträchtigt, und • in Abhängigkeit des wenigstens einen ersten Betriebszustands die zweite Energiequelle (110) zur Energieversorgung des Systems durch Ansteuerung eines Schaltelements (260) zuschaltet.System with a first energy source (100), a second energy source (110), a control unit (200) according to one of Claims 7 until 10 and a switching element (260), wherein the system • has a first operating phase in which the system is supplied with energy by the first energy source (100) and • has a second operating phase in which the system is supplied at least by the second energy source (110 ) is supplied with energy, wherein the control unit • in the first operating phase detects at least one first operating state that impairs the operation of the system by the first energy source (100), and • depending on the at least one first operating state, the second energy source (110) for Power supply to the system by controlling a switching element (260) switches on. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Energiequellen (100, 110) ein Energiespeicher ist, insbesondere ein Kondensator.system after claim 10 , characterized in that at least one of the two energy sources (100, 110) is an energy store, in particular a capacitor. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (260) als CMOS Schalter oder Ladungspumpe realisiert ist.system after claim 10 or 11 , characterized in that the switching element (260) is implemented as a CMOS switch or charge pump. System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Reifendrucksensor aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Reifendrucksensor ein Sensorelement und insbesondere die Steuereinrichtung (200) einen integrierten Schaltkreis aufweist.system according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that the system has a tire pressure sensor, it being provided in particular that the tire pressure sensor has a sensor element and in particular the control device (200) has an integrated circuit.
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