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Die Erfindung betrifft Steuerungen für ein Tor oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor, bei denen es zu einer Energieeinsparung kommt.
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In der
WO 03/030496 A1 wird ein Notstrombetrieb für einen Motor eines Garagentorantriebes beschrieben. Bei Ausfall der Netzspannung versorgt eine Batterie die gesamte Steuerung. Die Batterie selbst versorgt dabei einen separaten Spannungsregler. Die Batterie ist aber nicht in der Lage den Motor direkt anzutreiben.
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Das Laden einer Batterie mittels eines Konstantstromreglers beschreibt die
DE 197 32 299 B4 .
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Eine Energieversorgungsanordnung für intermetierend energieversorgte Betriebseinrichtungen, wie beispielsweise eine Barrierenanordnung in Verbindung mit einem Akkumulator zeigt die
DE 102 52 566 A1 . Dabei wird ein Controller einer Barrierenbewegungsanordnung so geschaltet, dass eine Leistungsreduzierung durch eine Ersatzenergieversorgung veranlasst wird, durch das Auftreffen beispielsweise der Barriere auf ein Hindernis. Dabei empfiehlt die Erfindung über den Controller gemäß das Öffnen der Barriere in einer weggerichteten Bewegung von dem Hindernis, wenn die Energie zurückgekehrt ist. Diese beschriebene Vorgehensweise ist als Notbetrieb anzusehen.
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Aufgrund der heutzutage immer mehr automatisierten Gegenstände wird der Verbrauch von elektrischer Energie immer größer. Dieses trifft auch für Steuerungen von Toren oder dergleichen insbesondere von Garagentoren zu, da diese ein Netzteil mit einem Netztransformator beinhalten, der eine große Verlustleistung produziert. Der Gebrauch derartiger Steuerungen für Tore oder dergleichen, insbesondere Garagentore, ist auf einen geringen Zeitraum begrenzt. Nur während der Öffnungs- und der Schließphase derartiger Tore wird die Steuerung benötigt. Da heutzutage an den Steuerungen in der Regel auch noch eine Beleuchtungseinheit vorhanden ist, muss zu der reinen Fahrzeit des Tores oder dergleichen, während des Öffnungs- und Schließvorganges, noch eine Nachzeit, die in der Regel bei den Antrieben einstellbar ist, für die Beleuchtung hinzugerechnet werden. Da dieses Zeitfenster praktisch nur im Minutenbereich Liegt, sind während der übrigen Zeit das Netzteil und damit der Transformator stets aktiviert. Diese bedeutet, dass enorme Verlustleistungen erzeugt werden, die neben Wärme auch einen hohen Verbrauchswert mit sich bringen.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, diese Verlustleistungen herabzusetzen bzw. zu eliminieren und gleichzeitig auch eine Notstromversorgung ohne Netzbetrieb aufrecht zu erhalten.
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Gelöst wir die Aufgabe durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wieder.
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Es wird bei der vorlegenden Erfindung vorgeschlagen dass innerhalb der Steuerung ein Akku vorhanden ist, der quasi nur während der Einschaltphasen, d. h. während des Öffnens und Schließens des Tores oder dergleichen, insbesondere des Garagentores, über einen Laderegler geladen wird.
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Bei einer ersten Inbetriebnahme eines derartigen Tores oder dergleichen über die Steuerung ist es notwendig, dass beispielsweise für den noch nicht geladenen Akku eine Möglichkeit zum Laden dadurch geschaffen wird, dass auch bei einem Nichtbetrieb des Tores das Netzteil für einen begrenzten Zeitraum entsprechend aktiviert wird. Eine derartige Aktivierung kann beispielsweise über einen Taster geschehen. Sobald der Controller feststellt, dass der Laderegler den Akku entsprechend lädt, wird sowohl der Controller, als auch ein HF-Empfänger, als auch ein Netzrelais mit entsprechender Spannung versorgt. Aufgrund der innerhalb des Controllers abgelegten Programme wird das Netzrelais aktiviert und die Betätigung des Tasters kann wieder aufgehoben werden. Durch die Betätigung des Netzrelais für einen einstellbaren bestimmten Zeitraum, der abhängig ist von der Größe des Akkus, wird eine Lademöglichkeit über den Laderegler für den Akku geschaffen. Sobald jedoch der Ladezustand des Akkus einen bestimmten Level erreicht hat, schaltet der Controller das Netzrelais wieder ab. Eine derartige vor beschriebene Vorgehensweise ist auch dann notwendig, wenn beispielsweise einmal aufgrund von Außerbetriebnahmen der Akku tief entladen werden ist.
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Im normalen Betrieb überwacht der Controller den Ladezustand des Akkus durch ein Programm permanent.
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Bei jeder Betätigung des Tores oder dergleichen, d. h. sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen und der hinzukommenden Zeit für die Beleuchtung des Raumes über den Antrieb wird über das Netzteil in Verbindung mit dem Laderegler der Akku nachgeladen. So ist es möglich, dass bei einer regelmäßigen Betätigung des Antriebes der Akku immer ausreichend aufgeladen ist.
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Der bei dieser Steuerung verwendete Akku ist größer bemessen als bei einem Akku zur Aufrechterhaltung der Steuerfunktion, um bei einem Netzausfall auch eine Notstromversorgung des Motors möglich zu machen. Aus diesem Grunde sind auch die Spannung und die Kapazität des Akkumulators wesentlich höher als für den normalen Betrieb der Steuerung ausgelegt. Aus den vorgenannten Gründen ist deshalb am Ausgang des Akkus ein Schaltregler, der die Spannung des Akkus herunterregelt, um so beispielsweise den Controller und den HF-Empfänger ständig mit Spannung zu versorgen.
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Aufgrund des höheren Spannungspotentials für den Motor in Verbindung mit der Motoransteuerung ist es notwendig, dass diese Spannung bei einem Netzausfall oder dergleichen an dem Motor weitergeleitet wird. Erhält beispielsweise der Controller während eines Netzausfalles einen Startbefehl, so erkennt dieser nach dem Einschalten des Netzrelais, dass das Netzteil keine Spannung liefert und der Laderegler den Akku nicht lädt. Daraufhin schaltet der Controller ein Motorrelais ein, das die Spannung des Akkus an die Motoransteuerung weiterleitet. In einem solchen Falle wird dann der Motor durch den Batteriestrom betrieben.
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Durch die Verwendung eines Netzrelais, das vorzugsweise ein elektronisches Relais bzw. ein bistabiles Relais ist, wird sichergestellt, dass durch den Befehl des Controllers die Verbindung zu dem Netzteil im nicht benutzten Zeitraum des Antriebes unterbrochen wird. So entsteht keine Verlustleistung, was zu einer Reduzierung der Kosten führt.
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Der Controller, der HF-Empfänger und das Netzrelais werden jedoch auch im nicht benutzen Zustand über den Schaltregler von dem Akku mit entsprechender Spannung versorgt. Dieses ist deshalb wichtig, da insbesondere in dem Controller in unterschiedlichen Speichern verschiedene Programme abgelegt sind, die bei einer Aktivierung beispielsweise durch einen Handsender über den HF-Empfänger oder durch einen Schaltimpuls in Form eines Tasters oder dergleichen mit der notwendigen Spannung versorgt werden müssen.
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Bei einem regelmäßigen Betrieb des Antriebes wird durch diese vor beschriebene Maßnahme der Akku immer ausreichend aufgeladen. Wird beispielsweise nach einem längeren Stillstand der Ladezustand des Akkus niedriger, so erkennt der Controller diesen niedrigeren Ladezustand anhand der fallenden Akkuspannung und kalkuliert den Ladezustand gleichzeitig anhand von Lade- und Entladezeiten durch den vorhergehenden Betrieb. Nur in diesem Falle, wo die Akkuspannung unter einen bestimmten Wert sinkt, schaltet der Controller selbst das Netzrelais zum Wiederaufladen des Akkus durch den Laderegler automatisch ein.
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Wird ein oberer Grenzwert während des Ladevorganges erreicht, so wird auch wieder automatisch das Netzrelais abgeschaltet und der Controller rechnet mit den gespeicherten Werten hinsichtlich der nächsten Betätigung des Tores mit einer weiteren Ladung über den Laderegler ausschließlich während des Betriebes des Tores oder dergleichen.
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Bei der Berechnung des Controllers hinsichtlich der gespeicherten Kapazität des Akkus wird auch davon ausgegangen, dass ein Stromausfall des Netzes zumindest einmal gegeben sein kann. Dieses bedeutet, dass entsprechende Ladekapazitäten ausreichen müssen, um den Motor beispielsweise aus der geschlossenen Stellung in die Offenstellung und wieder in die Schließstellung mit dem angeschlossenen Tor oder dergleichen fahren zu lassen, ohne dass dieses für den Benutzer merkbar ist. Die Höhe des Ladezustandes, ab der eine zusätzliche Aufladung stattfindet kann programmiert bzw. eingestellt werden. Ebenso ist der Zeitraum für die Nachladung über das Netzteil programmierbar bzw. einstellbar, um den Ladezeitraum so klein wie möglich zu halten, um so Energie zu sparen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigt:
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1: Ein Blockschaltbild in schematischer Ausführung für eine Steuerung eines Tores oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor;
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2: ein Flussdiagramm für eine Überwachung des Ladezustandes eines Akkumulators;
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3: ein Flussdiagramm bei einem Netzausfall für eine Notstromversorgung des Motors.
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Das in der 1 wiedergegebenen Blockschaltbild einer Steuerung für ein Tor oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor, weist einen Netzanschluss 3 auf, der zu einem Netztransformator 1 führt. Im Anschluss an den Netztransformator 1 ist ein Netzteil 2 dargestellt, das einseitig an einer Masseverbindung 10 angeschlossen ist. Die andere Seite des Netzteiles 2 ist über eine elektrische Verbindung 6 in Fortführung einer elektrischen Verbindung 8 mit einem Laderegler 9 und gleichzeitig in Fortführung einer elektrischen Verbindung 7 mit einer Motoransteuerung 5 verbunden. Die Motoransteuerung 5 ist über elektrische Verbindungen 17 und 18 mit einem Motor 4 verschaltet. Dabei ist die Motoransteuerung 5 an einer Masseverbindung 10 ebenfalls angeschlossen. Von der Motoransteuerung 5 geht eine elektrische Verbindung 14 zu einem Controller 16. Über die elektrische Verbindung 14 wird zum Einen der Motorstrom gemessen und darüber hinaus auch die Position des Tores oder dergleichen festgestellt. Von dem Controller 16 ist eine Verbindung 15 zu der Motoransteuerung 5 vorhanden, über die die Richtung, d. h. entweder Öffnen oder Schließen des Tores oder dergleichen und gleichzeitig auch die Geschwindigkeit, mit der der Motor 4 den Öffnungs- bzw. Schließvorgang durchführen soll, von dem Controller 16 vorgegeben. Ferner wird die Position des Tores oder dergleichen gemessen.
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Der Controller 16 kann beispielsweise durch ein Startsignal, das über eine Verbindung 23 manuell gegeben wird, eine Aktivierung der Motoransteuerung 5 durchführen.
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Es ist jedoch auch möglich, dass mittels eines nicht dargestellt Handsenders über eine Antenne 19 ein HF-Empfänger 20 aktiviert wird, der über eine elektrische Verbindung 22 dem Controller 16 den Befehl erteilt, die Motoransteuerung 5 über die elektrische Verbindung 15 zu aktivieren.
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Der Laderegler 9 ist elektrisch über eine Verbindung 11 mit einem Akku 13 verbunden. Der Akku 13 ist andererseits mit der Masse 10 und über eine Verbindung 55 mit einem Schaltregler 56 verbunden. Durch den Laderegler 9 wird der Akku 13 nur dann geladen, wenn das Netzteil 2 eingeschaltet ist. Dieses ist zum Einen der Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Tores oder dergleichen und deren Nachleuchtzeit, die durch eine entsprechende Beleuchtung des Antriebes erfolgt. Während der anderen normalen, nicht benutzen Zeiten, wird der Akku 13 nicht geladen. In dieser Zeit werden aber alle notwendigen Module mit Spannung aus dem Akku 13 über einen Schaltregler 56 versorgt.
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Um sicherzustellen, dass der Akku 13 mit seinem Ladezustand nicht unter einem bestimmten Level absinkt, der normalerweise bei regelmäßiger Betätigung des Antriebes ausreichend sein würde, ist eine Verbindung 12 vorhanden, die zu dem Controller 16 von dem Akku 13 führt. Hierüber kann der Controller 16 feststellen, wie hoch der Ladezustand des Akkus 13 ist. Gleichzeitig erkennt der Controller 16 einen niedrigen Ladezustand anhand der fallenden Akkuspannung und kalkuliert den Ladezustand daraufhin weiter anhand von gespeicherten Lade- und Entladezeiten aus der Vergangenheit. Sollte es so sein, dass der Controller 16 feststellt, dass der Ladezustand des Akkus 13 nicht ausreichend ist, so wird über die elektrische Verbindung 25 ein Netzrelais 24, das innerhalb einer der Netzanschlüsse 3 zwischengeschaltet ist, aktiviert. Durch die Betätigung des Netzrelais 24, das als elektronisches Relais, vorzugsweise als bistabiles Relais ausgeführt ist, wird das Netzteil 2 aktiviert.
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Durch diese Schaltungsmaßnahme ist es möglich, dass die Versorgungsspannung, die über die Verbindung 21 zu dem Controller 16, dem HF-Empfänger 20 und dem Netzrelais 24 durchgeschaltet ist, stets auf einem sicheren Level gehalten wird. Gleichzeitig überwacht der Controller 16 auch noch über eine Verbindung 38, die von dem Laderegler 9 zu dem Controller 16 führt, den Ladevorgang des Akkus 13.
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Dadurch, dass der Akku 13 für eine höhere Spannung und Kapazität ausgelegt ist, um den Motor 4 bei einem Netzausfall in Form einer Notstromversorgung betreiben zu können, ist über die Verbindung 55 ein zusätzlicher Schaltregler 56 vorhanden. Der Schaltregler 56 liegt einseitig an der Masse 10 und sein Ausgang stellt die Verbindung 21 dar, wie bereits für den Controller 16 und den HF-Empfänger 20 beschrieben. Der Schaltregler 56 ist deshalb notwendig, weil der Controller 16 und der HF-Empfänger 20 sowie das Netzrelais 24 für eine wesentliche geringere Spannungshöhe ausgelegt sind.
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Der Pluspol des Akkus 13 ist aber eine elektrische Verbindung 57 einerseits an dem Netzrelais 24 und an dem Motorrelais 48 elektrisch angeschlossen. Das Netzrelais 24 kann jedoch auch, wie bereits vor beschrieben, mit der niedrigeren Spannung des Spannungsreglers über den Ausgang 21 versorgt werden.
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Das Motorrelais 48 wird andererseits über eine elektrische Verbindung als Ansteuerung 49 mit dem Controller 16 verbunden. So ist es möglich, dass der Controller 16 aufgrund eines Startbefehles auch während eines Netzausfalles erkennt, dass nach dem Einschalten des Netzrelais 24 der Laderegler 9 keine Spannung über die elektrische Verbindung 38 liefert. Dieses bedeutet, dass ein Netzausfall vorliegt und somit der Controller 16 über die Ansteuerung 49 das Motorrelais 48 ansteuert. Nachdem das Motorrelais 48 angesteuert worden ist, wird ein Kontakt 50 geschlossen, der sich innerhalb einer elektrischen Verbindung 54 sich befindet, die einerseits an dem Akku 13 angeschlossen ist. Somit gelangt die Spannung des Akkus 13 über die elektrische Verbindung 54 und 7 an die Motoransteuerung 5, die daraufhin den Motor 4 in die entsprechende Bewegungsrichtung bringt.
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Durch diese Schaltungsanordnung zeigt sich, dass auch mit einem Akku 13, der eine höher Spannung und eine größere Kapazität aufweist, neben einer Spannungsversorgung für den Controller 16 und den HF-Empfänger 20 über den Schaltregler 56 gleichzeitig auch der Motor 4 betrieben werden kann.
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Ein Ablaufschema, welches innerhalb des Controllers 16 in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt ist, zeigt die 2 in Form eines Flussdiagramms. Durch einen Startbefehl 23 wird der Controller 16 aktiviert. Es findet im Anschluss an den Startbefehl 23 eine Messung des Ladezustandes 26 und gleichzeitig auch eine Kalkulation zum Ladezustand des Akkus 13 statt. Über einen daraus generierten Befehl 27 in Form einer Information wird der Ladezustand des Akkus 13 mit einem unteren Grenzwert 28 festgestellt. Ist dieser Grenzwert 28 kleiner als der gespeicherte Grenzwert, so wird über einen Befehl 29 der Ladevorgang für den Akku 13 aktiviert. Dieses geschieht dadurch, dass durch einen Befehl 31 das Netzrelais 24 eingeschaltet wird. Im Anschluss daran wird über einen Befehl der Ladezustand weiter gemessen und gleichzeitig auch kalkuliert, was über die Verbindung 12 mittels des Controllers 16 durchgeführt wird. Erreicht der Ladezustand einen oberen Grenzwert 33, so wird über den Befehl 35 eine Abschaltung des Netzrelais 24 mittels eines Befehles 36 durchgeführt. Im Anschluss daran wird nach dem Befehl 36 eine weitere permanente Überwachung des Ladezustandes über den Controller 16 durchgeführt.
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Ist jedoch der Ladezustand mit seinem oberen Grenzwert 33 noch nicht erreicht, so wird eine Rückmeldung 34 generiert, die eine weitere Aktivierung des Befehles 31 durchführt. Somit wird sichergestellt, dass der Ladevorgang erst dann durch das Netzrelais 24 unterbrochen wird, wenn eine Obergrenze 33 als Ladezustand für den Akku 13 erreicht ist.
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Wenn der Ladezustand noch keinen unteren Grenzwert 28 erreicht hat, so wird ein Befehl 30 zur Überwachung des Ladezustandes 26 weiterhin aufrechterhalten.
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Durch die vorliegende Erfindung wird sichergestellt, dass sowohl der Controller 16, der HF-Empfänger 20 und das Netzrelais 24 stets mit einer Spannungsversorgung 21 durch den Schaltregler 56 über den Akku 13 versorgt werden und eine Notstromversorgung für den Motor 4 bei Netzausfall durch den Akku 13 direkt vorliegt. Gleichzeitig ist aber auch sichergestellt, dass eine derartige Steuerung für ein Tor oder dergleichen, insbesondere ein Garagentor, keine hohen Verlustleistungen erzeugt.
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Das Flussdiagramm der 3 gibt einen Teil eines Programms wieder, das für einen Notstrombetrieb des Motors greift. Dabei wird durch einen Startbefehl 39 eine Auswertung eines Funkcodes 40 vorgenommen. Wenn der Funkcode 40 mit dem HF-Empfänger 20 entsprechend codiert ist, werden die Starteingänge 41 eingelesen. Liegt eine Startanforderung als Befehl vor, so wird eine Meldung 44 an das Netzrelais 24 gegeben. Gleichzeitig wird jedoch auch von dem Akkumulator 13 über einen Befehl der Ladezustand 37 gemessen und es wird durch den Controller 16 kalkuliert, ob ein ausreichender Ladezustand vorhanden ist. Ist ein Ladestrom vorhanden, so wird durch die Messung des Ladestromes 45 ein Befehl 46 an die Motorsteuerung 5 weitergegeben, worauf der Motor 4 entsprechend angesteuert wird. Gleichzeitig gibt die Motoransteuerung 5 einen Befehl über die Verbindung 49 an das Motorrelais 48, dass dieses nicht angezogen werden muss, weil das Netzteil 2 die entsprechende Spannung liefert. Dieses ist ein Fall, bei dem die Notstromversorgung nicht aktiviert ist. Über die Verbindung 53 wird eine Rückmeldung an den Anfang des Programms weitergeleitet.
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Wenn kein Ladestrom vorhanden ist, wird über die Meldung 47 das Motorrelais 48 durch den Controller 16 aktiviert, was bedeutet, dass der Kontakt 50 schließt und ein Befehl 51 an die Motoransteuerung 5 geht, die den Motor 4 auch über die Notstromversorgung des Akkus 13 sicherstellt.
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Wenn am Anfang keine Startanforderung 42 vorliegt, so wird dieses über die Rückmeldung 43 an den Anfang des Programms weitergeleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Netztransformator
- 2
- Netzteil
- 3
- Netzanschluss
- 4
- Motor
- 5
- Motoransteuerung
- 6
- elektrische Verbindung
- 7
- elektrische Verbindung
- 8
- elektrische Verbindung
- 9
- Laderegler
- 10
- Masse
- 11
- elektrische Verbindung
- 12
- elektrische Verbindung (Überwachung Ladezustand)
- 13
- Akku
- 14
- elektrische Verbindung
- 15
- elektrische Verbindung
- 16
- Controller
- 17
- elektrische Verbindung
- 18
- elektrische Verbindung
- 19
- Antenne
- 20
- HF-Empfänger
- 21
- Spannungsversorgung
- 22
- elektrische Verbindung
- 23
- Start
- 24
- Netzrelais
- 25
- Inbetriebnahme
- 26
- Ladezustandsmessung
- 27
- Information
- 28
- untere Grenze Ladezustand
- 29
- Befehl Laden
- 30
- Befehl Ladezustand überwachen
- 31
- Befehl Netzrelais einschalten
- 32
- Ladezustand kontrollieren
- 33
- obere Grenze Ladezustand
- 34
- Rückmeldung
- 35
- Ladezustand voll
- 36
- Befehl Netzrelais abschalten
- 37
- Befehl Überwachung
- 38
- elektrische Verbindung
- 39
- Start
- 40
- Befehl Funkcode auswerten
- 41
- Befehl Starteingänge einlesen
- 42
- Startanforderung
- 43
- Rückmeldung
- 44
- Meldung
- 45
- Messung Ladestrom
- 46
- Befehl Motoransteuerung
- 47
- Meldung
- 48
- Motorrelais
- 49
- Ansteuerung
- 50
- Kontakt
- 51
- Befehl Motoransteuerung
- 52
- Befehl Motoransteuerung aufheben
- 53
- Rückmeldung
- 54
- elektrische Verbindung
- 55
- elektrische Verbindung
- 56
- Schaltregler
- 57
- Versorgungsspannung
- 58
- elektrische Verbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 03/030496 A1 [0002]
- DE 19732299 B4 [0003]
- DE 10252566 A1 [0004]
