EP2702536A1

EP2702536A1 - Wiederladbarer aktiver transponder

Info

Publication number: EP2702536A1
Application number: EP12721210.8A
Authority: EP
Inventors: Bernd Geck; Lin WEI; René HERSCHMANN
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-03-05
Also published as: DE102011100095A1; DE102011100095B4; WO2012146734A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Transpondereinheit (1) mit einer Sende- /Empfangseinheit (8), einem aufladbaren Akkumulator (10) zur elektrischen Energieversorgung der Transpondereinheit (1), einer Ladevorrichtung (11) zur Aufladung des Akkumulators (10), einer Steuerungseinheit (5) und einer Antenne (4), wobei die Sende-/Empfangseinheit (8) zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Datenübertragungseinheit (12) mit der Antenne (4) verbunden oder verbindbar ist, wobei die Ladevorrichtung (11) mit der Antenne (4) verbunden oder verbindbar ist, wobei der Akkumulator (10) mittels der Ladevorrichtung (11) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder aufladbar ist, und wobei die Steuerungseinheit (5) wenigstens zur Steuerung der Ladevorrichtung (11) eingerichtet ist.

Description

WIEDERLADBARER AKTIVER TRANSPONDER

Die Erfindung betrifft eine Transpondereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Eine Transpondereinheit ist ein Funk-Kommunikationsgerät, das eingehende Signale aufnimmt und automatisch beantwortet oder weiterleitet. Bekannt sind sogenannte passive Transpondereinheiten, die keine eigene Energiequelle aufweisen, sondern die benötigte Energie während der Kommunikation mit einer externen Datenübertragungseinheit aus dem zur Kommunikation genutzten elektromagnetischen Feld beziehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft aktive Transpondereinheiten, die eine eigene, interne Energiequelle in Form eines aufladbaren Akkumulators aufweisen. Da Transpondereinheiten möglichst klein und kompakt sein sollen, kann dementsprechend nur ein Akkumulator mit geringer Kapazität integriert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transpondereinheit anzugeben, die bei gegebener Akkumulator-Kapazität eine verbesserte Betriebsbereitschaft aufweist. Eine Betriebsbereitschaft liegt vor, wenn die aus dem Akkumulator zur Energieversorgung der Transpondereinheit entnehmbare elektrische Energie für einen Betrieb der Transpondereinheit ausreichend ist. Diese Aufgabe wird mit einer Transpondereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorgeschlagen wird eine Transpondereinheit mit einer Sende- /Empfangsein-heit, einem aufladbaren Akkumulator zur elektrischen Energieversorgung der Transpondereinheit, einer Ladevorrichtung zur Aufladung des Akkumulators, einer Steuerungseinheit und einer Antenne, wobei die SendeVEmpfangseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Datenübertragungseinheit mit der Antenne verbunden oder verbindbar ist, wobei die Ladevorrichtung mit der Antenne verbunden oder verbindbar ist, wobei der Akkumulator mittels der Ladevorrichtung über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder aufladbar ist, und wobei die Steuerungseinheit wenigstens zur Steuerung der Ladevorrichtung eingerichtet ist.

Eine solche Transpondereinheit erlaubt vorteilhaft eine optimale, hocheffiziente Nutzung der in dem Akkumulator vorhandenen elektrischen Energie. Eine solche Transpondereinheit erlaubt ferner ein intelligentes Aufladen des Akkumulators. Zum Aufladen des Akkumulators können in Folge einer durch die Steuerungseinheit realisierten intelligenten Steuerung viele unterschiedliche Quellen verwendet werden, insbesondere auch Quellen elektromagnetischer Felder, die nicht für eine Kommunikation mit der Transpondereinheit vorgesehen oder geeignet sind. Hierdurch wird eine hohe Betriebsbereitschaft der Transpondereinheit realisiert. Der durchschnittliche Ladezustand des integrierten Akkumulators ist gegenüber bekannten Transpondereinheiten deutlich erhöht. Vorteilhaft wird dies durch eine intelligente Steuerung der Transpondereinheit durch die inte-grierte Steuerungseinheit erreicht. Die Steuerungseinheit kann z. B. einen Mikroprozessor oder ein FPGA aufweisen. Die Steuerungsfunktionen können dann z. B. in Form einer Programmierung vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Transpondereinheit eignet sich sowohl für RFID- Anwendungen als auch für NFC-Anwendungen. RFID steht für„radio- frequency Identification", d. h. eine automatische Identifizierung durch Funkübertragung. NFC steht für„Near Field Communication", d. h. einen drahtlosen Austausch von Daten über kurze Strecken.

Die Sende-/Empfangseinheit ist entweder fest mit der Antenne verbunden oder mit der Antenne verbindbar, z. B. über eine zwischengeschaltete Betätigungsvorrichtung, über die die Verbindung mit der Antenne wahlweise hergestellt oder aufgetrennt werden kann. In analoger Weise ist die Ladevorrichtung entweder fest mit der Antenne verbunden oder verbindbar, z. B. über eine Betätigungsvorrichtung, über die die Verbindung zur Antenne wahlweise hergestellt oder aufgetrennt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit zur Steuerung der Ladevorrichtung abhängig von einem Kommunikationsbedarf der Sende-/Empfangseinheit eingerichtet. So kann z. B. vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit bei bereits laufender Kommunikation der Transpondereinheit mit der externen Datenübertragungseinheit die Energiezufuhr zu dem Akkumulator über die Ladevorrichtung abschaltet oder soweit verringert, dass die zum Aufladen des Akkumulators von der Antenne entnommene elektrische Energie die Kommunikation nicht beeinträchtigt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung abhängig davon gesteuert wird, ob eine Kommunikation stattfindet. Falls keine Kommunikation stattfindet, kann die gesamte über die Antenne empfangene elektrische Energie dem Akkumulator zur Aufladung zugeführt werden. Hierbei kann insbesondere die aufnehmbare Energie aus solchen in der Umgebung des Transponders befindlichen Quellen elektromagnetischer Felder verwertet werden, die an sich nicht für eine

Transponder-Kommunikation gedacht sind, wie z. B. in Betrieb befindliche Büro- oder Haushaltsgeräte, oder von an sich zur Transponder- Kommunikation vorgesehenen Quellen, die jedoch keine gültige Kommunikation mit der erfindungsgemäßen Transpondereinheit aufbauen, z. B. mangels einer Zugriffsberechtigung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit zur Steuerung der Ladevorrichtung derart eingerichtet, dass der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird, wenn eine Kommunikation der Sende- /Empfangseinheit über die Antenne hierdurch nicht gestört wird. Dies um- fasst sowohl den zuvor genannten Fall, dass eine Kommunikation bereits durchgeführt wird, als auch den Fall, dass eine Kommunikation erst aufgenommen werden soll. Im letztgenannten Fall steuert die Steuerungseinheit die Ladevorrichtung derart, dass eine Kommunikation der Sende- /Empfangseinheit über die Antenne aufgenommen werden kann, ohne dass die gegebenenfalls zur Aufladung des Akkumulators von der Antenne entzogene elektrische Energie die Aufnahme der Kommunikation stört.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Transpondereinheit in einem kombinierten Betriebsmodus zu betreiben, in dem gleichzeitig die Sende- /Empfangseinheit eine Kommunikation über die Antenne ausführt und der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird. Hierbei wird die Ladevorrichtung durch die Steuerungseinheit derart gesteuert, dass die über die Antenne empfangenen Signale der externen Datenübertragungseinheit ausgewertet werden können. Insbesondere kann die Steuerungseinheit dazu eingerichtet sein, die Ladevorrichtung in Abhängigkeit von der von der Antenne empfangenen Feldstärke zu steuern. Bei relativ geringer empfangener Feldstärke wird die über die Ladevorrichtung dem Akkumulator zugeführte elektrische Leistung verringert, bei höherer Feldstärke erhöht. Hierbei wird sichergestellt, dass eine begonnene Kommunikation nicht unterbrochen wird bzw. eine aufzunehmende Kommunikation begonnen werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Transpondereinheit in einem Schnelllademodus zu betreiben, indem die Sende-/Empfangseinheit keine Kommuni- kation über die Antenne ausführt und der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird. Hierbei kann vorteilhaft die vollständige über die Antenne zugeführte elektrische Energie dem Akkumulator zur Aufladung zugeführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Steuerungseinheit eine Verbindung zu der Antenne auf. Hierdurch kann die Steuerungseinheit z. B. die Feldstärke der von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder messen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenne eine erste Betätigungsvorrichtung angeordnet ist, durch die die Signalübertragung von der Antenne zu der SendeVEmpfangseinheit unterbrechbar oder abschwächbar ist. Je nach Ausgestaltung der ersten Betätigungsvorrichtung kann diese somit eine vollständige Unterbrechung der Signalübertragung von der Antenne zu der Sende-/Empfangseinheit oder eine ggf. einstellbare Abschwächung der Signale bewirken. Die erste Betätigungsvorrichtung kann z.B. als Schaltvorrichtung ausgebildet sein, durch die die SendeVEmpfangseinheit von der Antenne trennbar ist, oder als Dämpfungsglied mit einstellbarer Dämpfung. Die erste Betätigungsvorrichtung hat den Vorteil, dass in Betriebsmodi der Transpondereinheit, in denen die Sende-/Empfangseinheit keine Verbindung zu der Antenne benötigt, die Verbindung aufgetrennt oder gedämpft werden kann, z. B. im Schnelllademodus. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die erste Betätigungsvorrichtung ein verbesserter Schutz der empfindlichen SendeVEmpfangseinheit gegen elektromagnetische Felder mit unzulässig hoher Feldstärke erzielt werden kann. Hierdurch kann insbesondere einem Transponder- Vandalismus vorgebeugt werden, der darin besteht, gezielt Transpondereinheiten durch Beaufschlagung mit starken elek-tromagnetischen Feldern zu schädigen oder zu zerstören. So kann beispielsweise die Steuerungseinheit über eine eigene Verbindung mit der Antenne die empfangene Feldstärke messen und bei zu hohen Werten die erste Betätigungsvorrichtung betätigen, um die Sen- de-/Empfangseinheit von der Antenne zu trennen oder die Signale abzuschwächen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, in dem Schnelllademodus die Signalübertragung von der Antenne zu der SendeVEmpfangseinheit mittels der ersten Betätigungsvorrichtung zu unterbrechen oder abzuschwächen. Dies hat den Vorteil, dass die von der Antenne aufgenommene elektrische Energie vollständig oder zumindest überwiegend über die Ladevorrichtung dem Akkumulator zugeführt werden kann. Zudem wird die Sende- /Empfangseinheit vor zu hohen Feldstärken geschützt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Schnelllademodus die Transpondereinheit zum Empfang elektromagnetischer Wellen mit einer Feldstärke eingerichtet ist, die wesentlich größer ist als in einem Betriebsmodus, in dem die Sende- /Empfangseinheit mit der Antenne verbunden ist. So kann im Schnelllademodus z. B. wenigstens mit der doppelten Feldstärke gearbeitet werden als in einem Betriebsmodus, in dem die SendeVEmpfangseinheit mit der Antenne verbunden ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der Antenne eine Schutzvorrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die SendeVEmpfangseinheit vor von der Antenne empfangenen elektromagnetischen Wellen mit Feldstärkewerten zu schützen, die einen bestimmten zulässigen Maximalwert überschreiten. Auch hierdurch kann die Sicherheit gegenüber Transponder-Vandalismus gesteigert werden. Zudem werden auch unbeabsichtigte Beschädigungen der Transpondereinheit durch zu hohe Feldstärken sicher vermieden. Die Schutzvorrichtung kann z. B. eine Begrenzerdiode aufweisen. Sofern die Schutzvorrichtung und die erste Betätigungsvorrichtung in Kombination vorgesehen sind, sind diese in Reihe hintereinander zwischen der Sende- /Empfangseinheit und der Antenne angeordnet. Es ist vorteilhaft, die erste Betätigungsvorrichtung dabei mit der Antenne zu verbinden. Die Schutzvorrichtung ist dann zwischen der Sende-/Empfangseinheit und der ersten Betätigungsvorrichtung angeordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Transpondereinheit in dem kombinierten Betriebsmodus zu betreiben, wenn die von der Antenne empfangenen elektromagnetischen Wellen Feldstärkewerte aufweisen, die einen vorgegebenen Mindestwert überschreiten, und zugleich eine Kommunikation über die Antenne ausgeführt werden soll. Der kombinierte Betriebsmodus wird daher in Situationen aktiviert, in denen über die Antenne Signale mit ausreichender Feldstärke empfangen werden, die auch bei einer aus der Antenne zur Aufladung des Akkumulators abgeführten elektrischen Leistung noch eine sichere Kommunikation mit der externen Datenübertragungseinheit erlauben. Sofern der vorgegebene Mindestwert unterschritten wird, betreibt die Steuerungseinheit die Transpondereinheit in einem reinen Kommunikationsmodus, in dem die Sende-/Empfangseinheit eine Kommunikation über die Antenne ausführt und der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder nicht geladen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, zu prüfen, ob über die Antenne ein elektromagnetisches Feld empfangen wird, und falls ein elektromagnetisches Feld empfangen wird, zu prüfen, ob eine gültige Kommunikation zwischen der externen Datenübertragungseinheit und der SendeVEmpfangseinheit aufgebaut wird oder aufgebaut wurde, und sofern keine gültige Kommunikation aufgebaut wird oder aufgebaut ist, die Transpondereinheit in dem Schnelllademodus zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass die verfügbare elektrische Energie, die über die Antenne empfangen wird, bestmöglich für die Aufladung des Akkumulators verwendet wird, allerdings ohne eine gültige Kommunikation zu behindern. Insbesondere wird hierdurch ermöglicht, bei Funkkontakt zu einer externen Datenübertragungseinheit, die an sich für eine Transponder-Kommunikation vorgesehen ist, allerdings keine gültige Kommunikation mit der erfindungsgemäßen Transpondereinheit aufbauen kann, trotzdem zum Aufladen des Akkumulators verwendet werden kann. Zudem können auch andere elektromagnetische Wellen abstrahlende Quellen, die nicht für eine Transponder-Kommunikation vorgesehen sind, für die Aufladung des Akkumulators herangezogen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, bei Empfang eines elektromagnetischen Feldes und Aufbau einer gültigen Kommunikation die Transpondereinheit entweder in dem kombinierten Betriebsmodus oder in dem reinen Kommunikationsmodus zu betreiben.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Ladezustand des Akkumulators bei einem Kommunikationsbedarf mit einer externen Datenübertragungseinheit wahlweise den kombinierten Betriebsmodus oder den reinen Kommunikationsmodus zu aktivieren. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinheit die Transpondereinheit zunächst in dem Schnelllademodus betreibt und bei einem Kommunikationsbedarf den Ladezustand des Akkumulators prüft. Unterschreitet der Ladezustand einen vorbestimmten Mindestladewert, aktiviert die Steuerungseinheit den kombinierten Betriebsmodus, andernfalls den reinen Kommunikationsmodus. Hierdurch kann die Betriebsbereitschaft der Transpondereinheit und der Ladezustand des Akkumulators weiter verbessert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Akkumulator und der Sende-/Empfangseinheit eine zweite Betätigungsvorrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Stromzufuhr von dem Akkumulator zu der Sende-/Empfangseinheit zu unterbrechen oder zu reduzieren. Dies hat den Vorteil, dass der Energieverbrauch aus dem Akkumulator in Betriebszuständen der Transpondereinheit, in denen kein Betrieb der SendeVEmpfangseinheit erforderlich ist, verringert werden kann, wodurch die Betriebsbereitschaft der Transpondereinheit weiter gesteigert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, in dem Schnelllademodus die Stromzufuhr von dem Akkumulator zu der Sende-/Empfangseinheit mittels der zweiten Betätigungsvorrichtung zu unterbrechen oder zu reduzieren. Auch dies ist günstig für eine hohe Betriebsbereitschaft der Transpondereinheit und einen guten Ladezustand des Akkumulators.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Erkennung, dass keine gültige Kommunikation aufgebaut wird oder aufgebaut ist, eine Sperrzeit aktiviert wird, während der die Sende- /Empfangseinheit gesperrt ist. Das Sperren der Sende-/Empfangseinheit kann z. B. durch Betätigen der ersten und/oder der zweiten Betätigungsvorrichtung erfolgen, indem die SendeVEmpfangseinheit von der Antenne und/oder von dem Akkumulator abgetrennt wird. Die genannte Sperrzeit hat den Vorteil, dass ein Ausspähen der Transpondereinheit durch an sich nicht autorisierte externe Datenübertragungseinheiten verzögert und damit erschwert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Transpondereinheit in einem von mehreren Betriebsmodi zu betreiben, wobei wenigstens folgende Betriebsmodi vorgesehen sind: a) Kommunikationsmodus, in dem die Sende-/ Empfangseinheit eine Kommunikation über die Antenne ausführt und der Akku- mulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder nicht geladen wird, b) kombinierter Betriebsmodus, in dem gleichzeitig die Sende-/ Empfangseinheit eine Kommunikation über die Antenne ausführt und der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird, c) Schnelllademodus, in dem die Sende-/ Empfangseinheit keine Kommunikation über die Antenne ausführt und der Akkumulator über die von der Antenne aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird.

Dies erlaubt vorteilhaft eine besonders flexible und intelligente Steuerung der Transpondereinheit mittels der Steuerungseinheit, bei der eine bestmögliche Betriebsbereitschaft der Transpondereinheit bei zugleich hoher Kommunikationsbereitschaft erzielt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 - eine Transpondereinheit in schematischer Darstellung und

Figur 2 - Betriebsmodi der Transpondereinheit.

In Figur 1 ist eine Transpondereinheit 1 erkennbar, die eine drahtlose Kommunikation mit einer externen Datenübertragungseinheit 12 durchführt, wobei die externe Datenübertragungseinheit 1 2 lediglich symbolisch durch eine Antenne wiedergegeben ist. Die Transpondereinheit 1 weist einen RFID/NFC-Block 2, einen Energieversorgungblock 3, eine Antenne 4, eine Steuerungseinheit 5, eine erste Betätigungsvorrichtung 7 und eine zweite Betätigungsvorrichtung 6 auf. Der RFID/NFC-Block weist einen RFID/NFC-Baustein 8 und eine Schutzvorrichtung 9 auf. Der Energieversorgungsblock 3 weist einen aufladbaren Akkumulator 10 sowie eine Ladevorrichtung 1 1 auf.

Der RFID/NFC-Baustein 8 kann von handelsüblicher Art sein, wie er für Transponderanwendungen üblicherweise verwendet wird. Die Schutzvorrichtung 9, die optional vorgesehen ist, kann z. B. eine Begrenzerdiode aufweisen. Der Akkumulator 10 kann ebenfalls von handelsüblicher Art sein, z. B. ein Lithiumionen- oder Lithiumpolymer-Akkumulator. Die Ladevorrichtung 1 1 kann als übliche Ladeschaltung ausgebildet sein, die ange- passt ist an die Spezifikation der verwendeten Akkumulator-Technologie. Die Ladevorrichtung 1 1 ist als steuerbare Ladevorrichtung ausgeführt und wird von der Steuerungseinheit 5 gesteuert. Die erste Betätigungsvorrichtung 7 und/oder die zweite Betätigungsvorrichtung 6 können z. B. als Halbleiterschalter oder als elektromechanische Schaltelemente, z. B. Relais, ausgebildet sein.

Der RFID/NFC-Baustein 8 bildet die SendeVEmpfangseinheit. Diese ist über die Schutzvorrichtung 9 und die erste Betätigungsvorrichtung 7 mit der Antenne 4 gekoppelt. Der RFID/NFC-Baustein 8 kann auf diesem Wege eine bidirektionale Kommunikation mit der externen Datenübertragungseinheit 12 durchführen.

Der Akkumulator 10 ist über die Ladevorrichtung 1 1 mit der Antenne 4 verbunden. Die Ladevorrichtung 1 1 kann bei entsprechender Steuerung durch die Steuerungseinheit 5 dem Akkumulator 10 die über die Antenne 4 empfangene elektrische Energie zuführen und den Akkumulator 10 damit aufladen. Der Akkumulator 10 ist über die zweite Betätigungsvorrichtung 6 mit dem RFID/NFC-Baustein 8 verbunden. Bei auf Durchgang geschalteter zweiter Betätigungsvorrichtung 6 wird der RFID/NFC-Baustein 8 von dem Akkumulator 10 mit elektrischer Energie versorgt. Eine Versorgung der Schutzvorrichtung 9 kann auch über den Akkumulator 10 erfolgen, ist aber je nach Ausgestaltung der Schutzvorrichtung 9 nicht erforderlich, insbesondere wenn diese mit passiven Bauelementen aufgebaut ist. Ferner wird die Steuerungseinheit 5 von dem Akkumulator 10 mit elektrischer Energie versorgt, was in der Figur 1 nicht gesondert dargestellt ist.

Die Steuerungseinheit 5 ist die zentrale Steuerung der Transpondereinheit 1 und sorgt für eine intelligente Steuerung und Verwaltung der zuvor beschriebenen Komponenten. Hierfür ist die Steuerungseinheit 5, wie durch die Pfeile in Figur 1 dargestellt, mit der ersten Betätigungsvorrichtung 7, der zweiten Betätigungsvorrichtung 6, dem RFID/NFC-Baustein 8, der Ladevorrichtung 1 1 und der Antenne 4 verbunden. Die Steuerungseinheit 5 kann die erste und die zweite Betätigungsvorrichtung 6, 7 wahlweise in eine Durchgangsstellung oder in eine Trennstellung schalten. Über die Verbindung der Steuerungseinheit 5 mit der Antenne 4 kann die Steuerungseinheit 5 die über die Antenne 4 empfangenen Funksignale hinsichtlich der auf die Transpondereinheit 1 einwirkenden Feldstärke auswerten. Bei einer Überschreitung einer höchst zulässigen Feldstärke schaltet die Steuerungseinheit 5 den RFID/NFC-Block 2 über die erste Betätigungsvorrichtung 7 von der Antenne 4 ab. Die Steuerungseinheit 5 kann zudem die Ladevorrichtung 1 1 steuern. So wird in dem kombinierten Betriebsmodus die über die Ladevorrichtung 1 1 dem Akkumulator 10 aus der Antenne 4 zugeführte elektrische Energie durch Steuerung der Ladevorrichtung 1 1 derart angepasst, dass die aus der Antenne 4 dem RFID/NFC-Baustein 8 zugeführten Signale noch für die Kommunikation verwertbar sind. Sofern keine Kommunikation durchgeführt wird, kann die Steuerungseinheit 5 über die Ladevorrichtung 1 1 die gesamte, über die Antenne 4 empfangene elektrische Energie dem Akkumulator zur Aufladung zuführen. In diesem Betriebszustand, dem Schnelllademodus, sind die erste und die zweite Betätigungsvorrichtung 6, 7 in der Trennstellung.

Die Figur 2 zeigt Betriebsmodi der Transpondereinheit sowie entsprechende Übergangsbedingungen, die zum Übergang von einem Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus führen, in der Art eines Zu- standsübergangsdiagramms.

Es sind folgende Betriebsmodi vorgesehen: Ruhemodus 20, Kommunika- tionsdetektionsmodus 21 , Kommunikationsmodus 22, Schnelllademodus 23, kombinierter Betriebsmodus 24 und Sperrzeitmodus 25.

Zwischen den Betriebsmodi kann entsprechend den in der Figur 2 dargestellten Pfeilen gewechselt werden, wobei für jeden Wechsel wenigstens eine Übergangsbedingung 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 vorgesehen ist.

Es sei angenommen, dass sich die Transpondereinheit zunächst im Ruhemodus 20 befindet. Wenn die Übergangsbedingung 30 erfüllt ist, wird in den Kommunikationsdetektionsmodus 21 gewechselt. Die Übergangsbedingung 30 ist erfüllt, wenn die Steuerungseinheit 5 ein magnetisches Feld detektiert. In diesem Fall wird der Ruhemodus 20 verlassen, wobei ein Schlafzustand des RFID/NFC-Bausteins 8 beendet wird. Dies kann z. B. durch Schließen der beiden Betätigungsvorrichtungen 6, 7 oder durch einen Softwarebefehl geschehen. Die Steuerungseinheit 5 startet dann zwei Timer. Der erste Timer wird in dem Kommunikationsdetektionsmodus 21 verwendet. Mittels des ersten Timers wird im Kommunikationsdetektionsmodus 21 überwacht, ob eine Kommunikation mit der externen Datenübertragungseinheit 12 korrekt stattfindet und ein gültiger Befehl von der externen Datenübertragungseinheit 12 empfangen wird. Wenn eine solche gültige Kommunikation innerhalb der Überwachungszeit des ersten Timers erfolgt, kann eine der Übergangsbedingungen 31 oder 33 erfüllt sein. Hierbei wird zusätzlich noch der Ladezustand des Akkumulators 10 geprüft. Ist der Ladezustand des Akkumulators 10 unterhalb einer bestimmten Grenze, dann ist die Übergangsbedingung 33 erfüllt, und es wird in den kombinierten Betriebsmodus 22 gewechselt, in dem gleichzeitig die Sende-/Empfangseinheit 8 eine Kommunikation über die Antenne 4 ausführt und der Akkumulator 10 über die von der Antenne 4 aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird.

Bei ausreichend hohem Ladungszustand des Akkumulators 10 ist die Übergangsbedingung 31 erfüllt. Es wird dann in den reinen Kommunikationsmodus 22 gewechselt, in dem die Kommunikation über die Antenne 4 durchgeführt wird, ohne den Akkumulator 10 zu laden.

Sofern innerhalb der durch den ersten Timer definierten Überwachungszeit keine gültige Kommunikation mit der externen Datenübertragungseinheit 12 aufgebaut wird, ist die Übergangsbedingung 32 erfüllt, und es wird zu dem Schnelllademodus 23 gewechselt. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass die Transpondereinheit entweder auf einem nicht kodierten Träger, z. B. einem reinen Ladefeld, oder auf einem nicht autorisierten Lesegerät positioniert ist. In diesen Fällen wird zum Schnelllademodus gewechselt, wobei die beiden Betätigungsvorrichtungen 6, 7 betätigt werden, um die SendeVEmpfangseinheit auszukoppeln. Dann wird das vorhandene, über die Antenne 4 aufgenommene Feld ausschließlich für den Ladevorgang verwendet.

Der Kommunikationsmodus 22, der Schnelllademodus 23 und der kombinierte Betriebsmodus 24 werden jeweils verlassen, wenn das über die Antenne 4 empfangene Feld zu schwach zum Laden des Akkumulators bzw. für die Kommunikation ist. Diese Feldstärkebedingung wird bei den Übergangsbedingungen 36, 37, 38 überwacht. Bei den Übergangsbedingungen 36, 38 wird zusätzlich überwacht, ob eine Kommunikation von dem externen Datenübertragungsgerät 12 bewusst beendet wird. Die Übergangsbe- dingung 36 ist erfüllt, wenn das empfangene Feld zu schwach für die Kommunikation ist und/oder eine Kommunikation von dem externen Datenübertragungsgerät 12 bewusst beendet wird. Dann wird von dem Kommunikationsmodus 22 in den Ruhemodus 20 gewechselt. Die Übergangsbedingung 38 ist erfüllt, wenn das empfangene Feld zu schwach für die Kommunikation ist und/oder eine Kommunikation von dem externen Datenübertragungsgerät 12 bewusst beendet wird. Dann wird von dem kombinierten Betriebsmodus 24 in den Ruhemodus 20 gewechselt.

Sofern die Übergangsbedingung 37 erfüllt ist, d. h. wenn das Feld zu schwach zum Laden ist, wird von dem Schnelllademodus 23 in den Sperrzeitmodus 25 gewechselt. In dem Sperrzeitmodus 25 wird ein zweiter Timer gestartet, der dazu dient, die Reaktionszeit der Transpondereinheit bis zur erneuten Betriebsbereitschaft für eine Kommunikation zu verlängern. Wird die Transpondereinheit während der Sperrzeit erneut in ein externes elektromagnetisches Feld gebracht, reagiert die Transpondereinheit innerhalb dieser Sperrzeit nicht auf das externe Feld. Hierdurch kann ein Ausspähen gültiger Befehle der Transpondereinheit erschwert werden.

Wenn die Sperrzeit abgelaufen ist, ist die Übergangsbedingung 39 erfüllt. Die Transpondereinheit wechselt dann von dem Sperrzeitmodus 25 in den Ruhemodus 20.

Claims

Patentansprüche

1. Transpondereinheit (1) mit einer Sende /Empfangseinheit (8), einem aufladbaren Akkumulator (10) zur elektrischen Energieversorgung der Transpondereinheit (1), einer Ladevorrichtung (1 1 ) zur Aufladung des Akkumulators (10), einer Steuerungseinheit (5) und einer Antenne (4), wobei die Sende-ZEmpfangseinheit (8) zur drahtlosen Kommunikation mit einer externen Datenübertragungseinheit (12) mit der Antenne (4) verbunden oder verbindbar ist, wobei die Ladevorrichtung (11) mit der Antenne (4) verbunden oder verbindbar ist, wobei der Akkumulator ( 0) mittels der Ladevorrichtung ( 1) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder aufladbar ist, und wobei die Steuerungseinheit (5) wenigstens zur Steuerung der Ladevorrichtung (11) eingerichtet ist.

2. Transpondereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) zur Steuerung der Ladevorrichtung (11) abhängig von einem Kommunikationsbedarf der Sende-/Empfangseinheit (8) eingerichtet ist.

3. Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) zur Steuerung der Ladevorrichtung (1 1) derart eingerichtet ist, dass der Akkumulator ( 0) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird, wenn eine Kommunikation der Sende-/Empfangseinheit (8) über die Antenne hierdurch nicht gestört wird.

4. Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Transpondereinheit (1) in einem kombinierten Betriebsmodus (24) zu betreiben, in dem gleichzeitig die Sende-/Empfangseinheit (8) eine Kommunikation über die Antenne (4) ausführt und der Akkumulator (10) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird.

Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Transpondereinheit (1) in einem Schnelllademodus (23) zu betreiben, in dem die Sende-/Empfangseinheit (8) keine Kommunikation über die Antenne (4) ausführt und der Akkumulator (10) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird.

6. Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sende-/Empfangseinheit (8) und der Antenne (4) eine erste Betätigungsvorrichtung (7) angeordnet ist, durch die die Signalübertragung von der Antenne (4) zu der Sende- /Empfangseinheit (8) unterbrechbar oder abschwächbar ist.

Transpondereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, in dem Schnelllademodus (23) die Signalübertragung von der Antenne (4) zu der Sende- /Empfangseinheit (8) mittels der ersten Betätigungsvorrichtung (7) zu unterbrechen oder abzuschwächen.

Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sende-/Empfangseinheit (8) und der Antenne (4) eine Schutzvorrichtung (9) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, die Sende-/Empfangseinheit (8) vor von der Antenne (4) empfangenen elektromagnetischen Feldern mit Feldstärkewerten zu schützen, die einen bestimmten zulässigen Maximalwert überschreiten.

9. Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Akkumulator (10) und der Sende- /Empfangseinheit (8) eine zweite Betätigungsvorrichtung (6) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, die Stromzufuhr von dem Akkumulator (10) zu der Sende-/Empfangseinheit (8) zu unterbrechen oder zu reduzieren.

10. Transpondereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, in dem Schnelllademodus (23) die Stromzufuhr von dem Akkumulator (10) zu der Sende- /Empfangseinheit (8) mittels der zweiten Betätigungsvorrichtung (6) zu unterbrechen oder zu reduzieren.

11. Transpondereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 10. dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Transpondereinheit (1) in dem kombinierten Betriebsmodus (24) zu betreiben, wenn die von der Antenne (4) empfangenen elektromagnetischen Felder Feldstärkewerte aufweisen, die einen vorgegebenen Mindestwert überschreiten.

12. Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob über die Antenne (4) ein elektromagnetisches Feld empfangen wird, und falls ein elektromagnetisches Feld empfangen wird, zu prüfen, ob eine gültige Kommunikation zwischen der externen Datentlbertra- gungseinheit (12) und der Sende-VEmpfangseinheit (8) aufgebaut wird o- der aufgebaut ist, und sofern keine gültige Kommunikation aufgebaut wird oder aufgebaut ist, die Transpondereinheit (1) in dem Schnelllademodus (23) zu betreiben

Transpondereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Transpondereinheit (1) in einem von mehreren Betriebsmodi zu betreiben, wobei wenigstens folgende Betriebsmodi (20, 21 22, 23, 24, 25) vorgesehen sind: a) Kommunikationsmodus (22), in dem die Sende-/ Empfangseinlieit (8) eine Kommunikation über die Antenne (4) ausführt und der Akkumulator (10) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder nicht geladen wird, b) kombinierter Betriebsmodus (24), in dem gleichzeitig die Sende-/ Empfangseinheit (8) eine Kommunikation über die Antenne (4) ausführt und der Akkumulator ( 0) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird, c) Schnelllademodus (23), in dem die Sende-/ Empfangseinheit (8) keine Kommunikation über die Antenne (4)ausführt und der Akkumulator (10) über die von der Antenne (4) aufgenommenen elektromagnetischen Felder geladen wird.