WO2009083326A1 - Verfahren zur steuerung des energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer komponenten und vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur steuerung des energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer komponenten und vorrichtung Download PDF

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Leopold Beer
Frank Fischer
Barbara Lederle
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    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F1/26Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32Means for saving power
    • G06F1/3203Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
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    • G06F1/3203Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3206Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
    • G06F1/3215Monitoring of peripheral devices

Definitions

  • the invention is based on a method according to the preamble of claim 1.
  • DE 102 40 830 B3 discloses a device for sending an emergency call in a vehicle, wherein a sensor generates a sensor signal as a function of an acceleration of the sensor, which is compared with a threshold value and if the threshold value for activating a transmission threshold is exceeded. or receiving module is used. Furthermore, from the document US 4,980,836 A a
  • Power control circuit of a battery-powered computer which continuously monitors a keyboard and in the absence of activity of the keyboard in a predetermined time interval system components off (standby mode). By pressing a button of the user, the system components are turned on again.
  • a disadvantage of this circuit is that, on the one hand, the reconnection of the system components must be done manually by the user and, on the other hand, the keyboard also in standby mode continuously by the power control circuit i. monitored by a controller.
  • Yaw rate sensor is activated.
  • the use of an additional acceleration sensor as a sensor unit can be realized.
  • the change in the energy consumption of the components preferably comprises a selective change of the energy consumption of a plurality of components, wherein the components are only partial elements of an electrical and / or electronic device.
  • the first signal is substantially proportional to the acceleration or proportional to a change in the acceleration of the sensor unit.
  • the proportionality between the first signal and the acceleration or the change of the acceleration comprises, at least in a subinterval, a mathematical dependence between these variables, which can be described by a polynomial.
  • Dependence of the first signal on the change of the acceleration advantageously and easily enables the detection of sudden changes of motion, without uniform motion and / or acceleration resulting in a change in energy consumption, such that the component is not activated during a transport, for example is turned on.
  • the first signal compared to a threshold and / or compared the first signal with a plurality of thresholds in response to the first signal, so that in an especially advantageous manner, an adjustable limit for activation / deactivation or for switching on / off of the component is adjustable.
  • a "lookup" table is provided, so that depending on a movement pattern of the sensor unit depending on the application, a power saving profile can be created and / or used, which is stored in the table and / or retrieved.
  • the generation of the first signal and / or the comparison of the first signal with the threshold value are performed in a time-clocked manner, in particular after the turn-off operation has been carried out, so that the power consumption in the idle or switched-off state of the component is greater than in the prior art is further reducible.
  • Clock interval preferably comprises 1 s, more preferably 500ms and most preferably 100ms, so that between two clocks, the power consumption of the method for controlling the energy consumption is also minimized.
  • a temporally continuous generation of the energy consumption change and / or the comparison of the first signal with the threshold value is carried out after the implementation of the switch-on process, so that advantageously the switch-off or deactivation process can be carried out directly and without a time delay.
  • the component is quiesced or turned off at the earliest possible time, so that the power consumption of the component is minimized.
  • Another object of the present invention is an apparatus for performing a method according to the invention, wherein the device comprises a sensor unit for generating the first signal, a memory unit for storing a threshold value and a comparison unit for comparing the first signal with the threshold value.
  • the device comprises a sensor unit for generating the first signal, a memory unit for storing a threshold value and a comparison unit for comparing the first signal with the threshold value.
  • the sensor unit comprises an acceleration sensor, a rotation rate sensor and / or a seismic mass, wherein an acceleration of the seismic mass is detected capacitively.
  • a precise detection of a movement of the sensor unit and / or a change in movement of the sensor unit is thus realized, whereby a comparatively high precision in comparison with the threshold value is made possible.
  • a micromechanical motion sensor enables a comparatively accurate determination of the magnitude of an acceleration and / or an acceleration change.
  • the electrical and / or electronic component comprises at least partial regions of the sensor unit, a rotation rate sensor, an acceleration sensor and / or a portable electrical and / or electronic device.
  • a self-shutdown of the sensors and / or the devices is thus possible.
  • the self-shutdown of rotation rate sensors when not in use causes significant energy savings, with particularly advantageous seismic mass acts as a motion sensor for generating the first signal.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus for carrying out the method according to the invention according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Embodiment (s) of the invention
  • the device 1 comprises a sensor unit 6 for generating a first signal 4 as a function of an acceleration Sensor unit 6, a memory unit 2 for storing a threshold value 8 and a comparison unit 3 for comparing the first signal 4 with the threshold value 8 has.
  • a change instruction 5 ' is output by the comparison unit 3, which changes the energy consumption of the component 5.
  • the component 5 is either switched off or put into an idle state or switched on or activated from the idle state. While the component 5 is switched off or is in an idle state, the device 1 is preferably operated in a time-clocked manner in order to minimize its energy consumption.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung des Energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer Komponenten vorgeschlagen, wobei ein erstes Signal von einer mikromechanischen Sensoreinheit in Abhängigkeit einer Beschleunigung der Sensoreinheit erzeugt wird und in Abhängigkeit des ersten Signals eine Änderung des Energieverbrauchs der elektrischen und/oder elektronischen Komponente eingeleitet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung des Energieverbauchs elektrischer und/oder elektronischer Komponenten und Vorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 102 40 830 B3 eine Vorrichtung zur Versendung eines Notrufs in einem Fahrzeug bekannt, wobei ein Sensor in Abhängigkeit einer Beschleunigung des Sensors ein Sensorsignal erzeugt, welches mit einem Schwellwert verglichen und bei einem Überschreiten des Schwellwerte zur Aktivierung eines Sende- bzw. Empfangsmoduls verwendet wird. Ferner ist aus der Druckschrift US 4 980 836 A eine
Energiesteuerschaltung eines batteriebetriebenen Computers bekannt, welche kontinuierlich eine Tastatur überwacht und bei Abwesenheit einer Aktivität der Tastatur in einem vorgegebenen Zeitintervall Systemkomponenten abschaltet (Standby-Modus). Durch einen Tastendruck des Benutzers werden die Systemkomponenten wieder eingeschaltet. Nachteilig an dieser Schaltung ist, dass zum einen das Wiedereinschalten der Systemkomponenten manuell durch den Benutzer erfolgen muss und zum anderen die Tastatur auch im Standby-Modus kontinuierlich durch die Energiesteuerschaltung d.h. durch einen Kontroller überwacht werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zur Steuerung des Energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer Komponenten und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben im Vergleich zum Stand der Technik den Vorteil, dass eine Änderung des Energieverbauchs der elektrischen und/oder elektronischen Komponente in Abhängigkeit des Bewegungszustands der Komponente erfolgt, so dass eine unmittelbare Unterscheidung zwischen einem Gebrauchszustand und einem Nichtgebrauchszustand der Komponente ohne die Durchführung einer Zeitmessung realisierbar ist. Der Energieverbrauch der Komponente beim Übergang in einen Ruhezustand oder beim Abschalten wird durch die Einsparung der Zeitmessung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich reduziert. Ferner wird durch eine Aktivierung der Komponente aus dem Ruhezustand oder ein Einschalten der Komponente jeweils in Abhängigkeit der Beschleunigung der Sensoreinheit ein unmittelbares und automatisches Umschalten vom Nichtgebrauchszustand in den Gebrauchszustand der Komponente bei der Verwendung der Komponente realisiert, ohne dass ein manueller Tastendruck von einem Benutzer benötigt wird. Während des Nichtgebrauchszustands ist lediglich die Sensoreinheit aktiv, welche einen wesentlich geringeren Energieverbrauch als einen im Stand der Technik verwendeten Kontroller zur Steuerung der Komponente aufweist. Insbesondere bei portablen Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen, mobilen Mediaplayern oder Sportgeräten, ist daher die Verwendung einer solchen Steuerung des
Energieverbrauchs aufgrund der vergleichsweise großen Energieeinsparung und Bedienerfreundlichkeit von großem Vorteil, insbesondere da diese Geräte bei der Verwendung durch einen Benutzer in der Regel bewegt und beschleunigt werden, während auf die Geräte bei Nichtbenutzung im Wesentlichen keine sich plötzlich ändernden Beschleunigungskräfte einwirken. Vorteilhaft ist eine vollständige
Einsparung von Tasten und Eingabemöglichkeiten zum Ein-/Ausschalten der Geräte realisierbar. Weiterhin ermöglicht ein derartiges Verfahren eine im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Energieeinsparung bei Komponenten, welche üblicherweise permanent eingeschaltet („always-on") sind. Insbesondere bei batteriebetriebenen Transpondern, welche beispielsweise zur Identifikation und Registrierung von Produkten und Waren dienen, ist eine Aktivierung bzw. Einschaltung lediglich bei einer Bewegung der Produkte und Waren vorgesehen, so dass beim Verladen oder Transportieren der Produkte und Waren die Transponder eingeschaltet werden, während beim Lagern der Produkte und Waren der Energieverbauch minimiert wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Sensor mit einer seismischen Masse, wobei die seismische Masse für den Messbetrieb in der Regel einer periodischen Messbewegung unterworfen ist und wobei die Bewegung der seismischen Masse des Sensors eine Änderung des Energieverbauchs desselben Sensors einleitet und wobei die Bewegung der seismischen Masse typischerweise über Elektroden messbar ist. Insbesondere bei Drehratensensoren ist somit eine erhebliche Energieeinsparung möglich, da der vergleichsweise energieaufwändige Antrieb zur Erzeugung einer Pendel- und/oder Drehbewegung der seismischen Masse lediglich bei einer Bewegung des
Drehratensensors aktiviert wird. Alternativ ist die Verwendung eines zusätzlichen Beschleunigungssensors als Sensoreinheit realisierbar. Die Änderung des Energieverbrauchs der Komponenten umfasst bevorzugt eine selektive Änderung des Energieverbauchs einer Vielzahl von Komponenten, wobei die Komponenten lediglich Teilelemente eines elektrischen und/oder elektronischen Gerätes sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste Signal im Wesentlichen proportional zur Beschleunigung oder proportional zu einer Änderung der Beschleunigung der Sensoreinheit. Im Sinne der Erfindung umfasst die Proportionalität zwischen dem ersten Signal und der Beschleunigung bzw. der Änderung der Beschleunigung zumindest in einem Teilintervall eine mathematische Abhängigkeit zwischen diesen Größen, welche durch ein Polynom beschreibbar ist. Somit ist vorteilhaft ein Rückschluss auf die Größe einer Beschleunigungskraft aufgrund des ersten Signals möglich. Eine Abhängigkeit des ersten Signals von der Änderung der Beschleunigung ermöglicht in vorteilhafter und einfacher Weise die Detektion von plötzlichen Bewegungswechseln, ohne das eine gleichmäßige Bewegung und/oder eine gleichmäßige Beschleunigung zur Änderung des Energieverbrauchs führt, so dass die Komponente beispielsweise während eines Transports nicht aktiviert oder eingeschaltet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird zur Änderung des
Energieverbrauchs das erste Signal mit einem Schwellwert verglichen und/oder das erste Signal mit einer Vielzahl von Schwellwerten in Abhängigkeit des ersten Signals verglichen, so dass in besonders vorteilhafter Weise ein anpassbarer Grenzwert zur Aktivierung/Deaktivierung oder zum Einschalten/Ausschalten der Komponente einstellbar ist. Insbesondere ist die Verwendung einer „Lookup"-Tabelle vorgesehen, so dass in Abhängigkeit eines Bewegungsmusters der Sensoreinheit je nach Anwendung ein Stromsparprofil erstellbar und/oder verwendbar ist, welches in der Tabelle abgespeichert und/oder abgerufen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Erzeugung des ersten Signals und/oder der Vergleich des ersten Signals mit dem Schwellwert zeitlich getaktet durchgeführt, insbesondere nach der Durchführung des Ausschaltvorgangs, so dass der Energieverbrauch im Ruhezustand oder abgeschalteten Zustand der Komponente im Vergleich zum Stand der Technik weiter reduzierbar ist. Das
Taktintervall umfasst bevorzugt 1 s, besonders bevorzugt 500ms und ganz besonders bevorzugt 100ms, so dass zwischen zwei Takten der Energieverbrauch des Verfahrens zur Steuerung des Energieverbrauchs ebenfalls minimiert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird nach der Durchführung des Einschaltvorgangs eine zeitlich kontinuierliche Erzeugung der Energieverbrauchsänderung und/oder des Vergleichs des ersten Signals mit dem Schwellwert durchgeführt, so dass vorteilhaft der Abschalt- oder Deaktivierungsvorgang unmittelbar und ohne eine Zeitverzögerung durchführbar ist. Somit wird die Komponente zum frühestmöglichen Zeitpunkt in den Ruhezustand versetzt oder abgeschaltet, so dass der Energieverbrauch der Komponente minimiert wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit zur Erzeugung des ersten Signals, eine Speichereinheit zur Speicherung eines Schwellwertes und eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des ersten Signals mit dem Schwellwert aufweist. Vorteilhaft wird somit ein im Vergleich zum Stand der Technik erheblich energiesparender Aufbau einer Steuervorrichtung realisiert, da in einem Nichtgebrauchszustands der Komponente sowohl kein digitaler Kontroller mit einem vergleichsweise hohen Energieaufwand zur Überwachung der Komponente, als auch kein Peripherieeingabegerät zur Aktvierung des Gebrauchszustands eingeschaltet ist. Insbesondere ist ein zeitlich getakteter Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bevorzugt während des Nichtgebrauchszustands, vorgesehen, so dass der Energieverbrauch der Vorrichtung weiter minimiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Sensoreinheit einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor und/oder eine seismische Masse umfasst, wobei eine Beschleunigung der seismischen Masse kapazitiv detektiert wird. Vorteilhaft ist somit eine präzise Detektion einer Bewegung der Sensoreinheit und/oder einer Bewegungsänderung der Sensoreinheit realisierbar, wodurch eine vergleichsweise hohe Präzision beim Vergleich mit dem Schwellwert ermöglicht wird. Insbesondere ein mikromechanischer Bewegungssensor ermöglicht eine vergleichsweise genaue Bestimmung der Größe einer Beschleunigung und/oder einer Beschleunigungsänderung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die elektrische und/oder elektronische Komponente zumindest Teilbereiche der Sensoreinheit, eines Drehratensensors, eines Beschleunigungssensors und/oder eines portablen elektrischen und/oder elektronischen Gerätes. Vorteilhaft wird somit eine Selbstabschaltung der Sensoren und/oder der Geräte ermöglicht. Insbesondere die Selbstabschaltung von Drehratensensoren beim Nichtgebrauch bewirkt eine erhebliche Energieeinsparung, wobei besonders vorteilhaft die seismische Masse als Bewegungssensor zur Erzeugung des ersten Signals fungiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigt Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer Komponenten 5 in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt, wobei die Vorrichtung 1 eine Sensoreinheit 6 zur Erzeugung eines ersten Signals 4 in Abhängigkeit einer Beschleunigung der Sensoreinheit 6, eine Speichereinheit 2 zur Speicherung eines Schwellwertes 8 und eine Vergleichseinheit 3 zum Vergleichen des ersten Signals 4 mit dem Schwellwert 8 aufweist. Bei einem Überschreiten des Schwellwertes 8 durch das erste Signal 4, beispielsweise bei einer plötzlichen Bewegung oder Bewegungsänderung der Vorrichtung 1 , wird eine Änderungsanweisung 5' durch die Vergleichseinheit 3 ausgegeben, welche den Energieverbrauch der Komponente 5 ändert. Dabei wird die Komponente 5 entweder abgeschaltet bzw. in einen Ruhezustand versetzt oder eingeschaltet bzw. aus dem Ruhezustand aktiviert. Während die Komponente 5 abgeschaltet ist bzw. sich in einem Ruhezustand befindet, wird die Vorrichtung 1 bevorzugt zeitlich getaktet betrieben, um den Energieverbrauch derselben zu minimieren.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung des Energieverbrauchs elektrischer und/oder elektronischer Komponenten (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Signal (4) von einer mikromechanischen Sensoreinheit (6) in Abhängigkeit einer Beschleunigung der Sensoreinheit (6) erzeugt wird und in Abhängigkeit des ersten Signals (4) eine Änderung des Energieverbrauchs der elektrischen und/oder elektronischen Komponente (5) eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal
(4) im Wesentlichen proportional zur Beschleunigung oder proportional zu einer Änderung der Beschleunigung der Sensoreinheit (6) ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung des Energieverbrauchs das erste Signal
(4) mit einem Schwellwert (8) verglichen und/oder das erste Signal (4) mit einer Vielzahl von Schwellwerten (8) in Abhängigkeit des ersten Signals (4) verglichen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Energieverbrauchs einen Einschaltvorgang und/oder einen Ausschaltvorgang der elektrischen und/oder elektronischen Komponente (5) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des ersten Signals (4) und/oder der Vergleich des ersten Signals (4) mit dem Schwellwert (8) zeitlich getaktet durchgeführt wird, insbesondere nach der Durchführung des Ausschaltvorgangs.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung des Einschaltvorgangs eine zeitlich kontinuierliche Erzeugung der Energieverbrauchsänderung und/oder des Vergleichs des ersten Signals (4) mit dem Schwellwert (8) durchgeführt wird.
7. Vorrichtung (1 ) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine Sensoreinheit (6) zur Erzeugung des ersten Signals (4), eine Speichereinheit (2) zur Speicherung eines Schwellwertes (8) und eine
Vergleichseinheit (3) zum Vergleichen des ersten Signals (4) mit dem Schwellwert (8) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor und/oder eine seismische Masse umfasst, wobei eine Beschleunigung der seismischen Masse kapazitiv detektiert wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische und/oder elektronische Komponente zumindest Teilbereiche der Sensoreinheit (6), eines Drehratensensors, eines Beschleunigungssensors und/oder eines portablen elektrischen und/oder elektronischen Gerätes umfasst.
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