WO2012146734A1 - Rechargeable active transponder - Google Patents

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WO2012146734A1
WO2012146734A1 PCT/EP2012/057804 EP2012057804W WO2012146734A1 WO 2012146734 A1 WO2012146734 A1 WO 2012146734A1 EP 2012057804 W EP2012057804 W EP 2012057804W WO 2012146734 A1 WO2012146734 A1 WO 2012146734A1
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unit
transponder
accumulator
transmitting
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PCT/EP2012/057804
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Bernd Geck
Lin WEI
René HERSCHMANN
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Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
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Publication date
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • a transponder unit is a radio communication device that receives incoming signals and automatically answers or forwards.
  • passive transponder units which do not have their own energy source, but relate the energy required during communication with an external data transmission unit from the electromagnetic field used for communication.
  • a transponder unit with a transmitting / receiving unit, a rechargeable battery for supplying electrical energy to the transponder unit, a charging device for charging the rechargeable battery, a control unit and an antenna is proposed, wherein the transceiver unit for wireless communication with an external data transmission unit is connected to the antenna or can be connected, wherein the charging device is connected to the antenna or connectable, wherein the accumulator is charged by means of the charging device via the electromagnetic fields recorded by the antenna, and wherein the control unit is arranged at least for controlling the charging device.
  • Transponder communication are intended, such. B. in operation located office or household appliances, or provided by itself to the transponder communication sources, however, do not establish a valid communication with the transponder unit according to the invention, eg. B. for lack of access authorization.
  • the control unit for controlling the charging device is set up in such a way that the accumulator is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna, if a communication of the transmitting / receiving unit via the antenna is not disturbed thereby. This includes both the aforementioned case that a communication is already performed, as well as the case that a communication is to be recorded first. In the latter case, the control unit controls the charging device such that a communication of the transmitting / receiving unit can be received via the antenna, without the possibly withdrawn for charging the accumulator from the antenna electrical energy disturbs the recording of the communication.
  • control unit has a connection to the antenna.
  • control unit z. B. measure the field strength of the electromagnetic fields recorded by the antenna.
  • the first actuating device has the advantage that in operating modes of the transponder unit in which the transceiver unit does not require any connection to the antenna, the connection can be disconnected or attenuated, for. In fast charging mode.
  • a further advantage is that improved protection of the sensitive transmitting receiving unit against electromagnetic fields with impermissibly high field strength can be achieved by the first actuating device. In this way, in particular a transponder vandalism can be prevented, which consists in deliberately damaging or destroying transponder units by exposure to strong electromagnetic fields.
  • the control unit via its own connection with the antenna to measure the received field strength and at Too high values operate the first actuator to disconnect the transmitter / receiver unit from the antenna or to attenuate the signals.
  • the transponder unit for receiving electromagnetic waves is set up with a field strength which is substantially greater than in an operating mode in which the transceiver unit is connected to the antenna.
  • the fast charge mode z. B. be operated at least twice the field strength as in an operating mode in which the SendeVEmpfangsaku is connected to the antenna.
  • control unit is set up to operate the transponder unit either in the combined operating mode or in the pure communication mode upon receipt of an electromagnetic field and establishment of a valid communication.
  • the RFID / NFC device 8 may be of the commercial type commonly used for transponder applications.
  • the accumulator 10 may also be of a commercial nature, for. B. a lithium ion or lithium polymer battery.
  • the charging device 1 1 may be formed as a conventional charging circuit, which is adapted to the specification of the accumulator technology used.
  • the charging device 1 1 is designed as a controllable charging device and is controlled by the control unit 5.
  • the first actuator 7 and / or the second actuator 6 may, for. B. as a semiconductor switch or as electromechanical switching elements, z. B. relays, be formed.
  • the transition condition 31 is satisfied. It is then changed to the pure communication mode 22, in which the communication is performed via the antenna 4, without the accumulator 10 to load.

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Abstract

The invention relates to a transponder unit (1) having a transmission/ reception unit (8), a rechargeable storage battery (10) for supplying electric power to the transponder unit (1), a charging apparatus (11) for charging the storage battery (10), a control unit (5) and an antenna (4), wherein the transmission/reception unit (8) is connected or can be connected to the antenna (4) for the purpose of wireless communication with an external data transmission unit (12), the charging apparatus (11) is connected or can be connected to the antenna (4), the storage battery (10) can be charged by means of the charging apparatus (11) using the electromagnetic fields picked up by the antenna (4), and the control unit (5) is set up at least to control the charging apparatus (11).

Description

WIEDERLADBARER AKTIVER TRANSPONDER  RECHARGEABLE ACTIVE TRANSPONDER
Die Erfindung betrifft eine Transpondereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . The invention relates to a transponder unit having the features of claim 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. A transponder unit is a radio communication device that receives incoming signals and automatically answers or forwards. Known are so-called passive transponder units, which do not have their own energy source, but relate the energy required during communication with an external data transmission unit from the electromagnetic field used for communication.
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. The present invention relates to active transponder units which have their own internal energy source in the form of a rechargeable accumulator. Since transponder units should be as small and compact as possible, accordingly, only one accumulator with low capacity can be integrated.
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. The invention has for its object to provide a transponder unit, which has an improved operational readiness for a given accumulator capacity. An operational readiness is present when the removable from the accumulator for supplying energy to the transponder unit electrical energy is sufficient for operation of the transponder unit. This object is achieved with a transponder unit according to claim 1. A transponder unit with a transmitting / receiving unit, a rechargeable battery for supplying electrical energy to the transponder unit, a charging device for charging the rechargeable battery, a control unit and an antenna is proposed, wherein the transceiver unit for wireless communication with an external data transmission unit is connected to the antenna or can be connected, wherein the charging device is connected to the antenna or connectable, wherein the accumulator is charged by means of the charging device via the electromagnetic fields recorded by the antenna, and wherein the control unit is arranged at least for controlling the charging device.
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. Such a transponder unit advantageously allows optimum, highly efficient use of the electrical energy present in the accumulator. Such a transponder unit furthermore allows an intelligent charging of the accumulator. As a result of an intelligent control implemented by the control unit, many different sources can be used to charge the accumulator, in particular also sources of electromagnetic fields which are not intended or suitable for communication with the transponder unit. As a result, a high operational readiness of the transponder unit is realized. The average state of charge of the integrated accumulator is significantly increased compared to known transponder units. This is advantageously achieved by an intelligent control of the transponder unit by the integrated control unit. The control unit can, for. B. have a microprocessor or an FPGA. The control functions can then z. B. be provided in the form of programming.
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. The transponder unit according to the invention is suitable both for RFID applications and for NFC applications. RFID stands for "radio-frequency identification", ie automatic identification Radio transmission. NFC stands for "Near Field Communication", ie a wireless exchange of data over short distances.
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. The transmitting / receiving unit is either permanently connected to the antenna or connected to the antenna, z. Example, via an intermediate actuator, via which the connection with the antenna can be selectively made or separated. In an analogous manner, the charging device is either permanently connected to the antenna or connectable, for. Example, via an actuating device, via which the connection to the antenna can be selectively produced or separated.
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 According to an advantageous development of the invention, the control unit for controlling the charging device is set up depending on a communication requirement of the transmitting / receiving unit. So z. B. be provided that the control unit shuts off the energy supply to the accumulator via the charging device in already running communication of the transponder unit with the external data transmission unit or reduced so that the charged for charging the battery from the antenna electrical energy does not affect the communication. It can also be provided that the charging device is controlled depending on whether a communication takes place. If no communication takes place, the entire electrical energy received via the antenna can be supplied to the accumulator for charging. In this case, in particular, the absorbable energy can be utilized from such sources of electromagnetic fields located in the vicinity of the transponder, which in themselves are not for a
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. Transponder communication are intended, such. B. in operation located office or household appliances, or provided by itself to the transponder communication sources, however, do not establish a valid communication with the transponder unit according to the invention, eg. B. for lack of access authorization. According to an advantageous development of the invention, the control unit for controlling the charging device is set up in such a way that the accumulator is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna, if a communication of the transmitting / receiving unit via the antenna is not disturbed thereby. This includes both the aforementioned case that a communication is already performed, as well as the case that a communication is to be recorded first. In the latter case, the control unit controls the charging device such that a communication of the transmitting / receiving unit can be received via the antenna, without the possibly withdrawn for charging the accumulator from the antenna electrical energy disturbs the recording of the communication.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to operate the transponder unit in a combined operating mode in which the transceiver unit simultaneously carries out a communication via the antenna and the accumulator is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna. In this case, the charging device is controlled by the control unit such that the signals received via the antenna of the external data transmission unit can be evaluated. In particular, the control unit may be configured to control the charging device in dependence on the field strength received by the antenna. With a relatively low received field strength, the electric power supplied to the accumulator via the charging device is reduced, and increased with higher field strength. This ensures that a communication that has started is not interrupted or a communication to be started can be started.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to operate the transponder unit in a fast-charging mode in that the transceiver unit has no communication. cation via the antenna and the accumulator is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna. In this case, advantageously, the complete electrical energy supplied via the antenna can be supplied to the accumulator for charging.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit has a connection to the antenna. As a result, the control unit z. B. measure the field strength of the electromagnetic fields recorded by the antenna.
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. According to an advantageous development of the invention, a first actuating device is arranged between the transmitting / receiving unit and the antenna, by means of which the signal transmission from the antenna to the transmitting receiving unit can be interrupted or attenuated. Depending on the design of the first actuator, this can thus cause a complete interruption of the signal transmission from the antenna to the transmitting / receiving unit or an optionally adjustable attenuation of the signals. The first actuating device can be designed, for example, as a switching device, by means of which the transmitting receiving unit can be separated from the antenna, or as an attenuator with adjustable damping. The first actuating device has the advantage that in operating modes of the transponder unit in which the transceiver unit does not require any connection to the antenna, the connection can be disconnected or attenuated, for. In fast charging mode. A further advantage is that improved protection of the sensitive transmitting receiving unit against electromagnetic fields with impermissibly high field strength can be achieved by the first actuating device. In this way, in particular a transponder vandalism can be prevented, which consists in deliberately damaging or destroying transponder units by exposure to strong electromagnetic fields. For example, the control unit via its own connection with the antenna to measure the received field strength and at Too high values operate the first actuator to disconnect the transmitter / receiver unit from the antenna or to attenuate the signals.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to interrupt or attenuate the signal transmission from the antenna to the transmitting receiving unit by means of the first actuating device in the fast-charging mode. This has the advantage that the electrical energy absorbed by the antenna can be supplied to the accumulator completely or at least predominantly via the charging device. In addition, the transmitting / receiving unit is protected against excessive field strengths.
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. According to an advantageous development of the invention, it is provided that in the rapid charging mode, the transponder unit for receiving electromagnetic waves is set up with a field strength which is substantially greater than in an operating mode in which the transceiver unit is connected to the antenna. Thus, in the fast charge mode z. B. be operated at least twice the field strength as in an operating mode in which the SendeVEmpfangseinheit is connected to the antenna.
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. According to an advantageous development of the invention, a protective device is arranged between the transmitting / receiving unit and the antenna, which is set up to protect the transmitting receiving unit from electromagnetic waves received by the antenna with field strength values which exceed a certain permissible maximum value. This can also increase safety against transponder vandalism. In addition, unintentional damage to the transponder unit due to excessive field strengths are reliably avoided. The protection device can, for. B. have a Begrenzerdiode. Provided the protective device and the first actuator in combination are provided, these are arranged in series one behind the other between the transmitting / receiving unit and the antenna. It is advantageous to connect the first actuator with the antenna. The protection device is then arranged between the transmitting / receiving unit and the first actuating device.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to operate the transponder unit in the combined operating mode if the electromagnetic waves received by the antenna have field strength values exceeding a predetermined minimum value and at the same time a communication is to be performed via the antenna. The combined operating mode is therefore activated in situations in which signals of sufficient field strength are received via the antenna, which still allow secure communication with the external data transmission unit even when the electric power is discharged from the antenna for charging the accumulator. If the predetermined minimum value is not reached, the control unit operates the transponder unit in a pure communication mode, in which the transceiver unit carries out a communication via the antenna and the accumulator is not charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to check whether an electromagnetic field is received via the antenna, and if an electromagnetic field is received, to check whether a valid communication between the external data transmission unit and the transmitting receiving unit is established or has been established, and if no valid communication is established or is set up to operate the transponder unit in the fast charging mode. This has the advantage that the available electrical energy, which is received via the antenna, best possible for the charge of the accumulator is used, but without hindering a valid communication. In particular, this makes it possible, in radio contact with an external data transmission unit, which is provided for a transponder communication, but can not establish a valid communication with the transponder unit according to the invention, can still be used to charge the battery. In addition, other sources emitting electromagnetic waves, which are not intended for transponder communication, can be used for charging the accumulator.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to operate the transponder unit either in the combined operating mode or in the pure communication mode upon receipt of an electromagnetic field and establishment of a valid communication.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to selectively activate the combined operating mode or the pure communication mode as a function of the state of charge of the accumulator in the case of a communication requirement with an external data transmission unit. Advantageously, it can be provided that the control unit first operates the transponder unit in the fast-charging mode and, in the case of a communication requirement, checks the state of charge of the accumulator. If the state of charge drops below a predetermined minimum charging value, the control unit activates the combined operating mode, otherwise the pure communication mode. As a result, the operational readiness of the transponder unit and the state of charge of the rechargeable battery can be further improved.
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. According to an advantageous embodiment of the invention, a second actuator is arranged between the accumulator and the transmitting / receiving unit, which is adapted to the power supply of the Accumulator to the transmitting / receiving unit to interrupt or reduce. This has the advantage that the energy consumption from the accumulator in operating states of the transponder unit, in which no operation of the transceiver unit is required, can be reduced, whereby the operational readiness of the transponder unit is further increased.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to interrupt or reduce the power supply from the accumulator to the transceiver unit in the quick-charge mode by means of the second actuation device. This is also favorable for a high operational readiness of the transponder unit and a good state of charge of the accumulator.
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. According to an advantageous development of the invention, it is provided that upon detection that no valid communication is established or established, a blocking time is activated during which the transmitting / receiving unit is blocked. The locking of the transmitting / receiving unit can, for. B. by operating the first and / or the second actuator by the SendeVEmpfangseinheit is separated from the antenna and / or from the accumulator. The said blocking time has the advantage that a spying of the transponder unit is delayed by intrinsically unauthorized external data transmission units and thus made more difficult.
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. According to an advantageous development of the invention, the control unit is set up to operate the transponder unit in one of a plurality of operating modes, wherein at least the following operating modes are provided: a) communication mode in which the transceiver unit carries out a communication via the antenna and the rechargeable battery b) combined operating mode in which simultaneously the transceiver unit carries out a communication via the antenna and the accumulator is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna, c) fast charging mode, in that the transceiver unit does not communicate via the antenna and the accumulator is charged via the electromagnetic fields received by the antenna.
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. This advantageously allows a particularly flexible and intelligent control of the transponder unit by means of the control unit, in which the best possible operational readiness of the transponder unit is achieved with at the same time high communication readiness.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 - eine Transpondereinheit in schematischer Darstellung und Figure 1 - a transponder unit in a schematic representation and
Figur 2 - Betriebsmodi der Transpondereinheit.  Figure 2 - operating modes of the transponder unit.
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. FIG. 1 shows a transponder unit 1 which performs wireless communication with an external data transmission unit 12, the external data transmission unit 1 2 being reproduced only symbolically by an antenna. The transponder unit 1 has an RFID / NFC block 2, a power supply block 3, an antenna 4, a control unit 5, a first actuating device 7 and a second actuating device 6. The RFID / NFC block has an RFID / NFC module 8 and a protective device 9. The power supply block 3 has a rechargeable accumulator 10 and a charging device 11.
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. The RFID / NFC device 8 may be of the commercial type commonly used for transponder applications. The protective device 9, which is optionally provided, z. B. have a Begrenzerdiode. The accumulator 10 may also be of a commercial nature, for. B. a lithium ion or lithium polymer battery. The charging device 1 1 may be formed as a conventional charging circuit, which is adapted to the specification of the accumulator technology used. The charging device 1 1 is designed as a controllable charging device and is controlled by the control unit 5. The first actuator 7 and / or the second actuator 6 may, for. B. as a semiconductor switch or as electromechanical switching elements, z. B. relays, be formed.
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. The RFID / NFC module 8 forms the transmission receiving unit. This is coupled via the protective device 9 and the first actuator 7 to the antenna 4. The RFID / NFC module 8 can perform a bidirectional communication with the external data transmission unit 12 in this way.
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. The accumulator 10 is connected to the antenna 4 via the charging device 11. The charging device 1 1, with appropriate control by the control unit 5, the accumulator 10, the electrical energy received via the antenna 4 and charge the accumulator 10 so. The accumulator 10 is connected to the RFID / NFC module 8 via the second actuating device 6. When connected on passage second actuator 6 of the RFID / NFC module 8 is supplied by the accumulator 10 with electrical energy. A supply of the protective device 9 can also be done via the accumulator 10, but is not required depending on the design of the protective device 9, especially if it is constructed with passive components. Furthermore, the control unit 5 is supplied with electrical energy by the accumulator 10, which is not shown separately in FIG.
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. The control unit 5 is the central controller of the transponder unit 1 and provides for intelligent control and management of the components described above. For this purpose, the control unit 5, as shown by the arrows in Figure 1, with the first actuator 7, the second actuator 6, the RFID / NFC module 8, the charging device 1 1 and the antenna 4 is connected. The control unit 5 can selectively switch the first and the second actuating device 6, 7 into a passage position or into a disconnected position. Via the connection of the control unit 5 to the antenna 4, the control unit 5 can evaluate the radio signals received via the antenna 4 with regard to the field strength acting on the transponder unit 1. If the highest permissible field strength is exceeded, the control unit 5 switches off the RFID / NFC block 2 from the antenna 4 via the first actuating device 7. The control unit 5 can also control the charging device 11. Thus, in the combined operating mode, the electrical energy supplied via the charging device 11 to the accumulator 10 from the antenna 4 is adjusted by controlling the charging device 11 such that the signals supplied from the antenna 4 to the RFID / NFC module 8 are still for communication are usable. If no communication is performed, the control unit 5 via the charging device 1 1, the entire, received via the antenna 4 electrical energy to the accumulator for charging perform. In this Operating state, the fast charging mode, are the first and the second actuator 6, 7 in the disconnected position.
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. FIG. 2 shows operating modes of the transponder unit and corresponding transition conditions which lead to the transition from one operating mode to another operating mode, in the manner of a state transition diagram.
Es sind folgende Betriebsmodi vorgesehen: Ruhemodus 20, Kommunika- tionsdetektionsmodus 21 , Kommunikationsmodus 22, Schnelllademodus 23, kombinierter Betriebsmodus 24 und Sperrzeitmodus 25. The following operating modes are provided: sleep mode 20, communication detection mode 21, communication mode 22, fast charging mode 23, combined operating mode 24 and blocking time mode 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. Between the operating modes can be changed according to the arrows shown in Figure 2, wherein for each change at least one transition condition 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 is provided.
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. It is assumed that the transponder unit is initially in sleep mode 20. When the transition condition 30 is satisfied, the communication detection mode 21 is changed. The transition condition 30 is satisfied when the control unit 5 detects a magnetic field. In this case, the sleep mode 20 is left, whereby a sleep state of the RFID / NFC module 8 is terminated. This can be z. B. done by closing the two actuators 6, 7 or by a software command. The control unit 5 then starts two timers. The first timer is used in the communication detection mode 21. By means of the first timer is monitored in the communication detection mode 21, whether a communication with the external data transmission unit 12 takes place correctly and a valid command is received from the external data transmission unit 12. If such a valid communication occurs within the monitoring time of the first timer, one of the transient conditions 31 or 33 may be satisfied. In this case, the state of charge of the accumulator 10 is additionally checked. If the state of charge of the accumulator 10 below a certain limit, then the transition condition 33 is met, and it is changed to the combined operating mode 22 in which simultaneously the transmitting / receiving unit 8 performs a communication via the antenna 4 and the accumulator 10 via the is loaded by the antenna 4 recorded electromagnetic fields.
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. When the charge state of the accumulator 10 is sufficiently high, the transition condition 31 is satisfied. It is then changed to the pure communication mode 22, in which the communication is performed via the antenna 4, without the accumulator 10 to load.
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. If no valid communication with the external data transmission unit 12 is established within the monitoring time defined by the first timer, the transition condition 32 is fulfilled and the fast-charging mode 23 is changed. In this case, it can be assumed that the transponder unit can be located either on an uncoded carrier, e.g. B. a pure charging field, or is positioned on an unauthorized reader. In these cases, the fast-charge mode is changed, with the two actuators 6, 7 being operated to disengage the transmit receiving unit. Then, the existing field picked up by the antenna 4 is used exclusively for the charging operation.
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. The communication mode 22, the fast charging mode 23 and the combined operating mode 24 are respectively exited when the field received via the antenna 4 is too weak to charge the accumulator or for the communication. This field strength condition is monitored at transient conditions 36, 37, 38. In the transition conditions 36, 38 is additionally monitored whether a communication from the external communication device 12 is terminated conscious. The transitional Condition 36 is met if the received field is too weak for the communication and / or a communication from the external data transmission device 12 is deliberately terminated. Then, the communication mode 22 changes to the sleep mode 20. Transition condition 38 is met when the received field is too weak for communication and / or communication is intentionally terminated by the external communication device 12. Then, from the combined operation mode 24 to the sleep mode 20 is changed.
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. If the transition condition 37 is satisfied, d. H. if the field is too weak to load, the fast-charge mode 23 enters the lock-time mode 25. In the blocking time mode 25, a second timer is started, which serves to extend the response time of the transponder unit until it is ready for communication again. If the transponder unit is placed again in an external electromagnetic field during the blocking period, the transponder unit does not react to the external field within this blocking time. This makes it difficult to spy out valid commands of the transponder unit.
Wenn die Sperrzeit abgelaufen ist, ist die Übergangsbedingung 39 erfüllt. Die Transpondereinheit wechselt dann von dem Sperrzeitmodus 25 in den Ruhemodus 20. When the lock time has expired, the transition condition 39 is satisfied. The transponder unit then changes from the lock time mode 25 to the idle mode 20.

Claims

Patentansprüche claims
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. A transponder unit (1) having a transmitting / receiving unit (8), a rechargeable accumulator (10) for supplying electrical energy to the transponder unit (1), a charging device (11) for charging the accumulator (10), a control unit (5) and an antenna (4), wherein the transmitting / receiving unit (8) for wireless communication with an external data transmission unit (12) is connected to the antenna (4) or connectable, wherein the charging device (11) connected to the antenna (4) or connectable wherein the accumulator (0) is chargeable by means of the charging device (1) via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4), and wherein the control unit (5) is arranged at least for controlling the charging device (11).
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. 2. Transponder unit according to claim 1, characterized in that the control unit (5) for controlling the charging device (11) is set up depending on a communication requirement of the transmitting / receiving unit (8).
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. 3. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (5) for controlling the charging device (1 1) is set up such that the accumulator (0) is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4), if a communication of the transmitting / receiving unit (8) via the antenna is not disturbed by this.
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. 4. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (5) is adapted to the transponder unit (1) in a combined operating mode (24) operate in which at the same time the transmitting / receiving unit (8) carries out a communication via the antenna (4) and the accumulator (10) via the antenna (4) recorded electromagnetic fields is loaded.
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. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (5) is adapted to operate the transponder unit (1) in a rapid charging mode (23), in which the transceiver unit (8) does not communicate via the antenna (8). 4) and the accumulator (10) is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4).
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. 6. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that between the transmitting / receiving unit (8) and the antenna (4) a first actuating device (7) is arranged, through which the signal transmission from the antenna (4) to the transmitting - / receiving unit (8) is interruptible or weakenable.
Transpondereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
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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. Transponder unit according to claim 6, characterized in that the
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Control unit (5) is adapted to interrupt or attenuate the signal transmission from the antenna (4) to the transmitting / receiving unit (8) in the rapid charging mode (23) by means of the first actuating device (7).
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. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that between the transmitting / receiving unit (8) and the antenna (4) a protective device (9) is arranged, which is adapted to the transmitting / receiving unit (8) in front of the Antenna (4) to protect received electromagnetic fields with field strength values exceeding a certain permissible maximum value.
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. 9. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that between the accumulator (10) and the transmitting / receiving unit (8) a second actuating device (6) is arranged, which is adapted to the power supply from the accumulator (10). to interrupt the transmission / reception unit (8) or reduce.
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. 10. Transponder unit according to claim 9, characterized in that the control unit (5) is adapted to, in the fast charging mode (23), the power supply from the accumulator (10) to the transmitting / receiving unit (8) by means of the second actuating device (6). to interrupt or reduce.
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. 11. Transponder unit according to one of claims 4 to 10, characterized in that the control unit (5) is adapted to operate the transponder unit (1) in the combined operating mode (24) when the electromagnetic fields received by the antenna (4) Have field strength values that exceed a predetermined minimum value.
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 12. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (5) is adapted to check whether an electromagnetic field is received via the antenna (4), and if an electromagnetic field is received, to check whether a valid communication is established between the external data transmission unit (12) and the transmitting / receiving unit (8) or, if no valid communication is established or established, the transponder unit (1) is in the fast charging mode (23) to operate
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. Transponder unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (5) is adapted to the Transponder unit (1) to operate in one of a plurality of operating modes, wherein at least the following operating modes (20, 21 22, 23, 24, 25) are provided: a) communication mode (22) in which the transmitting / Empfangseinlieit (8) communication via the antenna (4) and the accumulator (10) is not charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4), b) combined operating mode (24) in which the transceiver unit (8) simultaneously communicates via the antenna (4) is executed and the accumulator (0) is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4), c) rapid charging mode (23), in which the transceiver unit (8) does not communicate via the antenna (4 ) and the accumulator (10) is charged via the electromagnetic fields picked up by the antenna (4).
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