DE112007003718T5

DE112007003718T5 - Gemeinsame Stromversorgung für tragbare elektronische Geräte

Info

Publication number: DE112007003718T5
Application number: DE112007003718T
Authority: DE
Inventors: Roger A. Fratti; Cathy Lynn Hollien
Original assignee: Agere Systems LLC
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: KR20100085832A; DE112007003718B4; US8245067B2; US20100223480A1; WO2009070171A1; GB2460574A; GB2460574B; GB0917020D0; TW200929934A; JP2011505746A

Abstract

Tragbares elektronisches Gerät, das dazu dient, eine gemeinsame Stromversorgung mit zumindest einem an dieses gekoppelten zweiten elektronischen Gerät zu ermöglichen, wobei das tragbare elektronische Gerät umfasst:
eine Batterie-Energiequelle (210; 310);
einen ersten Port (202; 312), der zum Anschluss an einen ersten Netzwerkanschluss ausgelegt ist;
einen zweiten Port (204; 308), der zum Anschluss an einen zweiten Netzwerkanschluss ausgelegt ist;
eine Eingangsstufe (206, 314), die mit dem ersten Port verbunden ist, wobei die Eingangsstufe dazu dient, die von dem ersten Netzwerkanschluss über den ersten Port erhaltene Energie der Batterie-Energiequelle zuzuführen, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen;
und
eine Ausgangsstufe (208; 302), die mit dem zweiten Port verbunden ist, wobei die Ausgangsstufe dazu dient, dem zweiten Netzwerkanschluss über den zweiten Port Energie von der Batterie-Energiequelle zuzuführen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektronische Geräte und spezieller eine gemeinsame Stromversorgung für elektronische Geräte.
Hintergrund der Erfindung
Mit Fortschritten bei Computersystemen und Breitband-Internetverbindungen sind Computernetze (z. B. lokale Netze (LANs)) allgegenwärtig geworden und finden sich üblicherweise sowohl im Geschäftsumfeld als auch im Wohnbereich. Darüber hinaus ist es durch Fortschritte in der Drahtlos-Technik für Benutzer möglich geworden, von tragbaren elektronischen Geräten aus über drahtlose LANs (WLANs) auf das Internet zuzugreifen, darunter über Wireless Fidelity (WiFi), wobei ein Funk-Vernetzungsprotokoll des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 genutzt wird, über Bluetooth^® (eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.), über Infrarot oder eine andere Drahtlos-Technologie, und sich dadurch von den Einschränkungen einer herkömmlichen Büroumwelt zu lösen. Solche tragbaren Geräte, die drahtlos Zugriff bereitstellen, können zum Beispiel Laptop-Computer, Mobiltelefone, tragbare Blackberry^®-Geräte (eine eingetragene Marke der Research in Motion Limited) usw. sein.
Wenngleich tragbare elektronische Geräte den Erfordernissen einer mobilen Computerumgebung entgegenkommen, haben sie auch Grenzen. Wenn zum Beispiel ein tragbares Gerät von einer herkömmlichen Stromversorgung abgekoppelt wird, kann es mithilfe seiner internen Batterie-Energiequelle nur eine begrenzte Zeit lang arbeiten, wonach die Batterie über die Steckdose wieder aufgeladen werden muss. Es ist bekannt, Strom von einem Netzwerk-Anschluss zu gewinnen, beispielsweise bei einer Power-over-Ethernet-(PoE)Anwendung, die einen IEEE-Standard 802.3af nutzt (siehe zum Beispiel US-Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2005/0246557 A1, deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme einbezogen wird). In einer Anwendung dieser Technologie wird PoE oft genutzt, um Zugriffsstellen (APs, Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.) in einem Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. mit Strom zu versorgen, da die APs bisweilen in Bereichen platziert sind, in welchen keine Steckdose verfügbar ist. Wenngleich es bekannt ist, ein einzelnes elektronisches Gerät über einen direkten Ethernet-Anschluss mit Strom zu versorgen, gibt es jedoch derzeit keine bekannten Möglichkeiten zum Aufladen der internen Batterien mehrerer elektronischer Geräte über einen einzigen direkten Anschluss an einer Steckdose.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an Verfahren zur gemeinsamen Energieversorgung für tragbare elektronische Geräte, bei denen eines oder mehrere der vorstehend erwähnten Probleme, die bei herkömmlichen Ansätzen bestehen, behoben sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kommen dem vorstehend angegebenen Bedarf entgegen, indem sie Verfahren zum Aufladen der internen Batterien von tragbaren elektronischen Geräten bereitstellen, die seriell zusammengeschaltet sind, so wie in der Konfiguration einer Reihenschaltung. Die erfindungsgemäßen Verfahren machen es in vorteilhafter Weise überflüssig, jedes Gerät direkt separat an eine Steckdose des Stromnetzes anzuschließen. Dies ist zum Beispiel insbesondere vorteilhaft, wenn man im Ausland unterwegs ist, wo oft die Verwendung von Spannungswandlern und/oder Adaptern erforderlich ist, oder wenn man in einer Umgebung arbeitet, in der viele tragbare elektronische Geräte um eine begrenzte Anzahl von Stromsteckdosen konkurrieren.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist ein tragbares elektronisches Gerät dafür ausgelegt, eine gemeinsame Stromversorgung mit zumindest einem zweiten elektronischen Gerät, das mit diesem gekoppelt ist, zu ermöglichen. Das tragbare elektronische Gerät umfasst eine Batterie-Energiequelle, einen ersten Port, der zum Anschluss an einen ersten Netzwerkanschluss ausgelegt ist, und einen zweiten Port, der zum Anschluss an einen zweiten Netzwerkanschluss ausgelegt ist. Eine Eingangsstufe in dem tragbaren elektronischen Gerät ist mit dem ersten Port verbunden. Die Eingangsstufe dient dazu, die von dem ersten Netzwerkanschluss erhaltene Energie über den ersten Port der Batterie-Energiequelle zuzuführen, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Das tragbare elektronische Gerät weist ferner eine Ausgangsstufe auf, die mit dem zweiten Port verbunden ist. Die Ausgangsstufe dient dazu, Energie von der Batterie-Energiequelle über den zweiten Port an den zweiten Netzwerkanschluss zu liefern.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur gemeinsamen Stromversorgung von tragbaren elektronischen Geräten zur Verfügung gestellt, wobei jedes Gerät eine Batterie-Energiequelle enthält. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Empfangen von Energie über einen ersten Port eines gegebenen Geräts der tragbaren elektronischen Geräte, Aufladen der Batterie-Energiequelle in dem gegebenen tragbaren elektronischen Gerät mithilfe der an dem ersten Port empfangenen Energie und Leiten von Energie von der Batterie-Energiequelle in dem gegebenen tragbaren elektronischen Gerät an einen zweiten Port in dem Gerät, wobei der zweite Port zur Verbindung mit einem weiteren der tragbaren elektronischen Geräte ausgelegt ist.
Entsprechend einem noch weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein System zur gemeinsamen Stromversorgung ein erstes tragbares elektronisches Gerät mit einer ersten Batterie-Energiequelle und zumindest ein zweites tragbares elektronisches Gerät mit einer zweiten Batterie-Energiequelle. Das zweite tragbare elektronische Gerät ist mit dem ersten tragbaren elektronischen Gerät über einen Netzwerkanschluss verbunden. Das zweite tragbare elektronische Gerät ist dafür ausgelegt, Energie zum Aufladen der zweiten Batterie-Energiequelle über den Netzwerkanschluss von der ersten Batterie-Energiequelle zu erhalten.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen derselben deutlich werden, wobei diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System zur gemeinsamen Stromversorgung für mehrere tragbare elektronische Geräte entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das zumindest einen Teil eines exemplarischen tragbaren elektronischen Geräts entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das zumindest einen Teil eines exemplarischen tragbaren elektronischen Geräts entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll hier im Zusammenhang mit beispielhaften Architekturen zur gemeinsamen Stromversorgung für tragbare elektronische Geräte beschrieben werden. Wenngleich Bezug auf spezielle beispielhafte Schaltungsanordnungen genommen wird, die zum Beschreiben bestimmter Aspekte der Erfindung genutzt werden, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Anordnungen beschränkt ist und dass der Fachmann anhand der vorliegend angegebenen Lehren Modifikationen vorschlagen könnte, die in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
1 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein beispielhaftes System 100 zur gemeinsamen Stromversorgung für mehrere tragbare elektronische Geräte entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Das System 100 umfasst eine Mehrzahl von tragbaren elektronischen Geräten 102, 104 und 106, die jeweils einen tragbaren Personalcomputer (PC) darstellen können, darunter zum Beispiel einen Laptop-Computer, ein tragbares computerähnliches Gerät (z. B. Blackberry^®, persönlicher digitaler Assistent) oder dergleichen. Ein tragbares elektronisches Gerät, das zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, kann zum Beispiel auch ein Mobiltelefon, ein MP3-Player usw. sein. Die tragbaren elektronischen Geräte 102, 104, 106, die in dem System 100 verbunden sind, brauchen nicht alle vom gleichen Typ zu sein und/oder die gleiche Funktionalität aufzuweisen. Jedes tragbare elektronische Gerät weist vorzugsweise einen ersten Port (1) auf, der ein Energieeingangsanschluss sein kann, und einen zweiten Port (2), der ein Energieausgangsanschluss sein kann. Speziell weist das Gerät 102 einen ersten Port 108 und einen zweiten Port 110 auf, das Gerät 104 weist einen ersten Port 112 und einen zweiten Port 114 auf, und das Gerät 106 weist einen ersten Port 116 und einen zweiten Port 118 auf.
Der Begriff ”Port”, wie er vorliegend genutzt wird, soll in breitem Sinne einen Verbindungsmechanismus zum Weiterleiten von Signalen in das Gerät oder aus dem Gerät heraus und/oder zwischen zwei oder mehr Geräten bezeichnen. Ein Port stellt im Allgemeinen eine Stelle dar, die zur technischen Verbindung mit einer anderen Vorrichtung vorgesehen ist, üblicherweise in einer entfernbaren Konfiguration irgendeiner Art (z. B. Buchse und Stecker). Geräteanschlüsse und Netzwerkanschlüsse stellen zwei übliche Arten technischer Ports dar. Geräteanschlüsse werden oft genutzt, um die Verbindung von zwei oder mehr Geräten (z. B. über ein Kabel oder direkt) zu ermöglichen und können solche Standardprotokolle wie Universal Serial Bus (USB), FireWire usw. umfassen. Netzwerkanschlüsse werden oft genutzt, um die Verbindung eines Geräts mit einem Netzwerk, beispielsweise einem Ethernet zu ermöglichen, aber nicht ausschließlich. Der Begriff ”Port” soll in breitem Sinne zum Beispiel Sockel, Buchsen (z. B. Kopfhörerbuchsen oder Telefonbuchsen), Schnittstellen (z. B. Netzwerkschnittstellen) usw. umfassen.
Einer oder mehrere der Ports 108, 110, 112, 114, 116 und 118 kann/können einen Netzwerkport umfassen, wie beispielsweise einen Ethernetanschluss (z. B. PoE), wenngleich die Erfindung nicht auf irgendein spezielles Protokoll beschränkt ist. Die Geräte können mithilfe standardmäßiger Netzwerkverkabelung miteinander verbunden werden, wie zum Beispiel mit Kabeln der Kategorie 5 (CAT5) oder einer alternativen Verkabelung. Spezieller kann ein Energieausgangsanschluss 110 des Geräts 102 über ein Kabel 120 mit dem Energieeingangsanschluss 112 des Geräts 104 verbunden werden. In gleicher Weise kann ein Energieausgangsanschluss 114 des Geräts 104 über ein Kabel 122 mit einem Energieeingangsanschluss 116 des Geräts 106 verbunden werden. Der erste und der zweite Port der Geräte 102, 104 und 106 sind als 8P8C-(acht Positionen acht Kontakte) Ethernet-Modularsteckverbinder gezeigt, wie sie typischerweise bei RJ(Register Jack)-45 oder einem anderen Standard verwendet werden, wenngleich auch alternative Verbindertypen, seien es nun standardgemäße oder nicht standardgemäße, in Erwägung zu ziehen sind.
Wie anhand der Figur offensichtlich ist, ist es möglich, dass das erste Gerät 102 in der Kette den Energieeingangsanschluss 108 nicht nutzt. Vielmehr kann das erste Gerät 102 direkt von einer externen Stromversorgung 124 über ein Kabel 126 Strom erhalten. Das Kabel 126 kann mit einem entsprechenden Stromversorgungsanschluss des Geräts 102 verbunden sein, wie zum Beispiel einer zweipoligen Gleichstrom-Stromversorgungsbuchse. Die Stromversorgung 124 wird typischerweise mit Wechselstrom (AC) direkt aus einer Netzsteckdose über einen Standardstecker 128 gespeist. Die Stromversorgung 124 kann zum Beispiel einen (nicht explizit gezeigten) Abwärtstransformator umfassen, zum Reduzieren der Wechselspannung, die von der Netzsteckdose erhalten wird (z. B. 120 Volt) auf einen geeigneten Pegel, der zur Nutzung mit der Batterie-Energiequelle in dem Gerät 102 geeignet ist. Ferner kann die Stromversorgung 124 eine (nicht explizit gezeigte) Gleichrichterschaltung umfassen, die eine oder mehrere Dioden zum Wandeln der empfangenen Wechselspannung in eine Gleichspannung umfassen kann, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sein wird.
Wenngleich nur drei tragbare elektronische Geräte 102, 104, 106 gezeigt sind, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Anzahl tragbarer Geräte begrenzt ist, die in der Gerätekette verbunden werden können. Vielmehr kann das beispielhafte System 100 weniger tragbare elektronische Geräte (z. B. 2) oder mehr tragbare elektronische Geräte (z. B. 4) beinhalten. Zum Beispiel kann ein zusätzliches Gerät hinzugefügt werden, indem zwischen den Energieausgangsanschluss 118 des letzten Geräts 106 in der Kette und einen Energieeingangsanschluss des zusätzlichen Geräts ein Kabel geschaltet wird, wie für Fachleute angesichts der hier angegebenen Lehren offensichtlich sein wird. Darüber hinaus wird, wenn das System 100 mit gemeinsamer Stromversorgung nur zwei tragbare elektronische Geräte (z. B. 102 und 104) beinhaltet und keine weitergehende Erweiterung erforderlich ist, der Energieeingangsanschluss 108 des ersten Geräts 102 nicht genutzt und kann daher weggelassen werden. Gleichermaßen wird der Energieausgangsanschluss 114 des zweiten Geräts 104 nicht genutzt und kann daher weggelassen werden.
Nehmen wird nun auf 2 Bezug, so ist in dieser zumindest ein Teil eines exemplarischen tragbaren elektronischen Geräts 200 entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Gerät 200, das eine Implementierung eines der tragbaren elektronischen Geräte 102, 104 oder 116 aus dem in 1 gezeigten beispielhaften System 100 darstellen kann, umfasst einen ersten Port 202 zum Empfangen von Strom und einen zweiten Port 204 zum Abgeben von Strom an ein mit dem zweiten Port verbundenes nachgeschaltetes tragbares elektronisches Gerät. Der erste wie auch der zweite Port 202 bzw. 204 können einen Netzwerkport wie beispielsweise einen Ethernetanschluss (z. B. PoE) darstellen, wenngleich die Erfindung nicht auf irgendeinen speziellen Typ von Port begrenzt ist. Im Falle eines PoE-Anschlusses können die Ports 202 und 204 zum Beispiel RJ45-kompatible Buchsen umfassen, wenngleich die Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Art von Anschluss beschränkt ist.
Der Energieeingangsanschluss 202 ist mit einer Eingangsstufe 206 verbunden. Gleichermaßen ist der Energieausgangsanschluss 204 mit einer Ausgangsstufe 208 verbunden. Die Eingangsstufe 206 dient vorzugsweise dazu, Strom von dem Energieeingangsanschluss 202 zu empfangen und zumindest einen Teil des empfangenen Stroms an eine Batterie-Energiequelle 210 innerhalb des tragbaren elektronischen Geräts 200 zu liefern, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Wenngleich dies der Deutlichkeit halber nicht explizit gezeigt ist, kann zumindest ein Teil des von dem Energieeingangsanschluss 202 empfangenen Stroms auch anderen Schaltungselementen in dem Gerät 200 zugeführt werden. Die Ausgangsstufe 208 dient dazu, Strom von der Batterie-Energiequelle 210 zu empfangen und zumindest einen Teil des von der Batterie-Energiequelle empfangenen Stroms auf den Energieausgangsanschluss 204 zu führen, um einem nachgeschalteten Gerät, das mit dem Energieausgangsanschluss verbunden ist, Strom bereitzustellen.
Einige tragbare elektronische Geräte sind dafür ausgelegt, eingespeiste Gleichspannung direkt von einem CAT5-Kabel oder von alternativen Verbindungsmitteln (z. B. einem Koaxialkabel, Kabel mit verdrilltem Aderpaar usw.) über ihre jeweiligen Energieeingangsanschlüsse (z. B. RJ45-Buchse) zu akzeptieren. Diese Geräte werden als ”PoE-kompatibel” oder ”aktiv Ethernet-kompatibel” betrachtet. Geräte, die nicht PoE-kompatibel sind, können mithilfe eines DC-PoE-Abgriffs 212, bisweilen als ”Picker” oder ”Splitter” bezeichnet, der in der Eingangsstufe 206 enthalten ist, so umgesetzt werden, dass sie PoE-verträglich sind. Der PoE-Abgriff 212 ist mit dem Energieeingangsanschluss 202 verbunden und dient dazu, Gleichspannung zu extrahieren, die in den Energieeingangsanschluss eingespeist worden ist. Es gibt zwei grundlegende Typen von Abgriffen, einen passiven Abgriff und einen geregelten Abgriff. Ein passiver PoE-Abgriff nimmt einfach die von dem Energieeingangsanschluss 202 empfangene Spannung und liefert diese Spannung zum direkten Anschluss in dem Gerät. Ein geregelter PoE-Abgriff nimmt die von dem Energieeingangsanschluss 202 erhaltene Spannung und wandelt diese Spannung in eine andere Spannung um, die im Wesentlichen konstant ist, ungeachtet variierender Pegel der empfangenen Spannung. Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der PoE-Abgriff 212 Steuerschaltungen umfassen (z. B. eine Stromstärkebegrenzungsschaltung, Spannungsklemme usw.), um selektiv die Menge der von dem Energieeingangsanschluss 202 entzogenen Energie zu kontrollieren.
Die Eingangsstufe 206 umfasst ferner eine Ladeschaltung 214, die mit dem PoE-Abgriff 212 und mit der Batterie-Energiequelle 210 verbunden ist. Die Ladeschaltung 214 dient dazu, die von dem PoE-Abgriff 212 gelieferte Spannung zu empfangen und zumindest einen Teil dieser Spannung der Batterie-Energiequelle 210 zuzuführen, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Die Ladeschaltung 214 ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass der Batterie-Energiequelle 210 eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom an geliefert wird, die/der im Wesentlichen an ein vorgegebenes Ladeprofil der Batterie-Energiequelle oder an eine alternative Spezifikation angepasst ist. Der Spannungs- und/oder Stromstärkepegel, der an die Batterie-Energiequelle 210 geliefert wird, kann von einer oder mehreren Eigenschaften der Batterie-Energiequelle abhängig sein, darunter, aber nicht ausschließlich, der maximalen Ausgangsspannung, der maximalen Ausgangsstromstärke, der internen Impedanz der Zelle, des Zellentyps (z. B. nass oder trocken), der chemischen Zusammensetzung (z. B. Lithium-Ionen-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid-, Alkali-Mangan-, Blei-Säure-) usw. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Ladeschaltung 214 eine Spannungs- und/oder Stromstärke-Regelschaltung umfassen.
Die von der Ladeschaltung 214 ausgeführten Auflademethoden können in zwei allgemeine Kategorien unterteilt werden: schnelle Aufladung und langsame Aufladung. Eine langsame Aufladung wird typischerweise darüber definiert, dass an eine Batterie-Energiequelle unendlich lange ein Ladestrom angelegt werden kann, ohne die Zelle zu beschädigen. Dieses Verfahren wird bisweilen als ”Erhaltungsladen” bezeichnet. Ein Vorteil dieser Lademethode besteht darin, dass sie im Allgemeinen keine Ladeschluss-Detektionsschaltung erfordert, da sie die Batterie-Energiequelle nicht beschädigen kann, unabhängig davon, wie lange sie genutzt wird. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass dabei eine beträchtliche Zeit erforderlich ist, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Eine Schnellladung wird üblicherweise über eine Aufladezeit von ungefähr einer Stunde definiert, was einer Laderate von ungefähr 1,2c entspricht, wobei c von der Ampere-Stundenzahl der Zelle abhängt. Bei Nutzung einer Schnelllademethode wird aus Sicherheitsgründen im Allgemeinen eine Zellentemperatur im Bereich von etwa 10 Grad Celsius bis etwa 40 Grad Celsius aufrechterhalten, um so zu verhindern, dass sich Gas im Inneren bildet, das schließlich zum Explodieren der Zelle führen kann. Ein Vorteil dieser Methode besteht darin, dass eine Batterie-Energiequelle innerhalb einer kurzen Zeitspanne aufgeladen werden kann. Ein Nachteil liegt darin, dass eine Ladeschluss-Detektionsschaltung erforderlich ist (die typischerweise die Überwachung der Spannung und/oder Temperatur der Batterie-Energiequelle beinhaltet), um ein Überladen der Batterie-Energiequelle zu verhindern, wodurch sich die Komplexität und die Kosten der Ladeschaltung 214 erhöhen.
Die Ausgangsstufe 208 umfasst vorzugsweise einen PoE-Injektor 216 oder eine alternative Spannungseinspeiseschaltung, die zwischen die Batterie-Energiequelle 210 und den Energieausgangsanschluss 204 geschaltet ist. Der PoE-Injektor 216 dient vorzugsweise dazu, eine Gleichspannung von der Batterie-Energiequelle 210 zu empfangen und zumindest einen Teil dieser Spannung in den Energieausgangsanschluss 204 einzuspeisen. Es gibt zwei grundlegende Typen von Injektoren, passive und aktive. Aktive PoE-Injektoren nutzen aktive Komponenten und sind in der Lage, Strom über bis zu ungefähr 100 Meter über ein standardmäßiges Ethernet-Kabel (z. B. CAT5) zu übertragen. Passive PoE-Injektoren nutzen freie Adern in dem Ethernet-Kabel und sind in der Lage, Strom über diese bis zum fernen Ende über bis zu 30 bis 40 Meter zu übertragen. Optional umfasst der PoE-Injektor 216 eine automatische Lademessschaltung mit Strombegrenzungs- und/oder Überspannungsschutz, wodurch das Risiko einer Beschädigung der Kabel oder der mit dem Energieausgangsanschluss 204 verbundenen tragbaren elektronischen Geräte ausgeschlossen wird. Es sollte erkannt werden, dass andere Protokoll- und Kabeltypen als PoE verwendet werden können, um die Spannung von der Batterie-Energiequelle 210 zu einem nachgeschalteten tragbaren elektronischen Gerät, das an den Energieausgangsanschluss 204 angeschlossen ist, zu übertragen.
Nehmen wir nun Bezug auf 3, so umfasst entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Ausgangsstufe 302 in einem exemplarischen tragbaren elektronischen Gerät 300 einen Controller 304 oder einen alternativen Prozessor, der mit einem PoE-Injektor 306 verbunden ist. Der PoE-Injektor 306 ist mit einem Energieausgangsanschluss 308 verbunden, um Strom für ein nachgeschaltetes tragbares elektronisches Gerät, das mit dem Energieausgangsanschluss verbunden ist, bereitzustellen. Eine Batterie-Energiequelle 310 in dem Gerät 300 ist mit dem Controller 304 verbunden. Das Gerät 300 umfasst ferner einen Energieeingangsanschluss 312, der mit einer Eingangsstufe 314 in dem Gerät verbunden ist. Im Falle einer PoE-Verbindung können die Ports 308 und 312 zum Beispiel RJ45-kompatible Buchsen umfassen, wenngleich die Erfindung nicht auf irgendeinen speziellen Typ von Anschluss begrenzt ist.
Die Eingangsstufe 314 umfasst wie die in 2 gezeigte Eingangsstufe 206 in dem Gerät 200 einen PoE-Abgriff 316, der mit dem Energieeingangsanschluss 314 verbunden ist, und eine Ladeschaltung 316, die mit dem PoE- Abgriff und mit der Batterie-Energiequelle 310 verbunden ist. Der PoE-Abgriff 316 dient dazu, eine Gleichspannung zu extrahieren, die in den Energieeingangsanschluss 312 eingespeist worden ist. Die Ladeschaltung 318 dient dazu, die von dem PoE-Abgriff 316 bereitgestellte Spannung zu empfangen und zumindest einen Teil dieser Spannung an die Batterie-Energiequelle 310 zu liefern, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Die Ladeschaltung 318 ist vorzugsweise dafür konfiguriert, eine Ladespannung und/oder Ladestromstärke für die Batterie-Energiequelle 310 zur Verfügung zu stellen, die im Wesentlichen an das vorgegebene Ladeprofil der Batterie-Energiequelle oder an eine andere alternative Spezifikation angepasst ist.
Wie anhand der Figur offensichtlich ist, kann die Ausgangsstufe 302 in dem Gerät 300 analog der Ausgangsstufe 208 in dem in 2 gezeigten Gerät 200 ausgebildet sein, mit der Ausnahme, dass zusätzlich der Controller 304 vorhanden ist, der zwischen die Batterie-Energiequelle 310 und den PoE-Injektor 306 geschaltet ist. Der Controller 304 dient vorzugsweise dazu, selektiv einen Spannungs- und/oder Stromstärkepegel zu kontrollieren, der dem PoE-Injektor 306 zugeführt wird. Idealerweise wird der über den Energieausgangsanschluss 308 an ein nachgeschaltetes Gerät gelieferte Spannungs- und/oder Stromstärkebetrag geringer als der Spannungs- und/oder Stromstärkebetrag sein, der von der Ladeschaltung 318 an die Batterie-Energiequelle 310 geliefert wird, ansonsten würde die Batterie-Energiequelle schneller entladen werden als sie aufgeladen wird. Es könnten jedoch Situationen eintreten, in denen es zumindest zeitweilig akzeptabel wäre, dass die Energiemenge, die der Batterie-Energiequelle 310 entzogen wird, größer ist als die Energiemenge, die der Batterie-Energiequelle während des Aufladens zugeführt wird.
Der Controller 304 kann zumindest einen Eingang aufweisen, der dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal Vctl zum Steuern eines Pegels der Spannung und/oder der Stromstärke, die dem Energieausgangsanschluss 308 zugeführt werden, zu kontrollieren. Das Steuersignal kann zum Beispiel von der Eingangsstufe 314 generiert werden, beispielsweise durch die Ladeschaltung 318, und kann für einen Spannungs- und/oder Stromstärkepegel kennzeichnend sein, der zu einem gegebenen Zeitpunkt der Batterie-Energiequelle 310 zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich zu dem Steuersignal Vctl kann der Controller 304 dazu dienen, einen Pegel der Spannung und/oder Stromstärke, die der Batterie-Energiequelle 310 zugeführt wird, zu überwachen, um die Fähigkeit der Batterie-Energiequelle, einen vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromstärkepegel an den Energieausgangsanschluss 308 zu liefern, festzustellen. Der Controller 304 kann dazu dienen, einen Strombedarf eines zweiten Geräts, das an den Energieausgangsanschluss 308 angeschlossen ist, zu überwachen und einen Pegel der an den zweiten Port gelieferten Energie in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung des zweiten Geräts zu regulieren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Controller 304 eine Spannungs- und/oder Stromstärke-Regelungsschaltung zum Zuführen einer im Wesentlichen jeweils konstanten Spannung und/oder Stromstärke an das an den Energieausgangsanschluss 308 angeschlossene Gerät umfassen.
Zumindest ein Teil der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer integrierten Schaltung implementiert werden. Bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden typischerweise identische Chips in einem sich wiederholenden Muster auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers hergestellt. Jeder Chip umfasst ein vorliegend beschriebenes Bauelement und kann auch andere Strukturen und/oder Schaltungen umfassen. Die einzelnen Chips werden aus dem Wafer geschnitten oder werden vereinzelt und werden dann als integrierte Schaltung verkappt. Dem Fachmann ist bekannt, wie Wafer zu vereinzeln sind und Chips zu verkappen sind, um integrierte Schaltungen herzustellen. Die in solcher Weise hergestellten integrierten Schaltungen werden als Bestandteil der vorliegenden Erfindung betrachtet.
Eine integrierte Schaltung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Anwendung und/oder einem beliebigen elektronischen System zur Anwendung kommen, das mit einer Batterie-Energiequelle betrieben werden kann. Geeignete Systeme zum Implementieren von Verfahren gemäß der Erfindung können tragbare computerartige Geräte, Kommunikationsnetzwerke, elektronische Instrumente usw. umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt. Systeme, die solche integrierten Schaltungen enthalten, werden als Teil der vorliegenden Erfindung betrachtet. Anhand der vorliegend angegebenen Lehren der Erfindung wird der Fachmann in der Lage sein, weitere Implementierungen und Anwendungen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Betracht zu ziehen.
Wenngleich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese exakten Ausführungsformen begrenzt ist und dass der Fachmann verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen an diesen vornehmen kann, ohne vom Schutzumfang der anhängenden Ansprüche abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein tragbares elektronisches Gerät ist dafür ausgelegt, eine gemeinsame Stromversorgung mit zumindest einem zweiten elektronischen Gerät, das mit diesem gekoppelt ist, zu ermöglichen. Das tragbare elektronische Gerät umfasst eine Batterie-Energiequelle, einen ersten Port, der zum Anschluss an einen ersten Netzwerkanschluss ausgelegt ist, und einen zweiten Port, der zum Anschluss an einen zweiten Netzwerkanschluss ausgelegt ist. Eine Eingangsstufe in dem tragbaren elektronischen Gerät ist mit dem ersten Port verbunden. Die Eingangsstufe dient dazu, die von dem ersten Netzwerkanschluss über den ersten Port erhaltene Energie der Batterie-Energiequelle zuzuführen, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen. Das tragbare elektronische Gerät weist ferner eine Ausgangsstufe auf, die mit dem zweiten Port verbunden ist. Die Ausgangsstufe dient dazu, dem zweiten Netzwerkanschluss über den zweiten Port Energie von der Batterie-Energiequelle zuzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- (IEEE) 802.11 [0002]
- IEEE-Standard 802.3af [0003]

Claims

Tragbares elektronisches Gerät, das dazu dient, eine gemeinsame Stromversorgung mit zumindest einem an dieses gekoppelten zweiten elektronischen Gerät zu ermöglichen, wobei das tragbare elektronische Gerät umfasst: eine Batterie-Energiequelle (210; 310); einen ersten Port (202; 312), der zum Anschluss an einen ersten Netzwerkanschluss ausgelegt ist; einen zweiten Port (204; 308), der zum Anschluss an einen zweiten Netzwerkanschluss ausgelegt ist; eine Eingangsstufe (206, 314), die mit dem ersten Port verbunden ist, wobei die Eingangsstufe dazu dient, die von dem ersten Netzwerkanschluss über den ersten Port erhaltene Energie der Batterie-Energiequelle zuzuführen, um die Batterie-Energiequelle aufzuladen; und eine Ausgangsstufe (208; 302), die mit dem zweiten Port verbunden ist, wobei die Ausgangsstufe dazu dient, dem zweiten Netzwerkanschluss über den zweiten Port Energie von der Batterie-Energiequelle zuzuführen.
Gerät nach Anspruch 1, bei welchem zumindest entweder der erste Port oder der zweite Port ein Ethernet-Port ist.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Eingangsstufe eine Ladeschaltung (214; 318) umfasst, die dazu dient, Strom von dem ersten Port zu empfangen und den der Batterie-Energiequelle zugeführten Energiebetrag zu regulieren.
Gerät nach Anspruch 3, wobei die Ladeschaltung zumindest entweder einen Spannungsregler oder einen Stromstärkeregler umfasst, um der Batterie-Energiequelle zumindest entweder eine im Wesentlichen konstante Spannung oder eine im Wesentlichen konstante Stromstärke zuzuführen.
Gerät nach Anspruch 3, wobei die der Batterie-Energiequelle zugeführte Energiemenge durch die Ladeschaltung in solcher Weise selektiv reguliert wird, dass sie im Wesentlichen an ein vorgegebenes Ladeprofil der Batterie-Energiequelle angepasst ist.
Gerät nach Anspruch 3, wobei die der Batterie-Energiequelle zugeführte Energiemenge durch die Ladeschaltung selektiv in Abhängigkeit von zumindest einer Charakteristik der Batterie-Energiequelle reguliert wird.
Gerät nach Anspruch 6, wobei die zumindest eine Charakteristik der Batterie-Energiequelle zumindest entweder die maximale Ausgangsspannung, die maximale Ausgangsstromstärke, die interne Impedanz der Zelle, der Zellentyp oder die chemische Zusammensetzung der Batterie-Energiequelle ist.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Eingangsstufe einen Power-over-Ethernet-Abgriff (212; 316) umfasst, der mit dem ersten Port verbunden ist und dazu dient, von dem ersten Netzwerkanschluss eine Gleichspannung zu extrahieren und zumindest einen Teil der Gleichspannung der Batterie-Energiequelle zuzuführen.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsstufe einen Power-over-Ethernet-Injektor (216; 306) umfasst, der mit dem zweiten Port verbunden ist und dazu dient, eine Gleichspannung von der Batterie-Energiequelle zu empfangen und zumindest einen Teil der Gleichspannung in den zweiten Netzwerkanschluss einzuspeisen.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsstufe einen Controller (304) umfasst, der dazu dient, einen Leistungspegel von der Batterie-Energiequelle, der dem zweiten Port zugeführt wird, selektiv zu regulieren.
Gerät nach Anspruch 10, wobei der Controller zumindest einen Steuereingang umfasst, der dafür ausgelegt ist, ein Steuersignal (Vctl) zu empfangen, wobei der Leistungspegel, der dem zweiten Port zugeführt wird, von dem Steuersignal abhängt.
Gerät nach Anspruch 11, wobei das Steuersignal für ein der Batterie-Energiequelle zu einem gegebenen Zeitpunkt zugeführten Leistungspegel kennzeichnend ist.
Gerät nach Anspruch 10, wobei der Controller dazu dient, einen Leistungspegel zu überwachen, welcher der Batterie-Energiequelle zugeführt wird, wobei der Leistungspegel, welcher dem zweiten Port zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem der Batterie-Energiequelle zugeführten Leistungspegel reguliert wird.
Gerät nach Anspruch 10, wobei der Controller zumindest entweder einen Spannungsregler oder einen Stromstärkeregler zum Zuführen von zumindest entweder einer im Wesentlichen konstanten Spannung oder einer im Wesentlichen konstanten Stromstärke zu dem zweiten Port umfasst.
Gerät nach Anspruch 10, wobei der Controller dazu dient, eine Leistungsanforderung eines zweiten Geräts, das an den zweiten Port angeschlossen ist, zu überwachen und den dem zweiten Port zugeführten Leistungspegel in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung des zweiten Geräts zu regulieren.
Verfahren zur gemeinsamen Stromversorgung von tragbaren elektronischen Geräten, wobei jedes Gerät eine Batterie-Energiequelle umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von Energie über einen ersten Port eines gegebenen Geräts der tragbaren elektronischen Geräte; Aufladen der Batterie-Energiequelle in dem gegebenen tragbaren elektronischen Gerät mithilfe der von dem ersten Port empfangenen Energie; und Leiten von Energie von der Batterie-Energiequelle in dem gegebenen tragbaren elektronischen Gerät an einen zweiten Port in dem Gerät, wobei der zweite Port zur Verbindung mit einem weiteren der tragbaren elektronischen Geräte ausgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei zumindest entweder der erste Port oder der zweite Port ein Ethernet-Port ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Weiterleitens von Energie ferner den Schritt umfasst, einen Leistungsbetrag, der von der Batterie- Energiequelle zu dem zweiten Port geleitet wird, in Abhängigkeit von zumindest entweder dem über den ersten Port empfangenen Leistungsbetrag oder dem an den zweiten Port geleiteten Leistungsbetrag zu regulieren.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Regulierens des von der Batterie-Energiequelle an den zweiten Port weitergeleiteten Leistungsbetrags das Feststellen von zumindest entweder dem über den ersten Port empfangenen Leistungsbetrag oder dem an den zweiten Port geleiteten Leistungsbetrag oder einem in der Batterie-Energiequelle vorhandenen Energiebetrag umfasst.
System zur gemeinsamen Stromversorgung, umfassend: ein erstes tragbares elektronisches Gerät mit einer ersten Batterie-Energiequelle; und zumindest ein zweites tragbares elektronisches Gerät, das eine zweite Batterie-Energiequelle umfasst, wobei das zweite tragbare elektronische Gerät mit dem ersten tragbaren elektronischen Gerät über einen ersten Netzwerkanschluss verbunden ist; wobei das zweite tragbare elektronische Gerät dafür ausgelegt ist, Energie zum Aufladen der zweiten Batterie-Energiequelle über den ersten Netzwerkanschluss von der ersten Batterie-Energiequelle zu erhalten.
System nach Anspruch 20, welches ferner zumindest ein drittes tragbares elektronisches Gerät umfasst, das eine dritte Batterie-Energiequelle aufweist, wobei das dritte tragbare elektronische Gerät mit dem zweiten tragbaren elektronischen Gerät über einen zweiten Netzwerkanschluss gekoppelt ist, wobei das dritte tragbare elektronische Gerät dafür ausgelegt ist, Energie zum Aufladen der dritten Batterie-Energiequelle von der zweiten Batterie-Energiequelle über den zweiten Netzwerkanschluss zu erhalten.