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Dokumentenidentifikation DE10209037A1 02.10.2003
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der Spannung einer Batterie
Anmelder BUGA Schließsysteme AG, 22848 Norderstedt, DE
Erfinder Bismark, Hardy, 16827 Alt Ruppin, DE
Vertreter Jaeschke, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 22851 Norderstedt
DE-Anmeldedatum 02.03.2002
DE-Aktenzeichen 10209037
Offenlegungstag 02.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G08B 23/00
IPC-Nebenklasse E05B 47/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Spannung einer netzunabhängigen Energieversorgung, insbesondere einer Batterie, bei welchem nach einem Ereignis, das die Energieversorgung belastet, oder nach einem vorgebbaren Zeitintervall der Spannungswert gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen wird, um bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Alarmsignal zu erzeugen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass jeweils die gemessenen Spannungswerte wenigstens zweier Ereignisse gespeichert und daraus ein Mittelwert gebildet wird, der mit dem Schwellenwert verglichen wird, und dass erst bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch den Mittelwert ein Alarmsignal erzeugt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen der Spannung einer netzunabhängigen Energieversorgung bei welchen nach einem Ereignis, das die Energieversorgung belastet, und/oder nach einem vorgebbaren Zeitintervall die Spannung gemessen und der Spannungswert mit einem Schwellenwert verglichen wird, um bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Alarmsignal zu erzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung einer Batterie eines elektronischen Schlosses oder Schließsystems. Es wird daher im folgenden überwiegend von einem Schloss oder einer Batterie gesprochen, ohne dass damit eine Beschränkung verbunden ist.

Elektronische und elektromechanische Schlösser sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. In der Regel weisen solche Schlösser eine mechanische Verriegelung und eine elektronische Codierung auf derart, dass das Schloss nur bei mechanisch passendem Schlüssel und bei übereinstimmenden Codes betätigt werden kann. Die DE 199 30 054 A1 beschreibt ein elektromechanisches Schloss, bei welchem nach dem Einsetzen eines mechanischen und elektronisch passenden Schlüssels eine Kupplung die Drehverbindung zwischen Schlüssel und Riegelnase herstellt. Es ist eine netzunabhängige Batterie vorgesehen, die die Elektronik und auch die Kupplung mit Strom versorgt. Es liegt auf der Hand, dass ein Spannungsabfall und ein Stromausfall der Batterie erkannt und gemeldet werden muss, damit diese rechtzeitig gewechselt werden kann, um ein Versagen des Schlosses zu vermeiden.

Die DE 100 45 631 A1 beschreibt ein Schloss, bei welchem der Spannung der Batterie nach jeder Betätigung oder in vorbestimmten Zeitintervallen gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen wird. Bei Unterschreiten des Schwellenwerts wird das Schloss in die Sperr- oder Freigabestellung bewegt.

Der Ladezustand einer Batterie und deren Spannung hängen zum einen ab von der Häufigkeit der Stromentnahme. Zum anderen ist insbesondere die Spannung abhängig von der Umgebungstemperatur. Ein Schloss ist im Laufe der Nutzung relativ starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Dies ist insbesondere bei Türen und Schlössern im Außenbereich der Fall. Bei geringer Außentemperatur, beispielsweise nachts oder morgens, wird bei einem Schließvorgang ein relativ hoher Spannungsabfall der Batterie bewirkt. Der Schließvorgang kann aber noch durchgeführt werden. Es besteht hier die Gefahr, dass bei vorbekannten Spannungsüberwachung jedoch einen Spannungswert unterhalb des Schwellenwerts erfasst und beispielsweise ein Aufforderungssignal zum Wechseln der Batterie erzeugt wird. Bei höheren Temperaturen im Laufe des Tages erholt sich die Batterie, und die Schließungen können normal erfolgen. Dennoch bleibt das Aufforderungssignal zum Wechseln der Batterie gesetzt. Die Batterie wird daher aus Sicherheitsgründen frühzeitig ausgewechselt, ohne dass dies erforderlich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsüberwachung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, dass die Ladekapazität einer Batterie besser und vollständig ausgenutzt werden kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass jeweils die gemessenen Spannungswerte wenigstens zweier Ereignisse gespeichert und daraus ein Mittelwert gebildet wird, der mit dem Schwellenwert verglichen wird, und dass erst bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch den Mittelwert ein Alarmsignal erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Alarmsignal und insbesondere das Aufforderungssignal zum Auswechseln der Batterie nicht bereits bei einem einmaligen Spannungsabfall unter den Schwellenwert, beispielsweise durch eine Schließung bei geringerer Umgebungstemperatur, erzeugt wird. Erst wenn durch eine Vielzahl von zu niedrigen Spannungswerten die Entladung der Batterie erkannt wird, wird das Alarmsignal erzeugt. Die Ladekapazität wird somit besser ausgenutzt.

Es kann vorgesehen werden, dass die Mittelwertbildung nach einer vorgebbaren Anzahl von Ereignissen erfolgt. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, bei häufig frequentierten Türen die Ermittlung des Mittelwerts und den Vergleich mit dem Schwellenwert nach 100, 200 oder 500 Schließungen durchzuführen. Damit ist zum einen sichergestellt, dass der Mittelwert den Ladezustand richtig wiederspiegelt. Zum anderen wird durch eine nicht zu hohe Anzahl der erforderlichen Ereignisse gewährleistet, dass auch bei einer schwachen Batterie die verbleibende Ladekapazität ausreicht, um die Anzahl der Schließungen bis zur nächsten Mittelwertbildung und zum nächsten Vergleich mit einem anschließenden Alarmsignal zu ermöglichen.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass die Mittelwertbildung nach einer vorgebbaren Zeit erfolgt. Dies ist insbesondere bei selten frequentierten Türen zweckmäßig. Die Mittelwertbildung und der Verglich kann hier durch das erste Ereignis, beispielsweise durch die erste Schließung nach dem Zeitintervall aktiviert werden. Die Mittelwertbildung kann beispielsweise alle 24 Stunden erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass der Temperaturverlauf eines ganzen Tages den Mittelwert beeinflusst. Innerhalb dieses Zeitraums können die Spannungswerte bei oder nach Schließungen oder aber auch selbsttätig erfasst werden. Letzteres wird dann zweckmäßig sein, wenn ein Tür auch über Tage hinaus nicht benutzt wird. Allerdings wird dann ein längeres Zeitintervall, beispielsweise 7 oder 10 Tage, günstiger sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einem ersten Unterschreiten des Schwellenwerts durch den Mittelwert durch das Alarmsignal eine erhöhte Alarmstufe generiert. Dabei ist es zweckmäßig, wenn für wenigstens zwei und vorzugsweise für jede Alarmstufe unterschiedliche Schwellenwerte vorgebbar sind und/oder unterschiedliche Alarmsignale erzeugt werden. Dadurch wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass der Ladezustand der Batterie durch die Art des Alarmsignals erkannt werden kann.

Grundsätzlich kann das Alarmsignal eine optische, akustische und/oder elektronische Alarmmeldung bewirken. Dies kann den Nachteil haben, dass das optische oder akustische Signal nicht als Warnsignal sondern als Bestätigungssignal der erfolgten Schließung gewertet wird. Häufig wird das optische Signal auch nicht wahrgenommen werden können, wenn beispielsweise die Hand zum Betätigen des Schlosses dieses verdeckt. Das akustische Signal wird bei lauten Umgebungsgeräuschen ebenfalls nicht immer wahrgenommen. Hinzu kommt, dass ein solches Signal eine weitere Entladung der Batterie zur Folge hat.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Alarmsignal eine Sperre für ein nachfolgendes erstmaliges Ereignis bewirkt, welche Sperre durch ein einmalig oder mehrfach wiederholtes gleiches Ereignis nach einer vorgebbaren Zeit und/oder innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne nach dem erstmaligen Ereignis aufgehoben wird. Diese Sperre ist vollkommen unabhängig von der Umgebung und wird in jedem Fall wahrgenommen, da der Nutzer das Ereignis nicht vollenden kann. Insbesondere wird bei einem elektromechanischen Schloss der Zugang durch die Tür oder die Betätigung des Schlosses zunächst verweigert, was unmittelbar auffällt.

Es ist zweckmäßig, wenn die vorgebbare Zeit oder Zeitspanne mit höher werdender Alarmstufe länger wird. Dadurch wird bei fortschreitender Entladung beispielsweise die Wartezeit bis zur nächsten Schließung immer länger, so dass der Fehler, nämlich die Entladung, auch von einem nicht versierten Nutzer erkannt wird.

Es kann vorgesehen werden, dass das Rücksetzen der Alarmstufe auf die nächst niedrigere Alarmstufe oder die Normalstufe nach dem Einlegen einer neuen Batterie nach einer vorgebbaren Anzahl von aufeinanderfolgenden gleichen Ereignissen erfolgt. Das Herausnehmen der Batterie und das Einsetzen einer neuen Batterie kann von der Elektronik als kompletter Spannungsabfall beziehungsweise als Spannungsanstieg erkannt werden, so dass der gewünschte Modus zum Rücksetzen der Alarmstufen aktiviert werden kann. Auch kann vorgesehen werden, wenn das Rücksetzen ohne Austauschen der Batterie so erfolgt, dass bei mehrmaligem Überschreiten des Schwellenwerts, der der nächstniedrigen Alarmstufe zugeordnet ist, diese nächstniedrigere Alarmstufe gesetzt wird.

Die Vorrichtung zum Überwachen der Spannung einer netzunabhängigen Energieversorgung, insbesondere einer Batterie, umfasst eine Spannungserfassungseinheit, die nach wenigstens einem Ereignis, das die Energieversorgung belastet, und/oder wenigstens einem vorgebbaren Zeitintervall den Spannungswert der Energieversorgung erfasst, und eine Vergleichseinheit, die den Spannungswert mit einem Schwellenwert vergleicht sowie eine Alarmgebereinheit, die bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Alarmsignal erzeugt. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Speichereinheit, in der jeweils die gemessenen Spannungswerte wenigstens zweier Ereignisse gespeichert werden, und wenigstens eine Auswerteinheit vorhanden ist, die aus den gespeicherten Spannungswerten einen Mittelwert bildet, der mit dem Schwellenwert verglichen wird, wobei erst bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch den Mittelwert ein Alarmsignal erzeugt wird. Hierdurch wird ein zu frühes Erzeugen des Alarmsignals nur nach einem einmaligen Unterschreiten des Schwellenwerts vermieden.

Es kann eine Zeitgebereinheit vorgesehen werden, um die Auswerteinheit und die Vergleichseinheit zur Mittelwertbildung und zum Vergleich nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu aktivieren. Alternativ oder zusätzlich kann eine Zähleinheit vorhanden sein, um die Auswerteinheit und die Vergleichseinheit zur Mittelwertbildung und zum Vergleich nach einer vorbestimmten Anzahl von Ereignissen zu aktivieren.

Zweckmäßig ist es, wenn die Alarmgebereinheit eine Sperrschaltung umfasst, die von dem Alarmsignal aktiviert wird, um ein anschließendes erstmaliges Ereignis wenigstens einmal zu sperren derart, dass ein einmaliges oder mehrfaches Wiederholen des gleichen Ereignisses nur nach einer vorgebbaren Zeit und/oder innerhalb einer vorgebbaren Zeitdauer nach dem erstmaligen Ereignis erforderlich wird, um das Ereignis zu vollenden. Insbesondere bei einer solchen Behinderung des Schließvorgangs, wird der Fehler und somit das bevorstehende Versagen der Batterie sicher erkannt werden.

Grundsätzlich kann eine zweite Speichereinheit vorhanden ist, welche die Anzahl der Alarmsignal als Alarmstufe speichert. Hier ist es zweckmäßig, wenn eine Zuordnungseinheit vorhanden ist, die jeder Alarmstufe einen Schwellenwert und/oder ein Alarmsignal zuordnet und die von der Auswerteeinheit abgerufen wird. So können bei höheren Alarmstufen lautere, länger andauernde oder aber insbesondere länger andauernde Sperrungen zur Vollendung des Ereignisses vorgesehen werden, die mit Sicherheit erkannt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des nachfolgenden Beispiels erläutert.

Ein elektromechanisches Schloss weist ein elektronische Dekodierungseinheit und ein elektromagnetisch arbeitende Verriegelung oder Kupplung auf. Die Elektronik und auch die Verriegelung oder Kupplung werden durch eine Batterie mit Energie versorgt. Nach jedem Schließvorgang wird die Spannung der Batterie erfasst, und der Wert wird in einen Speicher abgelegt. Nach 200 Schließungen oder spätestens nach 24 Stunden wird aus den gespeicherten Spannungswerten ein Mittelwert gebildet, der mit einem Schwellenwert verglichen wird. Liegt der Mittelwert über dem Schwellenwert, erfolgt kein Alarmsignal und die gespeicherten Werte werden gelöscht beziehungsweise die Speicherplätze werden freigegeben.

Liegt der Mittelwert unterhalb des Schwellenwerts, wird zum einen ein Alarmsignal erzeugt. Zum anderen wird die Alarmstufe von 0, also der Normalstufe, auf 1 erhöht. Auch hier werden die gespeicherten Werte gelöscht beziehungsweise die Speicherplätze freigegeben. Das Alarmsignal bewirkt eine Sperre derart, dass das Schloss bei einem nachfolgenden erstmaligen Schließversuch nicht betätigt werden kann, auch wenn der Schlüssel mechanisch und elektronisch passt. Die Schlüsselkodierung und der Zeitpunkt werden erfasst und gegebenenfalls gespeichert. Sofern der Versuch nach einer Zeit von 10 Sekunden mit demselben Schlüssel wiederholt wird, kann das Schloss betätigt werden. Der Nutzer wird diesen Fehler erkennen und den alsbaldigen Austausch der Batterie veranlassen. Bei einer zwischenzeitlichen Nutzung durch einen anderen Nutzer wird dessen Schlüssel erfasst und die Sperre wirkt für diesen Schlüssel.

Erfolgt kein Austausch der Batterie und der Mittelwert liegt wieder unter einem Schwellenwert, der für die Alarmstufe 1 anders sein kann, wird wiederum ein Alarmsignal erzeugt und die Alarmstufe wird auf 2 gesetzt. Hier ist beispielsweise vorgesehen, dass die erstmalige Schließung erst nach 1 min Wartezeit erfolgreich wiederholt werden kann. Während der Wartezeit durchgeführte Schließungen können zu einem Rücksetzen der Zeit führen oder ohne Auswirkungen auf diese bleiben.

Bei einem nochmaligen Unterschreiten des Mittelwertes unter einen noch niedrigeren Schwellenwert kann die Wartedauer weiter verlängert werden. Auch wird die Alarmstufe auf 3 erhöht. Schließlich kann vorgesehen werden, dass bei Erreichen eines Endschwellenwerts die Betätigung des Schlosses nur noch durch einen Masterschlüssel erfolgen kann.

Die Spannungsüberwachung, die erforderlichen Speicher-, Auswerte- und Vergleichseinheiten können in einem Mikroprozessor oder einer elektronischen Schaltung integriert sein. Für die Speicherung der Alarmstufen oder der Spannungswerte können überschreibbare, nichtflüchtige Speicherelemente vorgesehen werden. So bleiben vor allem die Alarmstufen nach dem Austausch der Batterie zunächst gesetzt. Nach dem Austausch der Batterie ist vorgesehen, dass erst nach mehrmaligen, beispielsweise fünfmaligen Schließen hintereinander mit den Sperren der entsprechenden Alarmstufe eine Rücksetzung der Alarmstufe bis zur Normalstufe erfolgt. Das Erreichen der Normalstufe kann durch ein entsprechendes Signal quittiert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Überwachen der Spannung einer netzunabhängigen Energieversorgung, insbesondere einer Batterie, bei welchem nach einem Ereignis, das die Energieversorgung belastet, und/oder nach einem vorgebbaren Zeitintervall der Spannungswert gemessen und mit einem Schwellenwert verglichen wird, um bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Alarmsignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die gemessenen Spannungswerte wenigstens zweier Ereignisse gespeichert und daraus ein Mittelwert gebildet wird, der mit dem Schwellenwert verglichen wird, und dass erst bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch den Mittelwert ein Alarmsignal erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung nach einer vorgebbaren Anzahl von Ereignissen erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung nach einer vorgebbaren Zeit erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung alle 24 Stunden erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Unterschreiten des Schwellenwerts durch den Mittelwert durch das Alarmsignal eine erhöhte Alarmstufe generiert wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei und vorzugsweise für jede Alarmstufe unterschiedliche Schwellenwerte vorgebbar sind und/oder unterschiedliche Alarmsignale erzeugt werden.
  7. 7. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmsignal eine Sperre für ein nachfolgendes erstmaliges Ereignis bewirkt, welche Sperre durch ein einmalig oder mehrfach wiederholtes gleiches Ereignis nach einer vorgebbaren Zeit und/oder innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne nach dem erstmaligen Ereignis aufgehoben wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Zeit oder Zeitspanne mit höher werdender Alarmstufe länger wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rücksetzen der Alarmstufe auf die nächst niedrigere Alarmstufe oder die Normalstufe nach dem Einlegen einer neuen Batterie nach einer vorgebbaren Anzahl von aufeinanderfolgenden gleichen Ereignissen erfolgt.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmsignal eine optische, akustische und/oder elektronische Alarmmeldung bewirkt.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung einer Batterie eines elektronischen Schlosses oder Schließsystems überwacht wird, und dass das Ereignis ein Schließvorgang ist.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre eine Betätigungssperre des Schlosses trotz passenden Schlüssels ist.
  13. 13. Vorrichtung zum Überwachen der Spannung einer netzunabhängigen Energieversorgung, insbesondere einer Batterie, mit einer Spannungserfassungseinheit, die nach wenigstens einem Ereignis, das die Energieversorgung belastet, und/oder wenigstens einem vorgebbaren Zeitintervall den Spannungswert erfasst, und mit einer Vergleichseinheit, die den Spannungswert mit einem Schwellenwert vergleicht sowie mit einer Alarmgebereinheit, die bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Alarmsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Speichereinheit, in der jeweils die gemessenen Spannungswerte wenigstens zweier Ereignisse gespeichert werden, und wenigstens eine Auswerteinheit vorhanden ist, die aus den gespeicherten Spannungswerten einen Mittelwert bildet, der mit dem Schwellenwert verglichen wird, wobei erst bei Unterschreitung des Schwellenwerts durch den Mittelwert ein Alarmsignal erzeugt wird.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitgebereinheit vorhanden ist, um die Auswerteinheit und die Vergleichseinheit zur Mittelwertbildung und zum Vergleich nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu aktivieren.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zähleinheit vorhanden ist, um die Auswerteinheit und die Vergleichseinheit zur Mittelwertbildung und zum Vergleich nach einer vorbestimmten Anzahl von Ereignissen zu aktivieren.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmgebereinheit eine Sperrschaltung umfasst, die nach dem Alarmsignal aktiviert wird, um ein anschließendes erstmaliges Ereignis wenigstens einmal zu sperren derart, dass ein einmaliges oder mehrfaches Wiederholen des gleichen Ereignisses nur nach einer vorgebbaren Zeit und/oder innerhalb einer vorgebbaren Zeitdauer nach dem erstmaligen Ereignis erforderlich wird, um das Ereignis zu vollenden.
  17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Speichereinheit vorhanden ist, welche die Anzahl der Alarmsignal als Alarmstufe speichert.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnungseinheit vorhanden ist, die jeder Alarmstufe einen Schwellenwert und/oder ein Alarmsignal zuordnet und die von der Auswerteeinheit abgerufen wird.






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