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Title:
METHOD FOR DISTRIBUTING A LIMITED AMOUNT OF ELECTRICAL POWER FROM AN ENERGY SOURCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/121788
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for distributing a limited amount of electrical power from an energy source (1, 1') to a plurality of electrical loads (2, 3), comprising the following steps: a. sensing and/or encoding the available electrical power (PSUP) of the energy source (1, 1'), b. monitoring a power balance of the loads (2, 3) by sensing and/or encoding the drawn power in the individual loads (2, 3) and c. reducing the drawn power in the loads (2, 3) if the available power (PSUP) is not sufficient for supplying all the loads (2, 3) with the required power.

Inventors:
PAPPE ALEXANDER (AT)
WEIGL-POLLACK ANDREAS (AT)
NOLTE MICHAEL (DE)
ALBRECHT-LAATSCH ERIK (DE)
KAITAN ROBERT (AT)
HOFFMANN ROBERT (AT)
PAUSER THOMAS (AT)
SCHRAMEL ANDREAS (AT)
SAGMEISTER LUIS (AT)
EDER MARCUS (AT)
MATEJCEK DANIEL (AT)
Application Number:
PCT/EP2018/085658
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 18, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BOCK OTTO HEALTHCARE PROD GMBH (AT)
International Classes:
H02J1/00; A61F2/68; H02J4/00; A61F2/70; H02J1/14
Foreign References:
US20080052544A12008-02-28
EP3176896A22017-06-07
US20030144779A12003-07-31
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTGMBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Verteilung einer begrenzten elektrischen Leistung aus einer Energiequelle (1 , 1‘) auf mehrere elektrische Verbraucher (2, 3), mit den Schritten:

a. Erfassung und/oder Kodierung der zur Verfügung stehenden elektri schen Leistung (PSUP) der Energiequelle (1 , 1’),

b. Überwachung eines Leistungsgleichgewichtes der Verbraucher (2, 3) durch Erfassung und/oder Kodierung der entnommenen Leistung in den einzelnen Verbrauchern (2, 3) und

c. Reduzierung der entnommenen Leistung in den Verbrauchern (2, 3), wenn die zu Verfügung stehende Leistung (PSUP) nicht ausreicht, um alle Verbraucher (2, 3) mit der benötigten Leistung zu versorgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung (PSUP) der Energiequelle (1 , 1’) über deren Spannungskennlinie , einen Widerstand (RLOAD, RSUP) oder ein analoges Spannungssignal (U EDC) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maxi- mal benötigte Leistung (PLOAD) eines Verbrauchers (2, 3) über einen elektri- schen Widerstand (RLOAD) ermittelt und kodiert wird.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Reduzierung in allen Verbrauchern (2, 3) gleichmäßig o- der in Abhängigkeit von dem Bedarf individuell an den jeweiligen Verbrau- eher (2, 3) angepasst erfolgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung (PSUP) über analoge Signale erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung (PSUP) über einen Pullup-Widerstand (RSUP) in einem Netzteil (1 , V) und eine Kodierung der maximal zu entneh- menden Leistung über zumindest einen Pulldown-Widerstand (RLOAD) in zu- mindest einem Verbraucher (2, 3) erfolgt. 7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung (PSUP) über digitale Signale zwischen der Energiequelle (1 , 1’) und dem zumindest einem Verbraucher (2, 3) erfolgt. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer analo- gen und digitalen Kodierung die digitale Kodierung priorisiert wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verbraucher (2, 3) an einem Datenbus angeschlossen werden und eine Aufteilung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leis- tung (PSUP) auf alle Verbraucher (2, 3) errechnet wird.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehende Leistung (PSUP) über ein optisches Medium oder drahtlos übertragen wird.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung (PSUP) in einem Stecker (4, 5) erfolgt, der den oder die Verbraucher (2, 3) mit der Energiequelle (1 , 1’) verbindet.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass den Verbrauchern (2, 3) jeweils eine Kennung zugeordnet wird und alle mit einer Kennung versehenen Verbraucher (2, 3) des Systems identifiziert und authentifiziert werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedem identifi- zierten und authentifizierten Verbraucher (2, 3) eine ihm zugeordnete Leis- tungsfreigabe erteilt wird.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung (PSUP) in der Energiequelle (1 , 1’) erfolgt.

Description:
Verfahren zur Verteilung einer begrenzten elektrischen Leistung aus einer Energiequelle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung einer begrenzten elektrischen Leistung aus einer Energiequelle auf mehrere elektrische Verbraucher, insbeson- dere auf Verbraucher eines orthopädietechnischen Systems.

Als orthopädietechnische Komponenten werden Orthesen, Prothesen, Rollstühle, Datenlogger, Funkmodule, Feedbackelemente, elektrische Speichereinrichtungen oder Teile von Orthesen oder Prothesen oder Rollstühlen angesehen, beispiels weise Prothesengelenke, Prothesenfüße, Rohradapter, Prothesenhände, Prothe- senellenbogen, Drehadapter, Prothesenschäfte, Orthesenschienen, Orthesenge- lenke, Fußschalen sowie daran angeordnete Sensoren, Speichereinrichtungen, Prozessoren oder andere Datenverarbeitungseinrichtungen. Ein System aus meh- reren orthopädietechnischen Komponenten ist eine Kombination solcher Kompo- nenten zu einer orthopädietechnischen Einheit, die eine über die Funktionalität der einzelnen orthopädietechnischen Komponente hinausgehende Funktionalität auf- weist. Ein solches System kann beispielsweise eine Oberschenkelprothese aus ei- nem Oberschenkelschaft, ein Prothesenkniegelenk, ein Unterschenkelrohr sowie ein Prothesenfuß sein. Das System einer Unterschenkelprothese besteht aus ei- nem Unterschenkelschaft und einem daran angeordneten Prothesenfuß. Prothe- sen einer oberen Extremität als Oberarmprothese können einen Schaft, einen akti ven Ellbogen, ein Flandgelenk und einen Greifer aufweisen. Ein Orthesensystem kann beispielsweise als eine Knie-Knöchel-Fuß-Orthese ausgebildet sein.

Orthopädietechnische Komponenten sind häufig mit elektrischen und/oder elektro- nischen Einrichtungen versehen, um beispielsweise wirksame Kräfte, Raumlagen, Momente oder Zuordnungen von Bauteilen zueinander zu detektieren. Darüber hinaus kann auf der Grundlage von ermittelten Sensorwerten, die in einem Pro- zessor ausgewertet werden, eine Veränderung von Widerständen einer Dämpfer- einrichtung oder eine Aktivierung oder Deaktivierung eines motorischen Antriebes erfolgen. Die Nutzungsdaten der orthopädietechnischen Komponente können aus- gewertet werden, beispielsweise um für zukünftige Einstellungen eine Daten- grundlage zu haben. Darüber hinaus können Funktionsprüfungen durch ange- schlossene Prüfeinrichtungen durchgeführt werden. Komplette prothetische oder orthetische Einrichtungen, wie computergesteuerte Armprothesen oder Exoske- lette werden für aufwendige Versorgungen benötigt.

Bei komplexen orthopädietechnischen Systemen weist jeder Aktuator oder elektri- sche Verbraucher einen ihm zugeordneten Energiespeicher auf. Darüber hinaus können die Abstimmungen beispielsweise eines prothetischen Kniegelenkes mit einem aktuierbaren prothetischen Knöchelgelenk aufwendig sein und gegebenen- falls unabhängig voneinander durchgeführt werden. Auch bei nicht angetriebenen Komponenten können elektronische Einrichtungen vorgesehen sein, beispiels weise um Belastungen oder Winkellagen über integrierte Sensoren zu erfassen. Durch den modularen Aufbau und Prothesen oder Orthesen existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Kombinationsmöglichkeiten, was die Komplexität bei einem Soft- wareabgleich oder einer Energieversorgung erhöhen kann.

Insbesondere bei einem stationären Betrieb oder bei einem Aufladen eines Ener- giespeichers innerhalb des orthopädietechnischen Systems kann das Problem auftauchen, dass aufgrund der Vielzahl unterschiedlichster Gerätekombinationen und bei einem steigenden Energie- und Leistungsbedarf Schwierigkeiten bei der Verteilung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung auftreten, damit ein einheitliches Verhalten auch unterschiedlicher orthopädietechnischer Systeme ge- währleistet ist. Insbesondere beim Laden kann die durch das Netzteil zur Verfü- gung stellbare Leistung nicht ausreichend sein. Entsprechende Probleme und Schwierigkeiten, wie sie anhand eines orthopädietechnischen Systems beschrie- ben worden sind, sind auch in anderen technischen Systemen mit elektrischen Verbrauchern vorhanden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verteilung ei- ner begrenzten elektrischen Leistung bereitzustellen, mit dem eine Überlastung ei- ner Energiequelle oder eines Netzteils verhindert wird, ohne dass die Funktionali- tät des Systems gefährdet wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren of- fenbart.

Das Verfahren zur Verteilung einer begrenzten elektrischen Leistung aus einer Energiequelle auf mehrere elektrische Verbraucher eines Systems sieht vor, dass zunächst die zur Verfügung elektrische Leistung der Energiequelle erfasst und/o- der kodiert wird. Ein Leistungsgleichgewicht der elektrischen Verbraucher wird durch Erfassung und/oder Kodierung der entnommenen elektrischen Leistung in den einzelnen Verbrauchern überwacht. Wird festgestellt, dass die zur Verfügung stehende elektrische Leistung nicht ausreicht, um alle Verbraucher mit der benö- tigten elektrischen Leistung zu versorgen, wird die entnommene Leistung in den Verbrauchern reduziert. Dazu ist es vorgesehen, dass alle Verbraucher innerhalb des Systems ihren Verbrauch reduzieren können, um zu ermöglichen, dass die Verbraucher mit einer verringerten Leistung betreibbar sind, um ihren Verbrauch zu verringern, beispielsweise auf 40% oder 50% der angegebenen Maximalleis- tung. Wenn die entnommene Leistung in den Verbrauchern reduziert wird, kann das gesamte orthopädietechnische System weiterbetrieben werden, wenn auch nur mit einer eingeschränkten Leistungsfähigkeit, ohne dass die Gefahr besteht, dass einzelne Funktionen überhaupt nicht mehr ausgeführt werden können. Es wird mit dem Verfahren eine einheitliche Leistungsverteilung, insbesondere eine einheitliche Verteilung elektrischer Energie auf Energiespeicher geschaffen, mit dem es möglich ist, mehrere elektrische Verbraucher aus einer Energiequelle mit elektrischer Leistung zu versorgen oder mehrere elektrische Verbraucher oder Energiespeicher über ein Netzteil mit Energie zu versorgen oder zu laden. Durch die Erfassung und Kodierung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung der Energiequelle ist es möglich, verschiedene Netzteile oder Energiequellen un- terschiedlicher Leistungsklassen zu verwenden, da zunächst erfasst wird, wie groß die zur Verfügung stehende elektrische Leistung der Energiequelle ist und in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung die entnom- mene Leistung angepasst wird. Die der Energiequelle entnommene Leistung kann dazu verwendet werden, eine Aktion in oder an dem orthopädietechnischen Sys- tem auszuführen, z.B. einen Verstellvorgang über einen Motor zu veranlassen. Al ternativ oder ergänzend kann die entnommene Leistung zum Aufladen eines oder mehrerer Energiespeicher verwendet werden.

Die Kodierung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistungsenergiequelle kann über deren Spannungskennlinie oder über einen Widerstand erfolgen. Die Energiequelle kann über eine Steckverbindung oder einen Gerätestecker mit dem elektrischen Verbraucher oder dem Energiespeicher verbunden werden. Über eine Zusatzleitung innerhalb des Gerätesteckers kann über eine analoge Gleichspan- nung das Verhältnis der zum Aufladen oder Betreiben der elektrischen Verbrau- cher zur Verfügung stehenden Leistung zur benötigten Leistung ermittelt werden. Ein Spannungswert dieser Gleichspannung wird festgelegt, der allen angeschlos- senen elektrischen Verbrauchern eine vollständige Auslastung der Energiequelle signalisiert. Werden niedrigere Spannungen gemessen, heißt dies, dass die Leis- tungsaufnahme durch die elektrischen Verbraucher reduziert werden muss. Dazu ist es vorgesehen, dass der Spannungswert von allen elektrischen Verbrauchern erfasst wird.

Die maximal benötigte Leistung eines Verbrauchers kann ebenfalls über einen elektrischen Widerstand ermittelt und kodiert werden. Über den elektrischen Wi derstand und den maximalen Widerstandswert errechnet sich die maximal aufge- nommene elektrische Leistung, wobei der Widerstand aus der angenommenen Leistung eine Referenzenergiequelle, einem Widerstand bei Referenzleistung, der benötigten Leistung, der zur Verfügung stehende Leistung und der verfügbaren Spannung errechnet werden kann.

Vorteilhafterweise wird die Reduzierung der entnommenen Leistung in allen Ver- brauchern gleichmäßig durchgeführt, so dass alle Verbraucher gleichmäßig die entnommene Leistung reduzieren, beispielsweise alle Verbraucher um 50%. Alter- nativ kann in Abhängigkeit von dem Bedarf der jeweiligen Verbraucher die Redu- zierung individuell erfolgen, beispielsweise indem die für die Funktion besonders wichtigen Verbraucher bevorzugt werden und eine verringerte Reduktion der ent- nommenen Leistung erfolgt oder indem der Ladestrom in einzelnen oder allen Ver- brauchern reduziert wird. Die jeweiligen elektrischen Verbraucher können mit einer Kennung oder Kodierung versehen sein, die eine Abstufung der Reduzierung un- ter den mehreren elektrischen Verbrauchern bewirkt. Eine solche Kodierung kann auch dynamisch erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit von detektierten Belas- tungssituationen, bei denen eine unterschiedliche Bevorzugung oder Präferierung einzelner Verbraucher unterschiedlich erfolgen kann.

Eine Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung über analoge Signale ist eine Möglichkeit, besonders einfach und robust die zur Verfügung stehende Leis- tung zu kodieren. Die Kodierung kann über einen Pullup-Widerstand in einem Netzteil oder eine Kodierung der maximal zu entnehmenden Leistung über zumin- dest einen Pulldown-Widerstand in zumindest einem Verbraucher erfolgen. Dazu sind in allen Geräten ein Pulldown-Widerstand vorgesehen, der von einer Kontroll- leitung an Masse gelegt ist, wobei der Pulldown-Widerstand optional deaktiviert werden kann, wenn beispielsweise ein Energiespeicher über eine Netzteil nicht geladen wird. Die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung über einen Pullup-Widerstand sieht in dem Netzteil oder in der Energiequelle einen Wider- stand vor, der in einer Kontrollleitung von der Energiequelle zu dem Gerätestecker führt. Über den Pullup-Widerstand kann die zur Verfügung stehende Versorgungs- leistung festgelegt werden.

Alternativ oder ergänzend kann eine Kodierung der zur Verfügung stehenden Leis- tung über digitale Signale zwischen der Energiequelle und dem zumindest einem Verbraucher erfolgen, wobei beispielsweise die Verbraucher an einem Datenbus angeschlossen werden, über den die an den jeweiligen Verbraucher übertragende Leistung an ein Steuergerät übertragen und ein Leistungsgleichgewicht in allen Verbrauchern errechnet werden kann. Die Aufteilung der verfügbaren elektrischen Leistung, die auf alle Verbraucher verteilt werden kann, wird errechnet, z.B. in ei- nem Computer, um daraus abzuleiten, wie viel Leistung auf den jeweiligen Ver- braucher verteilt werden kann. Werden eine analoge und eine digitale Kodierung gleichzeitig angewendet, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die digitale Kodierung priorisiert wird, da digitale Signale in einem Steuerge- rät leichter zu verarbeiten sind. Die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung kann über ein optisches Me- dium oder drahtlos übertragen werden, so dass eine Anpassung der entnomme- nen Leistung auch bei einer drahtlosen Kopplung oder unabhängig von einer drahtlosen Kopplung erfolgen kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kodierung der zur Verfügung stehenden Leistung in einem Stecker erfolgt, der den und die Verbraucher mit der Energiequelle, insbesondere einem Netzteil oder einem Akku, verbindet. Über ei- nen solchen Stecker oder eine solche Steckeraufnahme, der oder die dem ortho- pädietechnischen System zugeordnet ist, besteht die Möglichkeit, unabhängig von der Energiequelle, die als Netzteil oder Akku ausgebildet sein kann, festzulegen, welche Leistung wo benötigt wird und wieviel Energie zu welchem Zeitpunkt an welchen Verbraucher geleitet wird. Der Stecker oder die Steckeraufnahme kann mit einem Widerstand oder einer Platine mit einer entsprechenden Schaltung ver- sehen sein, um die zur Verfügung stehende Leistung ebenso wie die entnommene Leistung und auch die maximal zu entnehmende Leistung detektiert, kodiert und gegebenenfalls reduziert.

Verbrauchern, insbesondere allen Verbrauchern, kann jeweils eine Kennung zuge- ordnet sein, wobei alle mit einer Kennung versehenen Verbraucher des Systems identifiziert und authentifiziert werden. Jedem identifizierten und authentifizierten Verbraucher kann eine ihm zugeordnete Leistungsfreigabe erteilt werden. Nur nach Authentifizierung wird überhaupt eine Leistung von einem Netzteil oder einer Energiequelle dem jeweiligen Verbraucher zugeleitet. Dadurch wird gewährleistet, dass nur genehmigte und authentifizierte elektrischer Verbraucher in dem orthopä- dietechnischen System einsetzbar sind und mit Energie versorgt werden. Dadurch wird die Sicherheit für einen Nutzer des orthopädietechnischen Systems erhöht, da sichergestellt wird, dass nur geprüfte orthopädietechnische Komponenten als Teil des orthopädietechnischen Systems eingesetzt werden oder eingesetzt wer- den können.

Als Verbraucher werden alle Bauteile oder Baugruppen angesehen, die Energie von der Energiequelle aufnehmen und speichern oder verbrauchen können. Die Kodierung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung erfolgt bevor- zugt in der Energiequelle

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Energiequelle und zwei Verbrauchern;

Figur 2 - eine Variante der Figur 1 mit zwei optionalen Energiequellen;

Figur 3 - eine Variante der Figur 1 mit einem digitalen Bus als Verbindung zwi- schen zwei Verbrauchern;

Figur 4 - eine Variante der Figur 3 mit unterschiedlichen Netzteilen;

Figur 5 - eine Beispieldimensionierung für einen Pullup-Widerstand in einem

Netzteil;

Figur 6 - eine Beispieldimensionierung für einen Pulldown-Widerstand in Ver- brauchern; sowie

Figur 7 - eine Beispielberechnung für einen Leistungsfaktor.

In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Netzteil als einzige Ener- giequelle 1 zur Versorgung mehrerer elektrischer Verbraucher 2 und 3dargestellt. Das Netzteil ist über einen Gerätestecker 4 mit dem ersten Verbraucher 2 verbun- den. Über eine Kabelverbindung, die ebenfalls über einen Stecker 5 realisiert wer- den kann, ist der zweite elektrische Verbraucher 3 ebenfalls an dem Steckernetz- teil 1 angeschlossen. Die Kabelverbindung kann auch über den Gerätestecker 4 oder einen weiteren Kabelanschluss an dem Verbraucher 2 realisiert werden. Bei einer herkömmlichen Kopplung eines Netzteils 1 mit mehreren Verbrauchern 2, 3 ist es problematisch, die zum Aufladen zur Verfügung stehende Leistung PSUP, die von dem Netzteil 1 abgegeben werden kann, zu überwachen. Aufgrund von Bau- raumbeschränkungen kann es notwendig sein, nur einen Steckeranschluss 4 für ein Netzteil 1 in einem System mit mehreren Verbrauchern 2, 3 vorzusehen. Bau- raumbeschränkungen gibt es beispielsweise bei orthopädietechnischen Systemen wie Orthesen, Prothesen oder Rollstühlen. Darüber hinaus können aufgrund eines modularen Aufbaus unterschiedliche Gerätekombinationen mit unterschiedlichen Verbrauchern oder Energiespeichern bereitzustellen sein, beispielsweise um durch Einbau unterschiedlicher Verbraucher eine Anpassung an den jeweiligen Kundenwunsch zu ermöglichen oder um eine Anpassung an einen Anwender vor- zunehmen. Darüber hinaus kann bei Weiterentwicklungen oder bei einem Modu- laustausch ein steigender Energie- und Leistungsbedarf auftreten, der bei der ur- sprünglichen Auslegung nicht absehbar war. Ebenso können verschiedene elektri- sche Energiequellen oder Netzteile mit unterschiedlichen Leistungsklassen vor- handen sein, die für ein System einsetzbar sind. Bei einer starren Festlegung von zur Verfügung stehender oder maximal abzugebender Leistung kann mit einem herkömmlichen Netzteil und mit herkömmlichen Verbrauchern, die über zwei Leiter mit einer Gleichspannung versorgt werden, nicht möglich. Es ist wünschenswert, ein System bereitzustellen, das eine Flexibilität gegenüber Veränderungen sowohl in der Flardware als auch hinsichtlich der Einsatzbedingungen zulässt. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass neben Masse und Leiter zum positiven Pol eine Steuerleitung 6 sowohl in dem Netzteil 1 oder der Energieversorgung 1 als auch in den Verbrauchern 2, 3 vorgesehen ist, über die eine Kodierung der Leis- tung erfolgen kann. Die Steuerleitung 6 oder auch Energieverteilleitung wird an alle Steckeranschlüsse 4, 5 geführt. Die Steuerleitung 6 zeigt über eine analoge Gleichspannung UEDC das Verhältnis der zum Aufladen zur Verfügung stehenden Leistung PSUP zu der jeweils benötigten Leistung PLOAD-I , PLOAD2 an. Der Span- nungswert UEDC ist also der Quotient aus der zum Aufladen zur Verfügung stehen- den Leistung PSUP und der jeweils an dem Verbraucher 2, 3, benötigten Leistung PLOAD.

Damit für mögliche Erweiterungen oder Veränderungen in dem System mit zusätz- lichen elektrischen Verbrauchern oder mit veränderten elektrischen Verbrauchern oder aber bei einer Kombination mit anderen Netzteilen die Funktionsfähigkeit wei- ter gewährleistet ist, ist zur Auslegung des Systems zunächst vorteilhaft, dass ein Standardnetzteil oder eine Standardenergiequelle mit einem dazugehörigen Pul- lup-Widerstand festgelegt wird. Alle weiteren und zukünftigen Netzteile 1 müssen zu diesem Standardnetzteil kompatibel ausgelegt sein.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Spannungswert für die Gleichspannung UEDC festgelegt wird, bei dem für alle angeschlossenen Geräte eine vollständige Auslas- tung des jeweils angeschlossenen Netzteils 1 signalisiert wird. Werden niedrigere Spannungen UEDC ermittelt, heißt dies, dass die jeweilige Leistungsaufnahme in den Verbrauchern 2, 3 reduziert werden muss. Der Wert für die Spannung UEDC ist in allen angeschlossenen Verbrauchern 2, 3 messbar.

Zunächst wird die Versorgungsspannung für die Energieverteilungssteuerung mit einer vereinheitlichten Ladespannung definiert. Sollten in Zukunft veränderte La- despannungen benötigt werden, muss dies netzteilseitig auf das jeweils definierte Niveau angepasst werden.

In der Figur 2 ist eine Variante der Figur 1 dargestellt, bei der zwei unterschiedli- che Netzteile 1 , 1‘ mit unterschiedlichen Pullup-Widerständen für unterschiedliche Leistungen vorhanden sind. Das Netzteil 1 hat den Pullup-Widerstand RSUPI , das zweite Netzteil 1‘ weist einen abweichenden Pullup-Widerstand Rsupr auf, der bei- spielsweise 50% höher als der Pullup-Widerstand RSUP liegen kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 erfolgt die Codierung der zur Verfü- gung stehenden Leistung über digitale Signale mittels eines Signalbusses, analog zu dem Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 und 2, jedoch nur zu einem Verbraucher 2. Zusätzlich findest ein Signalaustausch zwischen den Verbrauchern 2, 3 statt. Der Signalbus ist zwischen den Verbrauchern 2, 3 installiert. Der erste Verbraucher 2 ermittelt, wieviel Energie auf die nachfolgenden Verbraucher 3 ver- teilt wird und übernimmt die Verteilung der Energie innerhalb des Systems, bei spielsweise einer Orthese oder Prothese. Dafür benutzt er den Signalbus. Die Pulldown-Widerstände RLOAD in den Verbrauchern sind in diesem Ausführungsbei- spiel gleich. In der Figur 4 sind zwei Netzteile 1 , 1‘ an jeweils an einen Anschluss 4 des jeweili- gen Verbrauchers 2, 3 angeschlossen. Es sind beide Netzteile 1 , 1‘ angesteckt, erfolgt ein interner Abgleich zwischen den Verbrauchern 2, 3, wie die Energie aus den Netzteilen 1 , 1‘ auf die jeweiligen Verbraucher verteilt werden soll.

In der Figur 5 ist eine beispielhafte Dimensionierung der Widerstände in Abhängig- keit von der zur Verfügung stehenden Leistung PSUP dargestellt. Alle Netzteile 1 , 1‘ müssen einen Pullup-Widerstand RSUP von der Versorgungsspannung USUP, die auf der Steuerleitung 6 anliegt, implementieren, um darüber die verfügbare elektri- sche Leistung PSUP ZU kodieren. Der notwendige minimale Wert des jeweiligen

Pullup-Widerstandes errechnet sich aus wobei PRef die Leis-

tung eines Referenznetzteils ist und RRef der Pullup-Widerstand bei einer Refe- renzleistung. Ein möglicher Verlauf des Verhältnisses von zur Verfügung stehen- der Leistung PSUP zum minimalen Pullup-Widerstand ist in dem Diagramm der Fi- gur 5 aufgezeichnet.

Alle Verbraucher 2, 3 müssen ein Pulldown-Widerstand RLOAD von der Steuerlei- tung 6 zur Masse implementieren, um ihre jeweils maximal aufgenommene elektri- sche Leistung zu kodieren. Sollte der Verbraucher gerade nicht mit Energie ver- sorgt werden, kann der Pulldown-Widerstand RLOAD deaktiviert werden, was durch den Schalter in der Figur 1 und der Figur 2 angedeutet ist.

Der notwendige maximale Widerstandswert für den jeweiligen Pulldown-Wider- stand RLOAD errechnet sich aus Rfie PRef x— — . Ein beispielhafter Kurven- pLOAD Usup -U100%

verlauf des Verhältnisses zwischen der benötigten Leistung PLOAD und dem Pull- down RLOAD ist in dem Diagramm der Figur 6 gezeigt.

Alle Verbraucher 2, 3 müssen die Kontrollspannung UEDC auswerten. Wird die Re- ferenzspannung Uioo% nicht erreicht, ist die zur Verfügung stehende elektrische Leistung PSUP kleiner als die benötigte Leistung, so dass die jeweils aufgenom- mene Leistung in den Verbrauchern 2, 3 reduziert werden muss. Die verfügbare relative Leistung k ergibt sich aus dem Quotienten der zur Verfügung stehenden Leistung PSUP durch die Summe der benötigten Leistungen PLOAD . Liegt die rela- tive Leistung über 1 , ist genügend Leistung von dem Netzteil 1 oder den Netzteilen 1 verfügbar. Liegt der Wert für die verfügbare relative Leistung k unter 1 , ist zu we- nig Leistung verfügbar. Ein Verbraucher darf maximal die ihm anteilig zur Verfü- gung stehende Leistung Pmax aufnehmen, die maximal zur Verfügung stehende Leistung Pmax errechnet sich aus dem Produkt der verfügbaren relativen Leistung k mit der benötigten Leistung PLOAD. Das Verhältnis von Messspannung UEDC zum Leistungsfaktor k ist in der Figur 7 dargestellt. In dem Berechnungsbeispiel liegt der Schwellwert für die Messspannung U EDC bei 2,5V, um sicherzustellen, dass alle Verbraucher 2, 3 mit ausreichend Energie versorgt werden.

An dem jeweiligen Netzteil 1 , 1‘ kann eine Statusanzeige über die verfügbare Leis- tung angebracht werden. Dazu kann eine Codierung beispielsweise in drei Stufen festgelegt werden, die den Leistungsfaktoren entsprechen. Oberhalb des Leis- tungsfaktors 1 kann eine grüne Statusanzeige signalisieren, dass ausreichend Leistung verfügbar ist, unterhalb des Leistungsfaktors von 0,5 eine rote Statusan- zeige eine unzureichende Leistung signalisieren, dazwischen kann beispielsweise über eine gelbe Leistungsanzeige signalisiert werden, dass der Ladevorgang ver- längert wird.