[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2021004568A1 - Maschine mit einem sensornetzwerk - Google Patents

Maschine mit einem sensornetzwerk Download PDF

Info

Publication number
WO2021004568A1
WO2021004568A1 PCT/DE2020/100474 DE2020100474W WO2021004568A1 WO 2021004568 A1 WO2021004568 A1 WO 2021004568A1 DE 2020100474 W DE2020100474 W DE 2020100474W WO 2021004568 A1 WO2021004568 A1 WO 2021004568A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machine
sensors
sensor
evaluation unit
unit
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/100474
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Moellmann
Joachim Höhn
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2021004568A1 publication Critical patent/WO2021004568A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/24—Devices for sensing torque, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/26—Devices for sensing voltage, or actuated thereby, e.g. overvoltage protection devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/27—Devices for sensing current, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a machine with a sensor network.
  • the sensor network comprises several sensors and an evaluation unit.
  • the sensors are arranged in the machine and each designed to measure a physical variable.
  • CN 109687805 A shows a controller for a switched reluctance motor of a motor vehicle.
  • the controller includes a microcontroller, a
  • a power converter Power converter, a speed sensor, a network connection module, a wireless communication module and a position detection unit.
  • the output of the microcontroller is connected to an input of the switched
  • Reluctance motor connected.
  • One input of the microcontroller is connected to a
  • X capacitor provided. An input of the X capacitor is connected to a
  • the common mode noise in the microcontroller should be suppressed by connecting the X capacitor, the common mode inductance and the Y capacitor in series with the input circuit of the microcontroller and the
  • the CN 109515207 A shows an intelligent driving control system for a
  • the travel control system includes an axle, a wheel, a wheel speed sensor, a drive motor, a wheel control system, a steering motor, a power control unit, a remote control unit, a wireless communication unit, a communication interface and a main controller.
  • a wheel is attached to each end of the axle.
  • One of the wheel speed sensors is arranged on each of the wheels.
  • the steering motor is installed in the middle of the axle. The wheel is connected to the drive motor, while the drive motor and wheel speed sensor are connected to the wheel control system and the wheel.
  • the tax system is via a
  • the main controller is also connected to the power management unit, the steering motor, the remote control unit and the wireless communication unit, respectively.
  • Hybrid vehicles known.
  • the preheating times are at least one minute or more and are calculated based on input parameters and sets of
  • a secondary battery is dynamically heated according to the pre-heating time determined in this way.
  • temperature detection is necessary at several points in order to optimize the expenditure for the electrical drive machine or the transmission and its or its efficiency.
  • the temperature is usually only recorded by cable in the oil sump and the temperatures at relevant points in the transmission are calculated using software models.
  • the cable laying and the software are complex.
  • the detection of the temperature on rotating components, in particular on a rotor of an electric drive machine, is only possible with great effort. High temperatures damage the electric drive machine, in particular the magnets of the electric drive machine. Since the temperature can only be determined very imprecisely according to the prior art, the electrical
  • the object of the present invention is to reduce the cost of extensive monitoring of a machine
  • the stated object is achieved by a machine according to the appended claim 1.
  • the machine according to the invention is used to generate and / or transmit a drive torque and / or a drive force.
  • the machine comprises several machine elements for generating and / or transmitting one
  • the machine includes a
  • the sensor network for monitoring the machine.
  • the sensor network comprises several sensors and an evaluation unit.
  • the sensors are arranged in the machine and each measure one that occurs in the machine
  • the evaluation unit is designed to evaluate signals from the sensors.
  • the sensors are each electrically connected to the evaluation unit in a wireless manner. Wireless electrical connections can thus be set up between the individual sensors and the evaluation unit in order to send signals from the individual sensors to the
  • Transferring evaluation unit These signals are measurement signals that indicate the physical quantity measured with the respective sensor
  • the wireless electrical connections are preferably based on electromagnetic waves, so that they are preferably radio connections.
  • the sensor network can of course include further sensors which are connected to the evaluation unit by electrical lines.
  • the sensor network exclusively comprises the sensors mentioned, which are each electrically connected to the evaluation unit in a wireless manner.
  • a particular advantage of the machine according to the invention is that physical variables, such as temperatures at different positions or locations in the machine, for example, can also be recorded on rotating machine elements.
  • the measured temperatures are recorded by the evaluation unit and can be processed application-specifically in order to be able to control the machine optimally.
  • Another advantage of the machine according to the invention is that no effort is required for laying cables. This is particularly advantageous if the sensors are arranged at different locations in the machine. In addition, there is no heat dissipation through cables. Also is compared to State of the art no software model or only a reduced or adaptive software model required for simulation, so that the measurement uncertainty is lower. Correspondingly, cheaper magnets can be used in an electric drive machine, for example, and insulation can be less
  • the electric drive machine is thus better utilized overall.
  • the high-voltage safety of electrical components or, for example, an electrical drive train is improved, since no measuring cables have to be routed into the machine.
  • the temperature can be recorded at different positions or locations for cooling the gearbox as required.
  • an oil supply for example, an oil supply
  • Evaluation unit designed to process the wirelessly received signals from the sensors, in particular to determine the physical variable measured with the respective sensor from the signals. This processing is preferably application-specific.
  • the evaluation unit is preferably designed to output the processed signals in order to provide them, for example, to a control of the machine.
  • the machine according to the invention is preferably an electric one
  • the machine according to the invention is preferably formed by a unit made up of an electric drive machine, a transmission and / or an internal combustion engine.
  • the machine according to the invention is preferably formed by a unit made up of an electric drive machine and a transmission driven by the electric drive machine.
  • the electric drive machine is preferably formed by an electric motor.
  • the sensors are arranged at different positions or locations in the machine. This allows the machine to be monitored in detail.
  • the physical quantities directly or indirectly measurable by the sensors are preferably through at least one temperature and / or through at least one force and / or through at least one speed and / or through at least one torque and / or through at least one path and / or through at least one Position and / or by at least one angle and / or by at least one speed and / or by at least one acceleration and / or by at least one pressure and / or by at least one electrical voltage and / or by at least one electrical current and / or by at least an electrical resistance and / or by at least one capacitance and / or by at least one inductance and / or by at least one energy and / or by at least one efficiency and / or by at least one power and / or by at least one magnetic voltage and / or by at least one magnetic flux and / or through at least one mag Netic flux density and / or formed by at least one magnetic resistance and / or by at least one magnetic field strength. Accordingly, this includes
  • Sensor network at least one temperature sensor and / or at least one force sensor and / or at least one speed sensor and / or at least one torque sensor and / or at least one displacement sensor and / or at least one position sensor and / or at least one angle sensor and / or at least one speed sensor and / or at least an acceleration sensor and / or at least one pressure sensor and / or at least one electrical voltage sensor and / or at least one electrical current sensor and / or at least one magnetic flux density sensor and / or at least one magnetic field strength sensor.
  • Machine according to the invention comprise several temperature sensors which are arranged at different positions or locations in the machine. If the named physical quantities are measured indirectly, the measured value can preferably be determined by the evaluation unit on the basis of at least one measurement signal from at least one of the sensors. In preferred embodiments of the machine according to the invention, at least some of the sensors are each arranged in a sensor unit.
  • Sensor units each include the respective sensor and an antenna for a wireless electrical connection with the evaluation unit.
  • the antenna is preferably smartly integrated into the sensor unit.
  • At least one or more of the sensor units preferably each include an energy harvesting element for supplying the respective sensor unit with electrical energy.
  • the evaluation unit preferably comprises an antenna for wireless connections with the individual sensors in order to receive signals from the individual sensors or also to send signals to the individual sensors.
  • the evaluation unit preferably comprises a computing unit for processing the signals transmitted wirelessly by the sensors.
  • the evaluation unit preferably also includes an analog-digital converter for
  • Evaluation unit sent signal is preferably a
  • the evaluation unit sends a signal to these sensors and / or to these sensor units which correspond to this signal, in particular the value of a frequency and / or an amplitude and / or a phase position of this signal change a measure of the physical quantity to be measured and reflect or send it back to the evaluation unit.
  • At least some of the sensors are on a stator, on a rotor, on a bearing, on a gearwheel, on a clutch actuator, on a clutch disc, on a synchronization, on a planetary gear set, on a planetary pin, in a lubricant - And / or coolant circuit, arranged on power electronics and / or on a battery of the machine.
  • the wireless electrical connections from the individual sensors to the evaluation unit or from the evaluation unit to the individual sensors are made with a frequency which is preferably 433 MHz; 13.68 MHz; 865 MHz to 868 MHz; 900 MHz; 2.4 GHz or 5 GHz. Such frequencies can usually be used freely.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a machine according to the invention.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a sensor unit and an evaluation unit of the in
  • Fig. 1 shown machine.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a machine according to the invention in the form of a unit comprising an electric drive machine 01 and a gearbox 02.
  • the electric drive machine 01 includes a rotor 03 and a stator 04 a gear wheel 08.
  • the machine further comprises power electronics (not shown) and a battery (not shown).
  • a sensor unit 09 (shown in detail in FIG. 2) is arranged by way of example on each of the components mentioned.
  • FIG. 2 shows one of the sensor units 09 shown in FIG. 1 and an evaluation unit 11 of the machine shown in FIG. 1 in a block diagram.
  • the sensor unit 09 comprises a sensor and an antenna.
  • the sensor unit 09 is designed for the wireless transmission of a sensor signal from the sensor to the evaluation unit 11.
  • the evaluation unit 11 is for receiving the data from the sensor unit 09
  • the receiver is a reader that amplifies the received signal and uses it to determine a value for the physical quantity measured by the sensor.
  • a software is used for the application-specific evaluation of the determined value of the physical quantity measured with the sensor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Sensornetzwerk. Die Maschine ist beispielsweise durch eine elektrische Antriebsmaschine, durch ein Getriebe, durch einen Verbrennungsmotor oder durch eine Einheit aus einer elektrischen Antriebsmaschine, einem Getriebe und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit. Die Sensoren sind an bevorzugt unterschiedlichen Positionen in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit verbunden. Die Auswerteeinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet ist, drahtlos empfangene Signale der Sensoren zu verarbeiten.

Description

Maschine mit einem Sensornetzwerk
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Sensornetzwerk. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit. Die Sensoren sind in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet.
Die CN 109687805 A zeigt eine Steuerung für einen geschalteten Reluktanzmotor eines Kraftwagens. Die Steuerung umfasst einen Mikrocontroller, einen
Leistungswandler, einen Geschwindigkeitssensor, ein Netzwerkverbindungsmodul, ein drahtloses Datenübertragungsmodul und eine Positionserfassungseinheit. Ein
Ausgang des Mikrocontrollers ist mit einem Eingang des geschalteten
Reluktanzmotors verbunden. Ein Eingang des Mikrocontrollers ist mit einem
X-Kondensator versehen. Ein Eingang des X-Kondensators ist an eine
Gleichtaktinduktivität angeschlossen. Es ist zudem ein Y-Kondensator vorhanden.
Das Gleichtaktrauschen im Mikrocontroller soll dadurch unterdrückt werden, dass der X-Kondensator, die Gleichtaktinduktivität und der Y-Kondensator in Reihe mit der Eingangsschaltung des Mikrocontrollers geschaltet sind und der
Y-Kondensatorausgang extern an ein Elektroaggregat im Fahrzeugsystem
angeschlossen ist.
Die CN 109515207 A zeigt ein intelligentes Fahrsteuerungssystem für ein
unbemanntes Fahrzeug. Das Fahrsteuerungssystem umfasst eine Achse, ein Rad, einen Raddrehzahlsensor, einen Antriebsmotor, ein Radsteuerungssystem, einen Lenkmotor, eine Leistungssteuerungseinheit, eine Fernbedienungseinheit, eine drahtlose Datenübertragungseinheit, eine Kommunikationsschnittstelle und eine Hauptsteuerung. An beiden Enden der Achse ist jeweils ein Rad angebracht. An den Rädern ist jeweils einer der Raddrehzahlsensoren angeordnet. Der Lenkmotor ist in der Mitte der Achse installiert. Das Rad ist mit dem Antriebsmotor verbunden, während der Antriebsmotor und der Raddrehzahlsensor mit dem Radsteuersystem und dem Rad verbunden sind. Das Steuersystem ist über eine
Kommunikationsschnittstelle mit der Hauptsteuerung verbunden. Die Hauptsteuerung ist jeweils auch mit der Energieverwaltungseinheit, dem Lenkmotor, der Fernbedienungseinheit und der drahtlosen Datenübertragungseinheit verbunden.
Aus der US 9,834,114 B2 sind Systeme und Verfahren zum Bestimmen von
Batterieheizbedingungen und Vorheizzeiten von Batterien in Elektro- und
Hybridfahrzeugen bekannt. Die Vorheizzeiten betragen mindestens eine Minute oder mehr und werden auf der Grundlage von Eingabeparametern und Sätzen von
Eingabeparametern bestimmt. Entsprechend der so bestimmten Vorheizzeit wird eine Sekundärbatterie dynamisch erwärmt.
In elektrischen Antriebsmaschinen und Getrieben ist eine Temperaturerfassung an mehreren Punkten notwendig, um einen Aufwand für die elektrische Antriebsmaschine bzw. das Getriebe und deren bzw. dessen Wirkungsgrad zu optimieren. In einem solchen Getriebe wird die Temperatur meist nur im Ölsumpf kabelgebunden erfasst und es werden daraus die Temperaturen an relevanten Punkten im Getriebe mithilfe von Softwaremodellen berechnet. Die Kabelverlegung und die Software sind aufwändig. Die Erfassung der Temperatur auf drehenden Bauteilen, insbesondere auf einem Rotor einer elektrischen Antriebsmaschine ist nur mit hohem Aufwand möglich. Hohe Temperaturen schädigen die elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere die Magnete der elektrischen Antriebsmaschine. Da die Temperatur gemäß dem Stand der Technik nur sehr ungenau ermittelt werden kann, werden die elektrischen
Antriebsmaschinen zumeist überdimensioniert oder es wird ein Sicherheitsabstand zu der oberen Temperaturgrenze eingehalten, was insbesondere die Verwendung höherwertiger Magnetmaterialien erfordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, den Aufwand für eine umfangreiche Überwachung einer Maschine,
beispielsweise für die Überwachung der Temperaturen in einer elektrischen
Antriebsmaschine zu senken.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Maschine dient zur Erzeugung und/oder Übertragung eines Antriebsmomentes und/oder einer Antriebskraft. Hierfür umfasst die Maschine mehrere Maschinenelemente zur Erzeugung und/oder Übertragung eines
Antriebsmomentes und/oder einer Antriebskraft. Die Maschine umfasst ein
Sensornetzwerk zur Überwachung der Maschine. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit. Die Sensoren sind in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer in der Maschine auftretenden
physikalischen Größe ausgebildet, wobei die physikalischen Größen auch
entsprechende Dimensionen und Verhältnisgrößen sein können. Die Auswerteeinheit ist zur Auswertung von Signalen der Sensoren ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit verbunden. Es sind somit drahtlose elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Sensoren und der Auswerteinheit aufbaubar, um Signale von den einzelnen Sensoren zu der
Auswerteinheit zu übertragen. Bei diesen Signalen handelt es sich um Messsignale, welche die mit dem jeweiligen Sensor gemessene physikalische Größe
repräsentieren. Die drahtlosen elektrischen Verbindungen basieren bevorzugt auf elektromagnetischen Wellen, sodass es sich bevorzugt um Funkverbindungen handelt. Selbstverständlich kann das Sensornetzwerk weitere Sensoren umfassen, welche durch elektrische Leitungen mit der Auswerteeinheit verbunden sind.
Bevorzugt umfasst das Sensornetzwerk aber ausschließlich die genannten Sensoren, welche jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit verbunden sind.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine besteht darin, dass physikalische Größen, wie beispielsweise Temperaturen an verschiedenen Positionen bzw. Orten in der Maschine erfasst werden können, beispielsweise auch auf rotierenden Maschinenelementen. Die gemessenen Temperaturen werden durch die Auswerteeinheit erfasst und können anwendungsspezifisch verarbeitet werden, um so die Maschine optimal regeln zu können.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine besteht darin, dass kein Aufwand für eine Kabelverlegung erforderlich ist. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Sensoren an unterschiedlichen Orten in der Maschine angeordnet sind. Zudem kommt es nicht zur Wärmeableitung durch Kabel. Auch ist im Vergleich zum Stand der Technik kein Softwaremodell oder lediglich ein reduziertes oder adaptives Softwaremodell zur Simulation erforderlich, sodass die Messunsicherheit geringer ist. Entsprechend können beispielsweise bei einer elektrischen Antriebsmaschine günstigere Magnete verwendet werden und eine Isolierung kann geringer
dimensioniert werden. Somit wird die elektrische Antriebsmaschine insgesamt besser ausgenutzt. Überdies wird die Hochvoltsicherheit von elektrischen Bauteilen oder beispielsweise eines elektrischen Antriebsstranges verbessert, da keine Messkabel in die Maschine geführt werden müssen.
Ist die Maschine beispielsweise durch ein Getriebe gebildet, so kann eine Erfassung der Temperatur an verschiedenen Positionen bzw. Orten für eine bedarfsgerechte Kühlung des Getriebes genutzt werden. Beispielsweise kann eine Ölzufuhr
entsprechend den erfassten Temperaturen geregelt werden. Dies führt beispielsweise zu geringeren Schleppverlusten, zu einer Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes, zu einer geringeren Förderleistung der Ölpumpe und zu einem geringeren Ölbedarf.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine ist die
Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die drahtlos empfangenen Signale der Sensoren zu verarbeiten, insbesondere um aus den Signalen die mit dem jeweiligen Sensor gemessene physikalische Größe zu bestimmen. Diese Verarbeitung erfolgt bevorzugt anwendungsspezifisch. Die Auswerteeinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, die verarbeiteten Signale auszugeben, um diese beispielsweise einer Steuerung der Maschine bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine elektrische
Antriebsmaschine, durch ein Getriebe oder durch einen Verbrennungsmotor gebildet. Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine Einheit aus einer elektrische Antriebsmaschine, einem Getriebe und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet. Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine Einheit aus einer elektrische Antriebsmaschine und einem durch die elektrische Antriebsmaschine angetriebenen Getriebe gebildet. Die elektrische Antriebsmaschine ist bevorzugt durch einen Elektromotor gebildet. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind die Sensoren an unterschiedlichen Positionen bzw. Orten in der Maschine angeordnet. Hierdurch kann die Maschine detailliert überwacht werden.
Die durch die Sensoren unmittelbar oder mittelbar messbaren physikalischen Größen sind bevorzugt durch mindestens eine Temperatur und/oder durch mindestens eine Kraft und/oder durch mindestens eine Drehzahl und/oder durch mindestens ein Drehmoment und/oder durch mindestens einen Weg und/oder durch mindestens eine Position und/oder durch mindestens einen Winkel und/oder durch mindestens eine Geschwindigkeit und/oder durch mindestens eine Beschleunigung und/oder durch mindestens einen Druck und/oder durch mindestens eine elektrische Spannung und/oder durch mindestens einen elektrischen Strom und/oder durch mindestens einen elektrischen Widerstand und/oder durch mindestens eine Kapazität und/oder durch mindestens eine Induktivität und/oder durch mindestens eine Energie und/oder durch mindestens einen Wirkungsgrad und/oder durch mindestens eine Leistung und/oder durch mindestens einen magnetische Spannung und/oder durch mindestens einen magnetischen Fluss und/oder durch mindestens eine magnetische Flussdichte und/oder durch mindestens einen magnetischen Widerstand und/oder durch mindestens eine magnetische Feldstärke gebildet. Entsprechend umfasst das
Sensornetzwerk mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Kraftsensor und/oder mindestens einen Drehzahlsensor und/oder mindestens einen Drehmomentsensor und/oder mindestens einen Wegsensor und/oder mindestens einen Positionssensor und/oder mindestens einen Winkelsensor und/oder mindestens einen Geschwindigkeitssensor und/oder mindestens einen Beschleunigungssensor und/oder mindestens einen Drucksensor und/oder mindestens einen elektrischen Spannungssensor und/oder mindestens einen elektrischen Stromsensor und/oder mindestens einen magnetischen Flussdichtesensor und/oder mindestens einen magnetischen Feldstärkesensor. Bevorzugte Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Maschine umfassen mehrere Temperatursensoren, welche an unterschiedlichen Positionen bzw. Orten in der Maschine angeordnet sind. Wenn die genannten physikalischen Größen mittelbar gemessen werden, ist der Messwert bevorzugt durch die Auswerteinheit auf der Grundlage mindestens eines Messsignals von mindestens einem der Sensoren bestimmbar. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren jeweils in einer Sensoreinheit angeordnet. Die
Sensoreinheiten umfassen jeweils den jeweiligen Sensor und eine Antenne für eine drahtlose elektrische Verbindung mit der Auswerteinheit. Die Antenne ist bevorzugt smart in die Sensoreinheit integriert.
Zumindest eine oder mehrere der Sensoreinheiten umfassen bevorzugt jeweils ein Energy-Harvesting-Element zur Versorgung der jeweiligen Sensoreinheit mit elektrischer Energie.
Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt eine Antenne für drahtlose Verbindungen mit den einzelnen Sensoren, um Signale von den einzelnen Sensoren zu empfangen oder auch um Signale zu den einzelnen Sensoren zu senden. Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt eine Recheneinheit zur Verarbeitung der von den Sensoren drahtlos übermittelten Signale.
Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt auch einen Analog-Digital-Wandler zur
Wandlung der empfangenen Signale.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren und/oder einige der. Sensoreinheiten für einen passiven Betrieb ausgebildet, wofür die Sensoren bzw. die Sensoreinheiten zur Reflexion eines von der Auswerteeinheit gesendeten Signals in Abhängigkeit von der zu messenden physikalischen Größe ausgebildet sind. Bei dem von der
Auswerteeinheit gesendeten Signal handelt es sich bevorzugt um ein
elektromagnetisches Signal oder um ein optisches Signal oder auch um ein
akustisches Signal. Hierdurch benötigen diese Sensoren bzw. die Sensoreinheiten keine eigene Stromversorgung, sodass beispielsweise keine Batterien gewechselt werden müssen. Die Auswerteeinheit sendet ein Signal an diese Sensoren bzw. an diese Sensoreinheiten, welche dieses Signal, insbesondere den Wert einer Frequenz und/oder einer Amplitude und/oder einer Phasenlage dieses Signals, entsprechend einem Maß der jeweils zu messenden physikalischen Größe verändern und zurück zur Auswerteeinheit reflektieren bzw. senden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren an einem Stator, an einem Rotor, an einem Lager, an einem Zahnrad, an einem Kupplungsaktuator, an einer Kupplungsscheibe, an einer Synchronisation, an einem Planetenradsatz, an einem Planetenbolzen, in einem Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf, an einer Leistungselektronik und/oder an einer Batterie der Maschine angeordnet.
Die drahtlosen elektrischen Verbindungen von den einzelnen Sensoren zu der Auswerteeinheit oder auch von der Auswerteeinheit zu den einzelnen Sensoren erfolgen mit einer Frequenz, welche bevorzugt 433 MHz; 13,68 MHz; 865 MHz bis 868 MHz; 900 MHz; 2,4 GHz oder 5 GHz beträgt. Derartige Frequenzen sind zumeist frei verwendbar.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine; und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit der in
Fig. 1 gezeigten Maschine.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in Form einer Einheit aus einer elektrischen Antriebsmaschine 01 und einem Getriebe 02. Die elektrische Antriebsmaschine 01 umfasst u. a. einen Rotor 03 und einen Stator 04. Das Getriebe umfasst u. a. einen Planetenradsatz 06, eine Synchronisation 07 und ein Zahnrad 08. Die Maschine umfasst weiterhin eine Leistungselektronik (nicht gezeigt) und eine Batterie (nicht gezeigt). An den genannten Komponenten ist beispielhaft jeweils eine Sensoreinheit 09 (im Detail gezeigt in Fig. 2) angeordnet. Fig. 2 zeigt eine der in Fig. 1 gezeigten Sensoreinheiten 09 und eine Auswerteeinheit 11 der in Fig. 1 gezeigten Maschine in einem Blockschaltbild. Die Sensoreinheit 09 umfasst einen Sensor und eine Antenne. Die Sensoreinheit 09 ist zur drahtlosen Übertragung eines Sensorsignals des Sensors zu der Auswerteinheit 11 ausgebildet. Die Auswerteinheit 11 ist zum Empfangen des von der Sensoreinheit 09
ausgesendeten Sensorsignals ausgebildet, wofür die Auswerteinheit 11 eine Antenne und einen Empfänger umfasst. Der Empfänger stellt einen Reader dar, welcher das empfangene Signal verstärkt und daraus einen Wert der mit dem Sensor gemessenen physikalischen Größe bestimmt. Eine Software dient zur anwendungsspezifischen Auswertung des ermittelten Wertes der mit dem Sensor gemessenen physikalischen Größe.
Bezuqszeichenliste elektrische Antriebsmaschine
Getriebe
Rotor
Stator
- Planetenradsatz
Synchronisation
Zahnrad
Sensoreinheit Auswerteinheit

Claims

Patentansprüche
1. Maschine (01 , 02) mit einem Sensornetzwerk, welches mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit (11 ) umfasst, wobei die Sensoren in der Maschine (01 , 02) angeordnet sind und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit (11 ) verbunden sind.
2. Maschine (01 , 02) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Auswerteeinheit (11 ) dazu ausgebildet ist, drahtlos empfangene Signale der Sensoren zu verarbeiten.
3. Maschine (01 , 02) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine elektrische Antriebsmaschine (01 ), durch ein Getriebe (02), durch einen Verbrennungsmotor oder durch eine Einheit (01 , 02) aus einer elektrischen Antriebsmaschine (01 ), einem Getriebe (02) und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet ist.
4. Maschine (01 , 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren an unterschiedlichen Positionen in der Maschine (01 , 02) angeordnet sind.
5. Maschine (01 , 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Sensoren messbaren physikalischen Größen durch
mindestens eine Temperatur, eine Kraft, eine Drehzahl, ein Drehmoment, einen Weg, eine Position, einen Winkel, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen Druck, eine elektrische Spannung, einen elektrischen Strom, einen elektrischen Widerstand, eine Kapazität, eine Induktivität, eine Energie, einen Wirkungsgrad, eine Leistung, eine magnetische Spannung, einen magnetischen Fluss, eine magnetische Flussdichte, einen magnetischen Widerstand und/oder eine magnetische Feldstärke gebildet sind.
6. Maschine (01 , 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoren jeweils in einer Sensoreinheit (09)
angeordnet sind, wobei die Sensoreinheiten (09) jeweils den jeweiligen Sensor und eine Antenne für eine drahtlose Verbindung mit der Auswerteinheit (11 ) umfassen.
7. Maschine (01 , 02) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensoreinheiten (09) ein Energy-Harvesting-Element zur Versorgung der Sensoreinheit (09) mit elektrischer Energie umfasst.
8. Maschine (01 , 02) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einige der Sensoreinheiten (09) für einen passiven Betrieb ausgebildet sind, wofür diese Sensoreinheiten (09) zur Reflexion eines von der
Auswerteeinheit (11 ) gesendeten Signals in Abhängigkeit von der zu messenden physikalischen Größe ausgebildet sind.
9. Maschine (01 , 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (11 ) eine Antenne für drahtlose Verbindungen mit den
Sensoren und eine Recheneinheit zur Verarbeitung von Signalen der Sensoren umfasst.
10. Maschine (01 , 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoren an einem Stator (04), an einem Rotor (03), an einem Lager, an einem Zahnrad (08), an einem Kupplungsaktuator, an einer Kupplungsscheibe, an einer Synchronisation (07), an einem Planetenradsatz (06), an einem Planetenbolzen, in einem Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf, an einer Leistungselektronik und/oder an einer Batterie der Maschine angeordnet sind.
PCT/DE2020/100474 2019-07-08 2020-06-05 Maschine mit einem sensornetzwerk WO2021004568A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019118401.0 2019-07-08
DE102019118401.0A DE102019118401A1 (de) 2019-07-08 2019-07-08 Maschine mit einem Sensornetzwerk

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021004568A1 true WO2021004568A1 (de) 2021-01-14

Family

ID=71614640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2020/100474 WO2021004568A1 (de) 2019-07-08 2020-06-05 Maschine mit einem sensornetzwerk

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019118401A1 (de)
WO (1) WO2021004568A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023001325A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische koppelanordnung zur kabellosen signalübertragung im bereich eines hohlen maschinenelements
WO2023001326A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische koppelanordnung zur kabellosen signalübertragung im bereich eines hohlen maschinenelements

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115502B3 (de) 2022-06-22 2023-11-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur Erfassung von Messwerten in einer Maschine und kontaktlosen Signalübertragung, sowie Maschinenbaugruppe mit dieser Vorrichtung
DE102022115505A1 (de) 2022-06-22 2023-12-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Baugruppe eines Elektromotors mit Sensor sowie Fahrzeug

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2273244A2 (de) * 2009-07-09 2011-01-12 HILTI Aktiengesellschaft Dosimeter
US20110060535A1 (en) * 2002-03-07 2011-03-10 Arms Steven W Method of Operating a Rotatable Part
DE102012202789A1 (de) * 2012-02-23 2013-08-29 Micro-Sensys Gmbh Sensoranordnung, Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Schwingungen eines Messobjekts sowie Messobjekt mit zumindest einer derartigen Sensoranordnung
DE102014204392A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Voith Patent Gmbh System und Verfahren zur Ermittlung von Messgrößen an einem rotierenden Bauteil
US9834114B2 (en) 2014-08-27 2017-12-05 Quantumscape Corporation Battery thermal management system and methods of use
CN109515207A (zh) 2018-10-18 2019-03-26 合肥君信电子科技有限公司 一种无人驾驶车辆的智能驱动控制系统
CN109687805A (zh) 2018-12-29 2019-04-26 淄博京科电气有限公司 一种用于新能源汽车的开关磁阻电机的控制器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1049050A3 (de) * 1999-04-29 2004-05-06 Loher Aktiengesellschaft Mikrosystem zur lokalen Zustandsüberwachung und Zustandsdiagnose von Maschinen, Anlagen und/oder Baugruppen, insbesondere von Antriebssystemen
DE202010003716U1 (de) * 2010-03-17 2010-07-01 Toth, Laszlo Elektronische Vorrichtung zum Erfassen von Stromwerten

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110060535A1 (en) * 2002-03-07 2011-03-10 Arms Steven W Method of Operating a Rotatable Part
EP2273244A2 (de) * 2009-07-09 2011-01-12 HILTI Aktiengesellschaft Dosimeter
DE102012202789A1 (de) * 2012-02-23 2013-08-29 Micro-Sensys Gmbh Sensoranordnung, Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Schwingungen eines Messobjekts sowie Messobjekt mit zumindest einer derartigen Sensoranordnung
DE102014204392A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Voith Patent Gmbh System und Verfahren zur Ermittlung von Messgrößen an einem rotierenden Bauteil
US9834114B2 (en) 2014-08-27 2017-12-05 Quantumscape Corporation Battery thermal management system and methods of use
CN109515207A (zh) 2018-10-18 2019-03-26 合肥君信电子科技有限公司 一种无人驾驶车辆的智能驱动控制系统
CN109687805A (zh) 2018-12-29 2019-04-26 淄博京科电气有限公司 一种用于新能源汽车的开关磁阻电机的控制器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023001325A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische koppelanordnung zur kabellosen signalübertragung im bereich eines hohlen maschinenelements
WO2023001326A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische koppelanordnung zur kabellosen signalübertragung im bereich eines hohlen maschinenelements

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019118401A1 (de) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021004568A1 (de) Maschine mit einem sensornetzwerk
EP3119637B1 (de) Verbindungseinheit und verfahren zur herstellung einer assoziationsverbindung zwischen elektrofahrzeug und ladestation
DE102013219528A1 (de) Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs
DE102013016880A1 (de) Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs an einer induktiven Ladestation
DE102010055696A1 (de) System zur kontaktlosen Energieübertragung, Verwendung eines Systems zur kontaktlosen Energieübertragung und Fahrzeug mit einem System zur kontaktlosen Energieübertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem zweiten Fahrzeugteil
DE102009014591A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Schienenfahrzeugs
WO2020001860A1 (de) Antriebsaggregat für ein fahrzeug mit zwei e-maschinen und einem gemeinsamen summiergetriebe
DE102019202201A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Energieübertragung zwischen einer Ladestation eines elektrischen Versorgungsnetzes und einem Energiespeicher eines elektrischen Fahrzeugbordnetzes
DE102013219538A1 (de) Ladestation für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug
EP3829917B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung einer sensoreinrichtung in einem schienenfahrzeug
DE102007020823A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von mit Amplitudenumtastung codierten Signalen
DE19729959C5 (de) Brennkraftmaschine mit von einer Zentraleinheit gesteuerten elektronischen Komponenten
DE202012102446U1 (de) Anordnung umfassend einen Messaufnehmer, einen Messumformer sowie eine Anzeige und/oder Bedieneinheit
DE102012103292A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstranges eines Fahrzeuges sowie elektrischer Antriebsstrang für ein Fahrzeug
EP2493740B1 (de) Datenbus für ein hybridfahrzeug
DE102020133028A1 (de) Elektrischer antriebsstrang mit rotationselektrischer maschine und positionssensor-steuerungs-schnittstelle
WO2021069110A1 (de) Energieaustauschvorrichtung elektrischer energie zwischen zwei mobilen energiespeichersystemen
DE102014219650A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs
DE19918655A1 (de) Einrichtung zum Betrieb ausgewählter elektrischer Verbraucher auf Bahnfahrzeugen
DE102015122247B4 (de) Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit Elektromotor
DE102013219537A1 (de) Fahrzeugpositionierung beim Laden eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs
DE102010044991A1 (de) Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Sensor und zumindest einer weiteren elektronischen Komponente in einem Kraftfahrzeug und Sensorvorrichtung
DE102006016219A1 (de) Verfahren zum Ansteuern einer Sendeantenne sowie Schaltungsanordnung und schlüsselloses Identifikationssystem
WO2019154760A1 (de) Ladesteuerungseinrichtung für kraftfahrzeuge
DE102015012223A1 (de) Antriebsaggregat für einen Kraftwagen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20740206

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20740206

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1