DE60202485T2 - System und verfahren zur überwachung von leistungsdaten in bezug auf eine elektrische komponente - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Test- und diagnostische Einrichtung, die zum Erfassen und Speichern von Leistungsvehaltens- und Wartungsdaten in Bezug auf eine elektrische Komponente eingesetzt wird.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein wichtiges mit der Wartung jedes Fahrzeugs verbundenes Problem ist der Zustand des elektrischen Systems des Fahrzeugs. Da die Batterie und der Generator eines Fahrzeugs wesentlich für das Anlassen und den normalen Betrieb des Fahrzeugs sind, ist es wichtig, dass sie genau und regelmäßig getestet werden, um sicherzustellen, dass sie richtig arbeiten. Aus diesem Grund führen viele Fuhrpark-, Fahrzeug- und Anlagenvermietungsunternehmen einen Routinetest und eine Wartung sowohl der Batterien und der Generatoren ihrer Fahrzeuge durch. Obwohl ein regelmäßiger Wartungsplan dabei helfen kann, Probleme mit den elektrischen Systemen zu bestimmen, gibt es einige Probleme bei der üblichen Wartungspraxis.
  • Obwohl insbesondere die Fuhrpark-, Fahrzeug- und Anlagenvermietungsunternehmen über viele Jahre Testeinrichtungen zum Testen des Zustandes von Batterien, Generatoren, usw. einsetzten, erfolgt das meiste den Test betreffende Dokumentation in geschriebener Form und muss später in eine elektronische Datenbank überschrieben werden. Als solches ist zusätzliche Zeit mit der Wartungsprozedur für die Dateneingabe verbunden und zudem sind die Daten nicht sofort verfügbar und sind möglichen Benutzerfehlern bei der Dateneingabe ausgesetzt. Weiterhin sind die Daten nicht direkt mit der Batterie oder dem Generator verknüpft. Stattdessen muss der Benutzer die der Batterie oder dem Generator zugeordnete ID bestimmen, und beim Benutzen der ID hat er Zugang entweder zu geschriebenen Notizen oder zu einer Datenbank. Hier wiederum liegt ein Zeitverlust bei der Wartung vor, und der Benutzer kann ebenfalls Zugang zu den falschen Informationen für die Batterie und den Generator haben.
  • Ein zusätzliches Problem bei Batterien und Generatoren ist die Garantieinformation. Viele Batterien, die innerhalb der Garantie zum Hersteller zurückgebracht werden, weisen eine Funktionsstörung nicht aufgrund von Herstellungsfehlern, sondern stattdessen aufgrund falscher Anwendung und/oder unsachgemäßer Wartung oder unsachgemäßem Aufladen der Batterie auf. Weiterhin können einige Garantieansprüche als falsche Anwendung und/oder unsachgemäße Wartung und unsachgemäßes Aufladen durch den Benutzer abgelehnt werden, wenn die Batterie oder der Generator in Wirklichkeit ein aktuelles Herstellungsproblem aufweist. Dieses Problem könnte beseitigt werden, wenn es passende Wartungsprotokolle und auch Protokolle darüber gäbe, ob der Generator oder die Batterie richtig getestet wurde.
  • Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass viele große Fahrzeuge, wie Lastwagen, Busse usw., typischerweise mehr als eine Batterie an Bord haben, um den Motor zu starten und um die elektrischen Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Zum Beispiel hat der typische Klasse 8-Straßentransportschlepper drei (3) bis vier (4) Gruppe-31-Batterien („group 31 batteries") an Bord, um den elektrischen Anforderungen und dem Bedarf zu genügen. Ein bekanntes Problem ist, dass alle Batterien, die guten, die schlechten und die grenzwertigen Batterien, gleich aussehen.
  • Sobald ein Batterieproblem festgestellt wird, besteht typischerweise der einzige Weg zur Lösung des Problems darin, alle Batterien in dem elektrischen System auszutauschen und nach dem Herausnehmen der Batterien diese Batterien auf der Suche nach den schlechten und grenzwertigen Batterien zu testen. Dies kann kosten- und zeitaufwändig sein. Zudem wird durch viele der herkömmlichen Testverfahren jede Batterie einzeln getestet, wobei es erforderlich ist, zum Testen die Kabel zu jeder Batterie zu bewegen. Dies wiederum ist zeitaufwändig und kann die Klemmen der Batterien beschädigen.
  • Ein weiteres Problem ist, dass sobald eine Batterie fehlerhaft läuft, sie eine nachteilige Wirkung auf die anderen Batterien in dem System haben kann, was zur Folge hat, dass diese möglicherweise geschwächt werden und ausfallen. Wenn als solches ein Problem mit einer Batterie in einer Reihe von Batterien nicht rechtzeitig identifiziert wird, können zusätzliche Batterien betroffen sein, wobei nicht nur der Kostenaufwand erhöht wird, aber auch die Umweltprobleme zunehmen, die mit der Beseitigung von funktionsgestörten Batterien verbunden sind.
  • Da weiterhin die Batterien zum Testen entfernt werden, werden die Batterien nicht in der normalen Betriebsumgebung getestet. Da Temperature, elektrische Belastungen usw. die Eigenschaften der Batterie oder des Generators beeinflussen, kann keine genaue Diagnostik der Batterie oder des Generators durchgeführt werden.
  • Vor dem Hintergrund dieser Probleme wäre die Möglichkeit, jede einzelne Batterie im Fahrzeug zu analysieren und zu testen, ohne dass die Batteriekabel entfernt werden, wertvoll für die Fuhrparks, die Originalgerätehersteller („OEMs") und die Zulieferer. Weiterhin würde die Möglichkeit, alle Batterien während des normalen Betriebs des Fahrzeugs, wie Starten und Aufladen unter verschiedenen Temperaturbedingungen, zu testen und zu analysieren, den Benutzern erlauben, schlechte und grenzwertige Batterien genauer zu identifizieren.
  • Im weitesten Sinne gibt es auch Probleme bei der allgemeinen Wartung von Fahrzeugen. Gegenwärtig muss das Wartungspersonal die Wartungsparameter des Fahrzeugs manuell auswerten und ihre Ergebnisse aufnehmen. Es wird viel Zeit damit zugebracht, an Pegelstäbe für den Öl- und Getriebefluidstand heranzukommen, die Kühlmittelstände zu testen, die Kappen und andere Abdeckungen zur Messung der Bremsflüssigkeit usw. abzunehmen und an die Bremsleitungen und die Bremsspieleinstellung heranzukommen. Es können wiederum auch Fehler durch das Wartungspersonal beim Ablesen und bei der Erfassung diese Parameter gemacht werden.
  • Das U.S.-Patent Nr. 6,084,523 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Batteriestatusparametern, indem ein HF-Informationssignal von einem in der Batterie angeordneten Sensor empfangen wird. Der in der Zielbatterie angeordnete Sensor misst Batterieparameter wie die Spannung und den Ladestatus, speichert besondere Batterieparameter in einem in der Batterie angeordneten Speicher und ruft besondere Batterieparameter aus diesem ab und überträgt HF-Informationssignale, enthaltend Batterieinformation bezüglich der besonderen Batterieparameter an eine so genannte Ausleseeinheit. Die Ausleseeinheit empfängt HF-Informationssignale, bestimmt auf der Basis der in dem empfangenen HF-Informationssignal enthaltenen Batterieinformation den Zustand besonderer Parameter und zeigt die Zustandsinformation an.
  • Das U.S.-Patent Nr. 5,760,587 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines elektrischen Leitfähigkeitsverlust-Weges in einem Fahrzeug, das eine Mehrzahl von Batterien aufweist, die in Serie geschaltet sind und die eine Fahrgestell-Bezugsmasse aufweisen. Das Verfahren sieht einen Spannungsteiler für jede Batterie und eine Mehrzahl von elektrischen Verbindungen zwischen einem Spannungsteilerausgang und der Fahrgestell-Bezugsmasse vor. Das Verfahren schließt die schaltbare elektrische Verbindung zwischen dem ersten Spannungsteilerausgang und der Fahrgestell-Bezugsmasse und misst die Spannung am ersten Spannungsteilerausgang, wenn die schaltbare elektrische Verbindung zwischen dem Spannungsteilerausgang und der gesperrten Fahrgestell-Bezugsmasse geschlossen ist.
  • Die UK-Patentanmeldung 2,339,943 offenbart ein System, das eine Batterie überwacht, die eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Die Überwachungseinrichtung umfasst ein zentrales Überwachungssystem und eine Mehrzahl von Zellenüberwachungsvorrichtungen zur Überwachung der Zellen, wo die überwachten Zellen als Verkettung (daisy chain) gestaltet sind. Das zentrale Überwachungssystem fragt jede Zellenüberwachungsvorrichtung nacheinander ab und kann die Daten auswerten um Funktionsstörungen in der Batterie zu ermitteln.
  • Das U.S.-Patent Nr. 5,963,012 offenbart einen Batteriesatz und ein Batterieaufladesystem. Ein Näherungssensor ist in dem Batteriesatz angeordnet, um die durch die Batterieparametersensoren aufgenommenen Batterieparametermessungen zu überwachen. Diese Batterieparametermessungen werden über eine zwischen einer Erregerschaltung, einem Näherungssensor und einer Leseeinrichtung hergestellte drahtlose Verbindung an ein Ladegerät oder an ein Radio übertragen. Auf der Basis der Batteriemessungen erlaubt die gemessene Parameterinformation einem Ladegerät oder einem Radio, eine Laderoutine auszuwählen oder anzupassen.
  • Das U.S.-Patent Nr. 5,798,577 offenbart ein System zur Handhabung des Fahrzeuganlassens. Das System ermöglicht die Übertragung elektrischer Energie von einer Batterie des Fahrzeugs auf eine elektrische Zusatzlast, wenn ein Batterieausgangsspannungssignal sich oberhalb einer ersten vorgegebenen Schwellenspannung befindet, jedoch daran gehindert wird, von der Batterie auf die elektrische Zusatzlast zu übertragen, wenn das Batterieausgangsspannungssignal sich unterhalb einer zweiten vorgegebenen Schwellenspannung befindet. Die erste und zweite vorgegebene Schwellenspannung können auf der Basis einer ermittelten Temperatur des Fahrzeugmotors bestimmt werden, vorzugsweise einer ermittelten Temperatur des in dem Motor vorhandenen Öls. Zusätzlich kann elektrische Energie von der Batterie zu einem Starter übertragen werden, der den Motor des Fahrzeugs anlässt, wenn über weniger als ein erstes vorgegebenes Zeitintervall ein Anlassbefehlssignal zum Anlassen des Motors ausgegeben wird. Wenn ein Anlassbefehlssignal kontinuierlich über eine Periode ausgegeben wird, die länger als das erste vorgegebene Zeitintervall ist, wird für ein zweites vorgegebenes Zeitintervall die elektrische Energie daran gehindert, von der Batterie an den Starter übertragen zu werden, um dabei zu verhindern, dass der Motor während des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls angelassen wird.
  • Das U.S.-Patent Nr. 6,150,793 offenbart ein System zur Handhabung eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs. Das System erlaubt die Kontrolle des Aufladens einer Batterie auf der Basis der Temperatur der Batterie, so dass die Batterie auf effizientere Weise aufgeladen werden kann. Die Temperatur der Batterie wird erfasst, und auf der Basis der erfassten Temperatur und einer vorgegebenen Batterietemperatur-Batteriespannungsliste lädt der Generator die Batterie anschließend auf eine vorgegebene Spannung.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren zum Testen und die Datenspeicherung von Informationen im Hinblick auf Systeme zur Verfügung, die Maschinen und Prozessen im Allgemeinen und Fahrzeugen im Besonderen zugeordnet sind. Die vorliegende Erfindung stellt eine Datenaufnahmevorrichtung mit einem Speicher zur Verfügung, die sich auf einer zu testenden Komponente, wie einer Batterie oder einem Generator eines Fahrzeugs, befindet. Das System umfasst ferner eine Testvorrichtung, die mit der Datenaufnahmevorrichtung kommuniziert, um Testdaten zu speichern, die die im Test befindende Komponente betreffen. Die Testvorrichtung wird auch dazu eingesetzt, die Analyse der im Speicher der Datenaufnahmevorrichtung gespeicherten gegenwärtigen Testdaten und vorheriger Daten durchzuführen und Informationen über den Zustand der sich im Test befindenden Komponente zu geben. Diese Information kann dann dazu verwendet werden, die Lebenserwartung der Komponente zu bestimmen und mögliche drohende Ausfälle vorauszusagen. Sie kann weiterhin verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Garantieansprüche für die defekten Komponenten gelten.
  • Als ein Beispiel stellt die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform ein System bereit, das eine Datenaufnahmevorrichtung umfasst, die entweder einer Batterie oder einem Generator zugeordnet und/oder in eine Batterie oder einen Generator eingebaut ist. Die Datenaufnahmevorrichtung kann jeden Typ darstellen, umfassend einen HF-Chip oder einen Prozessor mit einem zugeordneten HF oder Infrarot-Sende-Empfangsgerät (transceiver). Die Datenaufnahmevorrichtung weist einen zugeordneten Speicher zur Datenspeicherung auf. Das System dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Testvorrichtung, wie ein Testgerät oder ein Ladegerät zum Testen der sich im Test befindenden Komponente. Die Testvorrichtung ist im Wesentlichen eine Abfragevorrichtung, die eine Elektronik und eine Antenne zur Kommunikation mit der Datenaufnahmevorrichtung, die der der sich im Test befindenden Komponente zugeordnet ist, umfasst.
  • Während des Testens der Komponente untersucht die erfindungsgemäße Testvorrichtung verschiedene Parameter. Zum Beispiel, wenn die Komponente eine Batterie ist, analysiert die Testvorrichtung die Kaltstartamperes („cold cranking amps"), den Reserveladestand, den Ladestatus der Batterie, usw.. Wenn weiterhin die Testvorrichtung ein Ladegerät ist, kann die Batterie über eine festgelegte Zeitspanne eine Ladung erhalten. Bei Generatoren kann die Testvorrichtung die Ausgangsspannung gegen den Strom, die Gestaltung der Wellenform der Ausgangsspannung, die Temperatur des Generators, usw., messen. Bei Startermotoren kann die Testvorrichtung die Ausgangsspannung, die Gestaltung der Wellenform, die Temperatur, usw., messen. Die U.S.-Patente 6,150,793 und 5,798,577, beide von Lesesky et al., die den Anmeldern der vorliegenden Erfindung gehören, offenbaren verschiedene Testvorgänge zum Testen verschiedener elektrischer Komponenten an einem Fahrzeug.
  • Nachdem sie Informationen bezüglich der sich im Test befindenden Komponente erhalten hat, überträgt die erfindungsgemäße Testvorrichtung diese Parameter im Wesentlichen zusammen mit dem Testdatum und der Testzeit an die der Komponente zugeordnete Datenaufnahmevorrichtung. Diese Daten werden dann in dem der Datenaufnahmevorrichtung zugeordneten Speicher als Wartungsprotokoll gespeichert. Weiterhin umfasst die Testvorrichtung in einigen Ausführungsformen eine Tastatur oder andere Vorrichtungen, die es dem Benutzer erlauben, zusätzliche Informationen bezüglich der Wartung der Batterie oder des Generators hinzuzufügen. Diese Information wird auch in den Speicher der Datenaufnahmevorrichtung übertragen und gespeichert. In Fällen, bei denen zudem ein Ladegerät zum Aufladen einer Batterie eingesetzt wird, können auch Informationen bezüglich des Ladevorgangs, wie das Ladeniveau und die Dauer des Aufladens, in den Speicher der Datenaufnahmevorrichtung übertragen und gespeichert werden.
  • Wie oben beschrieben, umfasst der Speicher der Datenaufnahmevorrichtung Dateneingaben bezüglich der Wartung, die an der ihr zugeordneten Komponente durchgeführt wird. In einigen vorteilhaften Ausführungsformen umfasst der Speicher der Datenaufnahmevorrichtung Informationen bezüglich der Wartung der Komponente während ihrer Lebensdauer. In diesem Fall wird das Anfangstesten der Komponente bei der Fertigung als Grundinformation gespeichert. Als solches können nachfolgende, die Komponente betreffende Informationen, in dem Speicher der Datenaufnahmevorrichtung gespeichert werden und im Vergleich zu den ursprünglichen Grunddaten eingesetzt, um den Verlauf des Alterns der Komponente zu bestimmen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Datenaufnahmevorrichtung ein HF-Chip wie ein HF-Tag. Der erfindungsgemäße HF-Chip kann entweder eine aktive oder eine passive Vorrichtung sein. In Fällen, in denen der HF-Chip eine passive Vorrichtung ist, empfängt er seine Betriebsenergie von dem durch die Testvorrichtung übertragenen Signal. Wenn insbesondere in dieser Ausführungsform die Testvorrichtung entweder Daten an den HF-Chip übertragen möchte oder von dem HF-Chip empfangen möchte, überträgt sie einen Befehl oder ein Abfragesignal an den HF-Chip. Der HF-Chip empfängt das Befehlssignal und nutzt die Energie aus dem Signal, um den HF-Chip zu betreiben. In einigen alternativen Ausführungsformen ist der HF-Chip ein aktives Element, das durch eine Energiequelle angetrieben wird. Zum Beispiel in Ausführungsformen, wo der HF-Chip mit der Batterie des Fahrzeugs verbunden ist, kann der HF-Chip zur Energieversorgung elektrisch mit den Kontakten der Batterie verbunden sein.
  • Wie oben erwähnt, behält die Datenaufnahmevorrichtung Dateneingaben periodischer Tests, die an der Komponente, der sie zugeordnet ist, durchgeführt werden. Diese Daten können an die Testvorrichtung übermittelt, wo sie analysiert werden können oder sie können durch einen der Datenaufnahmevorrichtung zugeordneten Prozessor oder einem mit der Datenaufnahmevorrichtung verbundenen zentralen Computersystem analysiert werden. Diese Analyse umfasst typischerweise den Vergleich der Daten mit den Grundtests, die durchgeführt wurden, als die Komponente ursprünglich gefertigt wurde. Dieser Vergleich kann zeitliche Verläufe des Verhaltens der Komponente sichtbar machen und Voraussagen darüber zur Verfügung stellen, wann die Komponente möglicherweise ausfällt. Die Daten können auch mit Alterungsalgorithmen und anderen statistischen Daten verglichen werden, die dazu geschaffen wurden, die Lebenserwartung der Komponente vorauszusagen.
  • Zusätzlich zur Datenanalyse kann die erfindungsgemäße Testvorrichtung auch die Daten speichern oder die Daten an andere Analyse- oder Speichervorrichtungen übertragen. Zum Beispiel kann die Testvorrichtung in einer Ausführungsform die Daten und die Analyse an einen Web-Server übertragen, wo die Daten in einem Webseitenformat dargestellt werden können. Als solches, werden die die Komponente betreffenden Daten den verschiedenen Personen zugänglich gemacht, die sich mit der Wartung der Komponente beschäftigen.
  • Wie erwähnt, ist in einigen Ausführungsformen die Datenaufnahmevorrichtung ein HF-Chip. In einigen vorteilhaften Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße System weiterhin einen mit dem HF-Chip verbundenen Prozessor umfassen. Der Prozessor kommuniziert mit dem HF-Chip zur Übertragung und Speicherung von Informationen betreffend die Komponente. Der Prozessor kann weiterhin Testmessfühler und zugeordnete Testelektronik zur Durchführung der verschiedenen Tests an der Komponente selbst umfassen. Der Prozessor speichert die Testinformationen in einer dem HF-Chip zugeordneten Speichervorrichtung und kann auch die Daten analysieren. In dieser Ausführungsform kann der Prozessor nicht nur während des Routineablaufplans die Daten testen und speichern, die sich auf die Komponente beziehen, sondern kann sogar ein periodisches Testen der Komponente während des normalen Betriebs durchführen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor die Tests auf einer kontinuierlichen oder periodischen Basis durchführen, so dass der Zustand der Komponente konstant analysiert wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann die sich im Test befindende Komponente nur eine Komponente eines viel größeren Systems sein. Die sich im Test befindende Komponente könnte zum Beispiel eine Batterie oder ein Generator in einem Fahrzeug sein. In diesem Fall kann, zusätzlich zur Testdurchführung und zur Speicherung der Daten in der Speichervorrichtung des HF-Chips, der Prozessor auch mit dem Rest des elektrischen Systems des Fahrzeugs verbunden werden und die Testinformation an den zentralen Computer des Fahrzeugs liefern. In diesem Fall wird dem Benutzer des Fahrzeugs die Zustandsinformation bezüglich der Batterie oder des Generators über die Geräteausstattung und für die zentralisierte Datenspeicherung und Analyse in dem zentralen Computer zur Verfügung gestellt. Weiterhin sind im Stand der Technik Vorrichtungen zur Übertragung von Daten von einem Fahrzeug zu einer zentralen Computereinrichtung, wie das auf Satelliten basierende Kommunikationssystem von Qualcomm oder die VESPLEXTM-Technologie von Vehicle Enhancement Systems, bekannt. Die durch den Prozessor aufgenommenen Daten können durch diese Systeme an eine zentrale Recheneinrichtung übertragen werden, wo die Daten denen verfügbar gemacht werden, die an der Wartung der Batterie oder des Generators interessiert sind.
  • Das System der vorliegenden Erfindung stellt ebenfalls eine Ausführungsform für die Durchführung einer kontinuierlichen oder periodischen Messung der Komponente bereit, wobei ein passiver HF-Chip und ein Prozessor eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform sind insbesondere die Abfrageelektronik zur Übermittlung und Zufuhr von Energie zum Betrieb des passiven HF-Chips nahe zu dem HF-Chip und dem Prozessor angeordnet. Zum Beispiel in dem Fall, wo die Komponente eine Batterie ist, könnte die Abfrageelektronik in der Batterieabdeckung angeordnet sein. In dieser Ausführungsform fragt die Elektronik periodisch den HF-Chip ab, und der HF-Chip und der Prozessor nutzen die Energie des Abfragesignals, um Tests und die Speicherung von Daten durchzuführen.
  • Wie oben erwähnt, ist die Datenaufnahmevorrichtung typischerweise mit der sich im Test befindenden Komponente verbunden oder in diese eingebaut. In einigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, dass die Datenaufnahmevorrichtung mit dem äußeren Abschnitt der Komponente verbunden ist, so dass sie an der Komponente nach der Fertigung angebracht werden kann, ohne dass der Hersteller sein Design verändern muss. Ferner kann eine äußere Datenaufnahmevorrichtung auf existierende Komponenten als eine einfache Nachrüstung angeordnet werden.
  • Obwohl sie vorteilhaft ist, unterwirft die Anordnung der Datenaufnahmevorrichtung und der anderen Elektronik auf dem äußeren Abschnitt der sich im Test befindlichen Komponente die Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik verschiedenen Umweltfaktoren, die sie schädigen könnten. Aus diesem Grund sind in einer Ausführungsform die Datenaufnahmevorrichtung und die zugeordnete Elektronik umgeben von oder eingeschlossen in einem stabilen Gehäuse, um sie vor Beschädigung zu schützen. Zum Beispiel sind in einer Ausführungsform die Datenaufnahmevorrichtung und die zugeordnete Elektronik umgeben von oder eingeschlossen in Kunststoff, der ein Klebemittel aufweist, das auf eine Oberfläche der Umhüllung zur Verbindung mit der überwachten Komponente aufgetragen ist.
  • Um zusätzlich sicherzustellen, dass die Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik nicht Umweltelementen ausgesetzt sind, ist es ebenfalls wichtig, sicherzustellen, dass die in der Umhüllung untergebrachte Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik nicht versehentlich von der Komponente entfernt werden. Als solches können in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Datenaufnahmevorrichtung und die zugeordnete Elektronik umgeben sein von oder eingeschlossen sein in Kunststoff, der zu einer kreisförmigen Scheibe, manchmal als „Poker-Spielmarken"-Gestaltung („poker chip") bezeichnet, ausgebildet ist. Diese Art der Umhüllung ist vorteilhaft, da die Umhüllung keine Ecken aufweist, die durch Fremdkörper behindert werden können oder andere Elemente, die die Umhüllung von der Außenfläche der Batterie oder des Generators entfernen können.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch Systeme und Verfahren zur Durchführung anderer allgemeiner Wartungsvorgänge an einem System bereit, das mehrere verschiedene Komponenten enthält, die eine Überwachung erfordern. Wenn zum Beispiel das System ein Fahrzeug ist, kann die vorliegende Erfindung verschiedene Sensoren umfassen, die zur Messung von Betriebsparametern des Fahrzeugs überall im Fahrzeug angeordnet sind. Das System kann zum Beispiel Messvorrichtungen umfassen, die dem Motorgehäuse, dem Hauptzylinder, dem Kühler und dem Getriebe zur Messung von Fluidständen zugeordnet sind. Es kann auch Sensoren zur Messung der Temperatur verschiedener Komponenten auf dem Fahrzeug umfassen. Weiterhin können Sensoren eingesetzt werden, um Bremsleitungen, den Bremshub, die Einstellung des Bremsspiels zu beurteilen. Jedem Sensor ist eine Datenaufnahmevorrichtung, wie ein HF-Chip, zur Übermittlung und zur Speicherung des Outputs des Sensors zugeordnet. Um Daten zu erhalten, umfasst das System dieser Ausführungsform weiterhin eine Testvorrichtung, die entweder vom Benutzer gehalten wird oder sich auf dem Fahrzeug befindet. Die Testvorrichtung fragt jeden, den verschiedenen Sensoren zugeordneten HF-Chip ab und ruft Messwerte von den Sensoren ab, so dass die Daten zur Durchsicht und Analyse zur Verfügung gestellt werden. Als solches ist in dieser Ausführungsform kein Wartungspersonal nötig, um die Messungen physisch durchzuführen, aber stattdessen zum Abfragen der verschiedenen HF-Chips. Alternativ kann sich hier wiederum die Abfragevorrichtung auf dem Fahrzeug befinden, um kontinuierliche oder periodische Messungen durchzuführen. Weiterhin können die Daten dem zentralen Computer des Fahrzeugs aufgegeben werden und/oder an eine zentrale Computerstation übertragen werden.
  • Wie oben erwähnt, können einige Systeme mit Komponenten verbunden sein, die miteinander zusammen in dem System eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Schwerlastfahrzeug („heavy-duty vehicle") eine Mehrzahl von Batterien umfassen, die zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie miteinander verbunden sind. Bei diesen Systemen ist es vorteilhaft, diagnostische Tests bei jeder einzelnen Batterie durchzuführen, um zu bestimmen, welche Batterien richtig funktionieren und welche ersetzt werden müssen. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das System eine Datenaufnahmevorrichtung, die jeder Batterie zugeordnet ist. Jede Datenaufnahmevorrichtung speichert Test- und Wartungsdaten für die Batterie der sie zugeordnet ist, wobei individuelle Protokolldaten für die Batterie geliefert wird. In einigen Ausführungsformen ist die Datenaufnahmevorrichtung eine HF-Chip-Vorrichtung, die zusammen mit einer Testvorrichtung arbeitet, die Tests und die Wartung der Batterie durchführt und diese Information dann an den HF-Chip überträgt, wo sie protokolliert wird und später abgerufen werden kann.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Datenaufnahmevorrichtung ein integriertes System sein, das sowohl eine Testvorrichtung als auch eine Speichervorrichtung umfasst, die in ein System zusammengefasst werden, um sowohl Tests und Wartung an der Batterie durchzuführen als auch die Daten aufzuzeichnen. Die Datenaufnahmevorrichtung kann zum Beispiel einen Stromsensor, wie einen Halleffekt-Sensor, umfassen, der die Stromausgabe der Batterie erfasst. Diese Daten werden dann in der Speichervorrichtung gespeichert, wo sie aufgezeichnet werden und später durch einen lokalen Prozessor oder durch andere Vorrichtungen zur Aufbereitung abgefragt werden können. Auf diese Weise kann jede Batterie individuell getestet und bewertet werden, um zu bestimmen, welche der Batterien funktionsgestört ist. Die Datenaufnahmevorrichtungen dieser Ausführungsformen können kontinuierlich oder periodisch arbeiten, um Daten von der Batterie während ihres normalen Betriebes aufzunehmen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch Systeme und Verfahren zur Überwachung von elektrischen Komponenten eines elektrischen Systems bereit, das mindestens erste und zweite elektrische Komponenten aufweist, die durch einen ersten Leiter, der Anschlüsse der ersten und zweiten elektrischen Komponenten miteinander verbindet und einen zweiten Leiter, der einen Anschluss der ersten elektrischen Komponente mit einem Rest des elektrischen Systems verbindet, parallel geschaltet sind. Das System dieser Ausführungsform umfasst eine erste Stromerfassungsvorrichtung, die zwischen der ersten elektrischen Komponente und dem Rest des elektrischen Systems angeschlossen ist; und eine zweite Stromerfassungsvorrichtung, die zwischen den ersten und zweiten elektrischen Komponenten angeschlossen ist. Wenn bei dieser Ausgestaltung Strom vom Rest des elektrischen Systems aus zu den ersten und zweiten elektrischen Komponenten fließt, ist der von der zweiten Stromerfassungsvorrichtung erfasste Strom gleichgroß wie der von der zweiten elektrischen Komponente entnommene Strom und Strom, der von der ersten Stromerfassungsvorrichtung erfasst wird, gleichgroß wie der Strom, der von den ersten und zweiten elektrischen Komponenten gemeinsam entnommen wird. Wenn weiterhin Strom von den ersten und zweiten elektrischen Komponenten zum Rest des elektrischen Systems fließt, ist der von der zweiten Stromerfassungsvorrichtung erfasste Strom gleichgroß wie der von der zweiten elektrischen Komponente gelieferte Strom und Strom, der von der ersten Stromerfassungsvorrichtung erfasst wird, ist gleichgroß wie der Strom der von den ersten und zweiten elektrischen Komponente gemeinsam geliefert wird.
  • Das System dieser Ausführungsform kann weiterhin einen Prozessor umfassen, der mit den ersten und zweiten Stromsensoren verbunden ist. Der Prozessor ermittelt den durch die erste elektrische Komponente entnommenen und gelieferten Strom, indem er den von dem zweiten Stromsensor erfassten Strom von dem Strom subtrahiert, der von dem ersten Stromsensor erfasst ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG(EN)
  • Während die Erfindung somit allgemein beschrieben wurde, wird nun Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, die nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind und wobei:
  • 1 ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Testen und zur Speicherung von Daten einer Batterie darstellt;
  • 2 die Umhüllung des erfindungsgemäßen Systems in einem Gehäuse zum Umweltschutz und zur Befestigung an eine zugeordnete Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 3 ein System darstellt, das dem von 1 gleicht, weiterhin umfassend einen Prozessor zur Durchführung von Tests und zur Auswertung von Daten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4A und 4B alternative Ausführungsformen zum Testen und zum Bestimmen veranschaulichen, welche aus einer Anzahl von Komponenten in einer Reihe von Komponenten funktionsgestört sein könnten;
  • 5 eine visuelle Anzeige gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, um einem Benutzer eine Funktionsstörung einer Komponente anzuzeigen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen einige, aber nicht alle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindungen können in der Tat in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt sind; sondern diese Ausführungsformen sind eher dazu vorgesehen, dass diese Offenbarung anwendbaren gesetzlichen Erfordernissen genügt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente.
  • Wie oben erwähnt, und nachfolgend ausführlicher dargestellt, stellt die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren zur Aufnahme, zum Protokollieren und zur Analyse von Test- und Wartungsdaten für eine Komponente zur Verfügung. Die Systeme und die Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen im Wesentlichen eine Datenaufnahmevorrichtung, die einer Komponente zugeordnet und/oder mit ihr verbunden ist. Jedes Mal, wenn die Komponente getestet wird oder eine Wartung daran durchgeführt wird, werden die die Tests und Wartung betreffenden Daten in der Datenaufnahmevorrichtung gespeichert. Als solches erzeugt die erfindungsgemäße Datenaufnahmevorrichtung ein archivarisches Protokoll bezüglich der Komponente, das zur Feststellung des Zustandes und des Leistungsverhaltens der Komponente zur Beobachtung und Analyse heruntergeladen werden kann. Die Daten können von einer Ferneinheit oder von einem lokalen Prozessor ausgewertet werden.
  • In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ist die Komponente entweder als ein Generator oder eine Batterie eines Fahrzeugs beschrieben. Diese Diskussion sollte den Umfang der Komponenten, mit denen die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, nicht begrenzen. Es versteht sich, dass die Systeme und Verfahren mit jedem Komponententyp eingesetzt werden können, der getestet und gewartet werden muss. Die Komponenten können Sensoren, Betätigungselemente, Motoren usw. sein.
  • Im Allgemeinen können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung mehrere verschiedene Formen in Abhängigkeit von der Anwendung annehmen.
  • Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die erfindungsgemäße Datenaufnahmevorrichtung eine Speichervorrichtung mit einem zugeordneten Sende-/Empfangsgerät sein, und die Testvorrichtung kann eine handgeführte Einheit sein, die Tests und eine Wartung an einer Komponente durchführt und die Test- und Wartungsdaten dann zum Speichern an die Datenaufnahmevorrichtung überträgt. In einigen Ausführungsformen kann die Testvorrichtung eine Einheit sein, die permanent oder semi-permanent in nächster Nähe zu der Komponente angeordnet ist, wo sie kontinuierlich oder periodisch Tests und Wartung an der Komponente durchführt und die Daten in der Datenaufnahmevorrichtung speichert. Bei weiteren Ausführungsformen ist das System so integriert, dass die Datenaufnahmevorrichtung sowohl eine Testvorrichtung zur Durchführung von Tests und Wartung an der Komponente, als auch eine Speichervorrichtung zum Speichern von Test- und Wartungsdaten umfasst. Die integrierte Datenaufnahmevorrichtung dieser Ausführungsform umfasst ein Sende-/Empfangsgerät zur Übertragung der Daten an entfernt liegende Rechensysteme. Weiterhin kann das Datenaufnahmesystem dieser Ausführungsform einen Prozessor zur Analyse der aufgenommenen Test- und Wartungsdaten umfassen.
  • Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die sich auf die Tests und Wartung einer Komponente beziehenden Daten in einer Datenaufnahmevorrichtung gespeichert werden, die der Komponente zugeordnet ist. In vielen Fällen ist die Datenaufnahmevorrichtung fest mit der Komponente verbunden. Dies ermöglicht einen direkten Zugang zu Informationen, die sich auf die Geschichte der Komponente beziehen, indem die der Komponente zugeordnete Datenaufnahmevorrichtung nach archivierten Daten abgefragt wird. Als solches kann die gesamte Geschichte einer Komponente zu jeder Zeit zur Bestimmung des Zustandes und des Alters der Komponente zugänglich sein.
  • 1 ist eine Veranschaulichung einer Ausführungsform der Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung. Die Figur veranschaulicht den Einsatz der Systeme und Verfahren mit einer Batterie als Komponente. Es versteht sich, dass die Batterie lediglich als ein Beispiel benutzt wird und durch jede andere sich im Test befindende Komponente ersetzt werden könnte. Wie veranschaulicht umfasst das System 10 dieser Ausführungsform eine Datenaufnahmevorrichtung 12, die physikalisch mit einer Batterie 14 verbunden ist. Eine Testvorrichtung 16, wie ein Testgerät oder eine Ladevorrichtung, ist elektrisch mit der Batterie verbunden. Zur Kommunikation mit der Datenaufnahmevorrichtung 12 befinden sich ein Sende-/Empfangsgerät und Elektronik (nicht dargestellt) in der Testvorrichtung. Die Datenaufnahmevorrichtung umfasst auch eine Antenne 18 und Elektronik 20 für die Kommunikation mit der Testvorrichtung. Weiterhin umfasst die Datenaufnahmevorrichtung auch im Wesentlichen den Speicher 22 zum Speichern von Information, die der Datenaufnahmevorrichtung durch die Testvorrichtung über die Übermittlungsverbindung 15 geliefert wurde. In einigen Ausführungsformen kann die Datenaufnahmevorrichtung auch eine interne Uhr zum Bereitstellen von Zeit- und Datumstempel („date stamps") für die protokollierte Information umfassen.
  • Während des Betriebs führt die Testvorrichtung Tests an der Batterie durch, um sich auf den Zustand der Batterie beziehende Parameter zu bestimmen. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen die Testvorrichtung für eine Zeitdauer auch eine Ladung an die Batterie anlegen. Die Testparameter können die Ampere zum Kaltanlassen, den Reserveladestand, den Ladestatus der Batterie usw. umfassen. Nachdem die Testvorrichtung die Daten erhalten hat, überträgt die Testvorrichtung dann die Daten über die Sende-/Empfangsgerät-Elektronik an die Datenaufnahmevorrichtung. Die Datenaufnahmevorrichtung erhält die Daten und speichert die Daten in den zugeordneten Speicher. Die Daten werden in Form von Protokolldaten zusammen mit der Zeit und dem Datum, die angeben, wann die Tests durchgeführt wurden, gespeichert. Alternativ dazu kann die Testvorrichtung den Zeit- und Datumstempel zusammen mit den Daten an die Datenaufnahmevorrichtung liefern. Zusätzlich zu den Testdaten sowie dem Zeit- und Datumstempel kann die Testvorrichtung auch zusätzliche Informationen zum Speichern in der Datenaufnahmevorrichtung, wie den Namen des Fuhrparks, die Fahrzeugnummer, irgendwelche Bemerkungen, die vom Techniker während der Durchführung des Tests gemacht wurden, die Höhe und Dauer der Ladung die an die Batterie während des Aufladens angelegt wurde, usw.
  • Die erfindungsgemäße Datenaufnahmevorrichtung umfasst im Laufe der Zeit im wesentlichen eine Serie von Dateneinträgen, die den Daten verschiedener Tests und Wartungsvorgängen entsprechen, die an der Batterie während ihrer Lebensdauer durchgeführt wurden. Als solches gibt es eine Geschichte des Leistungsverhaltens der Batterie geeignet in elektronischer Form in Verbindung mit der Batterie.
  • Zusätzlich zur Durchführung von Tests an der Batterie, kann die Testvorrichtung auch den Batteriezustand analysieren, um mögliche Ausfälle und die mögliche Lebenserwartung vorherzusagen. Wie erwähnt, umfasst insbesondere der der Datenaufnahmevorrichtung zugeordnete Speicher Testergebnisse über vorherige Tests, die an der Batterie durchgeführt wurden, und in einigen Fällen umfasst er Grundtestdaten, die zu der Zeit entnommen wurden, zu der die Batterie ursprünglich gefertigt wurde. Durch das Herunterladen und Auswerten dieser Daten vor dem Hintergrund der aktuellen Testergebnisse, kann die Testvorrichtung der vorliegenden Erfindung die verschiedenen Testergebnisse im Zeitablauf vergleichen. Dieser Vergleich kann die Entwicklung des Batterieverhaltens sichtbar machen und Voraussagen darüber machen, wann die Batterie möglicherweise ausfällt. Die Daten können auch mit Alterungsalgorithmen und anderen statistischen Daten verglichen werden, die geschaffen wurden, um die Lebenserwartung der Batterie vorauszusagen. In dieser Hinsicht offenbaren die U.S.-Patente 6,150,793 und 5,798,577, beide von Lesesky et al., die den Anmeldern der vorliegenden Erfindung gehören, verschiedene Testvorgänge zum Testen verschiedener elektrischer Komponenten an einem Fahrzeug.
  • In 1 ist das erfindungsgemäße System zusammen mit einer Batterie veranschaulicht. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch in Erwägung zur Nutzung bei Generatoren, Startermotoren gezogen wird und auch bei vielen verschiedenen Systemen an einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, um Daten, die die Systeme betreffen, aufzunehmen und zu speichern.
  • Wie in 1 veranschaulicht, ist die erfindungsgemäße Datenaufnahmevorrichtung typischerweise fest mit der äußeren Fläche der Komponente verbunden. Es versteht sich, dass die Datenaufnahmevorrichtung stattdessen in dem Gehäuse der Komponente eingebaut sein könnte. Sie ist jedoch typischerweise an die Außenseite der Komponente befestigt, so dass Hersteller die Komponente nicht noch einmal gestalten müssen, um die Datenaufnahmevorrichtung unterzubringen und so dass existierende Komponenten auf dem Gebiet leicht mit dieser Technologie aufgerüstet werden können.
  • Da die Datenaufnahmevorrichtung und jedwede damit verbundene Elektronik typischerweise an der Außenseite der Komponente befestigt sind, können sie durch Umweltelemente Beschädigung ausgesetzt sein. Weiterhin können sich aufgrund von Handhabung, Packen, Installieren usw. die Datenaufnahmevorrichtung und die dazugehörige Elektronik von der Komponente lösen. Vor diesem Hintergrund sind in einer Ausführungsform die Datenaufnahmevorrichtung und die zugeordnete Elektronik der Erfindung von einem haltbaren, stabilen Material, wie Kunststoff, umgeben oder darin eingeschlossen. Insbesondere mit Bezug auf 2 sind die Datenaufnahmevorrichtung 12 und die andere zugeordnete Elektronik (wie ein zugeordneter Prozessor) umgeben von oder eingeschlossen in einem haltbaren Material 24, wie Kunststoff, Epoxydharz, Gummi oder gleichartigem Material. Die Umhüllung schirmt die Datenaufnahmevorrichtung und die zugeordnete Elektronik vor Umweltelementen ab, die den Betrieb unterbrechen oder die Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik beschädigen könnten. Zur Verbindung der eingeschlossenen Datenaufnahmevorrichtung mit der Komponente kann die Umhüllung 24 weiterhin einen Klebstoff 26 umfassen, der auf eine Oberfläche der Umhüllung aufgetragen ist. Der Klebstoff weist die erforderliche Kraft auf, die Umhüllung mit der Komponente zu verbinden, die Kraft des Klebemittels wird jedoch typischerweise so ausgewählt, dass die Umhüllung, wenn nötig, entfernt werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Laminat über der Umhüllung und einem Abschnitt der Fläche der Komponente angeordnet sein, um dabei die Umhüllung an die Komponente zu kleben. Weitere Verfahren zur Befestigung der Datenaufnahmevorrichtung an die Komponente, wie mechanische Befestigungsmittel, Beutel, usw. kommen bei der Erfindung in Betracht.
  • Zusätzlich zur Sicherstellung, dass die Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik nicht Umweltelementen ausgesetzt sind, ist es auch wichtig sicherzustellen, dass die in der Umhüllung untergebrachte Datenaufnahmevorrichtung und die Elektronik nicht versehentlich von der Komponente entfernt werden. Als solches ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Umhüllung zu einer kreisförmigen Scheibe, manchmal als „Poker-Spielmarken"-Gestaltung („poker chip configuration") bezeichnet, ausgebildet. Die kreisförmige Scheibe hat eine zylindrische Gestalt mit einem Körper, der sich zwischen den exponierten kreisförmigen Enden erstreckt. Die Scheibe hat einen relativ kurzen Körper, so dass sich ein Flachprofil ergibt, wenn sie mit der Komponente verklebt ist. Wie in 2 veranschaulicht, hat sie das Aussehen einer Poker-Spielmarke. Diese Art der Umhüllung ist vorteilhaft, da die Umhüllung keine Ecken aufweist, die durch Fremdkörper behindert werden können oder andere Elemente, die die Umhüllung von der Außenfläche der Batterie oder des Generators entfernen können.
  • Wie oben beschrieben, ist die Datenaufnahmevorrichtung der Komponente zugeordnet und steht in Verbindung mit der Testvorrichtung. Die Datenaufnahmevorrichtung kann viele Ausgestaltungen haben. Sie könnte zum Beispiel aus Prozessor, Speichervorrichtung und Sende-/Empfangsgerät zusammengesetzt sein, wobei das Sende-/Empfangsgerät mit der Testvorrichtung zum Empfang und zur Übertragung von archivierten Daten in Verbindung steht, während der Prozessor entweder die Speichervorrichtung kontrolliert, um Daten zu speichern oder ruft Daten aus der Speichervorrichtung zur Übertragung an die Testvorrichtung ab. In einigen Fällen ist die Datenaufnahmevorrichtung ein HF-Chip, der in der Industrie manchmal als ein HF-Tag bezeichnet wird. Je nach Ausführungsform kann der HF-Chip der vorliegenden Erfindung entweder eine aktive oder eine passive Vorrichtung sein. Wie Fachleuten bekannt ist, empfängt er in Fällen, in denen der HF-Chip eine passive Vorrichtung ist, seine Betriebsenergie von dem durch die Testvorrichtung übertragenen Signal. Wenn insbesondere in dieser Ausführungsform die Testvorrichtung jederzeit Daten an den HF-Chip übertragen möchte, überträgt sie einen Befehl oder ein Abfragesignal an den HF-Chip. Der HF-Chip empfängt das Befehlssignal und nutzt die Energie aus dem Signal, um den HF-Chip zu betreiben.
  • Alternativ ist der HF-Chip in einigen Ausführungsformen ein aktives Element, das durch eine Energiequelle versorgt wird, die mit dem HF-Chip verbunden ist. Die Energiequelle kann ein zugeordneter Batteriesatz sein. In einigen Ausführungsformen jedoch, in denen der HF-Chip mit einer Batterie eines Fahrzeugs verbunden ist, kann der HF-Chip elektrisch mit den Klemmen der Batterie verbunden werden, um Energie zu bekommen oder im Gegensatz dazu seinen eigenen zugeordneten Batteriesatz haben.
  • Wie in 1 veranschaulicht, wird eine Testvorrichtung 16 zum Testen der Komponente und zum Abfragen der Datenaufnahmevorrichtung eingesetzt, um Daten zu empfangen und zu speichern, die die Komponente betreffen. Allgemein kann die Testvorrichtung jeden Typ darstellen, der zur Durchführung der Tests an der Komponente geeignet ist. Wenn die Komponente zum Beispiel eine Batterie ist, ist die Testvorrichtung ein Batterietestgerät und/oder ein -ladegerät zum Testen des Stroms und der Spannung der Batterie. Die Testdaten werden in einer Datendatei aufgenommen und zusammengestellt. Die Testvorrichtung kann einen Zeit- und Datumstempel, der angibt, wann die Daten entnommen oder diese durch die Datenaufnahmevorrichtung hinzugefügt wurden. Die Daten werden dann an die Datenaufnahmevorrichtung übertragen, wo sie für die spätere Abfrage gespeichert werden.
  • Obwohl 1 die Testvorrichtung als eine handgeführte Einheit veranschaulicht, versteht es sich von selbst, dass die Testvorrichtung viele Formen annehmen kann. Mit Bezug auf 3 sind beispielsweise in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Testvorrichtung und die Datenaufnahmevorrichtung integriert. Insbesondere in dieser Ausführungsform umfasst die Datenaufnahmevorrichtung weiterhin einen Prozessor 28, der elektrisch mit der Antenne 18, der Elektronik 20 und dem Speicher 24 der Datenaufnahmevorrichtung in Verbindung steht. Der Prozessor umfasst verschiedene Testmessfühler 30 und eine Elektronik zur Verbindung mit der Komponente. In Fällen, in denen das System an eine Batterie angeschlossen ist, kann der Prozessor auch einen Spannungseingang 32 haben, der zur Aufnahme von Energie an die Fahrzeugbatterie angeschlossen ist.
  • Während des Betriebs führt der Prozessor unter Einsatz der Testmessfühler und der Elektronik die verschiedenen Tests an der Batterie oder dem Generator aus, und übermittelt diese Daten an die Speichervorrichtung 24, wo sie gespeichert werden. Zusätzlich zur Durchführung des Tests, kann der Prozessor auch Software zur Durchführung der Analyse der Messwerte und der Vergleiche der aktuellen Messwerte mit den historischen Daten umfassen. Informationen, die diese Analyse betreffen, können ebenfalls in dem Speicher gespeichert werden. Da der Prozessor im Wesentlichen jederzeit der Komponente zugeordnet ist, kann er die Komponente, wie gewünscht, auf einer kontinuierlichen Basis oder einer periodischen Basis testen. Als solches kann der Zustand der Komponente kontinuierlich analysiert und es können in einem frühren Stadium beliebige Probleme mit der Komponente bestimmt werden.
  • In einigen Fällen kann die Komponente, der die erfindungsgemäße Datenaufnahmevorrichtung zugeordnet ist, Teil eines Gesamtsystems sein, das eine Mehrzahl von Komponenten umfasst. Zum Beispiel kann eine Batterie oder ein Generator in einem Fahrzeug angeordnet werden, das eine große Vielfalt anderer Komponenten und ein zentrales Rechensystem aufweist. In diesem Fall kann der Prozessor, zusätzlich zur Durchführung der Tests und zur Speicherung der Daten, auch mit dem Rest des elektrischen Systems des Fahrzeugs verbunden sein und die Testinformation an den zentralen Computer des Fahrzeugs liefern. Zustandsinformation, die die Batterie oder den Generator betrifft, wird dem Benutzer des Fahrzeugs über Instrumente und zur zentralisierten Datenspeicherung und Analyse im zentralen Computer zur Verfügung gestellt. Weiterhin sind im Stand der Technik Vorrichtungen zur Übertragung von Daten von einem Fahrzeug zu einer zentralen Recheneinheit, wie das auf Satelliten basierende Kommunikationssystem von Qualcomm oder die VESPLEXTM-Technologie von Vehicle Enhancement Systems bekannt. Die durch den Prozessor aufgenommenen Daten können durch diese Systeme an eine zentrale Recheneinheit übertragen werden, wo diese Daten für diejenigen verfügbar gemacht werden, die an der Wartung der Batterie oder des Generators interessiert sind. Weiterhin können wie in 1 die Daten durch eine handgeführte Testvorrichtung zugänglich sein, wenn die Batterie oder der Generator später während der Wartung des Fahrzeugs analysiert wird. Zusätzlich können die Daten einem Webserver in Form einer Webseite zum Einsatz entweder im Internet oder auf der Intranetsite eines Unternehmens aufgegeben werden.
  • 1 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der sich die Datenaufnahmevorrichtung auf der Komponente befinden und eine handgeführte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, die Komponente zu testen und Wartung an ihr durchzuführen sowie die Testdaten zur Archivierung an die Datenaufnahmevorrichtung zu übertragen. Bei typischen Ausführungsformen ist die Datenaufnahmevorrichtung ein HF-Tag, der entweder einen Speicher 24 enthält oder diesem zugeordnet ist. Die von der Testvorrichtung aufgenommenen Daten werden mit einem Abfragesignal und einem Befehl übertragen, um die Daten in den HF-Tag zu schreiben. Der HF-Tag empfängt das Abfragesignal, den Schreibbefehl und die Daten und benutzt das Abfragesignal als Energie, um die Daten zum Zwecke der Archivierung in den Speicher zu schreiben. Um Daten abzurufen, sendet die Testvorrichtung ein Abfragesignal zusammen mit einem Befehl zum Auslesen aus dem HF-Tag. Der HF-Tag nutzt das Abfragesignal als Energie zum Auslesen der erforderlichen Daten aus dem Speicher und zum Übertragen derselben an die Testvorrichtung. (es sei angemerkt, dass bei aktivem HF-Tag das Abfragesignal zur Versorgung des HF-Tags mit Energie nicht erforderlich ist).
  • 3 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der die Datenaufnahmevorrichtung auf der Komponente angeordnet ist und umfasst einen Prozessor und Sensoren zur Aufnahme von Daten, im Gegensatz zur unabhängigen handgeführten Vorrichtung von 1. Wie veranschaulicht, umfasst die Datenaufnahmevorrichtung von 3 einen Prozessor 28, eine Antenne (Sende-/Empfangsgerät) 18, Elektronik 22 und einen Speicher 24. Dies können einzelne Teile sein oder ein integrierter Schaltkreis. Weiterhin gibt es gegenwärtig bekannte HF-Tags, die Speicher und Eingänge zum Empfangen von Daten von den Sensoren umfassen. Diese HF-Tags umfassen auch Speicher zum Speichern von Daten. In diesem Fall hätte der HF-Tag mit den Sensoren und Messfühlern verbundene Eingänge für empfangene Daten über die Komponente. Wenn der HF-Tag von eine entfernt liegenden Testvorrichtung abgefragt wird, empfängt der HF-Tag Daten von den mit den Sensoren verbundenen Eingängen und speichert die Daten im Speicher des HF-Tags. Die entfernt liegende Vorrichtung kann dann später den HF-Tag abfragen, um die für jeden Test der Komponente gespeicherten Datensätze abzurufen.
  • Als eine Alternative zu den Ausführungsformen der 1 und 3 können die erfindungsgemäßen Systeme und Verfahren verschiedene Datenaufnahmevorrichtungen 12 umfassen, die mit verschiedenen Komponenten 14 in einem System verbunden sind. Jede Datenaufnahmevorrichtung ist angeordnet, um archivarische Daten zu speichern, welche die Test- und Wartungsdaten betreffen, die der Komponente zugeordnet sind, der sie zugeordnet ist. Das System dieser Ausführungsform umfasst im Wesentlichen eine zentralisierte Testvorrichtung. Die zentralisierte Testvorrichtung befindet sich nahe zu den Datenaufnahmevorrichtungen und kontrolliert deren Betrieb. Das System dieser Ausführungsform wird dazu genutzt, alle Komponenten im System zu testen und zu erhalten. In einer Ausführungsform gleicht die zentralisierte Testvorrichtung der handgeführten Vorrichtung von 1 in der Weise, dass sie Test- und Wartungsvorgänge an jeder Komponente durchführt und die Test- und Wartungsdaten zur Archivierung an die der Komponente zugeordneten Datenaufnahmevorrichtung überträgt. In diesem Fall führt der zentralisierte Prozessor die Tests durch und die Datenaufnahmevorrichtungen sind Archivspeichereinheiten.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist das System mehr wie das von 3, indem die Datenaufnahmevorrichtungen jeweils Prozessoren 28, Antennen 18, Elektronik 22 und Speicher 24 umfassen. Der Prozessor umfasst Eingänge für die Verbindung mit Sensoren und Messfühlern, die die Komponente betreffende Daten erfassen. In dieser Ausführungsform lenkt der zentralisierte Prozessor jede Datenaufnahmevorrichtung so, dass sie Daten von den jeder Datenaufnahmevorrichtung zugeordneten Sensoren und Fühlern aufnimmt, anstatt dass der zentralisierte Prozessor die eigentlichen Tests und die Wartung der Komponenten durchführt. Die Datenaufnahmevorrichtungen nehmen die Daten auf und speichern sie in ihren zugeordneten Speichern. Die Daten können auch zur Analyse oder Übertragung an eine zentralisierte Recheneinheit übertragen werden, wo die Daten denen zugänglich gemacht werden, die an der Wartung der Komponente interessiert sind. Wie vorstehend beschrieben, können die Daten von dem zentralisierten Prozessor aus zu dem zentralen Rechensystem unter Einsatz jedes beliebigen Kommunikationsmittels, umfassend das auf Satelliten basierende Kommunikationssystem von Qualcomm oder die VESPLEXTM-Technologie von Vehicle Enhancement Systems.
  • In den obigen Ausführungsformen werden bei dem erfindungsgemäßen System typischerweise HF-Chips eingesetzt, die zur Datenspeicherung an die Batterie oder den Generator angeschlossen sind, es versteht sich jedoch, dass statt des HF-Chips andere Technologien angewendet werden können. Zum Beispiel könnte in einer Ausführungsform eine Vorrichtung, in der Industrie als iButton® bekannt, den HF-Chip ersetzen. iButtons sind von Dallas Semiconductor Corp. gefertigte und vermarktete Vorrichtungen. Ein iButton ist ein Computerchip, der in Edelstahl eingeschlossen ist. Der Computerchip umfasst einen Speicher zur Datenspeicherung. Die Information zwischen einem iButton und einer Testvorrichtung wird durch einen kurzzeitigen Kontakt eines spezialisierten Lesestifts übertragen. Der Lesestift überträgt Information zu und von dem iButton. Mehr Information, die den iButton betrifft ist auf folgender Webseite verfügbar:
    http://www.ibuton.com/ibuttons/index.html.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann der HF-Chip durch einen Prozessor, eine Speichervorrichtung und ein IR-Sende-/Empfangsgerät ersetzt werden. In dieser Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung weiterhin ein Sende-/Empfangsgerät zur Übermittlung von Information über IR zwischen der Testvorrichtung und dem Prozessor zum Abrufen aus und zur Speicherung von Information in der Speichervorrichtung.
  • Der HF-Chip kann weiterhin durch einen Prozessor, eine Speichervorrichtung und einen HF-Sende-/Empfangsgerät ersetzt werden. In diese Ausführungsform werden die Übermittlungen zwischen dem Prozessor und dem Speicher und der Testvorrichtung unter Verwendung eines modulierten HF-Signals, wie Frequenzumtastungs-(FSK: Frequency Shift Keying), PDM (Pulsdauermodulation) oder sogar BLUETOOTH-Technologie (BLUETOOTH technology) durchgeführt..
  • Die obigen Ausführungsformen veranschaulichen die Verwendung von HF-Chips und anderen gleichen Vorrichtungen zum Testen von Batterien und Generatoren, es sollte sich jedoch verstehen, dass diese Konzepte auf andere elektrische und mechanische Einrichtungen im Fahrzeug ausgedehnt werden können. Zum Beispiel können zur Erfassung von Informationen wie Fluidstände, Temperaturen usw. verschiedene Sensoren in dem Fahrzeug angeordnet sein. HF-Chips und gegebenenfalls Speichervorrichtungen sind mit den Sensoren verbunden. Während des Betriebs wird eine Testvorrichtung dazu eingesetzt, die verschiedenen HF-Chips abzufragen. Es wird dann über Kommunikation mit dem HF-Chip Information von den Sensoren an die Testvorrichtung zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann die Information auch in dem dem HF-Chip zugeordneten Speicher gespeichert werden. In einigen der oben beschriebenen Ausführungsformen kann auch ein Prozessor mit dem HF-Chip umfasst sein, um die Sensoren auf einer kontinuierlichen oder periodischen Basis abzufragen. Weiterhin kann diese Testinformation in dem dem HF-Chip zugeordneten Speicher gespeichert werden.
  • Als solches kann Information betreffend die verschiedenen Komponenten eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, ohne dass ein Techniker nötig ist, um physischen Zugang zu den verschiedenen Komponenten zu bekommen. Stattdessen kann der Techniker unter Einsatz der Testvorrichtung einfach mit den verschiedenen HF-Chips kommunizieren.
  • Zusammengefasst stellt die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren zum Testen und zur Speicherung von Informationsdaten bereit, die sich auf das elektrische System eines Fahrzeugs beziehen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Datenaufnahmevorrichtung zur Verfügung, die einen sich auf der zu testenden Komponente, wie eine Batterie oder einen Generator befindenden Speicher aufweist. Das System umfasst ferner eine Testvorrichtung, die mit der Datenaufnahmevorrichtung kommuniziert, um Testdaten zu speichern, die die Komponente des Fahrzeugs betreffen. Die Testvorrichtung wird auch eingesetzt, um die Auswertung der aktuellen Daten und vorheriger Testdaten durchzuführen, die in dem Speicher der Datenaufnahmevorrichtung gespeichert sind und Information zur Verfügung zu stellen, die den Zustand der Komponente betrifft. Diese Information kann dann dazu eingesetzt werden, die Lebenserwartung der Komponente zu bestimmen. Sie kann weiterhin eingesetzt werden, um zu bestimmen, ob Garantieansprüche auf defekte Komponenten geltend gemacht werden können.
  • Zusätzlich zu den oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ebenfalls Systeme und Vorrichtungen zum Testen und Bestimmen, welche Komponente aus einer Anzahl von Komponenten in einem Komponentensatz funktionsgestört ist. Zum Beispiel wie in den 4A und 4B gezeichnet, umfasst ein typisches Schwerlastfahrzeug eine Mehrzahl von Batterien 40-1 bis 40-4, die parallel geschaltet sind, um verschiedene elektrische Systeme des Lastwagens mit elektrischer Energie zu versorgen. Die positiven Pole jeder Batterie sind über einen Leiter 42 miteinander verbunden und die negativen Pole für jede Batterie sind über einen Leiter 44 miteinander verbunden. Der durch die Batterien gelieferte Strom ist im Wesentlichen kumulativ. Insbesondere erzeugen die an den Positionen A–D erfassten Ströme, die jeweils durch die Batterien 40-1 bis 40-4 geliefert werden, einen kumulativen Ausgangsstrom T = A + B + C + D. Bei Betrachtung des kumulativen Stroms T ist es nicht möglich zu sagen, ob und wenn ja, welche der Batterien funktionsgestört ist. Im allgemeinen, wenn alle Batterien fehlerfrei funktionieren, sollte der durch jede Batterie während des Aufladens entnommene Strom und der durch jede Batterie während des Gebrauchs gelieferte Strom für jede Batterie innerhalb einer angemessenen Toleranz gleich sein. Während des Aufladens sollte zum Beispiel jede Batterie relativ die gleiche Menge an Strom entnehmen und ebenso sollte bei Einsatz der Batterien jede Batterie die gleiche Menge an Strom liefern. Die vorliegende Erfindung wertet die einzelnen Stromentnahmen und den Output der Batterien unter verschiedenen Ladebedingungen aus und aus dieser Auswertung wird bestimmt, ob und wenn ja, welche der Batterien funktionsgestört ist.
  • Es versteht sich, dass, obwohl die Beschreibung im Hinblick auf das Batterieleistungsverhalten erläutert wird, viele andere auf die gleiche Weise verbundene elektrische Komponenten unter Anwendung der nachfolgend erläuterten Verfahren und Techniken ausgewertet werden können.
  • Insbesondere umfassen, wie in 4A gezeigt, die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung einzelne Stromsensoren 46-1 bis 46-4, die zwischen jeder Batterie 40-1 bis 40-4 geschaltet sind. Die Sensoren kommunizieren über direkte Verbindung oder über eine drahtlose Verbindung mit einem Prozessor 48. Die Sensoren erfassen den Strom an jedem Batteriepol und liefern Strommesswerte. Durch Auswertung der von jedem Sensor gelieferten Strommesswerte, können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmen, ob und wenn ja, welche der Batterien funktionsgestört ist.
  • Wenn das Fahrzeug zum Beispiel fährt, werden die Batterien typischerweise durch einen Generator aufgeladen. In diesem Fall entnimmt jede Batterie eine bestimmte Menge Strom. Wenn eine der Batterien mehr Strom entnehmen sollte als die anderen Batterien, dann ist dies ein Indiz dafür, dass die Batterie schlecht ist oder funktionsgestört ist. Wenn zum Beispiel in 4A die Batterien aufgeladen werden, fließt Strom von links nach rechts (d.h. in Richtung der Batterie 40-1 zu 40-4). In diesem Fall stellt der von dem Sensor 46-4 erfasste Strom die Stromentnahme durch die Batterie 40-4 dar. Weiterhin stellt der von dem Sensor 46-3 erfasste Strom die Stromentnahme durch beide Batterien 40-3 und 40-4. In ähnlicher Weise stellt der von dem Sensor 46-2 erfasste Strom die Stromentnahme durch die Batterien 40-2 bis 40-4 dar, und der von dem Sensor 46-1 erfasste Strom stellt die Stromentnahme durch die Batterien 40-1 bis 40-4 dar. Vor diesem Hintergrund kann die Stromentnahme durch jede Batterie durch Subtraktion bestimmt werden.
  • Zum Beispiel in dem Fall, wenn der Sensor 46-4 5 Ampere erfasst, ist bekannt, dass die Batterie 40-4 5 Ampere entnimmt. Wenn weiterhin der Sensor 46-3 10 Ampere und Sensor 46-4 5 Ampere erfasst, dann entnimmt die Batterie 40-3 5 Ampere. Wenn zusätzlich der Sensor 46-2 15 Ampere und Sensor 46-1 20 Ampere erfasst, dann entnehmen die Batterien 40-2 und 40-1 auch 5 Ampere. In diesem Beispiel entnimmt jede Batterie dieselbe Menge Strom, so dass daraus geschlossen wird, dass alle Batterien richtig funktionieren. Wenn jedoch bestimmt würde, dass eine oder mehr Batterien mehr oder weniger Strom außerhalb eines Toleranzbereichs der anderen Batterien entnähme, könnte daraus entnommen werden, dass eine oder mehr Batterien funktionsgestört sind. Wenn zum Beispiel die Batterien 40-1 bis 40-3 jeweils 5 Ampere entnehmen, aber die Batterie 40-4 nur 2 Ampere entnimmt, wäre dies ein Indiz dafür, dass die Batterie 40-4 funktionsgestört sein könnte.
  • Ähnliche Messungen können durchgeführt werden, wenn die Batterien in Benutzung sind. Wenn insbesondere der Motor des Fahrzeugs aus ist, lädt der Generator nicht mehr die Batterien auf. Stattdessen versorgen jetzt die Batterien die elektrischen Systeme des Fahrzeugs mit Energie. In diesem Fall fließt Strom von rechts nach links in den 4A und 4B. Wenn in diesem Fall der Sensor 46-1 20 Ampere und der Sensor 46-2 15 Ampere anzeigt, liefert die Batterie 40-1 5 Ampere. Wenn weiterhin der Sensor 46-3 10 Ampere anzeigt, liefert die Batterie 40-2 5 Ampere und so weiter für die Batterien 40-3 und 40-4. Wenn auch hier wieder eine der Batterien weniger Strom als die anderen Batterien liefert, besteht wahrscheinlich ein Problem mit einer oder mehr Batterien.
  • Durch Auswertung des von jeder Batterie während des Aufladens entnommenen oder während des Einsatzes gelieferten Stroms können die erfindungsgemäßen Systeme und Verfahren ermitteln, ob eine Batterie in dem System funktionsgestört ist. Die obigen Beispiele sind lediglich Ausführungsformen zur Veranschaulichung. Eine funktionsgestörte Batterie kann verschiedene Einflüsse auf die Stromentnahme und -zufuhr des Systems haben. Wenn zum Beispiel die Batterie 40-3 funktionsgestört ist, kann sie während des Aufladens nicht nur dem Generator Strom entnehmen, sondern auch der Batterie 40-4 Strom entnehmen. In diesem Fall kann es den Anschein haben, dass aufgrund der addierten Stromentnahme von Batterie 40-3 der weniger gemessene Strom von Batterie 40-4 stammt. Um die Batterie 40-4 auszuschließen, müsste die Richtung des Stromflusses vom Sensor 46-4 berechnet werden. Wenn der Strom in die Richtung fließt, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die er fließen sollte, dann kann die Batterie 40-3 Strom von der Batterie 40-4 entnehmen. Es versteht sich von selbst, dass weitere ähnliche Szenarios die Auswertung der Stromrichtung und der Stromgröße erfordern würden, um zu bestimmen, welche Batterien funktionsgestört sind.
  • 4A ist eine Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Systems, in dem Sensoren des Halleffekt- oder des magnetoresistiven Typs eingesetzt werden. Diese Sensoren arbeiten, indem sie das magnetische Feld ermitteln, das durch den durch die Leiter fließenden Strom erzeugt wird. 4B veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, in der der Strom durch Spannungsmessung bestimmt wird. In dieser Ausführungsform sind Leitungsdrähte 50 mit den Polen der Batterien verbunden, und die Spannungsdifferenz wird gemessen. Diese Spannungsdifferenz wird durch den bekannten Widerstand der Leiter zwischen den beiden Batteriepolen verursacht. Da dieser Widerstand bekannt ist und die Spannung gemessen wird, kann der Strom durch den die Pole der Batterien miteinander verbindenden Leiter bestimmt werden. Sobald diese Ströme bestimmt sind, können sie, wie vorstehend beschrieben, in gleicher Weise ausgewertet werden.
  • In den 4A und 4B werden die Ströme unter Verwendung der positiven Pole der Batterien gemessen. Es versteht sich von selbst, dass entweder die positiven oder die negativen Pole eingesetzt werden. Der Strom fließt insbesondere in gleicher Weise durch die negativen Pole wie durch die positiven Pole. Der Einsatz der negativen Pole bringt keine nennenswerten Vorteile, dort wo Sensoren des Halleffekt- oder des magnetoresistiven Typs eingesetzt werden, da diese Sensoren den magnetischen Fluss und nicht direkt den Strom messen. Die Benutzung der negativen Pole bringt jedoch einige Vorteile, wenn, wie in 4B gezeigt, der Spannungsabfall entlang der Leiter gemessen wird. Insbesondere in Fällen, in denen die positiven Pole benutzt werden, ist eine Sicherung 52 zum Schutz gegen Kurzschlüsse für jeden Leitungsdraht erforderlich. Der kleine Messerfassungsdraht („gauge sensing wire") erfordert einen positiven Temperaturkoeffizienten PCT oder eine ähnliche Sicherungsvorrichtung. Wenn jedoch die Erfassungsleitungsdrähte von 4B mit den negativen Polen der Batterien verbunden werden, ist typischerweise keine Sicherung nötig.
  • 5 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Displays, das einem Benutzer des Systems und des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden kann. Die Anzeige liefert eine visuelle Anzeige bezüglich des Zustands jeder Batterie und kann visuelle oder hörbare Warnungen liefern, wenn eine Batterie funktionsgestört ist.
  • Die Systeme und Verfahren dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellen Tests und die Datenspeicherung von Information bezüglich des elektrischen Systems des Fahrzeugs bereit, im Hinblick auf die Batterien und die indirekte Analyse des Anlassstromkreises, des Ladestromkreises und auf alle anderen elektrischen Vorrichtungen im Fahrzeug bereit. Diese Systeme und Verfahren dieser Ausführungsform ermöglichen es, jede Batterie und das gesamte System durch den Einsatz eines Sensors entweder des Halleffekt-, des magnetoresistiven Typs oder durch Spannungsabfallmessungen stromabwärts von jeder Batterie zu analysieren. Die Fähigkeit, die aktuellen Daten während des Startens, des Aufladens und unter anderen Belastungsbedingungen mit allen Batterien bei derselben Temperatur zu speichern, zu analysieren und zu vergleichen, ermöglichen den Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung gute, schlechte und grenzwertige Batterien zu unterscheiden. Die Speicherung der Daten und das Senden dieser Daten auf SAE J1708/1587 oder auf SAE J1939 erlauben eine typische Diagnostik für die LKW-Industrie. Außerdem stellen das Speichern dieser Daten in getrennten HF-Vorrichtungen, die an jedem Halleffektsensor-„Poker Chip" angeordnet sind, oder ein einzelner „Poker Chip", der beim Mikroprozessor angeordnet ist, wie in vorstehend genannten Ausführungsformen beschrieben, ein alternatives Verfahren zur Übermittlung an ein handgeführtes oder an ein „roadside" Lesegerät dar.
  • Zahlreiche Veränderungen und weitere Ausführungsformen der Erfindung, die hier dargelegt wurden, werden von einem Fachmann verstanden, den diese Erfindungen betreffen, wobei er den Nutzen aus der in den vorstehenden Beschreibungen und den dazugehörigen Zeichnungen dargestellten Lehre zieht. Deswegen versteht es sich von selbst, dass die Erfindungen nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sind und dass Veränderungen und andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche enthalten sein sollen. Obwohl hier spezifische Begriffe verwendet werden, werden sie lediglich in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne und nicht zum Zweck der Einschränkung benutzt.

Claims (14)

  1. System zur Überwachung von elektrischen Komponenten (40-140-4) eines elektrischen Systems, das mindestens erste und zweite elektrische Komponenten aufweist, die durch einen ersten Leiter, der Anschlüsse der ersten und zweiten elektrischen Komponenten miteinander verbindet und einen zweiten Leiter, der einen Anschluss der ersten elektrischen Komponente mit einem Rest des elektrischen Systems verbindet, parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst: eine erste Stromerfassungsvorrichtung (46-3), die zwischen der ersten elektrischen Komponente (40-3) und dem Rest des elektrischen Systems angeschlossen ist; und eine zweite Stromerfassungsvorrichtung (46-4), die zwischen den ersten (40-3) und zweiten elektrischen Komponenten (40-4) angeschlossen ist, wobei, wenn Strom vom Rest des elektrischen Systems aus zu den ersten und zweiten elektrischen Komponenten fließt, der von der zweiten Stromerfassungsvorrichtung (46-4) erfasste Strom gleichgroß wie der von der zweiten elektrischen Komponente (40-4) entnommene Strom ist und Strom, der von der ersten Stromerfassungsvorrichtung (46-3) erfasst wird, gleichgroß wie der Strom ist, der von den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten gemeinsam entnommen wird, und wobei, wenn Strom von den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten zum Rest des elektrischen Systems fließt, ist der von der zweiten Stromerfassungsvorrichtung (46-4) erfasste Strom gleichgroß wie der von der zweiten elektrischen Komponente (40-4) gelieferte Strom und Strom, der von der ersten Stromerfassungsvorrichtung (46-3) erfasst wird, ist gleichgroß wie der Strom der von den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponente gemeinsam geliefert wird.
  2. Ein System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Prozessor (48), der mit den ersten (46-3) und zweiten (46-4) Stromsensoren verbunden ist, wobei der Prozessor den durch die erste elektrische Komponente entnommenen und gelieferten Strom ermittelt, indem er den von dem zweiten Stromsensor erfassten Strom von dem Strom subtrahiert, der von dem ersten Stromsensor erfasst ist.
  3. Ein System nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten elektrischen Komponenten Batterien sind und die erste und zweite Stromerfassungsvorrichtung den durch die Batterien entnommenen und zugeführten Strom erfassen.
  4. Ein System nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stromerfassungselemente Halleffekt-Sensoren sind.
  5. Ein System nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stromerfassungselemente magnetoresistive Sensoren sind.
  6. Ein System nach Anspruch 2, wobei die zweite Stromerfassungsvorrichtung umfasst: Erfassungsleiter (50), die mit gegenüberliegenden Enden des ersten Leiters verbunden sind, der zwischen den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten angeschlossen ist; und einen Spannungsmesser (48), der zur Ermittlung eines Spannungsabfalls über dem ersten Leiter mit den Erfassungsleitern verbunden ist, wobei der Prozessor den Strom in dem ersten Leiter basierend auf einen bekannten Widerstand des Leiters und auf den ermittelten Spannungsabfall über dem ersten Leiter bestimmt.
  7. Ein System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine dritte Stromerfassungsvorrichtung (46-2), die zwischen einer dritten elektrischen Komponente (40-2) und dem Rest des elektrischen Systems angeschlossen ist, wobei, wenn Strom vom Rest des elektrischen Systems aus zu den ersten (40-3), den zweiten (40-4) und den dritten elektrischen Komponenten (40-2) fließt, der von der dritten Stromerfassungsvorrichtung (46-2) erfasste Strom gleichgroß wie der durch die ersten (40-3), die zweiten (40-4) und die dritten (40-2) elektrischen Komponenten entnommene Strom ist, und wobei, wenn Strom von den ersten (40-3), den zweiten (40-4) und den dritten (40-2) elektrischen Komponenten zu dem Rest des elektrischen Systems fließt, ist der von der dritten Stromerfassungsvorrichtung (46-2) erfasste Strom gleichgroß wie der durch die ersten (40-3), die zweiten (40-4) und die dritten (40-2) elektrischen Komponenten gelieferte Strom.
  8. Ein Verfahren zur Überwachung von elektrischen Komponenten (40-140-4) eines elektrischen Systems, das mindestens erste und zweite elektrische Komponenten aufweist, die durch einen ersten Leiter, der Anschlüsse der ersten und zweiten elektrischen Komponenten miteinander verbindet und einen zweiten Leiter, der einen Anschluss der ersten elektrischen Komponente mit einem Rest des elektrischen Systems verbindet, parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: das Erfassen des Stroms, wobei wenn er vom Rest des elektrischen Systems aus zu den ersten und zweiten elektrischen Komponenten fließt, ist der zwischen den ersten (40-3) und zweiten elektrischen Komponenten (40-4) erfasste Strom gleichgroß wie der durch die zweite elektrische Komponente entnommene Strom, und der zwischen der ersten elektrischen Komponente (40-3) und dem Rest des elektrischen Systems erfasste Strom gleichgroß wie der durch die ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten entnommene Strom, wobei, wenn Strom von den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten aus zu dem Rest des elektrischen Systems fließt, ist der zwischen den ersten (40-3) und zweiten elektrischen Komponenten (40-4) erfasste Strom gleichgroß wie der durch die zweite elektrische Komponente (40-4) gelieferte Strom, und der zwischen der ersten elektrischen Komponente (40-3) und dem Rest des elektrischen Systems erfasste Strom entspricht dem von den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten gemeinsam gelieferten Strom.
  9. Ein Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend das Subtrahieren des zwischen den ersten (40-3) und zweiten elektrischen Komponenten (40-4) erfassten Stroms von dem zwischen der ersten elektrischen Komponente (40-3) und dem Rest des elektrischen Systems erfassten Strom.
  10. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ersten und zweiten elektrischen Komponenten Batterien sind und der Erfassungsschritt das Erfassen des durch die Batterien entnommenen und durch sie gelieferten Stroms umfasst.
  11. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Erfassungsschritt das Erfassen des Stroms mit Halleffekt-Sensoren umfasst.
  12. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Erfassungsschritt das Erfassen des Stroms mit magnetoresistiven Sensoren umfasst.
  13. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Erfassungsschritt umfasst: das Bereitstellen von Erfassungsleitern (50), die mit gegenüberliegenden Enden des ersten Leiters verbunden sind, welcher zwischen den ersten (40-3) und zweiten (40-4) elektrischen Komponenten angeschlossen ist; und das Bestimmen des Stroms in dem ersten Leiter basierend auf einen bekannten Widerstand des Leiters und auf den ermittelten Spannungsabfall über dem ersten Leiter.
  14. Ein System nach Anspruch 8, weiterhin umfassend eine dritte Stromerfassungsvorrichtung (46-2), die zwischen einer dritten elektrischen Komponente (40-2) und dem Rest des elektrischen Systems angeschlossen ist; wobei, wenn Strom vom Rest des elektrischen Systems aus zu den ersten (40-3), den zweiten (40-4) und dritten (40-2) elektrischen Komponenten fließt, der zwischen den dritten und zweiten elektrischen Komponenten erfasste Strom gleichgroß wie der durch die ersten (40-3), zweiten (40-4) und dritten (40-2) elektrischen Komponenten entnommene Strom ist und wobei, wenn Strom von den ersten (40-3), den zweiten (40-4) und dritten (40-2) elektrischen Komponenten aus zum Rest des elektrischen Systems fließt, der zwischen den dritten und zweiten elektrischen Komponenten erfasste Strom gleichgroß wie der durch die ersten (40-3), die zweiten (40-4) und dritten (40-2) elektrischen Komponenten gelieferte Strom ist.
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