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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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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.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG(EN)
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Während die
Erfindung somit allgemein beschrieben wurde, wird nun Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen
genommen, die nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind
und wobei:
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1 ein
System gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zum Testen und zur Speicherung von Daten einer Batterie
darstellt;
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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;
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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;
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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;
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5 eine
visuelle Anzeige gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, um einem Benutzer eine
Funktionsstörung
einer Komponente anzuzeigen.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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Im
Allgemeinen können
die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung mehrere verschiedene
Formen in Abhängigkeit
von der Anwendung annehmen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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..
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.