DE102016210989A1 - Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug - Google Patents

Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102016210989A1
DE102016210989A1 DE102016210989.8A DE102016210989A DE102016210989A1 DE 102016210989 A1 DE102016210989 A1 DE 102016210989A1 DE 102016210989 A DE102016210989 A DE 102016210989A DE 102016210989 A1 DE102016210989 A1 DE 102016210989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
sensor module
vehicle
module
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016210989.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Graf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102016210989.8A priority Critical patent/DE102016210989A1/de
Publication of DE102016210989A1 publication Critical patent/DE102016210989A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul (100) mit Energierückgewinnung und ein Steuermodul für Fahrzeuge sowie ein Fahrzeug. Das erfindungsgemäße Sensormodul (100) weist ein Sensorelement (110), ein Energierückgewinnungselement (120), das dazu ausgebildet ist, die kinetische oder thermische Energie eines mechanischen Bauteils (10) des Fahrzeugs zurückzugewinnen, eine Auswerteeinheit (130), die dazu ausgebildet, die vom Sensorelement (110) erzeugten elektrischen Signale zumindest teilweise aufzubereiten, und eine Funkeinheit (140) auf, die dazu ausgebildet ist, Signale an eine Steuereinheit des Fahrzeugs drahtlos zu übermitteln. Das elektrische Signal des Sensorelements (110) dient neben der Signalfunktion auch zusätzlich als Energiequelle für die Auswerteinheit (130) und/oder die Funkeinheit (140).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul mit Energierückgewinnung und ein Steuermodul für Fahrzeuge und ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Sensormodul zur Anbringung an mechanischen Fahrzeugteilen eines Fahrzeugs.
  • In modernen Kraftfahrzeugen werden viele verschiedene Arten von Sensoren zum Betrieb des Verbrennungsmotors, des Getriebes und andere Aggregate verwendet. Üblicherweise sind diese Sensoren über ein Kabel mit jeweiligen Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden. Mittels der Kabelverbindungen werden die einzelnen Sensoren mit Energie versorgt und liefern wiederum Messwerte an ein entsprechendes Steuergerät zurück.
  • Die Anzahl der Sensoren wächst im Zuge der Elektrifizierung und der Integration von zusätzlichen Aggregaten stetig an. Folglich sind auch der Verdrahtungsaufwand zum Verbinden der Sensoren mit den jeweiligen Steuergeräten und die damit verbundenen Kosten für einen entsprechenden Kabelbaum gestiegen. Der Energiebedarf der einzelnen Sensoren ist jedoch hinsichtlich der Stromversorgung und der Signalströme relativ gering und erfordert folglich nur einen sehr geringen Leistungsquerschnitt, so dass die Leitungen vorwiegend in Bezug auf mechanische Anforderungen dimensioniert sind und nicht in Bezug auf die elektrische Belastung.
  • Es gibt bereits Bestrebungen, einen Batteriebetrieb der Sensoren zu realisieren, wobei es häufig jedoch an den Einsatzbedingungen und Lebensdaueranforderungen scheitert.
  • Beispielsweise ist aus der EP 2 132 049 A1 ein Reifensensormodul zum Einsatz in einem Fahrzeugreifen sowie ein Verfahren zum Ermitteln von Zustandsgrößen eines Fahrzeugreifens bekannt. Die Energieversorgung der Steuereinrichtung bzw. der Auswerte-ASICs werden grundsätzlich durch eine Batterie bzw. einen sich verbrauchenden Energiespeicher vorgenommen und die Energieversorgung wird durch einen zusätzlichen elektromechanischen Energiewandler geschlossen bzw. geöffnet. Hierzu sind zusätzlich zu der Steuereinrichtung bzw. den Auswerte-ASICs, der Sensoreinrichtung und gegebenenfalls weiteren Bauelementen sowohl die Batterie als auch der elektromechanische Energiewandler an eine Schaltereinrichtung angeschlossen, die als Schalter-ASIC ausgebildet sind. Das Schalter-ASIC unterbricht und schließt die Energieversorgung des Auswerte-ASICs durch die Batterie in Abhängigkeit des Ausgangssignals des elektromechanischen Energiewandlers bzw. piezoelektrischen Bauelements.
  • Die US 2012/0255349 A1 offenbart ein Mikroleistungssystem und ein Reifendrucküberwachungssystem mit einem Energierückgewinnungsmodul und einer Berechnungsvorrichtung. Das Energierückgewinnungsmodul umfasst eine Energierückgewinnungseinheit mit einem kombinierten Vibrationsenergie/Funkfrequenzenergierückgewinner. Ein einziges Sensorelement wird sowohl zur Vibrationsenergierückgewinnung und für die Funkverbindung mit Funkfrequenzenergierückgewinnung verwendet. Rückgewonnene Energie wird an ein Leistungsmanagementmodul übertragen, welches Komponenten des Energierückgewinnungsmoduls antreibt.
  • Die US 7 994 901 B2 offenbart ein Radbolzen- und Radmutterüberwachungssystem sowie ein Verfahren und Komponenten hierfür. Ein Sensor kann dabei vom Radbolzen, der Radmutter oder von sowohl dem Radbolzen und der Radmutter getragen werden.
  • Aus der US 8 664 833 B2 ist eine selbstangetriebene Leistungszufuhreinrichtung mit einer flexiblen Leiterplatte für ein kabelloses Sensornetzwerk bekannt. Die selbstgetriebene Leistungszufuhrvorrichtung weist eine flexible Leiterplatte, eine an der flexiblen Leiterplatte angeordnete untere Elektrode, einen piezoelektrischen Körper mit einer auf der unteren Elektrode angebrachten freitragenden Struktur und eine an dem piezoelektrischen Körper gebildete obere Elektrode auf.
  • Ferner beschreibt die CN 203 185 999 U eine Reifensicherheitsüberwachungsvorrichtung, die einen Temperatursensor, einen Drucksensor, eine Steuerung, ein Radiofrequenzmodul, ein Energiespeichermodul und ein piezoelektrisches Element aufweist. Das piezoelektrische Element ist mit dem Energiespeichermodul verbunden. Das Radiofrequenzmodul steht mit einer Hauptsteuerung in Funkverbindung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensormodul für Fahrzeuge vorzusehen, das drahtlos mit einer Steuereinheit kommunizieren kann und hinsichtlich Verdrahtungsaufwand und Kosten optimiert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Sensormodul gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zu Grunde, dass ein Sensorelement eines Sensormoduls unmittelbar an einem mechanischen Bauteil eines Fahrzeugs, beispielsweise einem Getriebe, einem Antriebsstrang, etwaigen Pumpen, dem Motorblock, Hilfsaggregaten, Fahrwerksteilen, dem Abgasstrang und dergleichen, angebracht werden kann und die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils des Fahrzeugs zurückgewinnen kann. Dabei dient das vom Sensorelement des Sensormoduls erzeugte und der Auswerteeinheit des Sensormoduls übermittelte elektrische Signal als Sensorsignal und gleichzeitig als Energiequelle für eine Auswerteeinheit und/oder eine Funkeinheit des Sensormoduls.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Sensormodul zur Anbringung an einem mechanischen Bauteil eines Fahrzeugs vorgesehen, das ein Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, elektrische Signale zu erzeugen, die eine zu erfassende Messgröße anzeigen, ein Energierückgewinnungselement, das dazu ausgebildet ist, direkt an dem mechanischen Bauteil des Fahrzeugs angebracht zu werden und die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils des Fahrzeugzugs ausschließlich zum Betreiben des Sensorelements zurückzugewinnen, eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, die vom Sensorelement erzeugten elektrischen Signale zu erhalten und zumindest teilweise aufzubereiten und eine mit der Auswerteeinheit verbundene Funkeinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die von der Auswerteeinheit zumindest teilweise aufbereiteten Signale des Sensorelements an eine Steuereinheit des Fahrzeugs drahtlos zu übermitteln. Das vom Sensorelement erzeugte und der Auswerteeinheit übermittelte elektrische Signal dient dabei zusätzlich als Energiequelle für die Auswerteeinheit und/oder die Funkeinheit.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung umfasst die zurückzugewinnende kinetische Energie des mechanischen Bauteils die Vibrationsenergie eines vibrierenden mechanischen Bauteils, wie z. B. des vibrierenden Getriebegehäuses. Außerdem umfasst im Rahmen der vorliegenden Anmeldung die zurückzugewinnende kinetische Energie des mechanischen Bauteils beispielsweise die Bewegungsenergie eines rotatorischen oder translatorischen mechanischen Bauteils, wie beispielsweise ein Zahnrad oder eine Pleuelstange.
  • Folglich können beispielsweise die von einem Klopfsensor erfassten Vibrationen eines Motorblocks zum Einen als elektrisches Signal auf die Größe der Frequenzen hinweisen und zum Anderen die elektrischen Signale in Form von elektrischen Spannungen als Energiequelle für die Auswerteeinheit des Sensormoduls dienen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensormoduls sind das Sensorelement und das Energierückgewinnungselement in einem Element integriert und vereinheitlicht. Das heißt, dass das Sensorelement die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils des Fahrzeugs zurückgewinnt und gleichzeitig ein die jeweilige Messgröße anzeigendes Signal der Auswerteeinheit bereitstellt. Beispielsweise ist das Sensorelement ein piezoelektrisches Bauteil, das die Vibrationsenergie des mechanischen Bauteils des Fahrzeugs zurückgewinnt und die Größe der Rückgewinnung gleichzeitig als Signal für die entsprechende Messgröße dient.
  • Ferner ist das Sensorelement beispielsweise eine Spule mit einem magnetisch vorgespannten Kreis, in welcher die Reluktanzänderung, d. h. die Änderung des magnetischen Widerstands, in diesem Kreis durch ein sich vorbeibewegendes Bauteil, wie z. B. ein Nocken oder ein Zahn eines Zahnrads, zur Induktion der Signalspannung in der Spule führt. Die so erzeugte Signalspannung kann gleichzeitig als Betriebsspannung für die Auswerteeinheit dienen. Zusätzlich oder alternativ kann das mechanische Bauteil eine Magnetisierung aufweisen, die beim Vorbeibewegen an der Spule zu einer Flussänderung und einer induzieren Spannung führt, welche als Signalspannung und Energieversorgung dient.
  • Außerdem ist das Sensorelement beispielsweise ein thermoelektrischer Generator, wie z. B. ein Peltier-Element, der an einem thermischen mechanischen Bauteil, wie z. B. dem Abgasrohr, angebracht ist und die thermische Energie zurückgewinnt. Beispielsweise kann eine Lambda-Sonde oder ein Stickoxidsensor mit einer derartigen Energierückgewinnung und einer drahtlos kommunizierenden Einheit ausgebildet sein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensormoduls ist das Energierückgewinnungselement mikromechanisch hergestellt, in dem z. B. ein Piezoelement direkt auf einen Siliziumchip aufgebracht wird. Dies kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch Aufsputtern, Aufdampfen oder ähnlichen Verfahren der Halbleitertechnik realisiert werden.
  • Bevorzugt ist, wenn das Sensorelement und das Energierückgewinnungselement auf einem gemeinsamen Trägerelement, beispielsweise einem Halbleiterelement, aufgebracht sind. Folglich bilden das Sensorelement und das Energierückgewinnungselement ein gemeinsames Bauteil. Vorzugsweise ist außerdem die Funkeinheit auf diesem Trägerelement aufgebracht. Zusätzlich oder anstelle der Funkeinheit ist die Auswerteeinheit auf diesem Trägerelement aufgebracht.
  • Es kann ferner bevorzugt sein, wenn die Auswerteeinheit und die Funkeinheit auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind und somit ein gemeinsames Bauteil bilden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensormoduls ist eine Übertragungseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, Signale eines anderen, benachbarten Sensormoduls zu empfangen und an eine Steuereinheit des Fahrzeugs weiterzuleiten. Dadurch können die Signale von einem von der Steuereinheit weiter entfernten Sensormodul über ein dazwischen und zur Steuereinheit näher angeordnetes Sensormodul zuverlässig gesendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermodul für Fahrzeuge vorgesehen, das eine Steuereinheit und mehrere Sensormodule gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Dabei steht jedes der mehreren Sensormodule mit der Steuereinheit in Funkverbindung.
  • Dabei kann es bevorzugt sein, dass die mehreren Sensormodule ebenfalls miteinander in Funkverbindung stehen und dazu ausgebildet sind, die jeweiligen Signale untereinander zu empfangen und an die Steuereinheit weiterzuleiten. Vorzugsweise ist zumindest eines der mehreren Sensormodule ferner dazu ausgebildet, die Signale eines anderen Sensormoduls zu empfangen und, wenn das Empfangen eines Signals des anderen Sensormoduls ausbleibt, ein Warnsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, das einen Fehler des anderen Sensormoduls anzeigt. Somit sind die Sensormodule untereinander vernetzt und können somit einen Fail-Safe-Betrieb bereitstellen. Dabei überwachen sich benachbarte Sensormodule in zeitlich vorbestimmten Abständen und können somit die Funktionstüchtigkeit der benachbarten Sensormodule kontinuierlich überwachen. Bei einem Ausfall eines Sensormoduls kann somit ein entsprechendes Warnsignal an die Steuereinheit ausgegeben werden, welches dem Fahrer unmittelbar diese Warnung übermittelt und der Fahrer des Fahrzeugs eine Wartung bzw. einen Austausch des defekten Sensormodules durchführen kann.
  • Ferner kann es bevorzugt sein, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Funktionsfähigkeit von zumindest einem Sensormodul dadurch zu überprüfen, dass in zeitlichen Abständen die Signalqualität des zumindest einen Sensormoduls überprüft wird. Unterschreitet die Signalqualität des zumindest einen Sensormoduls einen vorbestimmten Grenzwert, kann auf einen Fehler des zumindest einen Sensormoduls geschlossen und eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug offenbart, das ein mechanisches Bauteil, das während der Fahrt des Fahrzeugs zumindest teilweise vibriert, einer rotatorischen oder translatorischen Bewegung unterliegt und/oder einer Temperaturänderung, vorzugsweise einer Temperaturerhöhung gegenüber der Umgebung, unterzogen ist, und ein erfindungsgemäßes Steuermodul aufweist. Dabei ist das Energierückgewinnungselement direkt an dem mechanischen Bauteil angebracht und dazu ausgebildet, die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils des Fahrzeugs ausschließlich zum Betreiben des Sensorelements zurückzugewinnen.
  • Bevorzugt ist das mechanische Bauteil der Motorblock, das Getriebegehäuse, der Antriebsstrang, etwaige Pumpen, Hilfsaggregate, Fahrwerksteile, der Abgasstrang oder dergleichen.
  • Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Auslegen der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen bekannt, in denen:
  • 1 eine Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 2 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 3 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 4 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 5 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 6 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 7 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt,
  • 8 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt, und
  • 9 eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls für Fahrzeuge zeigt.
  • Die 1 zeigt eine Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. Das Sensormodul 100 ist zur Anbringung an einem mechanischen Bauteil 10 eines Fahrzeugs (nicht explizit dargestellt) ausgebildet. Das mechanische Bauteil 10 kann beispielsweise ein Getriebegehäuse, ein Antriebsstrang, ein Motorblock oder ein Pumpengehäuse einer Pumpe des Fahrzeugs sein.
  • Das Sensormodul 100 weist ein Sensorelement 110 und ein Energierückgewinnungselement 120 auf, die in der in der 1 dargestellten Ausgestaltung auf einem gemeinsamen Trägerelement 112, beispielsweise ein Halbleiterelement, angeordnet sind. Wie in der 1 mittels gestrichelten Linien und Pfeilen schematisch dargestellt, ist das Energierückgewinnungselement 120 dazu ausgebildet, die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils 10 des Fahrzeugs zurückzugewinnen und dem Sensorelement 110 zum Betreiben desselben bereitzustellen.
  • Das Sensormodul 100 weist ferner eine Auswerteeinheit 130 mit einem Versorgungskreis 132 auf, die von dem Sensorelement 100 elektrische Signale (siehe Pfeil 114 der 1) empfängt und zumindest teilweise aufbereitet. Ferner wird das von dem Sensorelement 110 erzeugte Signal dem Versorgungskreis 132 bereitgestellt (siehe Pfeil 116 der 1), der diese Signal als Energiequelle für die Auswerteschaltung 120 und die weiteren Bauteile des Sensormoduls 100 verwendet und diese mit elektrischer Energie versorgt.
  • Ferner umfasst das Sensormodul 100 eine Funkeinheit 140, die eine Funkschnittstelle 142 und ein mit der Funkschnittstelle 142 verbundenes Antennenelement 144 aufweist. Die Funkeinheit 140 ist mit der Auswerteeinheit 130 mittels einer Verbindung 134 verbunden.
  • Das Antennenelement 144 ist dazu ausgebildet, die von der Auswerteeinheit 130 aufbereiteten und von der Funkschnittstelle 142 weitergeleiteten elektrischen Signale des Sensorelements 120 an eine Steuereinheit des Fahrzeugs drahtlos zu übersenden, beispielsweise mittels Radiofrequenzen in den gegebenenfalls länderspezifisch unterschiedlichen für Datenübertragung auf Kurzstrecken und mit Mikroleistung freigegebenen Bändern.
  • In der 1 ist dargestellt, dass das vom Sensorelement 110 erzeugte elektrische Signal sowohl als Information über die zu erfassende Messgröße sowie als Energiequelle für den Versorgungskreis 132 dient, welcher die Auswerteeinheit 130, die Funkschnittstelle 142 und das Antennenelement 144 mit Strom versorgt. Folglich ist das Energierückgewinnungselement 120 dazu ausgebildet, die rückgewonnene kinetische oder thermische Energie ausschließlich dem Sensorelement 110 zu dessen Betrieb bereitzustellen.
  • Das Sensormodul 100 kann beispielsweise als Drucksensor, Temperatursensor, Vibrationssensor, Stickoxidsensor, Lambdasonde oder als Sensor für Anwesenheit eines Maschinenteils oder die Position eines Zahnrads ausgebildet sein.
  • In der 2 ist eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100 gezeigt. In der 2 werden für bereits aus der 1 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 gemäß der 2 unterscheidet sich von dem Sensormodul 100 gemäß der 1 darin, dass das Sensorelement 111 der 2 gleichzeitig als Energierückgewinnungselement fungiert. Das heißt, dass das Sensorelement 111 der 2 sowohl die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils 10 zurückgewinnt als auch ein die zu erfassende Messgröße anzeigendes elektrisches Signal der Auswerteeinheit 130 übermittelt, welches als Energiequelle für den Versorgungskreis 132 und die weiteren Bauelemente des Sensorelements 100 dient. Beispielsweise arbeitet das Sensorelement 120 der 2 als Klopfsensor, der die Vibrationen des Motorblocks 10 erfasst. Die Stärke der Vibrationen werden als Signal erfasst und können gleichzeitig als Vibrationsenergie zurückgewonnen werden, um das Sensormodul 100 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Die 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 3 werden für bereits aus den 1 und 2 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 3 unterscheidet sich von dem Sensormodul 100 der 2 darin, dass die Auswerteeinheit 130 und die Funkschnittstelle 142 auf einem gemeinsamen Trägerelement 136, beispielsweise einem Halbleiterlelement, aufgebracht sind.
  • Die 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 4 werden für bereits aus den 1 bis 3 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 4 unterscheidet sich von dem Sensormodul 100 der 1 darin, dass das Sensorelement 110 und das Energierückgewinnungselement 120 auf getrennten Bauteilen angeordnet sind und folglich nicht, wie in der 1 beschrieben, auf einem gemeinsamen Trägerelement aufgebracht sind.
  • Die 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 5 werden für bereits aus den 1 bis 4 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Gemäß der 5 sind das Sensorelement 110, die Auswerteeinheit 130 samt dem Versorgungskreis 132 sowie die Funkschnittstelle 142 auf einem gemeinsamen Trägerelement 138, beispielsweise einem Halbleiterelement, aufgebracht.
  • Die 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 6 werden für bereits aus den 1 bis 5 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 6 unterscheidet sich von dem Sensormodul der 5 darin, dass auch das Energierückgewinnungselement 120 auf einem gemeinsamen Trägerelement 138, beispielsweise einem Halbleiterelement, aufgebracht ist.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Ausführungsform der 6 ist es bevorzugt, dass das Sensorelement 110 und das Energierückgewinnungselement 120 gemäß der 2 und 3 als Sensorelement 111 ausgebildet ist. Das heißt, dass das Sensorelement 110 gleichzeitig als Energierückgewinnungselement fungiert. Folglich rekuperiert ein solches Sensorelement die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils 10 und übermittelt ein die zu erfassende Messgröße anzeigendes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit 130, welches als Energiequelle für den Versorgungskreis 132 und die weiteren Bauelemente des Sensorelements 100 dient.
  • Die 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 7 werden für bereits aus den 1 bis 6 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 7 unterscheidet sich von dem Sensormodul der 4 darin, dass das Energierückgewinnungselement 120 die rückgewonnene Energie dem Versorgungskreis 132 mittels einer Verbindung 118 bereitstellt, der wiederum das restliche Sensormodul, insbesondere auch das Sensorelement 110, mit Energie versorgt. Folglich dient das Sensorsignal des Sensorelements 110 nicht als Energiequelle für die Auswerteeinheit und die restlichen Elemente des Sensormoduls 100.
  • Die 8 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 8 werden für bereits aus den 1 bis 7 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 8 unterscheidet sich von dem Sensormodul 100 der 7 darin, dass das Sensorelement 110, die Auswerteeinheit 130 sowie die Funkschnittstelle 142 auf einem gemeinsamen Trägerelement 146, beispielsweise einem Halbleiterlelement, aufgebracht sind.
  • Die 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines beispielhaft offenbarten Sensormoduls 100. In der 9 werden für bereits aus den 1 bis 8 bekannte Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Das Sensormodul 100 der 9 unterscheidet sich von dem Sensormodul der 8 darin, dass zusätzlich das Energierückgewinnungselement 120 zusammen mit dem Sensorelement 110, der Auswerteeinheit 130 und der Funkschnittstelle 142 auf dem gemeinsamen Trägerelement 146, beispielsweise einem gemeinsamen Halbleiterlelement, aufgebracht sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2132049 A1 [0005]
    • US 2012/0255349 A1 [0006]
    • US 7994901 B2 [0007]
    • US 8664833 B2 [0008]
    • CN 203185999 U [0009]

Claims (14)

  1. Sensormodul (100) zur Anbringung an einem mechanischen Bauteil (10) eines Fahrzeugs, wobei das Sensormodul (100) aufweist: – ein Sensorelement (110), das dazu ausgebildet ist, elektrische Signale zu erzeugen, die eine zu erfassende Messgröße anzeigen, – ein Energierückgewinnungselement (120), das dazu ausgebildet ist, direkt an dem mechanischen Bauteil (10) des Fahrzeugs angebracht zu werden und die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils (10) des Fahrzeugs ausschließlich zum Betreiben des Sensorelements (110) zurückzugewinnen, – eine Auswerteeinheit (130), die dazu ausgebildet, die vom Sensorelement (110) erzeugten elektrischen Signale zu erhalten und zumindest teilweise aufzubereiten, und – eine mit der Auswerteeinheit (130) verbundene Funkeinheit (140), die dazu ausgebildet ist, die von der Auswerteeinheit (130) ausgewerteten elektrischen Signale des Sensorelements (110) an eine Steuereinheit des Fahrzeugs drahtlos zu übermitteln, wobei das vom Sensorelement (110) erzeugte und der Auswerteeinheit (130) übermittelte elektrische Signal zusätzlich als Energiequelle für die Auswerteinheit (130) und/oder die Funkeinheit (140) dient.
  2. Sensormodul (100) nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement (110) und das Energierückgewinnungselement (120) in einem gemeinsamen Element (111) integriert sind.
  3. Sensormodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energierückgewinnungselement (120) mikromechanisch hergestellt ist.
  4. Sensormodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energierückgewinnungselement (120) als Piezoelement oder als Spule ausgebildet ist.
  5. Sensormodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (110) und das Energierückgewinnungselement (120) auf einem gemeinsamen Trägerelement (112) aufgebracht sind.
  6. Sensormodul (100) nach Anspruch 5, wobei eine Funkschnittstelle (142) der Funkeinheit (140) ebenfalls auf dem gemeinsamen Trägerelement (112) des Sensorelements (110) aufgebracht ist.
  7. Sensormodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Auswerteeinheit (140) und eine Funkschnittstelle (142) der Funkeinheit (140) auf einem gemeinsamen Trägerelement (136) angeordnet sind.
  8. Sensormodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Übertragungseinheit, die dazu ausgebildet ist, Signale eines anderen Sensormoduls (100) zu empfangen und an eine Steuereinheit des Fahrzeugs weiterzuleiten.
  9. Steuermodul für Fahrzeuge, mit: – einer Steuereinheit und – mehreren Sensormodulen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eins der mehreren Sensormodule (100) mit der Steuereinheit in Funkverbindung steht.
  10. Steuermodul nach Anspruch 9, wobei zumindest eins der mehreren Sensormodule (100) mit zumindest einem anderen Sensormodul (100) in Funkverbindung steht und dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Signale untereinander zu empfangen und an die Steuereinheit weiterzuleiten.
  11. Steuermodul nach Anspruch 10, wobei zumindest eins der mehreren Sensormodule (100) ferner dazu ausgebildet ist, die Signale eines anderen Sensormoduls (100) zu empfangen und, wenn das Empfangen eines Signals des anderen Sensormoduls (100) ausbleibt, ein Warnsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, das einen Fehler des anderen Sensormoduls (100) anzeigt.
  12. Steuermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Funktionsfähigkeit von zumindest einem Sensormodul (100) dadurch zu überprüfen, dass in zeitlichen Abständen die Signalqualität des zumindest einen Sensormoduls (100) überprüft wird.
  13. Fahrzeug mit: – einem mechanischen Bauteil (10), das während der Fahrt zumindest teilweise dazu ausgebildet ist, zu vibrieren, einer rotatorischen oder translatorischen Bewegung zu unterliegen und/oder einer Temperaturänderung unterzogen zu werden, und – einem Steuermodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Energierückgewinnungselement (120) direkt an dem mechanischen Bauteil (10) angebracht und dazu ausgebildet ist, die kinetische oder thermische Energie des mechanischen Bauteils (10) des Fahrzeugs ausschließlich zum Betreiben des Sensorelements (110) zurückzugewinnen.
  14. Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei das mechanische Bauteil (10) der Motorblock, das Getriebegehäuse, Hilfsaggregate, Fahrwerksteile oder der Abgasstrang ist.
DE102016210989.8A 2016-06-20 2016-06-20 Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug Ceased DE102016210989A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016210989.8A DE102016210989A1 (de) 2016-06-20 2016-06-20 Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016210989.8A DE102016210989A1 (de) 2016-06-20 2016-06-20 Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016210989A1 true DE102016210989A1 (de) 2017-07-27

Family

ID=59295601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016210989.8A Ceased DE102016210989A1 (de) 2016-06-20 2016-06-20 Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016210989A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121958A1 (de) 2022-08-31 2024-02-29 HELLA GmbH & Co. KGaA Vorrichtung zur Erfassung von Beschädigungen an einem Fahrzeug

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2132049A1 (de) 2007-03-05 2009-12-16 Robert Bosch GmbH Reifensensormodul
DE202010015650U1 (de) * 2010-07-08 2011-03-31 Micropelt Gmbh Überwachungsanordnung zum Überwachen einer Vorrichtung
US20110084503A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-14 Gm Global Technology Operations, Inc. Self-powered vehicle sensor systems
US7994901B2 (en) 2008-02-18 2011-08-09 Tag Blue L.L.C. Lug stud and lug nut monitoring system, method, and components therefor
US20120255349A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Stichting Imec Nederland Micro-power systems
CN203185999U (zh) 2013-03-03 2013-09-11 湖南科技学院 轮胎安全监控装置
US20140013851A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 Stichting Imec Nederland Self-powered sensor system
US8664833B2 (en) 2010-12-16 2014-03-04 Electronics & Telecommunications Research Institute Power supplier using flexible PCB based on self-powering and sensor node using the same
US20150222964A1 (en) * 2012-08-13 2015-08-06 Alcatel Lucent Wireless sensing device and method
DE102014105537A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Elringklinger Ag Abschirmteil

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2132049A1 (de) 2007-03-05 2009-12-16 Robert Bosch GmbH Reifensensormodul
US7994901B2 (en) 2008-02-18 2011-08-09 Tag Blue L.L.C. Lug stud and lug nut monitoring system, method, and components therefor
US20110084503A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-14 Gm Global Technology Operations, Inc. Self-powered vehicle sensor systems
DE202010015650U1 (de) * 2010-07-08 2011-03-31 Micropelt Gmbh Überwachungsanordnung zum Überwachen einer Vorrichtung
US8664833B2 (en) 2010-12-16 2014-03-04 Electronics & Telecommunications Research Institute Power supplier using flexible PCB based on self-powering and sensor node using the same
US20120255349A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Stichting Imec Nederland Micro-power systems
US20140013851A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 Stichting Imec Nederland Self-powered sensor system
US20150222964A1 (en) * 2012-08-13 2015-08-06 Alcatel Lucent Wireless sensing device and method
CN203185999U (zh) 2013-03-03 2013-09-11 湖南科技学院 轮胎安全监控装置
DE102014105537A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Elringklinger Ag Abschirmteil

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ELFRINK, R. [et al.]: Shock induced energy harvesting with MEMS harvester for automotive applications. In: Electron Devices Meeting (IEDM), 2011 IEEE International, 2011, 677 - 680. - ISBN 978-1-4577-0505-2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022121958A1 (de) 2022-08-31 2024-02-29 HELLA GmbH & Co. KGaA Vorrichtung zur Erfassung von Beschädigungen an einem Fahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602005006144T2 (de) Überwachungseinrichtung zur erfassung der drehgeschwindigkeit und des drehmoments in einer welle
DE102010034749A1 (de) Vorrichtung zur Überwachung eines rotierenden Maschinenteils
DE102013013081A1 (de) Fern-Rotorparametersensor für elektrische Antriebe
WO2009027423A1 (de) Reifenmodul mit piezosensitivem sensor
DE102008008720A1 (de) Messvorrichtung zur Messung von relativen Drehgeschwindigkeiten mit drahtloser Signalübertragung
DE102018106627B4 (de) Verfahren zur Bauteilüberwachung sowie Fahrzeugantriebsstrang
DE102013006809A1 (de) Batterie für einen Kraftwagen
WO2015010834A1 (de) Kabellose ladevorrichtung zum laden einer batterie eines fahrzeugs, mit in getriebeölwanne integrierte fahrzeugseitige spule
DE102017214418A1 (de) Verfahren zur Erkennung eines mechanischen Kontakts zwischen einer Oberleitung und einem Stromabnehmer eines Fahrzeugs
DE102018109080A1 (de) Systeme und verfahren zum verwenden mechanischer schwingung für ausserbandkommunikationen an bord eines fahrzeugs
DE102016210989A1 (de) Sensormodul mit Energierückgewinnung und Steuermodul für Fahrzeuge und Fahrzeug
DE102018216436A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Energieversorgung einer Sensoreinrichtung in einem Schienenfahrzeug
DE102014105536A1 (de) Abschirmteil
DE102013202800A1 (de) Fahrzeugradvorrichtung
DE102018109442B4 (de) Verfahren zum Steuern des Betriebs eines unbesetzten Fahrzeugs
DE102015226429A1 (de) Sensoreinrichtung in einer elektrischen Maschine
DE102019109232A1 (de) Steuerapparat und Kalibrierverfahren
DE102016201197A1 (de) Anordnung, Fortbewegungsmittel und Verfahren zur Untersuchung einer mechanischen Struktur
DE102020214518A1 (de) Sensoranordnung und Verfahren zum Erfassen der Last und einer Laständerung eines Fahrzeugs
DE102015004553B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems eines Kraftfahrzeugs
DE10349617B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Rotation eines Rades
EP3357716B1 (de) System zur ermittlung wenigstens einer fahrzeuginformation bei einem fahrzeug
WO2021018710A1 (de) Verfahren zum warten von fahrzeugkomponenten unter verwendung eines netzwerkservers
DE102011083600A1 (de) Fahrzeug und Verfahren zur Betriebssicherheitsprüfung des Fahrzeugs
DE102020204012A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer rotierenden elektrischen Maschine, rotierende elektrische Maschine sowie Fahrzeug mit einer rotierenden elektrischen Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R230 Request for early publication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final