DE102019118401A1 - Machine with a sensor network - Google Patents

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Andreas Moellmann
Joachim Höhn
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Sensornetzwerk. Die Maschine ist beispielsweise durch eine elektrische Antriebsmaschine, durch ein Getriebe, durch einen Verbrennungsmotor oder durch eine Einheit aus einer elektrischen Antriebsmaschine, einem Getriebe und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit (11). Die Sensoren sind an bevorzugt unterschiedlichen Positionen in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit (11) verbunden. Die Auswerteeinheit (11) ist bevorzugt dazu ausgebildet ist, drahtlos empfangene Signale der Sensoren zu verarbeitenThe present invention relates to a machine with a sensor network. The machine is formed, for example, by an electric drive machine, by a transmission, by an internal combustion engine or by a unit comprising an electrical drive machine, a transmission and / or an internal combustion engine. The sensor network comprises several sensors and an evaluation unit (11). The sensors are preferably arranged at different positions in the machine and are each designed to measure a physical variable. According to the invention, the sensors are each electrically connected to the evaluation unit (11) in a wireless manner. The evaluation unit (11) is preferably designed to process wirelessly received signals from the sensors

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine mit einem Sensornetzwerk. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit. Die Sensoren sind in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet.The present invention relates to a machine with a sensor network. The sensor network comprises several sensors and an evaluation unit. The sensors are arranged in the machine and each designed to measure a physical variable.

Die CN 109687805 A zeigt eine Steuerung für einen geschalteten Reluktanzmotor eines Kraftwagens. Die Steuerung umfasst einen Mikrocontroller, einen Leistungswandler, einen Geschwindigkeitssensor, ein Netzwerkverbindungsmodul, ein drahtloses Datenübertragungsmodul und eine Positionserfassungseinheit. Ein Ausgang des Mikrocontrollers ist mit einem Eingang des geschalteten Reluktanzmotors verbunden. Ein Eingang des Mikrocontrollers ist mit einem X-Kondensator versehen. Ein Eingang des X-Kondensators ist an eine Gleichtaktinduktivität angeschlossen. Es ist zudem ein Y-Kondensator vorhanden. Das Gleichtaktrauschen im Mikrocontroller soll dadurch unterdrückt werden, dass der X-Kondensator, die Gleichtaktinduktivität und der Y-Kondensator in Reihe mit der Eingangsschaltung des Mikrocontrollers geschaltet sind und der Y-Kondensatorausgang extern an ein Elektroaggregat im Fahrzeugsystem angeschlossen ist.The CN 109687805 A shows a controller for a switched reluctance motor of a motor vehicle. The controller comprises a microcontroller, a power converter, a speed sensor, a network connection module, a wireless data transmission module and a position detection unit. An output of the microcontroller is connected to an input of the switched reluctance motor. One input of the microcontroller is provided with an X capacitor. One input of the X capacitor is connected to a common mode inductance. There is also a Y capacitor. The common mode noise in the microcontroller is to be suppressed by connecting the X capacitor, the common mode inductance and the Y capacitor in series with the input circuit of the microcontroller and the Y capacitor output is connected externally to an electrical unit in the vehicle system.

Die CN 109515207 A zeigt ein intelligentes Fahrsteuerungssystem für ein unbemanntes Fahrzeug. Das Fahrsteuerungssystem umfasst eine Achse, ein Rad, einen Raddrehzahlsensor, einen Antriebsmotor, ein Radsteuerungssystem, einen Lenkmotor, eine Leistungssteuerungseinheit, eine Fernbedienungseinheit, eine drahtlose Datenübertragungseinheit, eine Kommunikationsschnittstelle und eine Hauptsteuerung. An beiden Enden der Achse ist jeweils ein Rad angebracht. An den Rädern ist jeweils einer der Raddrehzahlsensoren angeordnet. Der Lenkmotor ist in der Mitte der Achse installiert. Das Rad ist mit dem Antriebsmotor verbunden, während der Antriebsmotor und der Raddrehzahlsensor mit dem Radsteuersystem und dem Rad verbunden sind. Das Steuersystem ist über eine Kommunikationsschnittstelle mit der Hauptsteuerung verbunden. Die Hauptsteuerung ist jeweils auch mit der Energieverwaltungseinheit, dem Lenkmotor, der Fernbedienungseinheit und der drahtlosen Datenübertragungseinheit verbunden.The CN 109515207 A shows an intelligent driving control system for an unmanned vehicle. The travel control system includes an axle, a wheel, a wheel speed sensor, a drive motor, a wheel control system, a steering motor, a power control unit, a remote control unit, a wireless communication unit, a communication interface and a main controller. A wheel is attached to each end of the axle. One of the wheel speed sensors is arranged on each of the wheels. The steering motor is installed in the middle of the axle. The wheel is connected to the drive motor, while the drive motor and wheel speed sensor are connected to the wheel control system and the wheel. The control system is connected to the main controller via a communication interface. The main controller is also connected to the power management unit, the steering motor, the remote control unit and the wireless data transmission unit.

Aus der US 9,834,114 B2 sind Systeme und Verfahren zum Bestimmen von Batterieheizbedingungen und Vorheizzeiten von Batterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen bekannt. Die Vorheizzeiten betragen mindestens eine Minute oder mehr und werden auf der Grundlage von Eingabeparametern und Sätzen von Eingabeparametern bestimmt. Entsprechend der so bestimmten Vorheizzeit wird eine Sekundärbatterie dynamisch erwärmt.From the US 9,834,114 B2 systems and methods for determining battery heating conditions and battery preheating times in electric and hybrid vehicles are known. The preheating times are at least a minute or more and are determined based on input parameters and sets of input parameters. A secondary battery is dynamically heated according to the pre-heating time determined in this way.

In elektrischen Antriebsmaschinen und Getrieben ist eine Temperaturerfassung an mehreren Punkten notwendig, um einen Aufwand für die elektrische Antriebsmaschine bzw. das Getriebe und deren bzw. dessen Wirkungsgrad zu optimieren. In einem solchen Getriebe wird die Temperatur meist nur im Ölsumpf kabelgebunden erfasst und es werden daraus die Temperaturen an relevanten Punkten im Getriebe mithilfe von Softwaremodellen berechnet. Die Kabelverlegung und die Software sind aufwändig. Die Erfassung der Temperatur auf drehenden Bauteilen, insbesondere auf einem Rotor einer elektrischen Antriebsmaschine ist nur mit hohem Aufwand möglich. Hohe Temperaturen schädigen die elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere die Magnete der elektrischen Antriebsmaschine. Da die Temperatur gemäß dem Stand der Technik nur sehr ungenau ermittelt werden kann, werden die elektrischen Antriebsmaschinen zumeist überdimensioniert oder es wird ein Sicherheitsabstand zu der oberen Temperaturgrenze eingehalten, was insbesondere die Verwendung höherwertiger Magnetmaterialien erfordert.In electrical drive machines and transmissions, temperature detection is necessary at several points in order to optimize the expenditure for the electrical drive machine or the transmission and its or its efficiency. In such a transmission, the temperature is usually only recorded by cable in the oil sump and the temperatures at relevant points in the transmission are calculated using software models. The cable laying and the software are complex. The detection of the temperature on rotating components, in particular on a rotor of an electric drive machine, is only possible with great effort. High temperatures damage the electric drive machine, in particular the magnets of the electric drive machine. Since the temperature can only be determined very imprecisely according to the prior art, the electric drive machines are usually oversized or a safety margin to the upper temperature limit is maintained, which in particular requires the use of higher-quality magnetic materials.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, den Aufwand für eine umfangreiche Überwachung einer Maschine, beispielsweise für die Überwachung der Temperaturen in einer elektrischen Antriebsmaschine zu senken.Based on the prior art, the object of the present invention is to reduce the cost of extensive monitoring of a machine, for example for monitoring the temperatures in an electric drive machine.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine gemäß dem beigefügten Anspruch 1.The stated object is achieved by a machine according to the appended claim 1.

Die erfindungsgemäße Maschine dient zur Erzeugung und/oder Übertragung eines Antriebsmomentes und/oder einer Antriebskraft. Hierfür umfasst die Maschine mehrere Maschinenelemente zur Erzeugung und/oder Übertragung eines Antriebsmomentes und/oder einer Antriebskraft. Die Maschine umfasst ein Sensornetzwerk zur Überwachung der Maschine. Das Sensornetzwerk umfasst mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit. Die Sensoren sind in der Maschine angeordnet und jeweils zur Messung einer in der Maschine auftretenden physikalischen Größe ausgebildet, wobei die physikalischen Größen auch entsprechende Dimensionen und Verhältnisgrößen sein können. Die Auswerteeinheit ist zur Auswertung von Signalen der Sensoren ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit verbunden. Es sind somit drahtlose elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Sensoren und der Auswerteinheit aufbaubar, um Signale von den einzelnen Sensoren zu der Auswerteinheit zu übertragen. Bei diesen Signalen handelt es sich um Messsignale, welche die mit dem jeweiligen Sensor gemessene physikalische Größe repräsentieren. Die drahtlosen elektrischen Verbindungen basieren bevorzugt auf elektromagnetischen Wellen, sodass es sich bevorzugt um Funkverbindungen handelt. Selbstverständlich kann das Sensornetzwerk weitere Sensoren umfassen, welche durch elektrische Leitungen mit der Auswerteeinheit verbunden sind. Bevorzugt umfasst das Sensornetzwerk aber ausschließlich die genannten Sensoren, welche jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit verbunden sind.The machine according to the invention is used to generate and / or transmit a drive torque and / or a drive force. For this purpose, the machine comprises several machine elements for generating and / or transmitting a drive torque and / or a drive force. The machine includes a sensor network for monitoring the machine. The sensor network comprises several sensors and an evaluation unit. The sensors are arranged in the machine and each designed to measure a physical quantity occurring in the machine, the physical quantities also being able to be corresponding dimensions and proportions. The evaluation unit is designed to evaluate signals from the sensors. According to the invention, the sensors are each electrically connected to the evaluation unit in a wireless manner. Wireless electrical connections can therefore be set up between the individual sensors and the evaluation unit in order to transmit signals from the individual sensors to the evaluation unit. These signals are measurement signals that represent the physical quantity measured with the respective sensor. The wireless electrical connections are preferably based on electromagnetic waves, so that they are preferably radio connections. The sensor network can of course include further sensors which are connected to the evaluation unit by electrical lines. Preferably, however, the sensor network exclusively comprises the sensors mentioned, which are each electrically connected to the evaluation unit in a wireless manner.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine besteht darin, dass physikalische Größen, wie beispielsweise Temperaturen an verschiedenen Positionen bzw. Orten in der Maschine erfasst werden können, beispielsweise auch auf rotierenden Maschinenelementen. Die gemessenen Temperaturen werden durch die Auswerteeinheit erfasst und können anwendungsspezifisch verarbeitet werden, um so die Maschine optimal regeln zu können.A particular advantage of the machine according to the invention is that physical variables, such as temperatures at different positions or locations in the machine, for example, can also be recorded on rotating machine elements. The measured temperatures are recorded by the evaluation unit and can be processed application-specifically in order to be able to control the machine optimally.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine besteht darin, dass kein Aufwand für eine Kabelverlegung erforderlich ist. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Sensoren an unterschiedlichen Orten in der Maschine angeordnet sind. Zudem kommt es nicht zur Wärmeableitung durch Kabel. Auch ist im Vergleich zum Stand der Technik kein Softwaremodell oder lediglich ein reduziertes oder adaptives Softwaremodell zur Simulation erforderlich, sodass die Messunsicherheit geringer ist. Entsprechend können beispielsweise bei einer elektrischen Antriebsmaschine günstigere Magnete verwendet werden und eine Isolierung kann geringer dimensioniert werden. Somit wird die elektrische Antriebsmaschine insgesamt besser ausgenutzt. Überdies wird die Hochvoltsicherheit von elektrischen Bauteilen oder beispielsweise eines elektrischen Antriebsstranges verbessert, da keine Messkabel in die Maschine geführt werden müssen.Another advantage of the machine according to the invention is that no effort is required for laying cables. This is particularly advantageous if the sensors are arranged at different locations in the machine. In addition, there is no heat dissipation through cables. In comparison to the prior art, no software model or only a reduced or adaptive software model is required for the simulation, so that the measurement uncertainty is lower. Correspondingly, cheaper magnets can be used, for example, in an electric drive machine, and insulation can be dimensioned smaller. The electric drive machine is thus better utilized overall. In addition, the high-voltage safety of electrical components or, for example, an electrical drive train is improved, since no measuring cables have to be routed into the machine.

Ist die Maschine beispielsweise durch ein Getriebe gebildet, so kann eine Erfassung der Temperatur an verschiedenen Positionen bzw. Orten für eine bedarfsgerechte Kühlung des Getriebes genutzt werden. Beispielsweise kann eine Ölzufuhr entsprechend den erfassten Temperaturen geregelt werden. Dies führt beispielsweise zu geringeren Schleppverlusten, zu einer Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes, zu einer geringeren Förderleistung der Ölpumpe und zu einem geringeren Ölbedarf.If the machine is formed by a gearbox, for example, the temperature can be recorded at different positions or locations for cooling the gearbox as required. For example, an oil supply can be regulated according to the recorded temperatures. This leads, for example, to lower drag losses, to a reduction in carbon dioxide emissions, to a lower delivery rate of the oil pump and to a lower oil requirement.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die drahtlos empfangenen Signale der Sensoren zu verarbeiten, insbesondere um aus den Signalen die mit dem jeweiligen Sensor gemessene physikalische Größe zu bestimmen. Diese Verarbeitung erfolgt bevorzugt anwendungsspezifisch. Die Auswerteeinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, die verarbeiteten Signale auszugeben, um diese beispielsweise einer Steuerung der Maschine bereitzustellen.In preferred embodiments of the machine according to the invention, the evaluation unit is designed to process the wirelessly received signals from the sensors, in particular to determine the physical variable measured with the respective sensor from the signals. This processing is preferably application-specific. The evaluation unit is preferably designed to output the processed signals in order to provide them, for example, to a control of the machine.

Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine elektrische Antriebsmaschine, durch ein Getriebe oder durch einen Verbrennungsmotor gebildet. Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine Einheit aus einer elektrische Antriebsmaschine, einem Getriebe und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet. Die erfindungsgemäße Maschine ist bevorzugt durch eine Einheit aus einer elektrische Antriebsmaschine und einem durch die elektrische Antriebsmaschine angetriebenen Getriebe gebildet. Die elektrische Antriebsmaschine ist bevorzugt durch einen Elektromotor gebildet.The machine according to the invention is preferably formed by an electric drive machine, by a transmission or by an internal combustion engine. The machine according to the invention is preferably formed by a unit made up of an electric drive machine, a transmission and / or an internal combustion engine. The machine according to the invention is preferably formed by a unit made up of an electric drive machine and a transmission driven by the electric drive machine. The electric drive machine is preferably formed by an electric motor.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind die Sensoren an unterschiedlichen Positionen bzw. Orten in der Maschine angeordnet. Hierdurch kann die Maschine detailliert überwacht werden.In preferred embodiments of the machine according to the invention, the sensors are arranged at different positions or locations in the machine. This allows the machine to be monitored in detail.

Die durch die Sensoren unmittelbar oder mittelbar messbaren physikalischen Größen sind bevorzugt durch mindestens eine Temperatur und/oder durch mindestens eine Kraft und/oder durch mindestens eine Drehzahl und/oder durch mindestens ein Drehmoment und/oder durch mindestens einen Weg und/oder durch mindestens eine Position und/oder durch mindestens einen Winkel und/oder durch mindestens eine Geschwindigkeit und/oder durch mindestens eine Beschleunigung und/oder durch mindestens einen Druck und/oder durch mindestens eine elektrische Spannung und/oder durch mindestens einen elektrischen Strom und/oder durch mindestens einen elektrischen Widerstand und/oder durch mindestens eine Kapazität und/oder durch mindestens eine Induktivität und/oder durch mindestens eine Energie und/oder durch mindestens einen Wirkungsgrad und/oder durch mindestens eine Leistung und/oder durch mindestens einen magnetische Spannung und/oder durch mindestens einen magnetischen Fluss und/oder durch mindestens eine magnetische Flussdichte und/oder durch mindestens einen magnetischen Widerstand und/oder durch mindestens eine magnetische Feldstärke gebildet. Entsprechend umfasst das Sensornetzwerk mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Kraftsensor und/oder mindestens einen Drehzahlsensor und/oder mindestens einen Drehmomentsensor und/oder mindestens einen Wegsensor und/oder mindestens einen Positionssensor und/oder mindestens einen Winkelsensor und/oder mindestens einen Geschwindigkeitssensor und/oder mindestens einen Beschleunigungssensor und/oder mindestens einen Drucksensor und/oder mindestens einen elektrischen Spannungssensor und/oder mindestens einen elektrischen Stromsensor und/oder mindestens einen magnetischen Flussdichtesensor und/oder mindestens einen magnetischen Feldstärkesensor. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine umfassen mehrere Temperatursensoren, welche an unterschiedlichen Positionen bzw. Orten in der Maschine angeordnet sind. Wenn die genannten physikalischen Größen mittelbar gemessen werden, ist der Messwert bevorzugt durch die Auswerteinheit auf der Grundlage mindestens eines Messsignals von mindestens einem der Sensoren bestimmbar.The physical variables that can be measured directly or indirectly by the sensors are preferably through at least one temperature and / or through at least one force and / or through at least one speed and / or through at least one torque and / or through at least one path and / or through at least one Position and / or by at least one angle and / or by at least one speed and / or by at least one acceleration and / or by at least one pressure and / or by at least one electrical voltage and / or by at least one electrical current and / or by at least an electrical resistance and / or by at least one capacitance and / or by at least one inductance and / or by at least one energy and / or by at least one efficiency and / or by at least one power and / or by at least one magnetic voltage and / or by at least one magnetic flux and / or through at least one mag Netic flux density and / or formed by at least one magnetic resistance and / or by at least one magnetic field strength. Accordingly, the sensor network comprises at least one temperature sensor and / or at least one force sensor and / or at least one speed sensor and / or at least one torque sensor and / or at least one displacement sensor and / or at least one position sensor and / or at least one angle sensor and / or at least one speed sensor and / or at least one acceleration sensor and / or at least one pressure sensor and / or at least one electrical voltage sensor and / or at least one electrical current sensor and / or at least one magnetic flux density sensor and / or at least one magnetic field strength sensor. Preferred embodiments of the machine according to the invention comprise several temperature sensors, which are at different positions or locations are arranged in the machine. If the named physical quantities are measured indirectly, the measured value can preferably be determined by the evaluation unit on the basis of at least one measurement signal from at least one of the sensors.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren jeweils in einer Sensoreinheit angeordnet. Die Sensoreinheiten umfassen jeweils den jeweiligen Sensor und eine Antenne für eine drahtlose elektrische Verbindung mit der Auswerteinheit. Die Antenne ist bevorzugt smart in die Sensoreinheit integriert.In preferred embodiments of the machine according to the invention, at least some of the sensors are each arranged in a sensor unit. The sensor units each include the respective sensor and an antenna for a wireless electrical connection with the evaluation unit. The antenna is preferably smartly integrated into the sensor unit.

Zumindest eine oder mehrere der Sensoreinheiten umfassen bevorzugt jeweils ein Energy-Harvesting-Element zur Versorgung der jeweiligen Sensoreinheit mit elektrischer Energie.At least one or more of the sensor units preferably each include an energy harvesting element for supplying the respective sensor unit with electrical energy.

Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt eine Antenne für drahtlose Verbindungen mit den einzelnen Sensoren, um Signale von den einzelnen Sensoren zu empfangen oder auch um Signale zu den einzelnen Sensoren zu senden. Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt eine Recheneinheit zur Verarbeitung der von den Sensoren drahtlos übermittelten Signale.The evaluation unit preferably comprises an antenna for wireless connections with the individual sensors in order to receive signals from the individual sensors or also to send signals to the individual sensors. The evaluation unit preferably comprises a computing unit for processing the signals transmitted wirelessly by the sensors.

Die Auswerteinheit umfasst bevorzugt auch einen Analog-Digital-Wandler zur Wandlung der empfangenen Signale.The evaluation unit preferably also includes an analog-digital converter for converting the received signals.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren und/oder einige der. Sensoreinheiten für einen passiven Betrieb ausgebildet, wofür die Sensoren bzw. die Sensoreinheiten zur Reflexion eines von der Auswerteeinheit gesendeten Signals in Abhängigkeit von der zu messenden physikalischen Größe ausgebildet sind. Bei dem von der Auswerteeinheit gesendeten Signal handelt es sich bevorzugt um ein elektromagnetisches Signal oder um ein optisches Signal oder auch um ein akustisches Signal. Hierdurch benötigen diese Sensoren bzw. die Sensoreinheiten keine eigene Stromversorgung, sodass beispielsweise keine Batterien gewechselt werden müssen. Die Auswerteeinheit sendet ein Signal an diese Sensoren bzw. an diese Sensoreinheiten, welche dieses Signal, insbesondere den Wert einer Frequenz und/oder einer Amplitude und/oder einer Phasenlage dieses Signals, entsprechend einem Maß der jeweils zu messenden physikalischen Größe verändern und zurück zur Auswerteeinheit reflektieren bzw. senden.In preferred embodiments of the machine according to the invention, at least some of the sensors and / or some of the. Sensor units designed for passive operation, for which purpose the sensors or the sensor units are designed to reflect a signal sent by the evaluation unit as a function of the physical variable to be measured. The signal sent by the evaluation unit is preferably an electromagnetic signal or an optical signal or also an acoustic signal. As a result, these sensors or the sensor units do not need their own power supply, so that, for example, no batteries have to be changed. The evaluation unit sends a signal to these sensors or to these sensor units, which change this signal, in particular the value of a frequency and / or an amplitude and / or a phase position of this signal, according to a measure of the physical variable to be measured and back to the evaluation unit reflect or send.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind zumindest einige der Sensoren an einem Stator, an einem Rotor, an einem Lager, an einem Zahnrad, an einem Kupplungsaktuator, an einer Kupplungsscheibe, an einer Synchronisation, an einem Planetenradsatz, an einem Planetenbolzen, in einem Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf, an einer Leistungselektronik und/oder an einer Batterie der Maschine angeordnet.In preferred embodiments of the machine according to the invention, at least some of the sensors are on a stator, on a rotor, on a bearing, on a gearwheel, on a clutch actuator, on a clutch disc, on a synchronization, on a planetary gear set, on a planetary pin, in a lubricant - And / or coolant circuit, arranged on power electronics and / or on a battery of the machine.

Die drahtlosen elektrischen Verbindungen von den einzelnen Sensoren zu der Auswerteeinheit oder auch von der Auswerteeinheit zu den einzelnen Sensoren erfolgen mit einer Frequenz, welche bevorzugt 433 MHz; 13,68 MHz; 865 MHz bis 868 MHz; 900 MHz; 2,4 GHz oder 5 GHz beträgt. Derartige Frequenzen sind zumeist frei verwendbar.The wireless electrical connections from the individual sensors to the evaluation unit or from the evaluation unit to the individual sensors are made with a frequency which is preferably 433 MHz; 13.68 MHz; 865 MHz to 868 MHz; 900 MHz; 2.4 GHz or 5 GHz. Such frequencies can usually be used freely.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine; und
  • 2 ein Blockschaltbild einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit der in 1 gezeigten Maschine.
Further details, advantages and developments of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. Show it:
  • 1 a preferred embodiment of a machine according to the invention; and
  • 2 a block diagram of a sensor unit and an evaluation unit of the in 1 shown machine.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in Form einer Einheit aus einer elektrischen Antriebsmaschine 01 und einem Getriebe 02. Die elektrische Antriebsmaschine 01 umfasst u. a. einen Rotor 03 und einen Stator 04. Das Getriebe umfasst u. a. einen Planetenradsatz 06, eine Synchronisation 07 und ein Zahnrad 08. Die Maschine umfasst weiterhin eine Leistungselektronik (nicht gezeigt) und eine Batterie (nicht gezeigt). An den genannten Komponenten ist beispielhaft jeweils eine Sensoreinheit 09 (im Detail gezeigt in 2) angeordnet. 1 shows a preferred embodiment of a machine according to the invention in the form of a unit comprising an electric drive machine 01 and a gearbox 02 . The electric prime mover 01 includes a rotor 03 and a stator 04 . The transmission includes a planetary gear set 06 , a synchronization 07 and a gear 08 . The machine further comprises power electronics (not shown) and a battery (not shown). A sensor unit is attached to each of the components mentioned, for example 09 (shown in detail in 2 ) arranged.

2 zeigt eine der in 1 gezeigten Sensoreinheiten 09 und eine Auswerteeinheit 11 der in 1 gezeigten Maschine in einem Blockschaltbild. Die Sensoreinheit 09 umfasst einen Sensor und eine Antenne. Die Sensoreinheit 09 ist zur drahtlosen Übertragung eines Sensorsignals des Sensors zu der Auswerteinheit 11 ausgebildet. Die Auswerteinheit 11 ist zum Empfangen des von der Sensoreinheit 09 ausgesendeten Sensorsignals ausgebildet, wofür die Auswerteinheit 11 eine Antenne und einen Empfänger umfasst. Der Empfänger stellt einen Reader dar, welcher das empfangene Signal verstärkt und daraus einen Wert der mit dem Sensor gemessenen physikalischen Größe bestimmt. Eine Software dient zur anwendungsspezifischen Auswertung des ermittelten Wertes der mit dem Sensor gemessenen physikalischen Größe. 2 shows one of the in 1 sensor units shown 09 and an evaluation unit 11 the in 1 machine shown in a block diagram. The sensor unit 09 includes a sensor and an antenna. The sensor unit 09 is for the wireless transmission of a sensor signal from the sensor to the evaluation unit 11 educated. The evaluation unit 11 is to receive the from the sensor unit 09 Emitted sensor signal formed, for which the evaluation unit 11 comprises an antenna and a receiver. The receiver is a reader that amplifies the received signal and uses it to determine a value for the physical quantity measured by the sensor. A software is used for the application-specific evaluation of the determined value of the physical quantity measured with the sensor.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

0101
elektrische Antriebsmaschineelectric drive machine
0202
Getriebetransmission
0303
Rotorrotor
0404
Statorstator
0505
--
0606
PlanetenradsatzPlanetary gear set
0707
Synchronisationsynchronization
0808
Zahnradgear
0909
SensoreinheitSensor unit
1010
--
1111
AuswerteinheitEvaluation unit

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Claims (10)

Maschine (01, 02) mit einem Sensornetzwerk, welches mehrere Sensoren und eine Auswerteeinheit (11) umfasst, wobei die Sensoren in der Maschine (01, 02) angeordnet sind und jeweils zur Messung einer physikalischen Größe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren jeweils elektrisch drahtlos mit der Auswerteinheit (11) verbunden sind.Machine (01, 02) with a sensor network which comprises several sensors and an evaluation unit (11), the sensors being arranged in the machine (01, 02) and each designed to measure a physical variable, characterized in that the sensors are each electrically connected wirelessly to the evaluation unit (11). Maschine (01, 02) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) dazu ausgebildet ist, drahtlos empfangene Signale der Sensoren zu verarbeiten.Machine (01, 02) Claim 1 , characterized in that the evaluation unit (11) is designed to process wirelessly received signals from the sensors. Maschine (01, 02) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine elektrische Antriebsmaschine (01), durch ein Getriebe (02), durch einen Verbrennungsmotor oder durch eine Einheit (01, 02) aus einer elektrischen Antriebsmaschine (01), einem Getriebe (02) und/oder einem Verbrennungsmotor gebildet ist.Machine (01, 02) Claim 1 or 2 , characterized in that it is provided by an electric drive machine (01), a gearbox (02), an internal combustion engine or a unit (01, 02) made up of an electric drive machine (01), a gearbox (02) and / or a Internal combustion engine is formed. Maschine (01, 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren an unterschiedlichen Positionen in der Maschine (01, 02) angeordnet sind.Machine (01, 02) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the sensors are arranged at different positions in the machine (01, 02). Maschine (01, 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Sensoren messbaren physikalischen Größen durch mindestens eine Temperatur, eine Kraft, eine Drehzahl, ein Drehmoment, einen Weg, eine Position, einen Winkel, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen Druck, eine elektrische Spannung, einen elektrischen Strom, einen elektrischen Widerstand, eine Kapazität, eine Induktivität, eine Energie, einen Wirkungsgrad, eine Leistung, eine magnetische Spannung, einen magnetischen Fluss, eine magnetische Flussdichte, einen magnetischen Widerstand und/oder eine magnetische Feldstärke gebildet sind.Machine (01, 02) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the physical quantities measurable by the sensors by at least a temperature, a force, a speed, a torque, a distance, a position, an angle, a speed, an acceleration, a pressure, an electrical voltage, an electrical Current, an electrical resistance, a capacitance, an inductance, an energy, an efficiency, a power, a magnetic voltage, a magnetic flux, a magnetic flux density, a magnetic resistance and / or a magnetic field strength are formed. Maschine (01, 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoren jeweils in einer Sensoreinheit (09) angeordnet sind, wobei die Sensoreinheiten (09) jeweils den jeweiligen Sensor und eine Antenne für eine drahtlose Verbindung mit der Auswerteinheit (11) umfassen.Machine (01, 02) after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that at least some of the sensors are each arranged in a sensor unit (09), the sensor units (09) each comprising the respective sensor and an antenna for a wireless connection with the evaluation unit (11). Maschine (01, 02) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sensoreinheiten (09) ein Energy-Harvesting-Element zur Versorgung der Sensoreinheit (09) mit elektrischer Energie umfasst.Machine (01, 02) Claim 6 , characterized in that at least one of the sensor units (09) comprises an energy harvesting element for supplying the sensor unit (09) with electrical energy. Maschine (01, 02) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoreinheiten (09) für einen passiven Betrieb ausgebildet sind, wofür diese Sensoreinheiten (09) zur Reflexion eines von der Auswerteeinheit (11) gesendeten Signals in Abhängigkeit von der zu messenden physikalischen Größe ausgebildet sind.Machine (01, 02) Claim 6 or 7th , characterized in that at least some of the sensor units (09) are designed for passive operation, for which purpose these sensor units (09) are designed to reflect a signal sent by the evaluation unit (11) as a function of the physical variable to be measured. Maschine (01, 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (11) eine Antenne für drahtlose Verbindungen mit den Sensoren und eine Recheneinheit zur Verarbeitung von Signalen der Sensoren umfasst.Machine (01, 02) after one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the evaluation unit (11) comprises an antenna for wireless connections to the sensors and a computing unit for processing signals from the sensors. Maschine (01, 02) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Sensoren an einem Stator (04), an einem Rotor (03), an einem Lager, an einem Zahnrad (08), an einem Kupplungsaktuator, an einer Kupplungsscheibe, an einer Synchronisation (07), an einem Planetenradsatz (06), an einem Planetenbolzen, in einem Schmier- und/oder Kühlmittelkreislauf, an einer Leistungselektronik und/oder an einer Batterie der Maschine angeordnet sind.Machine (01, 02) after one of the Claims 1 to 9 , characterized in that at least some of the sensors on a stator (04), on a rotor (03), on a bearing, on a gear wheel (08), on a clutch actuator, on a clutch disc, on a synchronization (07) a planetary gear set (06), on a planetary pin, in a lubricating and / or coolant circuit, on power electronics and / or on a battery of the machine.
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