DE102020128917A1

DE102020128917A1 - Energieverwaltungsschema für Schwingungsgewinnungsvorrichtungssensor

Info

Publication number: DE102020128917A1
Application number: DE102020128917.0A
Authority: DE
Inventors: Julian FRANCHITTI; Mark Rhodes
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2021-05-12
Also published as: US20210143659A1; US11381096B2; CN112787371A

Abstract

System zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist. Das System stellt eine Energiegewinnungsvorrichtung, die Funksensorenergie ableitet, eine wiederaufladbare Batterie, die mit der Energiegewinnungsvorrichtung verbunden ist, um Energie an die wiederaufladbare Batterie zu liefern und das System mit Energie zu versorgen, eine Antenne zum Senden von Signalen an eine Ferndatenbank basierend auf gemessenen Schwingungs- und Beschleunigungsdaten, eine Zentralverarbeitungseinheit bereit, die einen Speicher, eine Rechenlogikeinheit und eine Steuereinheit zum Steuern einer Funktion des Systems hat. Der Fernfunkzustandsüberwachungssensor wird vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen geschützt und die Betriebsdauer wird durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und einer verfügbaren Energiekapazität verlängert, wie es durch die Zentralverarbeitungseinheit angewiesen wird. Auch ein Verfahren zum Ausführen der Funktion des Systems.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an Eisenbahnschienenfahrzeugen montiert ist. Die Funksensorenergie wird von einer Energiegewinnungsvorrichtung abgeleitet, die Energie in eine wiederaufladbare Batterie speist. Die Erfindung betrifft insbesondere das Schützen des Sensors und Verlängern der Betriebsdauer durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf der Batteriespannung und der verfügbaren Energiekapazität.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Üblicherweise durchlaufen Eisenbahnschienenfahrzeuge, an denen Funkzustandsüberwachungsvorrichtungen angebracht sein können, während ihrer Lebenszeit mehrere Wartungsereignisse und Instandsetzungen. In diesem Szenario wird keine Energie gewonnen, da die Ausrüstung stationär ist und die Sensorvorrichtung konstant Energie aus der internen wiederaufladbaren Batterie zieht.
In dem Fall mancher wiederaufladbarer Lithiumbatterien kann ein irreversibler Schaden anfallen, wenn die Batterie unter einen bestimmten Pegel entladen wird. Auch wenn die Batterie entleert ist, kann die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung nicht in der Lage sein, sich zu erholen, da sie Energie für die Energieelektronik benötigt, um zu arbeiten, um zu ermöglichen, dass Energie aus der Gewinnungsvorrichtung herausgezogen wird. Dies ist ein typisches Szenario, dass gewinnungsermöglichte Technologie einen gewissen Pegel an gespeicherter Energie braucht, um zu ermöglichen, dass ein Energiegewinnen stattfindet.
Üblicherweise wird eine Energiegewinnungstechnologie an einer Ausrüstung installiert, die sich konstant bewegt und keine signifikante Zeit ohne einen Energiestimulus verbringt. Die Eisenbahnumgebung ist ein besonderes Beispiel, bei dem die Vorrichtung aufgrund einer Instandsetzung von Komponenten jeweils für Monate inaktiv sein könnte. Zusätzlich kann, wenn ein Radsatz ausrangiert wird, der Sensor entfernt werden und für verlängerte Zeiträume unangerührt bleiben.
Existierende Funkzustandsüberwachungssysteme weisen in den meisten Fällen kabelgebundene Energie auf und leiden daher nicht an diesem Problem. Diese Systeme sind teuer zu beschaffen und zu installieren und sind nicht zweckmäßig zum Einbau an Zugflotten.
Andere Lösungen weisen Sensoren mit integrierten Primärbatterien auf, die arbeiten können, bis die Batterien entleert sind, in welchem Fall sie einer Wartungsprozedur unterzogen werden müssen, um die entleerten Zellen zu ersetzen oder die Vorrichtung selbst zu ersetzen, was beides signifikante Kosten auf sich zieht. Der Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung gegenüber Batterielösungen ist, dass die Systemhardware vollständig erholbar ist und unbegrenzt arbeiten kann.
Wie es der Fall mit der vorliegenden Erfindung ist, ist ein Implementieren eines intelligenten Energieverwaltungsschemas in dem Sensor, um solche Ereignisse zu handhaben, essenziell, um sicherzustellen, dass das Produkt nicht beschädigt wird oder scheitert, sich aus verlängerten Zeiträumen, in denen keine Energie erzeugt und gespeichert wurde, wiederherzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt beziehen sich beispielhafte Ausführungsformen auf ein System zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist. Das System umfasst eine Energiegewinnungsvorrichtung, die Funksensorenergie ableitet, eine wiederaufladbare Batterie, die mit der Energiegewinnungsvorrichtung verbunden ist, um Energie an die wiederaufladbare Batterie zu liefern und das System mit Energie zu versorgen, eine Antenne zum Senden von Signalen an eine Ferndatenbank basierend auf gemessenen Schwingungs- und Beschleunigungsdaten, eine Zentralverarbeitungseinheit, die einen Speicher, eine Rechenlogikeinheit und eine Steuereinheit zum Steuern einer Funktion des Systems hat. Der Fernfunkzustandsüberwachungssensor wird vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen geschützt und die Betriebsdauer wird durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und einer verfügbaren Energiekapazität verlängert, wie es durch die Zentralverarbeitungseinheit angewiesen wird, Energiekapazitätsschwellwerte für die wiederaufladbare Batterie sind in dem Speicher konfiguriert und eine verfügbare Energiekapazität wird durch die Rechenlogikeinheit basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie berechnet. Die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung ist mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi konfiguriert, die basierend auf der berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbare Batterie und/oder spezifischen detaillierten Ereignissen betretbar sind. Irreversibler Schaden wird vermieden, indem sichergestellt wird, dass die Batterie nicht unter einen Schwellwertpegel entladen wird.
In einem zweiten Aspekt der Ausführungsform, auf die oben Bezug genommen wird, ist die Energiegewinnungsvorrichtung eine von einer elektromagnetischen, einer piezoelektrischen und einer Thermalenergiegewinnungsvorrichtung.
In einem anderen Aspekt stellt ein Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, ein Ableiten von Funksensorenergie von einer Energiegewinnungsvorrichtung, die Energie in eine wiederaufladbare Batterie zuführt, ein Schützen des Fernfunkzustandsüberwachungssensors vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen und ein Verlängern der Betriebsdauer durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und einer verfügbaren Energiekapazität, bevor ein Schaden an der wiederaufladbaren Batterie auftritt, ein Konfigurieren des Systems mit Energiekapazitätsschwellwerten für die wiederaufladbare Batterie und ein Erstellen einer verfügbaren Energiekapazität basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie bereit. Anfallen eines irreversiblen Schadens an der Batterie tritt auf, wenn die Batterie unter einen kritischen Pegel entladen wird. Wenn die Batterie irreversibel geschädigt ist, wird die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung unfähig sein, sich zu erholen.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Konfigurieren der Fernzustandsüberwachungsvorrichtung mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi bereit, die basierend auf einer berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbaren Batterie und/oder spezifischen detaillierten Ereignissen betretbar sind.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Normalenergiebetriebsmodus bereit. Ein Durchführen von vordefinierten Aufgaben in dem Normalenergiebetriebsmodus durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor ermöglicht, dass der Sensor Messungen erfasst, Energie gewinnt, Daten hochlädt, die Spannung und Temperatur der Batterie misst. Ein Arbeiten in dem normalen Betriebsmodus durch den Fernzustandsüberwachungssensor wird fortgesetzt, bis die berechnete verfügbare Energie größer als oder gleich einer Schwellwertgrenze des normalen Betriebsmodus ist.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Niedrigenergiebetriebsmodus bereit, ein Detektieren, dass die berechnete verfügbare Kapazität unter einer vorher berechneten Grenze ist, konfiguriert den Fernfunkzustandsüberwachungssensor in dem Niedrigenergiebetriebsmodus. Ein Zurückfallen zu dem Niedrigenergiebetriebsmodus reduziert den Betriebsablauf, um Energie zu sparen, wobei Messungen und Datenuploads beschränkt sind, um weniger häufig durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor durchgeführt zu werden.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Einrichten des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Betriebsmodus bereit. Detektieren, dass die verfügbare Energie einen Schwellwert verletzt hat und, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, irreversibler Schaden an dem Sensor auftritt. Eintreten in den kritischen Betriebsmodus basiert darauf, dass keine Energie für einen signifikante Zeitraum gewonnen wurde. Deaktivieren von Versorgen mit Energie von allem außer einer einzelnen Schaltung, die lediglich verwendet wird, um zu erlauben, dass der Sensor in einem inaktiven Zustand für verlängerte Zeiträume gespeichert und später wiederhergestellt wird, wird als ein Schutzmittel durch den Sensor angewiesen, und ein Zurückfallen zu einem tiefen Ausschaltmodus, in dem nur eine Benutzerintervention die Vorrichtung re-initialisieren kann, wird durch den Sensor angewiesen. Ermöglichen, dass der Sensor über Jahre überlebt, wird bereitgestellt, bevor der Betrieb wieder re-initialisiert wird.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Ladebetriebsmodus bereit. Nach dem Re-Initialisieren des Sensors ist die die verfügbare Energie nach wie vor auf einem kritischen Pegel. Ein Verlassen des kritischen Modus wird durch den Sensor durchgeführt, indem zuerst Energie gewonnen und dann in einen Betriebsmodus eingetreten wird, in dem nur Energie an die Gewinnungsenergieverwaltungsvorrichtung geliefert wird. Ein Aktivieren der Konfiguration des kritischen Ladungsmodus wird bereitgestellt, bis die Energiekapazität auf einen Minimalschwellwertpegel geladen wurde. Ein Zurückfallen in den kritischen Modus wird bereitgestellt, wenn der Sensor scheitert, Energie in einem definierten Zeitraum zu gewinnen.
In einem weiteren Aspekt stellt das Verfahren ein Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Temperaturbetriebsmodus bereit. Ein unmittelbares Zurückfallen zu einem kritischen Temperaturmodus wird bereitgestellt, wenn der Sensor eine extrem niedrige Temperatur unter einem vordefinierten Schwellwert misst, während er in dem normalen Betriebsmodus oder Niedrigenergiemodus ist. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist die Kapazität der Batterie niedrig und unzureichend, damit bestimmte Funktionen ausgeführt werden. In diesem Modus verringert der Sensor seine Energieverwendung von der Batterie noch weiter und schränkt Messungen, Datenuploads ein und kann auch ein Energiegewinnen beschränken. Der Sensor wacht planmäßig in vordefinierten Intervallen auf, um die Temperatur zu überprüfen, um zu sehen, ob er den kritischen Temperaturmodus verlassen kann.
In einem finalen Aspekt weist das Verfahren auf, dass die Gewinnungsvorrichtung eine von einer elektromagnetischen Energiegewinnungsvorrichtung, einer piezoelektrischen Gewinnungsvorrichtung und einer Thermalenergiegewinnungsvorrichtung ist.
Figurenliste

1 ist eine Seitendraufsicht einer Anordnung, die einen Zug und ein System zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor an einer Eisenbahn gemäß der Ausführungsform von 1;
3 zeigt einen Graphen von Entladungskurven bei verschiedenen Temperaturen @2A versus die Kapazität in Milliamperestunden gemäß der Ausführungsform von 1;
4 zeigt eine schematische Ansicht des Systems und optionalen Systemmodi gemäß der Ausführungsform von 1;
5A, 5B und 5C sind jeweils schematische Ansichten eines Beispiels des normalen Modus, kritischen Modus und kritischen Temperaturmodi gemäß der Ausführungsform von 1; und
6 ist eine Liste von Schritten, die unternommen werden, um ein Verfahren gemäß der Ausführungsform von 1 auszuführen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die beschriebenen Ausführungsformen oder die Anwendung und Verwendungen der beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken. Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „beispielhaft“ oder „veranschaulichend“ „als ein Beispiel, Instanz oder Darstellung dienend“. Irgendeine Implementierung, die hierin als „beispielhaft“ oder „veranschaulichend“ beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen auszulegen. Alle unten beschriebenen Implementierungen sind beispielhafte Implementierungen, die bereitgestellt werden, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Ausführungsformen der Offenbarung durchzuführen oder zu verwenden, und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Offenbarung zu begrenzen, der durch die Ansprüche definiert ist.
Für die Zwecke der Beschreibung hierin sollen sich die Begriffe „nach innen“, „nach außen“, „obere“, „untere“, „links“, „hinten“, „rechts“, „vorne“, „vertikal“, „horizontal“ und Ableitungen davon auf die Erfindung beziehen, wie sie in 1 orientiert ist. Des Weiteren gibt es keine Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie, die in dem vorherigen technischen Gebiet, Hintergrund, kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist, begrenzt zu sein. Es ist auch zu verstehen, dass die spezifischen Vorrichtungen und Prozesse, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind und in der folgenden Spezifizierung beschrieben sind, einfach beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte sind, die in den abhängigen Ansprüchen definiert sind. Somit sind spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als beschränkend zu betrachten, außer die Ansprüche geben eindeutig etwas anderes an.
ANORDNUNG UND SYSTEM
Es gibt eine Anordnung 100 zwischen einem System 110 und einem Eisenbahnschienenfahrzeug 105, die in 1 dargestellt ist. Das System 110 ist auf dem Eisenbahnschienenfahrzeug 105 montiert. Das System 110 der vorliegenden Erfindung dient zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor 20.
Unter Bezugnahme nun auf die 1 und 2 stellt das System 110 eine Energiegewinnungsvorrichtung 30 bereit, die Funksensorenergie ableitet. Das System 110 stellt auch eine wiederaufladbare Batterie 40 bereit, die mit der Energiegewinnungsvorrichtung 30 verbunden ist. Die Energiegewinnungsvorrichtung ist zum Liefern von Energie an die wiederaufladbare Batterie 40 und zum Versorgen des Systems 100 mit Energie eingerichtet. Die Energiegewinnungsvorrichtung 30 kann als eine elektromagnetische 30, eine piezoelektrische 30 oder eine Thermalenergiegewinnungsvorrichtung 30 bereitgestellt werden.
Das System 110 stellt des Weiteren eine Antenne 50 bereit. Die Antenne 50 wird zum Senden von Signalen an eine Ferndatenbank basierend auf gemessenen Schwingungs- und Beschleunigungsdaten bereitgestellt. Zusätzlich stellt das System 110 eine Zentralverarbeitungseinheit 60 bereit, die einen Speicher 70, eine Rechenlogikeinheit 80 und eine Steuereinheit 90 zum Steuern einer Funktion des Systems 100 hat.
Energiekapazitätsschwellwerte für die wiederaufladbare Batterie 40 sind in dem Speicher 70 konfiguriert. Eine verfügbare Energiekapazität wird durch die Rechenlogikeinheit 80 basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie 40 berechnet. 3 zeigt verschiedene Batterieentladungskurven bei verschiedenen Temperaturen @ 2 A für Spannung (V) versus Kapazität in (mAh). Diese Kurven wurden von einem Spezifikationsblatt von TADIRAN BATTERIES LTD für ein wiederaufladbares Lithiumionenbatteriemodell TLI-1550A erhalten. Die Spezifizierungsinformation kann auf http://www.tadiranbat.com/assets/tli-1550a.pdf gefunden werden. Wie gesehen werden kann, wenn sich die Temperatur erhöht, fällt die Kapazität ab. Auch wenn die Spannung abfällt, verringert sich die Kapazität. Der normale Spannungsbetriebsbereich liegt zwischen 3-4 V.
Das System oder die Fernzustandsüberwachungsvorrichtung 110 ist mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi ausgestattet, die basierend auf der berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbaren Batterie und/oder spezifischen detaillierten Events betretbar sind.
Die zumindest fünf Energiemodi, die ermöglicht sind, basieren auf Berechnungen von der Zentralverarbeitungseinheit oder Energieverwaltungslogik. Sie 4. Die 5 Modi weisen einen kritischen Ladungsmodus, einen kritischen Modus, eine Niedrigenergiemodus, einen normalen Betriebsmodus und einen kritischen Temperaturmodus auf und sind als solche beschrieben:

Kritischer Ladungsmodus - hier ist der Sensor in einem Betriebsmodus mit sehr niedriger Energie aktiv. Keine Messungen sind erlaubt, da es zu viel Energie ziehen kann, solche durchzuführen. Sensoruploads sind nur auf einer dringenden Prioritätsbasis erlaubt. Von daher ist Energiegewinnen, nur wenn benötigt, aktiv/inaktiv.

Normaler Betriebsmodus - hier ist ein normaler Betriebsablauf definiert. Gewinnen von Energie ist aktiv/inaktiv, wenn benötigt. Siehe auch 5A, in der das Beispiel eine gemessene Spannung von 4,0 V bereitstellt und die gemessene Temperatur 30C ist. Eine Batteriekapazitätsberechnung ergibt 90 %. Von daher ist der normale Betriebsmodus aktiv. Kritischer Modus - hier ist der Sensor zum Schutz in einem tiefen Ausschaltmodus deaktiviert. Dies erfordert eine manuelle Intervention, um das System zu re-initialisieren. Siehe auch 5B, in der das Beispiel eine gemessene Spannung von 3,0 V bereitstellt und die gemessene Temperatur 30C ist. Eine Batteriekapazitätsberechnung ergibt 20 %. Von daher ist der kritische Betriebsmodus nur aktiv.
Niedrigenergiemodus - hier ein reduzierter Betriebsablauf, um Energie zu sparen, Messungen und Uploads sind beschränkt. Gewinnen von Energie ist aktiv/inaktiv, nur wenn benötigt.
Kritischer Temperaturmodus - siehe auch 5C, in der das Beispiel eine gemessene Spannung von 2,8 V bereitstellt und die gemessene Temperatur -30C ist. Eine Batteriekapazitätsberechnung erreicht ein Ergebnis, das N/A ist. Von daher ist der kritische Temperaturbetriebsmodus nur aktiv.
Dementsprechend wird der Fernfunkzustandsüberwachungssensor 20 vor fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen geschützt und die Betriebsdauer wird verlängert, indem in die oben offenbarten dedizierten Betriebsmodi basierend auf der Batteriespannung und verfügbaren Energiekapazität eingetreten wird, wie durch die Zentralverarbeitungseinheit 90 angewiesen wird. Irreversibler Schaden wird vermieden, indem sichergestellt wird, dass die Batterie 40 nicht unter einen Schwellwertpegel entladen wird.
VERFAHREN
Ein Verfahren 200 zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, wird nun beschrieben. Siehe 6.
In einem ersten Schritt 210 weist das Verfahren ein Ableiten von Funksensorenergie von einer Energiegewinnungsvorrichtung auf, die Energie in eine wiederaufladbare Batterie zuführt.
In einem zweiten Schritt 220 stellt das Verfahren ein Schützen des Fernfunkzustandsüberwachungssensors vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen und ein Verlängern der Betriebsdauer bereit, indem in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und verfügbaren Energiekapazität eingetreten wird, bevor Schaden an der wiederaufladbaren Batterie auftritt.
In einem dritten Schritt 230 ruft das Verfahren nach einem Konfigurieren des Systems mit Energiekapazitätsschwellwerten für die wiederaufladbare Batterie.
Als nächstes, Einrichten/Berechnen einer verfügbaren Energiekapazität basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie in Schritt 240.
Es sollte beachtet werden, dass ein Erleiden eines irreversiblen Schadens an der Batterie auftritt, wenn die Batterie unter einen kritischen Pegel entladen wird, und wenn die Batterie irreversibel beschädigt ist, wird die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung nicht in der Lage sein, sich wieder zu erholen.
Das Verfahren weist einen Schritt 250 des Konfigurierens der Fernzustandsüberwachungsvorrichtung mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi auf, die basierend auf einer berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbaren Batterie und/oder spezifischen detaillierten Ereignissen betretbar sind.
Das Verfahren weist einen Schritt 260 des Konfigurierens des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Normalenergiebetriebsmodus auf.
Das Verfahren weist einen Schritt 270 des Durchführens von vordefinierten Aufgaben in dem Normalenergiebetriebsmodus durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor auf, was den Sensor in die Lage versetzt, Messungen zu erfassen, Energie zu gewinnen, Daten hochzuladen, die Spannung und Temperatur der Batterie zu messen. Arbeiten in dem Normalbetriebsmodus durch den Fernzustandsüberwachungssensor wird fortgesetzt, wenn die berechnete verfügbare Energie größer als oder gleich einer Schwellwertgrenze des Normalbetriebsmodus ist.
Das Verfahren weist des Weiteren einen Schritt 280 des Konfigurierens des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Niedrigenergiebetriebsmodus auf. Hier konfiguriert ein Detektieren, dass die berechnete verfügbare Kapazität unter einer vorher berechneten Grenze ist, den Fernfunkzustandsüberwachungssensor in dem Niedrigenergiebetriebsmodus. Von daher reduziert ein Zurückfallen zu dem Niedrigenergiebetriebsmodus den Betriebsablauf, um Energie zu sparen, wobei Messungen und Datenuploads beschränkt sind, weniger häufig durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor durchgeführt zu werden.
Das Verfahren weist auch einen Schritt 290 des Konfigurierens des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Betriebsmodus auf. Hier Detektieren, dass die verfügbare Energie einen Schwellwert verletzt hat, und wenn keine Handlung durchgeführt wird, irreversibler Schaden an dem Sensor auftritt. Betreten des kritischen Betriebsmodus basiert darauf, dass keine Energie für einen signifikanten Zeitraum gewonnen wurde. Deaktivieren von Energie an alles außer einer einzelnen Schaltung, die lediglich verwendet wird, um zu erlauben, dass der Sensor in einem inaktiven Zustand für verlängerte Zeiträume gespeichert und später wiederhergestellt wird, wird als ein Schutzmittel durch den Sensor angewiesen. Zurückfallen zu einem tiefen Ausschaltmodus, in dem nur eine Benutzerintervention die Vorrichtung re-initialisieren kann, wird durch den Sensor angewiesen. Ermöglichen, dass der Sensor über Jahre überlebt, wird bereitgestellt, bevor der Betrieb wieder re-initialisiert wird.
Das Verfahren stellt einen Schritt 300 des Konfigurierens des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Ladebetriebsmodus bereit. Hier ist nach dem Re-Initialisieren des Sensors die verfügbare Energie nach wie vor auf einem kritischen Pegel. Verlassen des kritischen Modus wird durch den Sensor durchgeführt, indem zuerst Energie gewonnen wird und dann in einen Betriebsmodus eingetreten wird, in dem nur Energie an die Gewinnungsenergieverwaltungsvorrichtung geliefert wird. Ermöglichen des Konfigurierens des kritischen Ladungsmodus wird bereitgestellt, bis die Energiekapazität auf einen Minimalschwellwertpegel geladen wurde. Zurückfallen zu dem kritischen Modus wird bereitgestellt, wenn der Sensor daran scheitert, Energie innerhalb eines definierten Zeitraums zu gewinnen.
Das Verfahren stellt auch einen Schritt 310 des Konfigurierens des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Temperaturbetriebsmodus bereit. Unmittelbares Zurückfallen zu einem kritischen Temperaturmodus wird bereitgestellt, wenn der Sensor eine extrem niedrige Temperatur unter einem vordefinierten Schwellwert misst, während er in dem normalen Betriebs- oder Niedrigenergiemodus ist. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist die Kapazität der Batterie niedrig und unzureichend, um bestimmte Funktionen auszuführen. In diesem Modus verringert der Sensor seine Energieverwendung von der Batterie noch weiter und beschränkt Messungen, Datenuploads und kann auch ein Energiegewinnen beschränken. Hier wird der Sensor planmäßig in vordefinierten Intervallen aufwachen, um die Temperatur zu überprüfen, um zu sehen, ob er den kritischen Temperaturmodus verlassen kann.
Da viele Modifikationen, Variationen und Veränderungen im Detail an den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Verfahren der Erfindung gemacht werden können, ist beabsichtigt, dass alle Themen in der vorhergehenden Beschreibung und gezeigt in den begleitenden Zeichnungen als veranschaulichend und nicht in einem beschränkenden Sinn zu interpretieren sind. Somit sollte der Schutzumfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und ihre gesetzlichen Äquivalenten bestimmt werden.

Claims

System zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, wobei das System umfasst: eine Energiegewinnungsvorrichtung, die Funksensorenergie ableitet, eine wiederaufladbare Batterie, die mit der Energiegewinnungsvorrichtung verbunden ist, um Energie an die wiederaufladbare Batterie zu liefern und das System mit Energie zu versorgen, eine Antenne zum Senden von Signalen an eine Ferndatenbank basierend auf gemessenen Schwingungs- und Beschleunigungsdaten, eine Zentralverarbeitungseinheit, die einen Speicher, eine Rechenlogikeinheit und eine Steuereinheit zum Steuern einer Funktion des Systems hat, wobei der Fernfunkzustandsüberwachungssensor vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen geschützt wird und die Betriebsdauer durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und einer verfügbaren Energiekapazität verlängert wird, wie es durch die Zentralverarbeitungseinheit angewiesen wird, Energiekapazitätsschwellwerte für die wiederaufladbare Batterie in dem Speicher konfiguriert sind, und eine verfügbare Energiekapazität durch die Rechenlogikeinheit basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie berechnet wird, wobei die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi konfiguriert ist, die basierend auf der berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbare Batterie und/oder spezifischen detaillierten Ereignissen aktivierbar sind, wobei irreversibler Schaden vermieden wird, indem sichergestellt wird, dass die Batterie nicht unter einen Schwellwertpegel entladen wird.
System zum Verwalten von Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, wobei die Energiegewinnungsvorrichtung eine von einer elektromagnetischen, einer piezoelektrischen und einer Thermalenergiegewinnungsvorrichtung ist.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, wobei das Verfahren umfasst: Ableiten von Funksensorenergie von einer Energiegewinnungsvorrichtung, die Energie in eine wiederaufladbare Batterie zuführt, Schützen des Fernfunkzustandsüberwachungssensors vor potenziell fatalen Überspannungs- und Unterspannungsbedingungen und Verlängern der Betriebsdauer durch Eintreten in dedizierte Betriebsmodi basierend auf einer Batteriespannung und einer verfügbaren Energiekapazität, bevor ein Schaden an der wiederaufladbaren Batterie auftritt, Konfigurieren des Systems mit Energiekapazitätsschwellwerten für die wiederaufladbare Batterie, und Erstellen einer verfügbaren Energiekapazität basierend auf einer gemessenen Spannung und Temperatur der wiederaufladbaren Batterie, wobei ein Anfallen eines irreversiblen Schadens an der Batterie auftritt, wenn die Batterie unter einen kritischen Pegel entladen wird, und wenn die Batterie irreversibel geschädigt ist, die Funkzustandsüberwachungsvorrichtung unfähig sein wird, sich zu erholen.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 3, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Konfigurieren der Fernzustandsüberwachungsvorrichtung mit zumindest fünf unterschiedlichen Energiemodi, die basierend auf einer berechneten verfügbaren Energiekapazität der internen wiederaufladbaren Batterie und/oder spezifischen detaillierten Ereignissen betretbar sind.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Normalenergiebetriebsmodus, wobei ein Durchführen von vordefinierten Aufgaben in dem Normalenergiebetriebsmodus durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor ermöglicht, dass der Sensor Messungen erfasst, Energie gewinnt, Daten hochlädt, die Spannung und Temperatur der Batterie misst, und wobei ein Arbeiten in dem normalen Betriebsmodus durch den Fernzustandsüberwachungssensor fortgesetzt wird, bis die berechnete verfügbare Energie größer als oder gleich einer Schwellwertgrenze des normalen Betriebsmodus ist.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors unter einem Niedrigenergiebetriebsmodus, wobei ein Detektieren, dass die berechnete verfügbare Kapazität unter einer vorher berechneten Grenze ist, den Fernfunkzustandsüberwachungssensor in dem Niedrigenergiebetriebsmodus konfiguriert, und wobei ein Zurückfallen zu dem Niedrigenergiebetriebsmodus den Betriebsablauf reduziert, um Energie zu sparen, wobei Messungen und Datenuploads beschränkt sind, um weniger häufig durch den Fernfunkzustandsüberwachungssensor durchgeführt zu werden.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: ein Einrichten des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Betriebsmodus, wobei Detektieren, dass die verfügbare Energie einen Schwellwert verletzt hat und, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, irreversibler Schaden an dem Sensor auftritt, wobei Eintreten in den kritischen Betriebsmodus darauf basiert, dass keine Energie für einen signifikante Zeitraum gewonnen wurde, wobei Deaktivieren von Versorgen mit Energie von allem außer einer einzelnen Schaltung, die lediglich verwendet wird, um zu erlauben, dass der Sensor in einem inaktiven Zustand für verlängerte Zeiträume gespeichert und später wiederhergestellt wird, als ein Schutzmittel durch den Sensor angewiesen wird, und ein Zurückfallen zu einem tiefen Ausschaltmodus, in dem nur eine Benutzerintervention die Vorrichtung re-initialisieren kann, durch den Sensor angewiesen wird, und wobei Ermöglichen, dass der Sensor über Jahre überlebt, bereitgestellt wird, bevor der Betrieb wieder re-initialisiert wird.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Ladebetriebsmodus, wobei nach dem Re-Initialisieren des Sensors die verfügbare Energie nach wie vor auf einem kritischen Pegel ist, wobei ein Verlassen des kritischen Modus durch den Sensor durchgeführt wird, indem zuerst Energie gewonnen und dann in einen Betriebsmodus eingetreten wird, in dem nur Energie an die Gewinnungsenergieverwaltungsvorrichtung geliefert wird, wobei ein Aktivieren der Konfiguration des kritischen Ladungsmodus bereitgestellt wird, bis die Energiekapazität auf einen Minimalschwellwertpegel geladen wurde, und wobei ein Zurückfallen in den kritischen Modus bereitgestellt wird, wenn der Sensor scheitert, Energie in einem definierten Zeitraum zu gewinnen.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Konfigurieren des Fernfunkzustandsüberwachungssensors in einem kritischen Temperaturbetriebsmodus, wobei ein unmittelbares Zurückfallen zu einem kritischen Temperaturmodus bereitgestellt wird, wenn der Sensor eine extrem niedrige Temperatur unter einem vordefinierten Schwellwert misst, während er in dem normalen Betriebsmodus oder Niedrigenergiemodus ist, wobei die Kapazität der Batterie bei sehr niedrigen Temperaturen niedrig und unzureichend ist, damit bestimmte Funktionen ausgeführt werden, wobei der Sensor in diesem Modus seine Energieverwendung von der Batterie noch weiter verringert und Messungen, Datenuploads einschränkt und auch ein Energiegewinnen beschränken kann, und wobei der Sensor planmäßig in vordefinierten Intervallen aufwacht, um die Temperatur zu überprüfen, um zu sehen, ob er den kritischen Temperaturmodus verlassen kann.
Verfahren zum Verwalten einer Sensorenergie an einen Fernfunkzustandsüberwachungssensor, der an einem Eisenbahnschienenfahrzeug montiert ist, gemäß Anspruch 3, wobei das Verfahren des Weiteren ein Bereitstellen einer von einer elektromagnetischen Energiegewinnungsvorrichtung, einer piezoelektrischen Gewinnungsvorrichtung und einer Thermalenergiegewinnungsvorrichtung umfasst.