DE19922663A1 - Diagnosesystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem zur Überwachung der Funktionsweise wenigstens einer Antriebskomponente in Antriebssträngen von Fahrzeugen, mit einer Diagnosevorrichtung, umfassend wenigstens eine Diagnoseeinrichtung, Einrichtungen zur Erfassung wenigstens einer, die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe und Mitteln zur Kopplung mit einer fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: DOLLAR A - die Mittel zur Kopplung der Diagnosevorrichtung mit einer fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten wird mittels Mitteln zur Übertragung elektromagnetischer Wellen realisiert, DOLLAR A - die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen umfassen wenigstens eine der Diagnoseeinrichtung zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung und eine der fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung. DOLLAR A Dabei ist die Diagnosevorrichtung in unmittelbarer räumlicher Nähe der Antriebskomponente angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem zur Überwachung der Funktionsweise wenigstens einer Antriebskomponente in Antriebssystemen von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen.

Diagnosesysteme für einzelne Antriebskomponenten oder Antriebssysteme sind in einer Vielzahl von Ausführungen für unterschiedlichste Einsatzfälle bekannt. Diese umfassen Einrichtungen zur Erfassung wenigstens einer, den aktuellen Ist-Zustand wenigstens einer zu überwachenden Antriebskomponente bzw. des Antriebssystems wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, welche ausgewertet bzw. verarbeitet wird. Zu diesem Zweck werden die, mittels der Einrichtungen zur Erfassung wenigstens einer, den aktuellen Ist-Zustand wenigstens einer Antriebskomponente mittelbar charakterisierenden Größe, ermittelten Größen einer entsprechenden Auswertelektronik, welche in einer Steuereinrichtung integriert sein kann, zugeführt und von dieser verarbeitet. Zur Erfassung der, den aktuellen Ist-Zustand der Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größen werden in der Regel Sensoren verwendet. Die Sensoren wiederum sind zur Erzeugung eines entsprechenden Ansteuersignales für die Steuervorrichtung mit dieser bzw. bei Auswertung in einer Diagnoseeinrichtung elektrisch mit dieser gekoppelt. Die Diagnoseeinrichtung, welche in der Regel in Form eines Diagnosegerätes ausgeführt ist, meldet wiederum die erfaßten bzw. die bereits ausgewerteten Größen an eine entsprechende Einrichtung zur Auswertung und/oder Weiterverarbeitung von Meßdaten. Diese Einrichtung ist Bestandteil der Fahrzeugsteuerung und elektrisch mit der Diagnoseeinrichtung gekoppelt. Die Realisierung der Überwachung der Funktionsweise und/oder des Zustandes einer einzelnen Antriebskomponente setzt dabei eine Verdrahtung zwischen den einzelnen Komponenten des Diagnosesystems, insbesondere der Erfassungseinrichtung zur Erfassung der die Funktionsweise der Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größen, der Diagnoseeinrichtung und der Diagnoseeinrichtung mit der übergeordneten Fahrsteuerung voraus. Die Anzahl der Eingänge an der Steuervorrichtung bzw. an der Diagnoseeinrichtung begrenzt dabei die Anzahl der Erfassungssysteme. Des weiteren sind bei Ausführung ohne Kabelverbindung zur Realisierung der Funktionsweise des gesamten Überwachungssystems zur Energieversorgung der Diagnoseeinrichtung entsprechende Energiequellen im Fahrzeug vorzusehen. In der Regel werden dazu Batterien oder Akkus verwendet. Diese weisen jedoch nur eine begrenzte Lebensdauer auf, was sich negativ auf die Funktionsweise des Überwachungssystems niederschlägt, da in Abhängigkeit der Speicherkapazität dieser Bauelemente lediglich immer nur eine zeitlich begrenzte Überwachung ohne Unterbrechung möglich ist. Des weiteren bedingt das Vorsehen von Energiequellen auch die Bereitstellung des erforderlichen Bauraumes und von dafür ausgelegten Haltevorrichtungen im Fahrzeug.

Aufgrund der Kopplung zwischen den Erfassungseinrichtungen zur Erfassung der die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größen und der Diagnoseeinrichtung sowie der Diagnoseeinrichtung und der fahrzeugseitigen Steuerelektronik, insbesondere Steuereinrichtungen bzw. einer Einrichtung zur Meßdatenauswertung sind Leitungsstränge in der entsprechenden Länge vorzusehen, welche auch am Fahrzeug befestigt werden müssen, was höhere Kosten für die Montage der Diagnosevorrichtung bedingt. Des weiteren wird aufgrund der Vielzahl der verwendeten Leitungsstränge die Anzahl der möglichen Störstellen erhöht, was sich in einer Verringerung der Verfügbarkeit der Diagnosevorrichtung niederschlägt. Insbesondere beim Einsatz in Schienenfahrzeugen, bei welchen die die Meßdaten verarbeitende Einheit in erheblichem räumlichem Abstand zu den eigentlichen Erfassungseinrichtungen angeordnet ist, führt dies zu einer hohen Störanfälligkeit und aufgrund der umständlichen Kabelführung zu hohen Kosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Überwachung wenigstens einer Antriebskomponente, und insbesondere ein Diagnosesystem der Eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Im einzelnen ist dabei auf eine zeitlich unbegrenzt mögliche Überwachung mit geringem konstruktivem und steuerungstechnischem Aufwand abzustellen. Das Diagnosesystem soll dabei unabhängig von der Anordnung der fahrzeugseitigen Einrichtung zur Auswertung von Meßdaten im Fahrzeug integrierbar sein.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Das Diagnosesystem umfaßt wenigstens eine Diagnosevorrichtung, welche wenigstens einer Antriebskomponente zugeordnet ist. Die Diagnosevorrichtung ist mit einer Einrichtung zur Auswertung bzw. Verarbeitung von Meßdaten gekoppelt, welche an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet sein kann. Die Kopplung wird durch Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen realisiert. Diese weist dazu wenigstens eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung auf, welche fahrzeugseitig, das heißt an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet ist und eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung, welche der Diagnoseeinrichtung zugeordnet ist. Die Diagnoseeinrichtung ist dabei in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Antriebskomponente angeordnet. Die Diagnosevorrichtung umfaßt des weiteren wenigstens eine Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Funktionsweise der Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größe, welche mit den Eingängen der Diagnoseeinrichtung koppelbar sind und zusätzlich optional in einer bevorzugten Ausführung wenigstens eine Energiespeichereinrichtung zur Versorgung der Diagnosevorrichtung mit elektrischer Leistung. Die Speisung der Energiespeichereinrichtung erfolgt dabei wenigstens teilweise über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, beispielsweise in Form einer sogenannten Funkstrecke. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtungen, insbesondere die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung und die der Diagnoseeinrichtung unmittelbar zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung weisen dabei jeweils wenigstens eine Antenneneinheit auf.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, das aufgrund der Datenübertragung über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen eine drahtlose Verbindung zwischen der Sende- und/oder Empfangseinrichtung der fahrzeugseitigen Elektronik und der Sende- und/oder Empfangseinrichtung der Diagnosevorrichtung möglich wird. Die Anordnung der Diagnoseeinrichtung gegenüber der fahrzeugseitigen Einrichtung zur Auswertung von Meßdaten kann dabei beliebig, insbesondere hinsichtlich des räumlichen Abstandes zueinander erfolgen. Die Anzahl der möglichen Störstellen in der Datenübertragung wird aufgrund der Verringerung der erforderlichen Leitungsstränge und Reduzierung der Gesamtlänge der Leitungsstränge somit auf ein Minimum reduziert.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Diagnoseeinrichtung unmittelbar an der Antriebskomponente angeordnet und an dieser befestigt. Denkbar ist es auch, die Diagnoseeinrichtung in das Gehäuse der zu überwachenden Antriebskomponente zu integrieren.

Unter Diagnose wird dabei wenigstens immer die Funktion der Erfassung von Meßdaten, welche die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreiben, verstanden. Zusätzlich ist es möglich, im Rahmen der Diagnose auch eine Auswertung dieser Meßdaten vorzunehmen, wobei die Auswertung unterschiedlich erfolgen kann. Im einfachsten Fall erfolgt lediglich ein Vergleich hinsichtlich der Größe der erfaßten Werte, insbesondere ob diese zulässige vorgebbare Grenzwerte über- und/oder unterschreiten. Andere Auswertmodien sind ebenfalls denkbar.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es des weiteren, daß durch die Funktionsübernahme der Energieversorgung über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen keinerlei zusätzliche Bauteile mit begrenzter Lebensdauer im Überwachungssystem mehr erforderlich sind. Ein wesentlicher weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den Wegfall der Verkabelung durch die drahtlose Übertragung der Meßgrößen zwischen Empfang- und/oder Sendeeinrichtung der Diagnoseeinrichtung und der fahrzeugseitig angeordneten Empfangs- und/oder Sendeeinrichtung auch das Erfordernis der Bereitstellung einer entsprechenden Anzahl von Steckkontakten zur Realisierung der Überwachung einer Antriebskomponente wegfällt. Die Vermeidung der ansonsten erforderlichen Verdrahtung bietet den Vorteil, daß keinerlei Begrenzung hinsichtlich der Anzahl der an einen Empfänger bzw. an das Diagnosegerät anschließbaren Erfassungssysteme erfolgt. Aufgrund der Reduzierung der erforderlichen Leitungsverbindungen auf ein Minimum ist es des weiteren möglich, das erfindungsgemäße Diagnosesystem in bereits vorhandene Antriebsstränge ohne wesentlichen Mehraufwand einzubauen, das heißt, nachzurüsten.

Die fahrzeugseitig angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung ist Bestandteil einer Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten. Diese Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten wiederum kann Bestandteil von Steuerungen, vorzugsweise einer, einzelnen Steuerungen übergeordneten Fahrsteuerung sein. Andere Möglichkeiten sind ebenfalls denkbar.

Vorzugsweise ist jeder Antriebskomponente ein entsprechendes Diagnosesystem zugeordnet, wobei die fahrzeugseitig angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung vorzugsweise Bestandteil mehrerer verschiedener Diagnosesysteme ist. Denkbar ist jedoch auch, daß jedes Diagnosesystem eine fahrzeugseitig angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung aufweist, wobei die einzelnen Sende- und/oder Empfangseinrichtungen der einzelnen Diagnosesysteme über entsprechende Kommunikationsschnittstellen im Fahrzeug miteinander gekoppelt sind. Als diese können beispielsweise ein sogenannter Can-Bus oder ein MVB angesehen werden.

Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Lösung für die Diagnose von Antriebskomponenten in Schienenfahrzeugen Verwendung. In diesem Fall ist beispielsweise die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung am Wagenkasten angeordnet, während die Diagnosevorrichtung direkt in die Antriebskomponente, zum Beispiel in das Gehäuse eines Radsatzgetriebes eines Schienenfahrzeuges integriert ist und somit keinerlei Kabelverbindung zum Fahrzeug aufgrund der drahtlosen Übertragung der Meßdaten an die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung benötigt. Die im Wagenkasten angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung sendet neben den Datenanforderungen auch die erforderliche Leistung zum Betreiben der Diagnosevorrichtung an die Diagnoseeinrichtung an der Antriebskomponente. Die Übertragung erfolgt dabei beispielsweise mit einer Frequenz von ca. 2,4 GHz. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung, welche an beweglicher Stelle am Fahrzeug angeordnet ist, empfängt dabei die Rohdaten von der Diagnoseeinrichtung, wertet diese aus und gibt sie zum Beispiel über ein Datennetzwerk (Can-Bus, MVB) an die Fahrzeugsteuerung weiter. Die in der Antriebskomponente integrierte Diagnoseeinrichtung empfängt die erforderliche Leistung über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen und speichert diese in einer geeigneten Energiespeichereinheit. Die Diagnoseeinrichtung wertet die Daten der an den Antriebskomponenten angebrachten Sensoren aus und sendet die Daten auf Anforderung und/oder fortlaufend an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung im Wagenkasten.

Die Datenübertragung erfolgt dabei in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Energiebilanz an der Diagnosevorrichtung. Die Diagnosevorrichtung kann somit entweder ständig oder zeitweise betrieben werden. Im letztgenannten Fall erfolgt die Betriebsweise der Diagnosevorrichtung entweder zyklisch in bestimmten vordefinierbaren Zeitabständen oder beliebig. Dies gilt in Analogie auch für die Übertragung der erfaßten Meßdaten. Im einfachsten Fall werden dabei bereits zum Teil in der Diagnoseeinrichtung die Meßdaten hinsichtlich ihrer Relevanz ausgewertet, insbesondere hinsichtlich der Überschreitung bestimmter Grenzwerte. Eine Übertragung an die fahrzeugseitige Auswertelektronik erfolgt dann nur bei Überschreitung oder Unterschreitung der erforderlichen Grenzwerte. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei Anforderung durch die fahrzeugseitige Auswertelektronik zusätzlich Meßdaten zu beliebigen Zeitpunkten zu übermitteln. Dies erfolgt beispielsweise immer dann, wenn beispielsweise über die Fahrsteuerung durch entsprechende Ansteuerungsvorgänge zusätzliche Aufgaben erfüllt werden müssen, wozu die den Funktionszustand der Antriebskomponenten wenigstens mittelbar beschreibenden Größen verwendet werden.

Die konkrete vorrichtungsmäßige Umsetzung bzw. Ausgestaltung der Diagnosevorrichtung hängt von den konkreten Erfordernissen des Einsatzfalles ab und liegt im Ermessen des zuständigen Fachmannes, insbesondere was die Auswahl der einzelnen Erfassungsmittel anbelangt und deren Kopplung mit der Diagnosevorrichtung. Für die Realisierung der Verbindung mit der fahrzeugseitigen Sende- und/oder Empfangseinrichtung weist die Diagnosevorrichtung in der Regel immer eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung auf, welche mit der Diagnoseeinrichtung, insbesondere einem Ausgang der Diagnoseeinrichtung gekoppelt ist.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht die Möglichkeit, daß die Diagnoseeinrichtung und/oder die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung und/oder die fahrzeugseitige Einrichtung zur Auswertung von Meßdaten wenigstens eine Speichereinrichtung umfaßt, welche die erfaßten bzw. die übermittelten Meßdaten in bestimmten Zeitabständen abspeichert, beispielsweise in Form von Tabellen und/oder Kennlinien und/oder Protokollen und diese zur statistischen Auswertung zur Verfügung stellen.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems;

Fig. 2 verdeutlicht anhand eines Blockschaltbildes eine besonders vorteilhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems für ein Achsgetriebe.

Die Fig. 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Blockschaltbildes die grundlegende Funktionsweise eines erfindungsgemäß gestalteten Diagnosesystems 1. Das Diagnosesystem zur Überwachung der Funktionsweise von Antriebskomponenten in Antriebssträngen von Fahrzeugen ist wenigstens einer Antriebskomponente 7 zugeordnet. Das Diagnosesystem 1 umfaßt wenigstens eine, der Antriebskomponente 7 zugeordnete Diagnosevorrichtung 4, welche wenigstens eine Diagnoseeinrichtung 5 aufweist, die in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Antriebskomponente 7 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Diagnoseeinrichtung 5 in der Antriebskomponente 7 integriert. Des weiteren umfaßt die Diagnosevorrichtung 4 wenigstens eine Einrichtung 6 zur Erfassung wenigstens einer, die Funktionsweise der Antriebskomponente 20 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe. Vorzugsweise sind eine Mehrzahl von Einrichtungen 6.1 bis 6.n vorgesehen, welche unterschiedliche Größen zur Beschreibung der Funktionsweise der Antriebskomponente erfassen können. Als Antriebskomponenten 7 fungieren dabei beispielsweise Kupplungseinrichtungen, Bremseinrichtungen, Getriebebaueinheiten etc. Die Diagnoseeinrichtung 5 übernimmt dabei die Aufgabe, die mittels der Einrichtungen zur Erfassung einer, den aktuellen Funktionszustand der Antriebskomponente 7 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe ermittelten Größen zu erfassen, eventuell auszuwerten und an eine fahrzeugseitig angeordnete Einrichtung zur Meßdatenerfassung und/oder Verwertung 22 zu übermitteln. Die Übermittlung erfolgt über Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10. Diese Mittel umfassen eine Funkstrecke 11, eine der Diagnoseeinrichtung zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9 und die an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2, welche Bestandteil einer fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Meßdatenverwertung 22 ist. Es besteht dabei theoretisch auch die Möglichkeit, die fahrzeugseitige Einrichtung zur Meßdatenverwertung 22 als Steuer- und/oder Regeleinrichtung auszuführen. Diese ist jedoch nicht zwingend Bestandteil des Diagnosesystems 1.

Des weiteren weist die Diagnosevorrichtung 4 wenigstens eine Energiespeichereinrichtung 8 auf, welche die einzelnen Einrichtungen zur Erfassung wenigstens einer, den aktuellen Funktionszustand einer Antriebskomponente 7 wenigstens mittelbar beschreibenden Größe 6.1 bis 6.n und/oder die Diagnoseeinrichtung 5 mit elektrischer Leistung versorgt. Erfindungsgemäß wird dabei die Energeispeichereinrichtung 8 über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 mit elektrischer Leistung versorgt. Dabei wird über die Energiespeichereinheit 8 die über die Funkstrecke 11 übertragene Energie aufintegriert bis genügend Energie für eine Rückmeldung der mit der Diagnoseeinrichtung erfaßten bzw. bereits ausgewerteten Daten zur Verfügung steht.

Zur Kopplung der Diagnoseeinrichtung 5 mit den Einrichtungen zur Erfassung einer, den aktuellen Funktionszustand einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größe 6.1 bis 6.n und der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9 sind eine entsprechende Anzahl von Eingängen 12.1 bis 12.n an der Diagnoseeinrichtung 5 vorgesehen, welche mit den Einrichtungen zur Erfassung einer, die Funktionsweise der Antriebskomponenten 7 wenigstens mittelbar beschreibenden Größe 6.1 bis 6.n wenigstens mittelbar koppelbar sind. Des weiteren weist die Diagnoseeinrichtung 5 wenigstens einen Ausgang 13.1 auf, welcher wenigstens mit der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9 der Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 gekoppelt ist. Die Diagnoseeinrichtung 5 ist vorzugsweise als Mikroprozessor ausgeführt und weist zur Energiespeichereinrichtung einen weiteren Eingang 12.n+1 auf, welcher mit der Energiespeichereinrichtung 8 gekoppelt ist.

Die Fig. 2 verdeutlicht anhand einer Funktionsskizze in schematisch vereinfachter Darstellung eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung für ein Diagnosesystem 1 für ein Achsgetriebe. Der Grundaufbau entspricht dabei dem in der Fig. 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Das Diagnosesystem 1 umfaßt auch hier eine Diagnosevorrichtung 4, welche eine Diagnoseeinrichtung 5 in Form einer Mikroprozessoreneinheit 14 oder eine Elektronischen Control Unit umfaßt. Als Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größe 6.1 bis 6.n sind hier Sensoren 17.1 bis 17.n vorgesehen, wobei im dargestellten Fall der Sensor bzw. die Einrichtung zur Erfassung der Drehzahl mit 17.1, ein Temperatursensor mit 17.2 und die optionalen Sensoren zur Ermittlung des Füllungsstandes hydrodynamischer Bauelemente mit 17.3, die der Schwingung zur Ermittlung der Schwingungen mit 17.4 bezeichnet sind. Zur Verarbeitung der mittels den einzelnen Erfassungseinrichtungen 6.1 bis 6.n generierten Signale in der Mikroprozessoreneinheit 14 bzw. der Elektronischen Control Unit sind entsprechende elektronische Bauelemente 18.1 bis 18.n vorgesehen, mittels welchen die mit den Sensoren 17.1 bis 17.n erfaßten Signale in die entsprechenden elektrischen Signale zur Verarbeitung in der Mikroprozessoreneinheit 14 umgewandelt werden. Die dafür verwendeten elektrischen Bauelemente und Schaltungen können unterschiedlich ausgeführt sein und entsprechend dem Einsatzerfordernis angepaßt werden. Die jeweils konkrete Ausgestaltung für den Einsatzfall liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes. Im dargestellten Fall sind dabei Signalaufbereitungsmittel 23, hier 23.1 und 23.2, welche den Einrichtungen 6.2 und 6.3 bis 6.n zugeordnet sind, vorgesehen. Die Mittel zur Signalaufbereitung 23 wandeln dabei die mittels der Sensoren, insbesondere dem Temperatursensor 17.2 und den optionalen Sensoren zur Ermittlung des Füllstandes hydrodynamischer Komponenten 17.3 und der Schwingungen 17.4 in analoge Signale um, welche über einen Analog/Digitalwandler 24 dem Mikroprozessor als digitale Signale zugeführt werden.

Die Versorgung der Diagnoseeinrichtung 5 bzw. der Sende- und Empfangseinrichtung 9 der Diagnosevorrichtung erfolgt über die Energiespeichereinheit 8. Im dargestellten Fall sind dabei entsprechende Spannungsumformer 19 vorgesehen, welche der Energiespeichereinheit 8 zugeordnet sind. Die zum Betreiben der Mikroprozessoreneinheit 14 erforderliche Energie wird dabei über die Energiespeichereinheit 8 bereitgestellt. Diese wird aus den Mitteln zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 gespeist, im einzelnen über die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9, welche wenigstens eine Antenne 25 umfaßt. Die Diagnosevorrichtung 5 kann dabei in allen Fahrzuständen des Fahrzeuges mit Energie über die fahrzeugseitig angeordnete Einrichtung zur Meßdatenerfassung und Ver- bzw. Auswertung 22, insbesondere der Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit Leistung versorgt werden.

Das Diagnosesystem 1 kann auf unterschiedliche Art und Weise betrieben werden. Vorzugsweise werden die mittels der Einrichtungen 6.1 bis 6.n zur wenigstens mittelbaren Erfassung einer, den Funktionszustand einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größe ermittelten Größen fortlaufend bzw. in einem bestimmten vordefinierbaren Zeitabstand fortlaufend ermittelt. Die erfaßten bzw. ermittelten Daten werden dabei mittels der Diagnoseeinrichtung, insbesondere der Mikroprozessoreneinheit 14 in entsprechender Weise aufgearbeitet und entweder fortlaufend oder zyklisch über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 der fahrzeugseitig angeordneten Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 zugeleitet. Die fahrzeugseitig angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung, welche Bestandteil einer fahrzeugseitigen Einrichtung zur Meßdatenerfassung und/oder Verwertung 22 ist, ist Bestandteil des Diagnosesystems 1 und bildet somit die Schnittstelle zwischen dem Diagnosesystem 1 und der fahrzeugseitigen Auswertelektronik. Die Diagnoseeinrichtung 5 ist in unmittelbarer räumlicher Nähe der Antriebskomponente angeordnet, vorzugsweise in das Gehäuse der Antriebskomponente integriert. Ein entscheidender Vorteil dieser Ausführung besteht vor allem für die Anwendungsfälle, bei welchen zwischen der fahrzeugseitigen Elektronik und den Einrichtungen zur Erfassung bestimmter Größen erhebliche räumliche Abstände bestehen, wie beispielsweise in Schienenfahrzeugen. Für diesen Fall wird die Diagnoseeinrichtung vorzugsweise in den Radsatzgetrieben angeordnet, wobei die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 an beliebiger Stelle des Schienenfahrzeuges angeordnet sein kann, da die Übermittlung der entsprechenden Meßdaten drahtlos mittels Mitteln zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 erfolgt. Die fahrzeugseitige Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 kann dabei beispielsweise am Wagenkasten angeordnet sein. Diese dient der Weiterleitung der ermittelten Meßdaten mittels der Diagnoseeinrichtung 5 beispielsweise zu einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung, vorzugsweise über entsprechende Datenkommunikationsschnittstellen, beispielsweise einem sogenannten Can- Bus oder MVB.

Die Diagnosevorrichtung 4 weist wenigstens zwei Funktionszustände auf. Diese sind zum einen beim Einsatz in Fahrzeugen durch den Stillstand des Fahrzeuges bei betriebener Antriebsmaschine und der Leistungsübertragung von der Antriebsmaschine zu den Rädern im Traktionsbetrieb charakterisiert. Um in diesen ersten Funktionszustand, das heißt dem Stillstand des Fahrzeuges auf die Betriebsbereitschaft der Diagnosevorrichtung 4 überprüfen zu können, wird von der fahrzeugseitig angeordneten Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2, welche Bestandteil der Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen ist, zyklisch ein Statussignal von der Diagnoseeinrichtung 5 angefordert. Denkbar ist beispielsweise eine Anforderung von ca. einmal pro Minute. Zur Speisung der Energiespeichereinheit 8 der Diagnosevorrichtung 4 steht dabei in diesem Funktionszustand nur die über die Einrichtung zur Übertragung elektromagnetischer Wellen 10 übertragbare Energie zur Verfügung.

Im Funktionszustand Leistungsübertragung von der Antriebsmaschine zu den Rädern übernimmt die Diagnoseeinrichtung 5 wenigstens die folgenden Funktionen:

• - Frequenzerfassung, Drehzahlberechnung und Meldung von unzulässigen Drehzahlen
• - Speicherung von Geschwindigkeitsklassen und der Wegstrecke und/oder
• - Temperaturerfassung und Meldung von unzulässigen Temperaturen und/oder
• - Speicherung von Temperaturklassen

In Abhängigkeit der vorliegenden Größe der Energiebilanz muß dabei entschieden werden, ob ab einer bestimmten Drehzahl/Temperatur ein Dauerbetrieb der Diagnosevorrichtung möglich ist, oder ob nur ein zyklischer Betrieb der Diagnosevorrichtung und damit der gesamten Auswertelektronik erfolgen kann. Dabei ist jedoch zu beachten, daß auch hohe Drehzahlen bei zyklischem Betrieb sofort zu erfassen sind.

Für den Fall, daß keine unzulässigen Drehzahlen oder Temperaturen erfaßt werden, liegt am Ausgang der Diagnoseeinrichtung 5 kein Signal für die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9 an. Zur Sicherstellung der Betriebsbereitschaft der Diagnoseeinrichtung 4 wird jedoch auch in diesem Betriebszustand zyklisch ein Statussignal von der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 angefordert. Auch die mittels der optionalen Sensoren 17.2 bis 17.n erfaßten Größen werden ähnlich ausgewertet. Eine Meldung zur Sende- und/oder Empfangseinrichtung 9 bzw. zur Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 erfolgt dann nur bei Überschreitung von Grenzwerten.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zusätzlich die in der Diagnosevorrichtung, insbesondere Diagnoseeinrichtung 5 speicherbaren Statistiken zur Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 übertragen. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 sendet dazu einen entsprechenden Befehl an die Diagnosevorrichtung 4. Diese Datenübertragung muß dabei nicht mit hoher Geschwindigkeit erfolgen und kann zum Beispiel durch Pausen zum Auffüllen der Energiespeichereinheit 8 unterbrochen werden. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2, welche an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet ist, ist dazu beispielsweise mit einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung verbunden. Die Verbindung wird im einfachsten Fall nur über eine Leitung realisiert, worüber ein digitales Statussignal ausgegeben wird.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Diagnosevorrichtung 4 und/oder die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 2 mit einer Speichereinheit 20 bzw. 21 zu versehen. In diesen Speichereinheiten erfolgt die Zwischenspeicherung der erfaßten Daten über eine bestimmte Zeitdauer, um damit statistische Auswertungen zu ermöglichen. Beispielsweise können dabei Temperaturkollektive und Temperaturüberschreitungen im Bezug auf die Zeiteinheiten erfaßt werden. Dies kann in Analogie auch für Drehzahlkollektive und Drehzahlüberschreitungen erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Diagnosesystem

2

Sende- und/oder Empfangseinrichtung

3

Fahrzeugsteuerung

4

Diagnosevorrichtung

5

Diagnoseeinrichtung

6.1-6

.n Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größe

7

Antriebskomponente

8

Energiespeichereinheit

9

Sende- und/oder Empfangseinrichtung

10

Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen

11

Funkstrecke

12.1-12

.n Eingang der Diagnoseeinrichtung

13.1-13

.n Ausgang

14

Mikroprozessor

15

Elektronische Control Unit

17.1

Drehzahlsensor

17.2

Temperatursensor

17.3-17

.n Optionale Sensoren

18

elektronische Baueinheiten

19

Spannungsumformer

20

Speichereinheit

21

Speichereinheit

22

Fahrzeugseitige Einrichtung zur Meßdatenverwertung

23

Signalaufbereitungsmittel

24

Analog/Digitalwandler

25

Antenne

26

Antenne

Claims (12)

1. Diagnosesystem zur Überwachung der Funktionsweise wenigstens einer Antriebskomponente für den Einsatz in Antriebssträngen von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen;

• 1. 1.1 mit einer Diagnosevorrichtung (4), umfassend wenigstens eine Diagnoseeinrichtung (5), Einrichtungen zur Erfassung wenigstens einer, die Funktionsweise einer Antriebskomponente wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe und Mitteln zur Kopplung mit einer beliebig im Fahrzeug angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 2. 1.2 die Mittel zur Kopplung der Diagnosevorrichtung (4) mit der Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten (22) umfassen Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen;
• 3. 1.3 die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen umfassen wenigstens eine, der Diagnoseeinrichtung (5) zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung (9) und eine der fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung (2);
• 4. 1.4 die Diagnosevorrichtung (4) ist in unmittelbarer räumlicher Nähe der Antriebskomponente (7) angeordnet.

2. Diagnosesystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 2.1 die Diagnosevorrichtung (4) umfaßt des weiteren wenigstens eine Energiespeichereinrichtung (8) zur Versorgung der Diagnoseeinrichtung mit elektrischer Leistung;
• 2. 2.2 die Energeispeichereinrichtung (8) wird über die Mittel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen (10) mit Leistung gespeist.

3. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung (5) am Gehäuse der Antriebskomponente (7) befestigt ist.

4. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung (5) im Gehäuse der Antriebskomponente (7) integriert ist.

5. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 5.1 die Diagnoseeinrichtung (5) weist eine Vielzahl von Eingängen (12.1-12.n) auf, welche jeweils mit wenigstens einer Einrichtung (6.1-6.n) zur Erfassung wenigstens einer, den Funktionszustand der Antriebskomponente wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe koppelbar ist;
• 2. 5.2 die Diagnoseeinrichtung (5) weist des weiteren einen Eingang (12.n+1) für die Kopplung mit der Energiespeichereinheit (8) auf;
• 3. 5.3 die Diagnoseeinrichtung (5) weist wenigstens einen Ausgang (13) zur wenigstens mittelbaren Verbindung mit der fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten (22) auf.

6. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnoseeinrichtung (5) wenigstens eine Speichereinrichtung (20) zur Speicherung der mittels der Einrichtungen (6.1-6.n) zur Erfassung von die Funktionsweise der Antriebskomponente wenigstens mittelbar beschreibenden Größen erfaßten Größen aufweist.

7. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugseitig angeordnete Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten (22) eine Speichereinheit zur wenigstens zeitlich begrenzten Speicherung der mittels der Diagnoseeinrichtung übermittelten Meßdaten aufweist.

8. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsweise der Diagnoseeinrichtung in Abhängigkeit der in der Energiespeichereinrichtung (8) vorliegenden Energiebilanz erfolgt.

9. Diagnosesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevorrichtung zyklisch betrieben wird.

10. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fahrzeugseitig angeordnete Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten (22) Bestandteil einer übergeordneten Fahrsteuerung ist.

11. Diagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die der fahrzeugseitig angeordneten Einrichtung zur Erfassung und/oder Auswertung von Meßdaten zugeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtung (2) Bestandteil einer Vielzahl von Diagnosesystemen unterschiedlicher Antriebskomponenten ist.

12. Verwendung eines Diagnosesystems nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Überwachung wenigstens einer Antriebskomponente in einem Antriebsstrang für Schienenfahrzeuge.