Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung eines Geräts eines Schienenfahrzeugs.

Geräte eines Schienenfahrzeugs sind während des Betriebs des Schienenfahrzeugs über die Leittechnik des Schienenfahrzeugs dauerhaft eingeschaltet.

Wird das Schienenfahrzeug durch ein Ausschalten der Leittech- nik außer Betrieb genommen bzw. deaktiviert, besteht für aus- gewählte Geräte die Anforderung, sich zeitlich wiederkehrend in vorgegebenen Zeitabständen in Betrieb zu setzen, bzw. sich zu aktivieren, um zugewiesene Aufgaben durchzuführen und um sich nach erfolgter Erledigung der Aufgaben wieder zu deakti- vieren.

Beispielsweise aktivieren sich Geräte des Schienenfahrzeugs zyklisch, um eine Position des Schienenfahrzeugs festzustel- len und diese zu einer ortsfesten Kontrollstelle, die als Landseite bezeichnet wird, zu übertragen. Nach erfolgter Übertragung stellen die beteiligten Geräte den Betrieb wieder ein, sie bleiben deaktiviert, bis sie sich im Rahmen eines Zyklus bzw. nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit zur Durch- führung der Aufgabe erneut aktivieren.

Ein derartiges zyklisches Einschalten samt Betrieb der Geräte soll für möglichst lange Zeiträume gewährleistet sein. Dies ist abhängig von der Energieversorgung der jeweils beteilig- ten Geräte.

Es ist bekannt, zur Energieversorgung eines derartigen Geräts eine Bordbatterie des Schienenfahrzeugs zu verwenden. Die Bordbatterie wird bei der Aktivierung des Schienenfahrzeugs zum operativen Betreib dazu verwendet, einen Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs in Kontakt mit einer Oberleitung zu bringen oder wird bei einem Dieselmotor-betriebenen Schienen- fahrzeug dazu verwendet, den Dieselmotor zu starten, etc.

Beim deaktivierten Schienenfahrzeug ist der Stromabnehmer ab- gesenkt und damit kontaktfrei zur Oberleitung, ein Aufladen der Bordbatterie durch die Oberleitung ist damit unterbunden.

Auch beim deaktivierten Dieselmotor-betriebenen Schienenfahr- zeug ist das Aufladen der Bordbatterie nicht mehr gegeben.

Die Bordbatterie weist damit nur eine vorbestimmte bzw. be- grenzte Kapazität auf, die abhängig ist vom Ladezustand der Batterie in Abhängigkeit der Zeit, vom Alter der Batterie, von den Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur) der Batterie, etc.

Damit ist der oben geschilderte zyklische Geräte-Betrieb beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur für eine gewisse Zeit si- chergestellt .

Es ist bekannt, zur Energieversorgung eines zyklisch akti- vierten Geräts einen Energiespeicher zu verwenden, der inte- grierter Bestandteil des Geräts ist. Auch dieser interne Energiespeicher weist beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur eine vorbestimmte Kapazität auf, die ebenfalls von den oben genannten Bedingungen abhängig ist.

Damit ist auch hier der oben geschilderte zyklische Geräte- Betrieb beim deaktivierten Schienenfahrzeug nur für eine ge- wisse Zeit sichergestellt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver- bessertes Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung ei- nes Geräts eines Schienenfahrzeugs anzugeben, mit dem eine verlängerte Zeit für einen zyklischen Betrieb des Geräts ge- währleistet wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Energie- versorgung eines Geräts eines Schienenfahrzeugs wird das Ge- rät bei deaktiviertem Schienenfahrzeug zeitlich wiederkehrend für eine vorgegebenen Zeitdauer in Betrieb gesetzt, um eine zugewiesene Aufgabe durchzuführen.

Das Gerät wird zur Durchführung der Aufgabe über eine Bord- batterie des Schienenfahrzeugs mit Energie versorgt, solange ein Ladezustand der Bordbatterie eine vorgegebene untere Ka- pazitätsgrenze der Bordbatterie, die eine vorgegebene minima- le Kapazität der Bordbatterie beschreibt, überschreitet.

Das Gerät wird zur Durchführung der Aufgabe über einen Ener- giespeicher des Geräts mit Energie versorgt, sobald der Lade- zustand der Bordbatterie des Schienenfahrzeugs die vorgegebe- ne untere Kapazitätsgrenze erreicht oder unterschreitet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Schienenfahr- zeug durch ein Ausschalten der Leittechnik des Schienenfahr- zeugs deaktiviert. Entsprechend wird das Schienenfahrzeug durch ein Einschalten der Leittechnik des Schienenfahrzeugs aktiviert . Damit beschreibt ein erster Betriebszustand das aktivierte Schienenfahrzeug, während ein zweiter Betriebszu- stand das deaktivierte Schienenfahrzeug beschreibt.

Im aktivierten bzw. ersten Betriebszustand des Schienenfahr- zeugs wird die Bordbatterie bzw. der Energiespeicher des Ge- räts mit Energie aufgeladen, bis vorgegebene jeweilige obere bzw. maximale Kapazitätsgrenzen erreicht sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Betriebszustand des Schienenfahrzeugs mit Hilfe eines Sensors, beispielswiese mit Hilfe eines Bewegungssensors, detektiert. Bei einer Bewegung des Schienenfahrzeugs, die in einem vorbe- stimmten Ausmaß erfolgt, wird auf den ersten Betriebszustand geschlossen . Bei einem Stillstand des Schienenfahrzeugs, der in einem vorbestimmten Ausmaß detektiert wird, wird auf den zweiten Betriebszustand geschlossen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Energiespeicher des Gerätes über Komponenten des Schienenfahrzeugs aufgeladen bzw. gepuffert, wenn das Schienenfahrzeug aktiviert ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Energiespeicher des Gerätes über die Bordbatterie des Schienenfahrzeugs auf- geladen bzw. gepuffert, wenn das Schienenfahrzeug aktiviert ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines ersten Geräts, eine Position des Schienenfahr- zeugs festzustellen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines zweiten Geräts, einen Ladezustand der Bordbat- terie des Schienenfahrzeugs oder einen Ladezustand des Ener- giespeichers des Geräts festzustellen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es die zugewiesene Aufgabe eines dritten Geräts, die Position und/oder den Lade- zustand an eine ortsfeste Kontrollstelle zu übertragen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird zur Übertragung der Position und/oder des Ladezustand an die ortsfeste Kontroll- stelle ein so genanntes „Mobile Communication Gateway, MCG" des Schienenfahrzeugs verwendet, das damit eine Daten- Fernübertragungseinrichtung darstellt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird beim Deaktivieren des Schienenfahrzeugs eine Schienenfahrzeug-interne Zeit- schaltuhr aktiviert, die das Gerät zeitlich wiederkehrend in Betrieb setzt oder die das Gerät zeitlich wiederkehrend für eine vorgegebenen Zeitdauer in Betrieb setzt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Energiespeicher des Geräts ein Energiespeicher verwendet, der interner und integrierter Bestandteil des Geräts ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Gerät nach er- folgter Durchführung der zugewiesenen Aufgabe außer Betrieb gesetzt, bis es nach Ablauf einer Wartezeit erneut aktiviert wird, um die zugewiesene Aufgabe erneut durchzuführen.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein längerer Einsatz von Geräten bei ausgeschaltetem Schienenfahrzeug ermöglicht, die zur zyklischen Erfüllung von Aufgaben vorgesehen sind.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einem Schienenfahr- zeug-Betreiber, relevante Fahrzeugdaten über einen längeren Zeitraum über die Datenfernübertragung zur Landseite zu er- halten.

Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht, benötigte Energiespeicher seitens der Geräte in ihrer Kapazität und ih- rer Größe optimiert anzupassen.

Durch die primäre Verwendung der Bordbatterie des Schienen- fahrzeugs zur Energieversorgung der Geräte wird ermöglicht, deren interne Energiespeicher in Kapazität bzw. Größe sogar zu minimieren.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine schnelle Datenfern- übertragung von relevante Fahrzeugdaten ermöglicht, indem die Geräte bevorzugt in einem Stromsparmodus betrieben werden.

Damit wird eine schnelle Aktivierung bzw. ein schnelles Hoch- fahren der Geräte erreicht. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert .

Dabei zeigt FIG 1 das erfindungsgemäße Verfahren in einem prinzipiellen Blockschaltbild.

Bei einem Außer-Betrieb-gesetzten bzw. deaktivierten Schie- nenfahrzeug sollen beispielhaft folgende Geräte zur Durchfüh- rung einer Aufgabe bzw. Sonderaufgäbe zyklisch aktiviert wer- den:

- ein Gerät POS zur Positionsbestimmung des Schienenfahr- zeugs,

- ein Gerät LZ-BAT zur Bestimmung des Ladezustands der Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs, sowie

- ein Mobile-Communication Gateway MCG des Schienenfahr- zeugs, mit dem eine Fernübertagung der ermittelten Posi- tion bzw. des ermittelten Ladezustands der Bordbatterie BAT zu einer ortsfesten Kontrollstelle LS, der Landsei- te, durchgeführt wird.

Das Mobile Communication Gateway MCG ist fester Bestandteil des Schienenfahrzeugs und dient zur Kommunikation mit der Landseite, sowohl im operativen Normalbetrieb des Schienen- fahrzeugs als auch im Rahmen der Erfindung.

Das Mobile-Communication Gateway MCG beinhaltet zu diesem Zweck eine Fernübertragungs-Funktionalität MC, die als Mobi- le-Communication-Functionality bezeichnet wird, sowie eine Zustandsüberwachungsfunktionalität STAT-MCG.

Mit Hilfe der Zustandsüberwachungsfunktionalität STAT-MCG wird beim ersten Betriebszustand, d.h. beim aktivierten Schienenfahrzeug, die Positionsmeldung und/oder die Ladezu- standsmeldung der Geräte POS und LZ-BAT regelmäßig über die Fernübertragungs-Funktionalität MC an die Landseite LS über- tragen. Diese Funktionalität ist in der Figur mit dem Bezugs- zeichen OPT1 dargestellt. Beim zweiten Betriebszustand, d.h. beim deaktivierten Schie- nenfahrzeug, erfolgt die zyklische Aktivierung der Geräte POS, LZ-BAT und MCG mit Hilfe einer Schienenfahrzeug-internen Zeitschaltuhr ZSU.

Zu diesem Zweck erhält die Zeitschaltuhr ZSU eine Meldung des Betriebszustands, hier dargestellt durch das Bezugszeichen OPT2. Bei einer Deaktivierung des Schienenfahrzeugs wird die Zeitschaltuhr ZSU in Betrieb gesetzt bzw. aktiviert.

Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt über einen digitalen Eingang D-IN eine Aktivierung dieser Geräte, so dass auch ei- ne Anforderungs-basierte Aktivierung der Geräte POS, LZ-BAT und MCG zur Übertragung der Position bzw. des Ladezustands sichergestellt ist.

Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt eine Aktivierung der Geräte über einen Bewegungssensor SEN. Damit wird eine Akti- vierung der Geräte in beiden Betriebszuständen sicherge- stellt, wenn die Zeitschaltuhr ZSU abgelaufen sein sollte oder wenn die Zeitschaltuhr ZSU nicht aktiv sein sollte. Die- se Funktionalität ist in der Figur mit dem Bezugszeichen OPT3 dargestellt .

Über einen digitalen Ausgang D-OUT ist eine Aktivierung von weiteren Geräten realisierbar. Ein Signal für diesen Ausgang wird bevorzugt gebildet, wenn eine zyklische Datenübertragung durch die Geräte durchgeführt wird bzw. wenn über den Be- schleunigungssensor durch eine Bewegung des Schienenfahrzeugs auf den ersten Betriebszustand geschlossen wird. Diese Funk- tionalität ist in der Figur mit dem Bezugszeichen OPT4 darge- stellt.

Über die Zeitschaltuhr ZSU, über den digitalen Eingang D-IN, über den digitalen Ausgang D-OUT bzw. über den Bewegungs- sensor SEN wird auch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens initiiert. Die Art der Energieversorgung der genannten Geräte wird über ein Energiemanagement EMGMT des Schienenfahrzeugs realisiert.

Zu diesem Zweck wird dem Energiemanagement EMGMT durch eine Kapazitätsüberwachung, die hier beispielhaft als Spannungs- überwachung USUEB realisiert ist, ein Ladezustand der Bord- batterie BAT des Schienenfahrzeugs gemeldet.

Außerdem wird dem Energiemanagement EMGMT der Betriebszustand BET-SFZ des Schienenfahrzeugs („Schienenfahrzeug im Betrieb"

/ „Schienenfahrzeug außer Betrieb") gemeldet.

Beispielsweise bestimmt das Energiemanagement EMGMT den Be- triebszustand BET-SFZ des Schienenfahrzeugs über den Be- schleunigungssensor SEN.

Bei einem detektierten Stillstand bzw. Deaktivierung des Schienenfahrzeugs werden die genannten Geräte, die Zeit- schaltuhr ZSU sowie das Energiemanagement EMGMT zur Durchfüh- rung der Erfindung aktiviert.

Das Energiemanagement EMGMT bestimmt dann die Art der Ener- gieversorgung ENVER der genannten Geräte, die entweder über die Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs oder über einen internen Energiespeicher AKKU der einzelnen Geräte erfolgt.

Die Bestimmung der Art der Energieversorgung erfolgt in Ab- hängigkeit vom gemeldeten Ladezustand der Bordbatterie BAT des Schienenfahrzeugs.

Können die beteiligten Geräte nicht mehr durch die Bordbatte- rie BAT des Schienenfahrzeugs mit Energie versorgt werden, dann schalten die Geräte bevorzugt automatisch auf eine in- terne Energieversorgung um, die durch jeweilige interne Ener- giespeicher AKKU der Geräte sichergestellt wird. Nach Erledigung der Sonderaufgaben werden die beteiligten Ge- räte deaktiviert bzw. bis zum Beginn des nächsten Zyklus aus- geschaltet.