BR112019009926A2

BR112019009926A2 - método e aparelho adaptado para prever o ciclo de vida de um circuito cc

Info

Publication number: BR112019009926A2
Application number: BR112019009926A
Authority: BR
Inventors: S Hirsh Douglas; Muehlemann Michael; Hrinda Radovan
Original assignee: Smartkable Llc
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-08-20
Also published as: CN110249232A; RU2019117814A; EP3542172A1; MX2019005537A; RU2019117814A3; SA519401796B1; KR20190087454A; EP3542172A4; US10848139B2; US20200059225A1; IL266656A; JP2019536025A; JP2023022051A; EP3542172B1; IL266656B; CA3043876A1; AU2017362981A1; BR112019009926B1; AU2017362981B2; WO2018094006A1

Abstract

o método inventivo de monitorar a condição do circuito consiste em estabelecer um sinal de linha de base conhecido para um tipo específico de circuito (cada um é um pouco diferente) e definir essas características em termos dos componentes angulares de borda de frente e trás (em ponto de cruzamento de @zero), a tensão (amplitude), e o período (duração de tempo) da forma de onda. idealmente o componente angular da onda quadrada deve ser vertical, ou a 90 graus em relação ao eixo-x. a onda quadrada não regular de linha de base que é composta de corrente, tensão, qualquer harmônico destas, ou a combinação desses sinais que melhor indica a medição preditiva atribuída ao tipo específico de circuito que está sendo monitorado. formas de onda futuras indicam a taxa de decaimento com base nos componentes angulares, amplitude, e de período agregados dos pontos de cruzamento-zero quando comparados com o sinal de linha de base e/ou forma de onda anterior da emenda específica sob observação. a taxa de decaimento é projetada para determinar a expectativa de vida do circuito específico.

Description

MÉTODO E APARELHO ADAPTADO PARA PREVER O CICLO DE VIDA DE UM CIRCUITO CC

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a qualquer circuito CC que possa passar uma corrente elétrica através, verificado e analisado usando tais técnicas e monitorar atributos de degradação para prever futuros termos de falha do circuito.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA [002] Circuitos elétricos típicos ou operam normalmente, ou falham (ligado ou desligado). A fiação dentro desses sistemas é tipicamente o maior potencial de falha, e a solução de problemas desses defeitos no sistema é demorada e cara. Falhas intermitentes podem causar componentes danificados, e extrema frustração do operador. Esse tipo de modo de falha é mais comum em sistemas automotivos, de aeronaves, e outros sistemas industriais ou de transporte. Vamos focar essa nova tecnologia neles, com sistemas de corrente contínua (CC) que operam a partir de baterias ou outras fontes de energia.

[003] A tecnologia é projetada para usar a fonte de energia existente para prever falhas antes de sua condição de falha ou durante o modo de defeito intermitente. Embora esses sistemas não estejam sendo utilizados para operar o equipamento, uma série de pulsos CC (figura 1) é gerada para determinar a integridade do sistema. Esses testes do sistema são executados por um curto período e os resultados são armazenados para referência à operação 'normal·. Cada fluxo de dados sucessivos é analisado em relação aos dados normais para gerar um algoritmo preditivo que pode ser fornecido a uma unidade de processamento central (CPU) para alertas padrão. O desligamento tático relacionado à segurança pode ser iniciado se o algoritmo atingir o modo de falha crítica.

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2/7 [004] Modos de falha típicos de oxidação, umidade, conexões defeituosas, danos internos, e destruição externa podem ser determinados antes que o sistema falhe, antes que a visão humana detecte, ou antes que os diagnósticos existentes possam fornecer feedback.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] A presente invenção fornece um método para prever a expectativa de vida de circuitos CC por monitorar caminhos de circuito e sub-ramos para degradação.

[006] A técnica anterior forneceu apenas os meios para determinar um circuito bom ou um circuito mal (falho). Esses métodos de teste não/não-vai (no/no-go) não fornecem meios para evitar uma falha catastrófica ou prever termos da expectativa de vida.

[007] O método inventivo de monitorar a condição do circuito consiste em estabelecer um sinal de linha de base conhecido para um tipo específico de circuito (cada um é um pouco diferente) e definir essas características em termos dos componentes angulares de borda de frente e trás (em ponto de cruzamento de @zero), a tensão (amplitude), e o período (duração de tempo) da forma de onda. Idealmente o componente angular da onda quadrada deve ser vertical, ou a 90 graus em relação ao eixo-x (figura 2). A onda quadrada não regular de linha de base que é composta de corrente, tensão, qualquer harmônico destas, ou a combinação desses sinais que melhor indicam a medição preditiva atribuída ao tipo específico de circuito que está sendo monitorado. Formas de onda futuras indicam a taxa de decaimento com base nos componentes angulares, de amplitude, e de período agregados dos pontos de cruzamento-zero (figura3 & 4) quando comparados com o sinal da linha de base e/ou forma de onda anterior da emenda específica sob observação. A taxa de decaimento é projetada para determinar a expectativa de vida do circuito específico.

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3/7 [008] O pulso CC que é gerado será sintonizado especificamente para o circuito sob teste. O pulso CC será tanto de tensão positiva (V +) quanto negativa (V-) de forma que eles sejam iguais um em relação ao outro. As durações desses pulsos são variáveis (T_v) de tempo mas sintonizadas nos componentes do circuito. Uma vez que essas características de pulso são estabelecidas, elas são mapeadas e armazenadas como condições normais.

[009] Testes sucessivos utilizaram as características de pulso idênticas (V+, V-, e Tv) estabelecidas durante condições 'normais'. Estes testes são realizados enquanto o sistema está em não-operação, de modo a não afetar a operação do sistema e em um intervalo predeterminado com base nas recomendações do fabricante. As características de pulso de teste sucessivas são comparadas às condições normais e teste anterior através do algoritmo para determinar a taxa de decaimento da fiação do circuito. O algoritmo é projetado para prever o potencial de falha de qualquer circuito, e a localização aproximada do ponto de falha dentro do chicote de fios.

[0010] Esta invenção fornece os métodos e aparelhos para fornecer meios preditivos em tempo real para o usuário para a prática de manutenção preventiva de baixo custo. O aparelho e a rede de comunicação inclusiva permitem que essas decisões críticas sejam transferidas para o ponto de decisão centralizado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0011] Figura 1 é um fluxograma mostrando a geração do Sinal de Pulso CC e o processamento do potencial de tensão, saída de corrente, e taxas calculadas para entrada para o algoritmo.

[0012] Figura 2 representa o sinal de pulso CC gerado com amplitudes, período, e duração variáveis.

[0013] Figura 3 representa o sinal de pulso CC gerado com amplitudes,

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4/7 períodos, e durações degeneradas em algum tempo de decaimento curto (Pl) após a integração de circuito inicial ao sistema.

[0014] Figura 4 representa o sinal de pulso CC gerado com amplitudes, períodos, e durações degenerados em algum comprimento do tempo de decaimento (P_x) após a integração de circuito inicial ao sistema.

[0015] Figura 5 indica a curva de decaimento para um circuito.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0016] A presente invenção fornece o aparelho e método para medir cada um dos componentes críticos de um circuito CC, fornece investigação combinada de atributos, análise preditiva de Tempo para Falha TTF completa, e relatório para sistema logístico centralizado remoto para processo de decisão.

[0017] Com referência à Figura 1, um típico circuito CC 303 requer uma fonte de energia 101 e chicote de fios para distribuição de energia para as várias cargas dentro do sistema. Muitas das cargas têm as capacidades de memória 105 embutidas à medida que as cargas se tornam mais avançadas. A presente invenção irá gerar um trem de pulsos CC 201 através do gerador de pulso 102 e um trem de pulsos CC inverso 202 através do inversor 103. Uma unidade de processamento central (CPU) 104 unirá estes trens de pulsos CC 201, 202 para gerar um sinal de pulsos CC alternado 203 especificamente para o Circuito CC 303 gerar uma curva de taxa de decaimento (Figura 5), e ação preditiva requerida pelo tomador de decisão.

[0018] Um dispositivo de armazenamento de memória 105, ou comum para carga ou instalado como parte da atualização tem a capacidade de armazenar o último sinal de pulso CC 204 para transmissão quando o circuito é desativado ao longo do chicote de fios idêntico usado para operação normal do sistema.

[0019] Em uma modalidade preferida, coleta sincronizada de dados da

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5/7 borda de Frente Positiva (V+) (Li^@n+, L₂@N+, Li_+y ^@N+), borda de Frente

Negativa (V-) (Li^@n; L2^@N’,..., Lí+y^@N·), Borda de Trás Positiva (V+) (Ti^@N+, T2^@N+,..., Ti+y^@N+), Borda de Trás Negativa (V-) (Ti^@N‘, T2^@N', ..., Ti+y^@N'), Tensão Positiva (V+) (dVi^@N+, dV2^@N+, dVi+y^@N+,), Tensão Negativa (V-) (dVi^@N; dV2^@N; dVi+y^@N;); assim como o número de pulsos (1 + y) e os comprimentos de pulso CC (T_vl, T_v2, Tv(l + y)) são retidos para cada circuito específico sob revisão. A CPU 104 processa a informação por hardware, firmware, software ou uma combinação híbrida destes métodos como descrito. O sinal de pulso CC alternado inicial 203 é comparado com o sinal de pulso CC mais recente 203 utilizando os pontos de dados descritos acima e um algoritmo personalizado para o circuito em análise. A metodologia de análise acima pode ser completada por métodos puramente analógicos, ou uma combinação de métodos analógicos e digitais que alcancem resultados iguais ou semelhantes.

[0020] O sinal de pulso CC 203 pode ser gerado com uma fonte de energia externa. O sinal de pulso CC 203, 204 é transmitido enquanto o circuito sob teste 303 está em um estado inativo, de modo a não efetuar operações normais. O trem de pulsos CC gerado 203 é especificamente sintonizado no circuito em análise e considera os componentes, materiais, comprimento, e construção específicos deste circuito individual.

[0021] Em algum período de tempo (Pl), esses mesmos pontos de dados são coletados (figura 2) e executados através de um algoritmo adequado para determinar o decaimento linear e angular desses pulsos CC para cada um dos números de pulsos (1 + y). Em outro período P(x) esses pontos de dados são novamente registrados (figura 3) e colocados no algoritmo, com os dados normais, e os dados anteriores P(x-l) para determinar a taxa de decaimento. As medições instantâneas e a análise subsequente podem ser realizadas em um intervalo variável dependendo da taxa de decaimento do circuito sob revisão. O

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6/7 decaimento de um circuito é um evento não linear Figura 5, o que significa que a taxa de decaimento varia com o tempo.

[0022] O algoritmo de taxa de decaimento é baseado no componente angular da borda de Frente Positiva (V+) (Li^@N+, l_2^@N+, ..., Li+y^@N+), borda de Frente Negativa (V-) Li^@N', l_2^@N', ..., Li+y^@N'), borda de Trás Positiva (V+) (Ti^@N+, T2^@N+, ..., Ti+y^@N+), borda de Trás Negativa (V-) (Ti^@N; T2^@N’, ..., Tí+y^@N·) e Tensão Positiva (V+) (dVi^@N+, dV2^@N+, dVí+y^@N+,), Tensão Negativa (V-) (dVi^@N; dV2^@N’, dVi+y^@N',); assim como o número de pulsos (1 + y) e as relações de comprimentos de pulso CC (T_vl, T_v2,..., T_v( 1 + y)) calculadas em cada ciclo de medição quando comparado com o estado original e o ciclo de medição anterior. O algoritmo aloca cada um dos conjuntos de dados característicos para eliminar as anormalidades associadas aos componentes do circuito CC sob revisão, já que estes podem produzir falso-positivos na análise de curva de decaimento.

[0023] Relações de circuitos CC típicas podem ser refletidas como tal;

RELAÇÃO DE BORDA = Seno (Ti^@N+ - Ti^@pl+) - Seno (Li^@N+ - Li^@pl+) + Seno (T1@n-_ T1@pi-) _ seno (Li^@N·- Li^@P1’) + Seno (T2^@N+- T2^@P1+) - Seno (L2^@N+- L2^@P1+) + Seno (T2^@n’- T2^@p1’) - Seno (L2^@N’- L2^@P1’) + .... + Seno (Tí+y^@N+- Tí+y^@pl+) -Seno (Li+y^@N+- Li+y^@pl+) + Seno (Ti+y^@N’- Ti+y^@P1’) -Seno (Li+y^@N’- Li_+y ^@P1’)

RELAÇÃO DE PERÍODO = (T_V1^@N1 - Tvl^’¹’) / 2 + (Tv2^p(x’¹⁾ -Tv2@^{p (x}>) / 2 + (Tv2^@N1 - tv2^@p(x’¹⁾) / 2 + (Tv2^p(x’¹⁾ -Tv2 @^p(x)) / 2 + ... + (Tv(l + y)^@N1 - Tv(l + y)^@p(x’¹⁾) / 2 + (Tv(l + y)^p(x-1) -Tv(l + y) @^p(x) / 2

RELAÇÃO DE AMPLITUDE = (dVi^@N+[Li^@N+] - DVi^@n+[Ti^@n+] + dVi^@N’[Li^@N·] DVi@^N-[ti^@N-]) / 2 + (dV2^@N+[G2^@N+] - dV2^@N+[T2^@N+] + dV2^@N’[G2^@N’] - dV2^@N’[T2^@N·] / 2 + ... + (dV(i+y)^@N+[L(i+y)^@N+] - dV(i+y)^@N+[T(i+y)^@N+] + dV(i+y)^@N-[L(i+y)^@N-] - dV(i+y)^@N[T(i+y)^@N']) / 2

Com base nessas taxas de dados, o algoritmo pode prever o ponto de falha estimado do circuito. Com um algoritmo típico que pondera a relação designada

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7/7 após o ajuste da forma de onda ao circuito sob revisão como tal;

Saída (algoritmo) = Relação de Borda + Relação de Período x 1.3 + Relação de Amplitude x 0.7

Isso nos permite normalizar os dados para produzir uma curva de decaimento preditiva para análise conforme ilustrado na Figura 5, específica para o circuito CC sob revisão. Como cada circuito tem componentes incomuns individuais, cada circuito deve ser designado separadamente.

[0024] Vários pontos de algoritmo podem ser armazenados para propósitos de histórico e podem ser úteis para solução de problemas técnicos de integridade de sistema.

[0025] Uma vez que uma linha de base apropriada é estabelecida para um circuito CC específico, um limiar quantitativo pode ser estabelecido a fim de calcular a expectativa de vida do circuito sob revisão. Essa expectativa de vida pode ser restabelecida com base em análises futuras e as ações de manutenção preventivas podem ser programadas com base nas projeções de fim de vida.

[0026] Como tal, foi divulgada uma invenção em termos de modalidades preferidas da mesma que satisfaz todos e cada um dos objetivos da presente invenção tal como estabelecido acima e fornece um método e aparelho novos e melhorados para prever o ciclo de vida de um Circuito CC.

[0027] Evidentemente, várias mudanças, modificações, e alterações dos ensinamentos da presente invenção podem ser contempladas pelos versados na técnica sem se afastar do espírito e do seu âmbito pretendidos. Pretende-se que a presente invenção seja apenas limitada pelos termos da reivindicação anexa.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para prever o ciclo de vida de um circuito CC caracterizado pelo fato de que compreende:

a) estabelecer uma linha de base para um circuito CC específico de definir construção em termos de distorção da relação de amplitude, flutuações de relação do período, e características de variação de relação de duração em um ponto de cruzamento de zero de um trem de pulsos CC gerado;

b) monitorar e determinar as relações e coeficientes correspondentes idênticos do circuito CC utilizados na etapa (a), na região de cruzamento de ponto zero, para um circuito CC que tenha estado em serviço;

c) comparar relações e coeficientes correspondentes da etapa (a) e da etapa (b) para estabelecer uma curva analítica de taxa de decaimento de modo que a análise de taxa de decaimento pode ser usada para estabelecer a expectativa de vida útil e prever o tempo estimado para falha do circuito CC.
2. Método, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito individual é independente ou parte de uma rede de circuitos dentro de um sistema.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) produz uma curva de decaimento indicando a taxa de degradação do circuito sob análise, e a expectativa de vida do circuito antes da falha.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados obtidos a partir da etapa (c) podem ser utilizados para solução de problemas de um circuito após falha completa.
5. Aparelho adaptado para praticar o método da reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que compreende;

a) fonte de energia CC, se necessária, para gerar energia necessária;

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2/2

b) um gerador de pulso para gerar um trem de pulsos;

c) um inversor de pulso para gerar um trem de pulsos negativo;

d) uma unidade de processamento central para gerar uma onda de pulso específica para o circuito sob revisão.

e) um módulo de memória para armazenar ondas de pulso até que as ondas de pulso sejam transmitidas de volta para a unidade de processamento central;

f) meios para determinar relações, coeficientes, e gerar um algoritmo para produzir uma curva analítica de taxa de decaimento, a curva analítica de taxa de decaimento usada para estabelecer fim da expectativa de vida do circuito CC sendo revisto.