DE102005022514A1 - Device for monitoring a component of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei ein einem Betriebszustand der Komponente zugeordneter, zumindest einen Kennwert umfassender Kennwertsatz auslesbar ist und wobei ein Programm zur Abarbeitung durch den Prozessor in den Speicher geladen ist, umfassend folgende Programmschritte: Auslesen des Kennwertsatzes, Ermitteln eines Verschleißwertes für die Komponente in Abhängigkeit des Kennwertsatzes, Speichern des Verschleißwertes.The invention relates to a device for monitoring a component of a motor vehicle, comprising a processor and a memory, wherein an operating state of the component associated, at least one characteristic value comprehensive set of values is read and wherein a program is loaded for execution by the processor in the memory comprising The following program steps: Reading out the characteristic value set, determining a wear value for the component as a function of the characteristic value set, saving the wear value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei ein einem Betriebszustand der Komponente zugeordneter, zumindest einen Kennwert umfassender Kennwertsatz auslesbar ist.The The invention relates to a device for monitoring a component a motor vehicle comprising a processor and a memory, wherein an operating condition of the component associated, at least a characteristic value comprehensive set of values is readable.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Kraftfahrzeuge mit elektronischen Steuergeräten auszurüsten, die in der Lage sind, eine Fehlfunktion einer Komponente des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Dies kann beispielsweise im Falle eines Elektromotors eines Lüfters durch Detektion einer nicht mehr vorhandenen Stromaufnahme bei anliegender Spannung erfolgen. Weiterhin ist es bereits bekannt, die Betriebsdauer eines Kraftfahrzeugs zu speichern, wobei Wartungssignale je nach Komponente aufgeschlüsselt generiert werden. Im Allgemeinen ist es jedoch üblich, soweit möglich sämtliche Komponenten des Kraftfahrzeugs ab Werk so auszulegen, dass ihre Lebensdauer auch unter erschwerten Bedingungen die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs übersteigt. Diese erschwerten Bedingungen treten in der Praxis jedoch nur für einen sehr geringen Anteil der Kraftfahrzeuge Praxis auf. Dennoch war der Einbau von kostengünstigeren Komponenten mit einer geringeren Lebensdauer, insbesondere Lüftermotoren einer Hauptkühlerein heit, bisher nicht möglich, da ein unerwarteter Ausfall solcher Komponenten Folgeschäden nach sich ziehen kann.It is known from the prior art, motor vehicles with electronic To equip control units, the are capable of malfunctioning a component of the motor vehicle to recognize. This can, for example, in the case of an electric motor a fan by detection of a no longer existing power consumption when adjacent Tension. Furthermore, it is already known, the operating time a motor vehicle store, with maintenance signals depending on Component broken down to be generated. In general, however, it is common, as far as possible, all Components of the motor vehicle from the factory to be designed so that their life even under difficult conditions, the life of the motor vehicle exceeds. These difficult conditions occur in practice, however, only for one very small proportion of motor vehicles practice on. Still was the installation of cheaper Components with a shorter service life, especially fan motors a main cooler unit, not possible yet as an unexpected failure of such components consequential damage can draw.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine eingangs genannte Vorrichtung zur Überwachung einer Komponente eines Kraftfahrzeugs anzugeben, durch die der regelmäßige Einsatz kostengünstigerer Komponenten ermöglicht ist.It is the object of the invention, an aforementioned device for monitoring indicate a component of a motor vehicle, through which the regular use cheaper Components possible is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a Device solved with the features of claim 1.

Durch das Ermitteln eines Verschleißwertes aus einem zuvor ermittelten Kennwertsatz unter Einsatz eines Mikroprozessors und eines Speichers ist eine zuverlässige Prognose über den Verschleißzustand bzw. die Restlebensdauer bestimmter Komponente des Kraftfahrzeugs möglich. Bei Erreichen eines bestimmten Verschleißwertes kann die Komponente dann rechtzeitig vor einem Ausfall ausgetauscht werden. Die Auslegung der Komponente wird dabei regelmäßig so erfolgen, dass die überwiegende Mehrzahl der in der Praxis genutzten Kraftfahrzeuge über ihre gesamte Lebensdauer keinen Ausfall der Komponente aufweisen. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt der Umstand zugute, dass aktuelle Komponenten für Kraftfahrzeuge zumeist mit einer sehr geringen Schwankungsbreite der Qualität produziert werden, so dass kostengünstigere Komponenten zwar eine entsprechend geringere Lebensdauer aufweisen können, diese geringere Lebensdauer jedoch mit hoher Reproduzierbarkeit vorliegt.By the determination of a wear value a previously determined set of characteristic values using a microprocessor and a memory is a reliable predictor over the wear state or the remaining life of certain component of the motor vehicle possible. When a certain wear value is reached, the component can then be replaced in good time before a failure. The interpretation the component will be done regularly, that the vast Most of the motor vehicles used in practice via their entire life have no failure of the component. Of the Device according to the invention the circumstance benefits that current components for motor vehicles Mostly produced with a very small range of quality be, so that more cost-effective Although components have a correspondingly lower life can, this shorter life but with high reproducibility is present.

In bevorzugter Ausführung ist der Verschleißwert eine Funktion eines früher ermittelten Verschleißwertes, wobei insbesondere bevorzugt der früher ermittelte Verschleißwert nach Ermittlung des Verschleißwertes gelöscht wird. Hierdurch kann insbesondere bei sehr großen Akkumulationszeiten eines Verschleißwertes von mehreren Jahren ein übermäßiger Speicherverbrauch vermieden werden. Diese vorgeschlagene Ermittlung des Verschleißwertes ist somit rekursiv.In preferred embodiment is the wear value a function of an earlier determined wear value, wherein particularly preferably the previously determined wear value after Determination of the wear value deleted becomes. As a result, in particular for very large accumulation times of a wear value several years avoided excessive memory usage become. This proposed determination of the wear value is thus recursive.

Weiterhin bevorzugt wird zusätzlich zu dem Kennwertsatz eine Betriebsdauer ermittelt, welche in die Ermittlung des Verschleißwertes einfließt. Je nach Komponente und Kennwertsatz kann eine verhältnismäßig kurze Betriebsdauer bei gegebenem Verschleißwert eine unterdurchschnittliche oder auch eine überdurchschnittliche Annäherung an eine Lebenserwartungsgrenze der Komponete bedeuten.Farther is preferred in addition determines an operating period for the characteristic value set, which in the Determination of the wear value flows. Depending on the component and characteristic set, a relatively short Operating time for a given wear value is below average or above average approach to a life expectancy limit of the component.

In besonders bevorzugter Ausführung ist die Komponente ein Elektromotor, insbesondere ein Bürstenmotor zum Antrieb eines Hauptmotorkühlsystems. Bürstenmotoren zum Antrieb von Kühlsystem-Lüftern sind regelmäßig kostengünstiger, jedoch von der Lebensdauer geringwertiger als zum Beispiel bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) dabei kann der Kennwertsatz bevorzugt einen Kennwert umfassen, der monoton von einer Drehzahl des Elektromotors abhängt. Ein solcher Kennwert ergibt bei Integration über die Zeit eine erste Annäherung an den Verschleiß des Elektromotors. Weiterhin bevorzugt kann der Kennwertsatz ergänzen oder alternativ einen Kennwert umfassen, der monoton von einem aufgenommenen Strom des Elektromotors abhängt. Hierdurch können insbesondere Spitzenbelastungen, die zur lokaler Erwärmung, zu erhöhter Funkenbildung und somit zu punktuellen Spitzenverschleiß führen, registriert werden. Ferner kann der Kennwertsatz einen Kennwert umfassen, der monoton von einem Innenwiderstand des Elektromotors abhängt, wodurch ein Anhaltspunkt für beispielsweise eine abnehmende Länge von Kontaktbürsten bzw. Kohleelektroden eines Bürstenmotors gegeben sein kann.In particularly preferred embodiment the component is an electric motor, in particular a brush motor for driving a main engine cooling system. brush motors to drive cooling system fans regularly cheaper, however, of lower lifetime than, for example, brushless DC motors (BLDC motors), the characteristic set may be preferred include a characteristic that is monotone of a rotational speed of the electric motor depends. Such a characteristic gives a first approximation when integrated over time the wear of the The electric motor. Further preferably, the characteristic value set can complement or alternatively include a characteristic that is monotone from a recorded Current of the electric motor depends. This allows in particular peak loads, for local warming, too increased sparking and thus lead to punctual peak wear, be registered. Further For example, the characteristic set may include a characteristic monotone of one Internal resistance of the electric motor depends, creating a clue for example a decreasing length of contact brushes or carbon electrodes of a brush motor can be given.

Allgemein bevorzugt umfasst der Kennwertsatz einen Kennwert, der monoton von einem Umwelteinfluß, insbesondere von einer gemessenen Lufttemperatur, abhängt. Lufttemperaturen innerhalb und außerhalb eines Motor raums werden bei modernen Kraftfahrzeugen regelmäßig gemessen, so dass zumeist kein zusätzlicher Sensor erforderlich ist. Dieser und andere Umweltparameter tragen zu unterschiedlichem Verschleiß von Komponenten bei gegebener Betriebsdauer bei.Generally, the characteristic value set comprises a characteristic value that depends monotonically on an environmental influence, in particular on a measured air temperature. Air temperatures inside and outside of an engine room are at moderate NEN vehicles regularly measured, so that usually no additional sensor is required. These and other environmental parameters contribute to varying wear of components for a given operating life.

In bevorzugter Ausbildung sind der Prozessor und der Speicher in einem mit der Komponente baueinheitlich ausgebildeten Steuergerät angeordnet. Auf diese Weise können preiswerte Komponenten auf einfache Weise modular mit zentralen Fahrzeug-Steuergeräten kombiniert werden, so dass als Kommunikation mit dem Fahrzeug-Steuergerät und der Komponente lediglich ein Wartungssignal übertragen wird, wobei der Verschleißwert vollständig innerhalb der Komponente ermittelt wird. Hierzu ist bevorzugt das mit der Komponente baueinheitliche Steuergerät über ein Fahrzeug-Bussystem mit einem weiteren Steuersystem des Kraftfahrzeugs verbunden, wobei der Verschleißwert durch das weitere Steuersystem über das Bussystem abfragbar ist.In preferred embodiment, the processor and the memory are in one arranged with the component built uniform control unit. That way you can inexpensive components in a simple way modular with central Vehicle control units be combined, so as communication with the vehicle control unit and the Component is transmitted only a maintenance signal, the wear value completely within the component is determined. For this purpose, preferably with the Component unitary control unit via a vehicle bus system connected to another control system of the motor vehicle, wherein the wear value through the further tax system over the bus system can be queried.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.Further Advantages and features will become apparent from the following embodiments as well as from the dependent ones Claims.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einer Komponente eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Prozessoreinheit und einen mit dieser gekoppelten Speicher, welcher insbesondere ein nichtflüchtiger Speicher ist, der auch bei vollständigem Ausfall einer Spannungsversorgung seinen Speicherinhalt behält. Die Prozessoreinheit ist mit einer Komponente des Kraftfahrzeugs verbunden, die einen elektrischen Bürstenmotor zum Antrieb eines Lüfterrads eines Hauptkühlers des Kraftfahrzeugmotors umfasst. Der Prozessor und der Speicher sind zudem Bestandteil eines Steuergerätes für den Elektromotor, welches über einen standardisierten Datenbus mit einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs verbunden ist und welches als Baueinheit mit dem Elektromotor ausgebildet ist.A preferred device according to the invention for monitoring A component of a motor vehicle comprises a processor unit and a memory coupled thereto, which in particular a non-volatile Memory is, even with complete failure of a power supply its Memory contents retains. The processor unit is connected to a component of the motor vehicle connected to an electric brush motor for driving a impeller a main cooler of the motor vehicle engine. The processor and the memory are also part of a control unit for the electric motor, which has a standardized data bus with a central control unit of the motor vehicle is connected and which is designed as a unit with the electric motor is.

Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs wird nunmehr in gleichen Zeitabständen, zum Beispiel einmal in der Minute, ein Kennwertsatz aus dem Steuergerät des Lüftermotors und aus dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgelesen und durch die Prozessoreinheit verarbeitet. Dabei fließen Drehzahl des Motors und anliegende Spannung sowie die tatsächlich anliegende Drehzahl des Elektromotors in den Kennwertsatz ein. Ferner wird aus diesen Daten ein Innenwiderstand des Elektromotors als abgeleiteter Kennwert durch die Prozessoreinheit errechnet.During the Operation of the motor vehicle is now at equal intervals, for Example once a minute, a characteristic set from the fan motor control unit and from the controller of the motor vehicle and processed by the processor unit. Flow Speed of the motor and applied voltage as well as the actually applied Speed of the electric motor in the characteristic value set. Furthermore, will from these data an internal resistance of the electric motor as derived Characteristic value calculated by the processor unit.

Zudem wird von dem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs eine Außentemperatur und eine Kühlmitteltemperatur des Kraftfahrzeugs ausgelesen.moreover is from the central control unit of the Motor vehicle outside temperature and a coolant temperature of the motor vehicle.

Weiterhin wird ein bisheriger Verschleißwert aus dem Speicher ausgelesen. Nach einer gegebenen Funktion wird aus dem aktuellen Kennwertsatz in Verbindung mit dem bisherigen Verschleißwert ein aktueller Verschleißwert des Elektromotors ermittelt und in den Speicher eingeschrieben, wobei der bisherige Verschleißwert überschrieben wird. Zudem wird ein Vergleich des ermittelten Verschleißwertes mit einem maximalen Verschleißwert angestellt. Sollte dieser Vergleich ergeben, dass der maximale Verschleißwert erreicht wurde, so wird von dem Steuergerät der Komponente ein entsprechendes Signal über den Datenbus an das zentrale Steuergerät des Kraftfahrzeugs übermittelt. Aufgrund dieses Signals wird der Betreiber des Kraftfahrzeugs aufgefordert, die Komponente bei nächster Gelegenheit auszuwechseln.Farther is a previous wear value read from the memory. After a given function turns off the current parameter set in conjunction with the previous wear value a current wear value of the electric motor and stored in the memory, whereby the previous wear value is overwritten becomes. In addition, a comparison of the determined wear value with a maximum wear value hired. Should this comparison show that the maximum wear value has been reached was, is from the control unit the component a corresponding signal via the data bus to the central control unit of the motor vehicle transmitted. Due to this signal, the operator of the motor vehicle is requested, the Component at next Opportunity to change.

Nach einem Auswechseln des verschlissenen Lüftermotors durch eine Werkstatt sind die Speicherdaten wieder zurückgesetzt, so dass eine erneute Akkumulierung der Verschleißdaten erfolgen kann.To a replacement of the worn fan motor by a workshop the memory data are reset again, so that a renewed Accumulation of wear data can be done.

Das Steuergerät kann sowohl für Einzellüfter als auch für Doppellüfter-Anordnungen ausgelegt sein. In letzterem Fall können die Lüftermotoren insbesondere in einer Master-Slave-Anordnung verschaltet sein.The control unit can both for Single fan as also for Be designed double fan arrangements. In the latter case can the fan motors in particular be interconnected in a master-slave arrangement.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die Vorrichtung allgemein die Beanspruchung von Kühlsystemen des Fahrzeugs als Komponenten überwacht, wobei nach den Gesetzen der Schadensakkumulation der Ausfall beispielsweise eines Wärmetauscher (z.B. durch Undichtigkeit) vorhergesagt werden kann. Hierzu werden die thermischen Lastwechsel des Fahrzeugs gezählt und entsprechend Amplitude und Belastungsniveau nach vorher bekannten Einflüssen auf die Bauteilschädigung gewichtet und integriert, um einen Verschleißwert zu ermitteln. Bei den so überwachten Komponenten kann es sich etwa um Ladeluftkühler handeln, bei denen Druck und Temperatur der Ladeluft sowie Temperatur und Menge der Kühlluft als Kennwertsatz ermittelt werden.In a second embodiment The invention is generally the stress by the device of cooling systems monitored as components of the vehicle, for example, according to the laws of damage accumulation, the failure a heat exchanger (e.g., through leakage) can be predicted. To do this the thermal load changes of the vehicle are counted and according to amplitude and load level weighted according to previously known influences on the component damage and integrated to determine a wear value. Both so supervised Components may be, for example, intercoolers, where pressure and temperature of the charge air as well as temperature and amount of the cooling air as Characteristic value set can be determined.

Entsprechend können bei Abgaskühlern Druck und Temperatur des Abgases sowie Druck und Temperatur des Kühlmittels sowie Abgas- und Kühlmittelmassenstrom ermittelt und in einen Verschleißwert übertragen werden.Corresponding can at exhaust gas cooler pressure and temperature of the exhaust gas and pressure and temperature of the coolant as well as exhaust gas and coolant mass flow be determined and transferred to a wear value.

Ebenso können bei Kühlmittelkühlem, z.B. des Hauptkühlkreislaufes, Druck, Temperatur und Thermostatbetätigungen ermittelt und in einen Verschleißwert überführt werden.As well can for coolant coolers, e.g. of Main cooling circuit, Pressure, temperature and thermostat actuations detected and into one Wear value to be transferred.

Claims (11)

Vorrichtung zur Überwachung einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei ein einem Betriebszustand der Komponente zugeordneter, zumindest einen Kennwert umfassender Kennwertsatz auslesbar ist, und wobei ein Programm zur Abarbeitung durch den Prozessor in den Speicher geladen ist, umfassend folgende Programmschritte: – Auslesen des Kennwertsatzes; – Ermitteln eines Verschleißwertes für die Komponente in Abhängigkeit des Kennwertsatzes; – Speichern des Verschleißwertes.Device for monitoring a component a motor vehicle, comprising a processor and a memory, in which an operating condition associated with the component, at least a parameter value comprehensive set of values is readable, and in which a program for processing by the processor in the memory is loaded, comprising the following program steps: - Readout the characteristic value set; - Determine a wear value for the Component dependent the characteristic value set; - To save the wear value. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißwert eine Funktion eines früher ermittelten Verschleißwertes ist.Device according to claim 1, characterized in that that the wear value a function of an earlier determined wear value is. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der früher ermittelte Verschleißwert nach Ermittlung des Verschleißwertes gelöscht wird.Device according to claim 2, characterized in that that earlier determined wear value after determination of the wear value is deleted. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Kennwertsatz eine Be triebsdauer ermittelt wird, welche in die Ermittlung des Verschleißwertes einfließt.Device according to one of the preceding claims, characterized marked that in addition a service life is determined for the characteristic value set, which in the determination of the wear value flows. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente ein Elektromotor, insbesondere ein Bürstenmotor zum Antrieb eines Lüfters eines Hauptmotor-Kühlsystems, ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the component is an electric motor, in particular a brush motor to drive a fan a main engine cooling system, is. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwertsatz einen Kennwert umfasst, der monoton von einer Drehzahl des Elektromotors abhängt.Device according to claim 5, characterized in that that the characteristic value set comprises a characteristic which is monotone of one Speed of the electric motor depends. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwertsatz einen Kennwert umfasst, der monoton von einem aufgenommenen Strom des Elektromotors abhängt.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized that the characteristic value set comprises a characteristic which is monotone of one absorbed current of the electric motor depends. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwertsatz einen Kennwert umfasst, der monoton von einem Innenwiderstand des Elektromotors abhängt.Device according to one of claims 5 to 7, characterized that the characteristic value set comprises a characteristic which is monotone of one Internal resistance of the electric motor depends. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwertsatz einen Kennwert umfasst, der monoton von einem Umwelteinfluss, insbesondere von einer gemessenen Lufttemperatur, abhängt.Device according to one of claims 5 to 8, characterized that the characteristic value set comprises a characteristic which is monotone of one Environmental influence, especially of a measured air temperature, depends. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor und der Speicher in einem mit der Komponente baueinheitlich ausgebildeten Steuergerät angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the processor and the memory in one arranged the component uniform design control unit are. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das baueinheitliche Steuergerät über ein Fahrzeug-Bussystem mit einem weiteren Steuersystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei der Verschleißwert durch das weitere Steuersystem über das Bussystem abfragbar ist.Device according to claim 10, characterized in that that the unitary control unit via a vehicle bus system connected to another control system of the motor vehicle, where the wear value through the further tax system over the bus system can be queried.
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