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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur prädiktiven Verschleißanalyse einer Komponente eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Für Komponenten von Kraftfahrzeugen werden regelmäßige Wartungsintervalle empfohlen oder vorgeschrieben, welche auf der Auslegung der Komponenten und auf Erfahrungswerten bzw. Tests beruhen.
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Die einzelnen Komponenten eines Antriebsstrangs werden anhand hinterlegter Lastprofile ausgelegt. Unter einem Lastprofil kann die statistische lastabhängige Verteilung einer oder mehrere physikalischer Größen verstanden werden, etwa die zeitliche Abhängigkeit von Temperaturhüben oder die Abhängigkeit des Drehmoments über der Drehzahl.
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Die Lastprofile basieren meist auf Annahmen oder werden aus Felddaten von Verbrennerfahrzeugen übertragen und entsprechend angepasst. Es gibt jedoch häufig nicht genügend Felddaten von Antriebssträngen, um Lastprofile mit den Felddaten zu validieren bzw. abzugleichen.
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Eine Möglichkeit, die hinterlegten Lastprofile mit Felddaten abzugleichen und die Lastprofile gegebenenfalls während des Betriebes anzupassen, ist eine Verschleißanalyse. Dadurch kann dem Fahrzeughersteller, einem Zulieferer oder auch dem Endnutzer (etwa einem Flottenbetreiber oder einem Privatnutzer) in regelmäßigen Abständen der aktuelle Verschleißzustand bzw. Alterungszustand (englisch: „State of Health“) des jeweiligen Antriebsstrangs mitgeteilt werden.
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Bezüglich der Zustandsermittlung ist beispielsweise aus der
EP 1417503 B1 ein Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustandes und/oder einer Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers bekannt, wobei sowohl gemessene Größen als auch nach einem modellbasierten Verfahren ermittelte Zustandsgrößen verwendet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur prädiktiven Verschleißanalyse mindestens einer Komponente eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zur prädiktiven Verschleißanalyse mindestens einer Komponente eines Kraftfahrzeugs. Sensordaten werden durch mindestens einen Fahrzeugsensor des Kraftfahrzeugs erfasst. Informationen bezüglich eines momentanen Verschleißes der mindestens einen Komponente werden unter Verwendung der erfassten Sensordaten ermittelt. Ein verbleibender Verschleiß der mindestens einen Komponente wird unter Verwendung eines Vergleichs der ermittelten Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der mindestens einen Komponente mit vorgegebenen Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der mindestens einen Komponente prädiziert.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur prädiktiven Verschleißanalyse mindestens einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einer Schnittstelle, einer Speichereinrichtung und einer Recheneinrichtung. Die Schnittstelle ist dazu ausgebildet, Sensordaten von mindestens einem Fahrzeugsensor des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Die Speichereinrichtung ist dazu ausgebildet, vorgegebene Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der mindestens einen Komponente zu speichern. Die Recheneinrichtung ist dazu ausgebildet, Informationen bezüglich eines momentanen Verschleißes der mindestens einen Komponente unter Verwendung der erfassten Sensordaten zu ermitteln, und einen verbleibenden Verschleiß der mindestens einen Komponente unter Verwendung eines Vergleichs der ermittelten Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der mindestens einen Komponente mit vorgegebenen Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der mindestens einen Komponente zu ermitteln.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung ermöglicht die genaue Bestimmung eines Verschleißzustands der Komponente. Dadurch können in der Werkstatt Komponenten ausgetauscht werden, bevor diese zerstört oder ernsthaft beschädigt werden, sodass insbesondere Folgeschäden vermieden werden können. Dadurch lassen sich unnötige größere Reparaturen vermeiden.
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Beim Wiederverkauf kann die noch bestehende, genau definierte verbleibende Mindestlebensdauer ermittelt werden. Hierdurch kann der Restwert oder Wiederverkaufswert eines Fahrzeuges sehr genau bestimmt werden.
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Die Komponenten können weiter viel exakter auf die tatsächliche Beanspruchung bzw. Schädigung über die Lebensdauer ausgelegt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Komponenten robuster ausgelegt werden, als dies tatsächlich erforderlich wäre. Overdesign bzw. Overengineering kann vermieden werden. Insbesondere kann dadurch das Gewicht verringert werden, Materialkosten können gesenkt werden und die Kosten für Komponententests wie auch für das Testen des gesamten Antriebstrangs können verringert werden. Herstellkosten können gegebenenfalls auch gesenkt werden. Z.B. werden weniger Verschraubungen für ein Gehäuse benötigt, als zuvor im Design vorgesehen war.
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Aufgrund der besseren Kenntnis der Lebensdauer kann eine exaktere Lebensdauergarantie oder Gewährleistung gewährt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit dieser Funktion eine klare Abgrenzung zwischen von einem Zulieferer versprochener Lebensdauer zu von einem Kunden geforderter Lebensdauer sichergestellt werden kann. Dadurch können Probleme bei Haftungsfragen im Falle von Fahrzeugausfällen gelöst werden.
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Weiter können Sensoren im Antriebsstrang eingespart werden, da die Belastung der jeweiligen Bauteile besser bekannt ist. Wiederum werden dadurch Kosten und Gewicht eingespart.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird mindestens eine Zustandsgröße der Komponente anhand eines Modells berechnet, wobei Eingangsparameter des Modells die erfassten Sensordaten umfassen. Die Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente werden anhand der mindestens einen Zustandsgröße der Komponente ermittelt. Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs werden viele Parameter standardmäßig gemessen, etwa auf der Ebene des elektronischen Antriebs von Batteriefahrzeugen und Hybridfahrzeugen. Der elektronische Antrieb kann etwa den Elektromotor, die Leistungselektronik, das Getriebe, sowie ein oder mehrere Gehäuse umfassen. Die gemessenen Parameter dienen dann als Eingangsparameter des Modells, um den momentanen Verschleiß der Komponente zu simulieren bzw. zu berechnen. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine lastprofilbasierte Verschleißanalyse.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfasst das Berechnen des momentanen Verschleißes der Komponente anhand des Modells die Berechnung von Schädigungen, welche durch einen Temperaturlastwechsel auftreten, etwa anhand der Coffin-Manson-Gleichung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfasst das Berechnen des momentanen Verschleißes der Komponente anhand des Modells die Berechnung von Schädigungen, welche durch maximale Temperaturhübe auftreten, etwa anhand der Arrhenius-Gleichung.
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Es können auch weitere Schädigungen basierend auf Momentenhüben, Momentenwechseln, Drehzahlhüben, Drehzahlwechseln, Spannungshüben und Spannungswechseln nach der Coffin-Manson-Gleichung, nach der Arrhenius-Gleichung und auch gemäß weiteren Schädigungsberechnungen berechnet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfassen die von dem Fahrzeug erfassten Sensordaten mindestens eine Zustandsgröße der Komponente. Die Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente werden anhand der mindestens einen Zustandsgröße der Komponente ermittelt. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine sensorbasierte Verschleißanalyse.
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Die mindestens eine Zustandsgröße kann auf der Ebene der Komponente (d. h. auf Bauteilebene) anhand von Sensoren, etwa anhand von einem Körperschallsensor, einem Drucksensor und/oder einem Stromsensor gemessen werden. Der Körperschallsensor kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Schwingungen von Lagern, Wellen, einem Antriebsstrang, einem Rotor, einem Getriebe oder einer Verzahnung als zu untersuchender Komponente zu messen. Der Drucksensor kann dazu ausgebildet sein, einen Druck oder eine Feuchtigkeit in einem Luftraum, in Kühl- und/oder Schmiermedien zu erfassen. Der Stromsensor kann dazu ausgebildet sein, ein Strommuster mittels einer Motorstrom-Signatur-Analyse (MCSA) an einer Wechselstrom-Schnittstelle zwischen einem Wechselrichter und einem Antriebsstrang zu messen.
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Im Gegensatz zur lastprofilbasierten Verschleißanalyse kann der momentan vorherrschende Verschleiß (die momentane Schädigung) der Komponente nicht nur berechnet, sondern auch tatsächlich registriert werden. Es wird somit nicht nur der theoretische Zustand, sondern der tatsächliche Zustand der Komponente bezüglich des momentanen Verschleißes gemessen. Dieser tatsächliche Zustand der Komponente bezüglich des momentanen Verschleißes wird dann mit der hinterlegten (über die Lebensdauer erlaubten) Schädigung abgeglichen.
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Die mindestens eine Zustandsgröße der Komponente kann somit entweder anhand einer Modellrechnung erhalten werden oder anhand von direkten Messungen bestimmt werden. Weiter ist auch eine Kombination möglich, wobei sowohl direkte Messergebnisse als auch Modelle zur Bestimmung der Zustandsgröße der Komponente herangezogen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfasst die mindestens eine Zustandsgröße der Komponente Schwingungsinformationen (z.B. Hübe, Wechsel und/oder - für Drehzahl und Drehmoment - positive bzw. negative Anteile), eine Temperatur, eine Drehzahl, ein Drehmoment, einen Strom, eine Spannung und/oder einen Druck der Komponente. Die Sensoren zum Erfassen der Sensordaten können insbesondere einen Körperschallsensor, einen Drucksensor, einen Drehzahlsensor, einen Drehmomentsensor, einen Spannungssensor und/oder einen Stromsensor umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfassen die Sensordaten zumindest eines von einem Drehmoment, einer Drehzahl, einem Gleichstrom, einer Gleichspannung, einem Wechselstrom, einer Temperatur von Komponenten einer Leistungselektronik eines elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs, einer Statortemperatur eines Stators des elektrischen Antriebs, einer Rotortemperatur, oder Rotordrehzahl oder eine andere Komponente. Dabei können jeweils Hübe, (Last-)Wechsel und/oder - für Drehzahl und Drehmoment - positive bzw. negative Anteile umfasst sein. Weiter müssen die Informationen nicht in der Leistungselektronik erhoben werden. So kann z.B. ein Schwingungssensor an einem Lager im Getriebe angebracht sein. Die Information geht jedoch zur Leistungselektronik des elektrischen Antriebstrangs und wird dort verarbeitet oder weitergeleitet an eine Cloud oder das Fahrzeughauptsteuergerät.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs umfassen die vorgegebenen Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der Komponente ein Lastprofil der Komponente. Anhand des Lastprofils kann bestimmt werden, wie hoch der über die Lebensdauer maximal erlaubte Verschleiß der Komponente ist. Mit Hilfe von Schädigungsmodellen (Schädigungsformeln mit entsprechenden Koeffizienten) kann die momentane Schädigung berechnet werden, mit der maximal über die Lebensdauer erlaubten Schädigung abgeglichen werden, und eine Restschädigung bzw. prognostizierte Restlebensdauer festgestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird anhand des prädizierten verbleibenden Verschleißes der Komponente zumindest eine Restbetriebsdauer der Komponente und/oder eine Restreichweite des Kraftfahrzeugs ermittelt. Die Restbetriebsdauer und/oder Restreichweite können ermittelt werden, indem eine Extrapolation des Verschleißes der Komponente durchgeführt wird, unter der Annahme, dass der Fahrer mit einer zuvor ermittelten Fahrweise weiterfährt. Alternativ kann ein Fahrprofil hinterlegt sein, um einen Standardfahrer abbilden zu können.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird anhand des prädizierten verbleibenden Verschleißes der Komponente ein Verschleißzustand (englisch: State of Health) ermittelt. Der Verschleißzustand kann etwa den momentanen Verschleiß in Prozent des über die gesamte Lebensdauer zulässigen Verschleißes (Maximalschädigung) angeben.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird ein ungewöhnliches Verschleißverhalten der Komponente registriert, falls die Sensordaten und/oder die Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente ein ungewöhnliches Verhalten aufweisen. Darunter kann beispielsweise verstanden werden, dass die Auswertung der Sensordaten und/oder der Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen, d. h. etwa vorgegebene Schwellenwerte unter- oder überschreiten. Beispielweise kann dies bei ungewöhnlich hohen Schwingungen, Drücken oder bei ungewöhnlichen Strommustern der Fall sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird anhand des prädizierten verbleibenden Verschleißes der Komponente ein Warnsignal und/oder eine Handlungsempfehlung an einen Nutzer ausgegeben. Der Nutzer kann beispielsweise ein Fahrer des Fahrzeugs, ein Hersteller, ein Flottenbetreiber oder dergleichen sein. Das Warnsignal kann beispielsweise ausgegeben werden, falls das ungewöhnliche Verschleißverhalten der Komponente festgestellt wird. Das Warnsignal kann beispielsweise auf ein baldiges Erreichen des maximal zulässigen Verschleißes oder auf eine anhand der Sensordaten registrierte Unstimmigkeit der Komponente hinweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse wird dem Fahrzeughersteller, einem Zulieferer (insbesondere dem Hersteller der Komponente) und/oder dem Endnutzer (Flottenbetreiber oder Privatnutzer) in regelmäßigen Abständen oder durchgehend der verbleibende Verschleiß der Komponente oder der Verschleißzustand der Komponente mitgeteilt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs handelt es sich bei der Komponente um einen elektrischen Antrieb oder einen Teil eines elektrischen Antriebs.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird das Prädizieren des verbleibenden Verschleißes der Komponente mittels einer Auswertevorrichtung des Kraftfahrzeugs durchgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse der Komponente des Kraftfahrzeugs wird das Prädizieren des verbleibenden Verschleißes der Komponente mittels einer außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Auswertevorrichtung durchgeführt.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zur prädiktiven Verschleißanalyse einer Komponente eines Kraftfahrzeugs; und
- 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse einer Komponente eines Kraftfahrzeugs.
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Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur prädiktiven Verschleißanalyse einer Komponente eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln. Die Vorrichtung 1 kann in dem Kraftfahrzeug angeordnet sein oder auch außerhalb des Kraftfahrzeugs verwendet werden (etwa als externes Analysesystem).
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Die Vorrichtung 1 umfasst eine Schnittstelle 11, welche etwa über einen CAN-Bus mit mindestens einem Fahrzeugsensor 2 gekoppelt ist. Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Speichereinrichtung 12 mit mindestens einem nichtflüchtigen Datenspeicher, um die von dem mindestens einen Fahrzeugsensor 2 empfangenen Sensordaten zu speichern. In der Speichereinrichtung 12 sind weiter vorab bereitgestellte Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der Komponente gespeichert. Dabei kann es sich um mindestens ein Lastprofil der Komponente handeln. Gewünschte Parameter können auch durch Software berechnet und/oder simuliert werden. Mittels Software werden also die Parameter den gewünschten Werten angenähert, indem andere Parameter, etwa die Sensordaten, als Basis verwendet werden.
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Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Recheneinrichtung 13, etwa einen Mikroprozessor, einen integrierten Schaltkreis oder dergleichen. Die Recheneinrichtung 13 ermittelt Informationen bezüglich eines momentanen Verschleißes der Komponente unter Verwendung der erfassten Sensordaten, und ermittelt einen verbleibenden Verschleiß der Komponente unter Verwendung eines Vergleichs der ermittelten Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente mit vorgegebenen Informationen bezüglich eines maximal zulässigen Verschleißes der Komponente.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur prädiktiven Verschleißanalyse einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, etwa einer Komponente eines elektrischen Antriebs. Das Verfahren kann mit der oben beschriebenen Vorrichtung 1 durchgeführt werden. Umgekehrt kann die oben beschriebene Vorrichtung 1 dazu ausgebildet sind, alle oder einzelne der im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
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Bei der Komponente kann es sich um eine Übertragung, ein Lager, ein Zahnrad, ein Differential, eine Seitenverzahnung, ein Stirnrad, ein Ritzel, eine Steckverbindung, ein Park-Sperr-System, ein Getriebe, ein Getriebegehäuse, eine Welle, eine Dichtung, eine Ausgangswelle, eine Eingangswelle, ein Kopplungs- bzw. Entkopplungssystem (Disconnect Unit), Sicherungsring, verschweißte Komponenten oder Schrauben handeln. Weiter kann es sich um einen Elektromotor, oder Komponenten davon (etwa einen Rotor, einen Stator, eine Isolierung oder ein Lager, ein Lagerfett oder Sicherungsring) handeln. Weiter kann es sich um einen Wechselrichter oder Komponenten davor (etwa Leistungsmodule inklusive einer B6-Brücke (oder B12-Brücke oder Bx-Brücke), einen Entladeschaltkreis, einen Gleichspannungskondensator, eine EMC-FilterAnordnung, einen Folienkondensator oder dergleichen) handeln. Weiter kann es sich um ein System oder Komponenten davon (etwa ein Systemgehäuse oder Dichtungen, etwa Flüssigdichtungen oder Zwischenlagendichtungen, Radialwellendichtringe, Komponenten für Spannungserdung, Schrauben, Kabel) handeln.
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Die Verschleißanalyse kann (insbesondere für die lastprofilbasierte Analyse) beispielsweise für eine der in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten mit dem entsprechenden beispielhaften Schädigungsmechanismus ausgeführt werden. Tabelle 1
| Komponente | beispielhafter Schadensmechanismus |
| Lager der e-Maschine | Rollkontaktermüdung |
| Lager des Getriebes | Rollkontaktermüdung |
| Lager (e-Maschine, gegebenenfalls Getriebeeingangswelle) | Induzierter elektronischer Strom; Rollkontaktermüdung |
| Schmierfett (Lager, e-Maschine) | Alterung (thermisch, mechanisch) |
| Rotor | Ermüdung |
| Stator (Isolierung) | thermische Alterung (hohe Temperaturwechselrate) |
| Dichtungen | thermische Alterung (niedrige Temperaturänderungsrate) |
| Wellendichtring (Antriebswelle/Abtriebswelle) | Materialalterung |
| Flüssigdichtungen (Abdeckungen/Systemgehäuse) | Materialalterung |
| B6-Brücken (oder B''x''-Brücke) | thermische Ermüdung (hohe Temperaturwechselrate) |
| Leistungsmodule | thermische Ermüdung (hohe Temperaturwechselrate) |
| gedruckte Leiterplatten (PCB) | thermische Ermüdung (niedrige Temperaturänderungsrate) |
| Folienkondensatoren | thermische Ermüdung |
| Getriebe-Pitting | Wälzgleitermüdung |
| Zahnrad (Zahnbiegung) | Ermüdung |
| Differential (Pitting, Root) | Ermüdung |
| Teilwellenverbindung | Verschleiß |
| Kupfer-Schweißverbindungen (z.B. Stator) | Ermüdung |
| Systemgehäuse | Materialermüdung |
| Verbindungsvorgänge | Anzahl der Betätigungen (Aktor) und Anzahl der „Zahn-auf-Zahn-Ereignisse“ (Kupplung) |
| Parksperre | Anzahl der Betätigungen (Aktor) und Anzahl der „Zahn-auf-Zahn-Ereignisse“ (Kupplung) |
| Getriebe-Öl | thermische Alterung |
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird eine Fahrzeugsimulation durchgeführt, wobei Fahrzeugdaten, Daten bezüglich des Antriebsstrangs und/oder ein anhand vergangener Messdaten ermitteltes Fahrerprofil berücksichtigt werden. Insbesondere können eine Häufigkeitsverteilung von Drehmoment, Drehzahl und/oder Spannung ermittelt werden.
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In einem zweiten Verfahrensschritt S2 können die im ersten Verfahrensschritt S1 ermittelten Größen (etwa die Häufigkeitsverteilungen) als Eingangsgrößen eines Simulationsmodells verwendet werden, um Parameter zu simulieren, welche für die Berechnung des maximal zulässigen Verschleißes der Komponente erforderlich sind. Das Simulationsmodell kann etwa eine thermische Simulation der Komponente umfassen, etwa um eine Umgebungstemperatur der Komponente zu ermitteln.
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In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird eine Verschleißberechnung durchgeführt, um den maximal zulässigen Verschleiß der Komponente zu ermitteln. Der maximal zulässige Verschleiß der Komponente kann in der Speichervorrichtung 12 abgespeichert werden.
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In einem vierten Verfahrensschritt S4 werden im Betrieb des Kraftfahrzeugs Messungen am Antriebsstrang durchgeführt, um Sensordaten oder simulierte Daten zu erfassen, etwa eine Drehzahl, ein Drehmoment, Ströme, Spannungen oder Temperaturen von Komponenten des Antriebsstrangs.
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In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird mindestens eine Zustandsgröße der Komponente anhand eines Modells berechnet, wobei die Eingangsparameter des Modells die erfassten Sensordaten umfassen. Beispielweise kann eine heißeste am Stator vorkommende Temperatur mithilfe eines thermischen Modells ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die erfassten Sensordaten direkt in den weiteren Analyseschritten verwendet werden. Die Sensordaten können mit Zielwerten abgeglichen werden, um gegebenenfalls Unstimmigkeiten zu registrieren. Die Unstimmigkeiten können in die Berechnung des momentanen Verschleißes der Komponente mit einbezogen werden.
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In einem sechsten Verfahrensschritt S6 werden Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente ermittelt.
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In einem siebten Verfahrensschritt S7 werden die Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes der Komponente mit den ermittelten Informationen bezüglich des maximal zulässigen Verschleißes der Komponente verglichen. Etwa können Histogramme von Temperaturhüben miteinander verglichen werden, um zu ermitteln, inwiefern der maximal zulässige Verschleiß bereits erreicht ist. Der verbleibende Verschleiß wird dann prädiziert und ausgegeben. Dabei kann es sich etwa um einen Prozentsatz handeln, welcher angibt, wie groß der verbleibende Restverschleiß ist. Alternativ zur Temperaturverteilung (z.B. max. Temperaturhübe über Häufigkeit) kann auch z.B. aus Temperaturhüben und/oder Temperaturwechseln eine Schädigungsverteilung (Schädigung über Zeit) oder Gesamtschädigung berechnet werden. Alternativ wird also diese Schädigungsverteilung oder Gesamtschädigung dann mit der maximal über die Lebensdauer erlaubten Schädigungsverteilung oder Gesamtschädigung abgeglichen.
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In einem achten Verfahrensschritt S8 kann ermittelt werden, ob der prädizierte verbleibende Verschleiß einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Falls dies der Fall ist, können in einem Verfahrensschritt S9 ein Warnsignal und/oder eine Handlungsempfehlung ausgegeben werden.
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Das Prädizieren des verbleibenden Verschleißes der Komponente kann in einer Auswertevorrichtung des Kraftfahrzeugs oder in einer externen, außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Auswertevorrichtung erfolgen. So können beispielsweise die Felddaten im Antriebsstrang lediglich erfasst und gesammelt werden. In einer Werkstatt werden die Felddaten dann über eine Diagnoseschnittstelle übertragen und können dadurch mit großer Rechenleistung (außerhalb des Antriebstrangs) verarbeitet werden.
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Weiter kann vorgesehen sein, entsprechend dieser Ergebnisse Schlussfolgerungen zu ziehen, d.h. etwa eine Restlebensdauer, verbleibende Fahrkilometer zu ermitteln, oder auch Warnhinweise und/oder Handlungsempfehlungen wegen Unstimmigkeiten an den Endkunden, OEM, Flottenbetreiber und/oder Antriebsstranghersteller bzw. auch Sub-Zulieferer zu übergeben.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Felddaten im Antriebsstrang lediglich erfasst und gesammelt werden und über beispielsweise eine CAN-Schnittstelle an den Kunden übertragen werden, etwa in eine Cloud, welche vom Kunden oder vom Zulieferer oder Antriebshersteller bereitgestellt wird. Die Felddaten können dadurch mit großer Rechenleistung (außerhalb des Antriebstrangs) verarbeitet werden.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten im Antriebsstrang erfasst und verarbeitet werden, d.h. dass aus den Sensordaten ein momentaner Verschleiß berechnet wird, welcher mit einem hinterlegten, maximal erlaubten Verschleiß abgeglichen wird. In der Werkstatt werden die Informationen bezüglich des momentanen Verschleißes bzw. sämtliche Daten über eine Diagnoseschnittstelle übertragen und können dadurch mit großer Rechenleistung (außerhalb des Antriebstrangs) weiterverarbeitet bzw. für Lernprozesse und Statistiken verwendet werden. Hierdurch können die hinterlegten Lastprofile und ein daraus resultierender maximal zulässiger Verschleiß der Komponente in regelmäßigen Abständen angepasst werden.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten im Antriebsstrang erfasst und verarbeitet werden, d.h. dass aus den Sensordaten ein momentaner Verschleiß berechnet wird, welcher mit einem hinterlegten, maximal erlaubten Verschleiß abgeglichen wird. Über eine Schnittstelle, beispielsweise eine CAN-Verbindung, werden diese Schädigungen bzw. sämtliche Daten an einen Nutzer übertragen und können dadurch mit großer Rechenleistung (außerhalb des Antriebstrangs) weiterverarbeitet bzw. für Lernprozesse und Statistiken verwendet werden. Die hinterlegten Lastprofile können ebenfalls angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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