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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleißprädiktion eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug.
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Es ist bei Kraftfahrzeugen von Interesse den Verschleißzustand einzelner Komponenten des Kraftfahrzeuges zu kennen, beispielsweise um einen Austausch verschlissener Komponenten vornehmen zu können, bevor diese einen Defekt des Kraftfahrzeugs verursachen. Insbesondere besteht dabei ein Interesse den Verschleißzustand von Komponenten zu beurteilen, welche nicht von außen zugänglich sind, bzw. einer Sichtkontrolle durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs nicht oder nicht ohne weiteres zugänglich sind. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Ermittlung von Verschleißinformationen zu Fahrzeugkomponenten bekannt.
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So zeigt zum Beispiel die
DE 10 2015 120 991 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verschleißschätzung und Wartungsplanung für angeschlossene Fahrzeugsysteme. Durch einen Prozessor werden mit Systemverschleiß zusammenhängende Daten von einem Fahrzeugsystemnutzungsereignis empfangen und aggregiert. Weiterhin erfolgt ein Vergleich der mit dem Systemverschleiß zusammenhängenden Daten mit Daten, die von Fahrzeugen erfasst wurden, für die tatsächliche Verschleißmessungen vorgenommen wurden, um einen projizierten Systemverschleißzustand zu bestimmen. Wenn der projizierte Verschleißzustand einen Austauschgrenzwert übersteigt, so kann ein Systemservice empfohlen werden.
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DE 10 2012 011 538 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Telediagnose von Fahrzeugen, bei dem wartungs- und/oder reparaturrelevante Daten von einem Fahrzeug auf eine externe Recheneinrichtung übertragen werden. Die Recheneinrichtung führt auf Grundlage der übertragenen wartungs- und/oder reparaturrelevanten Daten eine Telediagnose durch und ermittelt Wartungs- und/oder Reparaturmaßnahmen, welche für einen Nutzer anzeigbar sind.
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In
DE 10 2011 082 361 A1 wird ein Verfahren zum Überwachen von Fahrzeugen einer Kraftfahrzeugflotte offenbart, wobei über eine Sensorik in einem jeweiligen Fahrzeug der Kraftfahrzeugflotte fahrzeugbezogene Daten sowie die geographische Position des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Mittels der fahrzeugbezogenen Daten wird eine Anzahl von Wartungsparametern bestimmt, welche den Wartungsbedarf des jeweiligen Fahrzeugs beschreiben. Über ein Datennetz werden die Wartungsparameter und die geographische Position an einen Flottenbetreiber übermittelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Verschleißprädiktion eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs während eines Betriebes des Kraftfahrzeugs wenigstens eine einen Betriebszustand einer Komponente des Antriebsstrangs beschreibende Betriebsinformation, welche von wenigstens einem Sensor des Kraftfahrzeugs aufgezeichnet und an die Recheneinrichtung übermittelt wird, empfängt, wobei die Betriebsinformation und/oder eine anhand der Betriebsinformation erzeugte Vergleichsinformation mit einer in der Recheneinrichtung hinterlegten Referenzinformation verglichen wird, wobei in Abhängigkeit dieses Vergleichs eine einen Verschleiß der Komponente beschreibende Verschleißinformation erzeugt wird.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass eine Verschleißermittlung anhand tatsächlicher Betriebsdaten sowie anhand tatsächlicher Betriebszustände erfolgen kann und nicht von betriebszustandsunabhängigen Parametern wie festgelegten Intervallen von Jahren oder einer Laufleistung des Kraftfahrzeugs ausgegangen werden muss. Die während des Betriebes des Kraftfahrzeugs erhaltenen, einen Betriebszustand einer Komponente des Antriebsstrangs beschreibenden Betriebsinformationen dienen als Grundlage für einen Vergleich mit einer in der Recheneinrichtung hinterlegten Referenzinformation. Dabei kann die Betriebsinformation direkt mit der Referenzinformation verglichen werden und/oder es kann eine anhand der Betriebsinformation erzeugte Vergleichsinformation mit der Referenzinformation verglichen werden. In Abhängigkeit des Vergleiches der einen aktuellen Betriebszustand beschreibenden Betriebsinformation zu einer hinterlegten Referenzinformation wird eine einen Verschleiß der Komponente beschreibende Verschleißinformation erzeugt. Die Verschleißinformation kann dabei beispielsweise angeben, ob oder wie stark die jeweilige Komponente verschlissen ist.
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Auf diese Weise können Verschleißzustände verschiedener Komponenten des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Motors, einer Kupplung, eines Getriebes, einer Kardanwelle, einer Gelenkwelle, eines Differenzialgetriebes oder weiterer, für die Kraftübertragung eines Motormoments zu den Rädern eingesetzter Komponenten erfolgen. Es können sowohl Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor als auch Komponenten eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb oder mit reinem Elektroantrieb hinsichtlich ihres Verschleißes ausgewertet werden.
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Die für den Vergleich herangezogene Referenzinformation kann beispielsweise von einem Hersteller des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden und beispielsweise die im Betrieb eines sich im Neuzustand und/oder in einem eingefahrenen Zustand befindenden Kraftfahrzeug von einer jeweiligen Komponente in einem bestimmten Betriebszustand zu erwartenden Daten beinhalten. Es ist auch möglich, dass die Referenzinformationen maximal zulässige Betriebszustände beschreiben und/oder dass sie Grenzwerte oder Maximalwerte umfassen, welche sich aus in einem bestimmten Zeitraum insgesamt herrschenden Betriebszuständen ergeben. Es kann ein direkter Vergleich der einen Betriebszustand einer Komponente des Antriebsstrangs beschreibenden Betriebsinformation mit der in der Recheneinheit hinterlegten Referenzinformation erfolgen oder es kann anhand der Betriebsinformation eine Vergleichsinformation erzeugt werden, welche anschließend für den Vergleich mit der Referenzinformation herangezogen wird. In Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs wird schließlich eine einen Verschleiß der Komponente beschreibende Verschleißinformation erzeugt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Betriebsinformation fortlaufend für verschiedene Zeitpunkte während des Betriebes empfangen und durch die Recheneinheit klassifiziert, in Abhängigkeit der Klassifikation aufsummiert und als Lastkollektivinformation in der Recheneinheit gespeichert wird, wobei die Lastkollektivinformation als Vergleichsinformation verwendet wird. Für eine Komponente des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs kann auf diese Weise fortlaufend während des Betriebes wenigstens eine Betriebsinformation empfangen werden. Die Recheneinrichtung, welche die Betriebsinformation empfängt, kann diese klassifizieren, beispielsweise in Abhängigkeit der Stärke einer Belastung. In Abhängigkeit dieser Klassifikation kann die Betriebsinformation anschließend aufsummiert werden und als Lastkollektivinformation in der Recheneinrichtung gespeichert werden. Die Lastkollektivinformation gibt dabei an, welcher und/oder wieviel Belastung die Komponente bisher im Betrieb ausgesetzt war. Insbesondere kann sie angeben, welcher und/oder wieviel Belastung die Komponente insgesamt seit ihrem Einbau in das Kraftfahrzeug ausgesetzt war. Diese Lastkollektivinformation kann anschließend als eine anhand der Betriebsinformation erzeugte Vergleichsinformation für den Vergleich mit der Referenzinformation herangezogen werden. Es ist sowohl möglich, dass in Abhängigkeit der Klassifikation eine gewichtete Aufsummierung der Betriebsinformation erfolgt als auch dass in Abhängigkeit der Klassifikation für jede Klasse einzeln eine Aufsummierung der entsprechend klassifizierten Betriebsinformationen vorgenommen wird. Die verschiedenen Klassen können dabei verschiedene Belastungsbereiche beschreiben, wobei höhere Belastungen bei einer gemeinsamen Aufsummierung beispielsweise stärker gewichtet werden können als niedrige Belastungen. Die Klassifikation und die Aufsummierung kann dabei für jede Betriebsinformation beziehungsweise für jede überwachte Komponente separat erfolgen.
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Durch den Vergleich der somit für verschiedene Komponenten beziehungsweise für verschiedene Betriebsinformationen erhaltenen Lastkollektivinformation mit der in der Recheneinheit hinterlegten Referenzinformation kann für jede derartig überwachte Komponente ermittelt werden, welcher Verschleiß für sie aufgrund der Belastungen während des insgesamt vorangegangen Betriebes vorliegt.
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Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Lastkollektivinformation mit der Referenzinformation verglichen wird, wobei als Referenzinformation eine eine maximale Belastung der Komponente beschreibende Auslegungskollektivinformation verwendet wird. Dabei kann die Auslegungskollektivinformation angeben, welche maximale Belastung die Komponente aushält, bevor ein derartiger Verschleiß auftritt, welcher einen Austausch der Komponente erforderlich macht. Der Vergleich der Lastkollektivinformation mit der Auslegungskollektivinformation beschreibt dabei das Verhältnis des aktuellen Zustandes der Komponente zu einer maximalen Belastungsgrenze der Komponente. Die Auslegungskollektivinformation kann sowohl die einzelnen Klassen von getrennt aufsummierten Belastungsinformationen berücksichtigen als auch eine aus gemeinsam und gewichtet aufsummierten Betriebsinformationen erzeugte Lastkollektivinformation. Diese Art des Vergleiches zwischen Lastkollektivinformation und der Auslegungskollektivinformation ermöglicht es vorteilhaft, die tatsächliche Belastung der Komponente zu ermitteln und mit der maximal möglichen Belastung zu vergleichen, so dass insbesondere der tatsächliche Betriebsverlauf zur Ermittlung der gesamten Belastung und des Verschleißes herangezogen werden kann. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass kurzzeitige, hohe Belastungen einen insgesamt höheren Verschleiß einer Komponente hervorrufen können als eine längere, jedoch gleichförmige und weniger starke Belastung.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als Betriebsinformation ein Frequenzspektrum einer Komponente ermittelt und an die Recheneinrichtung übertragen wird, wobei als Referenzinformation ein dem Betrieb der Komponente zugeordnetes Referenzspektrum verwendet wird. Das Frequenzspektrum kann dabei beispielsweise als Schall während des Betriebes abgestrahlte Frequenzen umfassen. Das Frequenzspektrum einer Komponente wird an die Recheneinrichtung übertragen und mit einem dem Betrieb der Komponente zugeordneten Referenzspektrum verglichen. Das Referenzspektrum kann dabei verschiedene Frequenzspektren umfassen, welche jeweils verschiedenen Betriebszuständen der Komponente zugeordnet sein können. Hierbei können verschiedene Betriebszustände beispielsweise verschiedene Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs umfassen und/oder zusätzliche Parameter, wie einen eingelegten Gang oder eine Temperatur der Komponente berücksichtigen. Abhängig von dem aktuell vorherrschenden Betriebszustand kann dann ein Vergleich zwischen dem als Betriebsinformation ermittelten Frequenzspektrum sowie dem dem aktuell vorherrschenden Betriebszustand zugeordneten Referenzspektrum erfolgen. Das oder die in der Recheneinrichtung hinterlegten Referenzspektren können dabei insbesondere die von der jeweiligen Komponente in dem jeweiligen Betriebszustand abgestrahlten Frequenzen beschreiben, welche in einem normalen Betriebszustand, das heißt ohne Verschleiß der Komponente, auftreten. Erfolgt bei dem Vergleich zwischen Frequenzspektrum und Referenzspektrum die Feststellung einer Abweichung zwischen dem Frequenzspektrum und dem Referenzspektrum, so kann dadurch auf einen Verschleißzustand der betreffenden Komponente geschlossen werden.
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Für das Frequenzspektrum der Komponente kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es als Vergleichsinformation aus einem der Komponente zugeordneten Sensorsignal mittels Fourier-Transformation, insbesondere mittels Fast-Fourier-Transformation (FFT) ermittelt wird, wobei ein Vergleich mit dem Referenzspektrum in Bezug auf Amplitudenveränderungen bei diskreten Frequenzen erfolgt. Das Sensorsignal kann beispielsweise von einem an der Komponente angeordneten Sensor erzeugt werden. Das gemessene Sensorsignal kann durch die Fourier Transformation, insbesondere durch eine Fast Fourier Transformation, in ein Frequenzspektrum übersetzt werden, welches anschließend mit dem Referenzspektrum verglichen werden kann. Ein Vergleich kann dabei insbesondere in Bezug auf Amplitudenveränderung bei diskreten Frequenzen erfolgen, da eine solche Amplitudenveränderung beispielsweise auf die Veränderung einer Resonanzfrequenz und/oder auf das Auftreten weiterer Frequenzen, beispielsweise von Oberwellen, hindeuten kann, welche ihre Ursache in einem Verschleiß der Komponente haben können. Eine Veränderung des Frequenzspektrums kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Lagerspiel einer bewegbar gelagerten Komponente zugenommen hat oder dass ein Schmiermittelfüllstand abgenommen hat, wobei in beiden Fällen ein Verschleißzustand der Komponente vorliegen und durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt werden kann.
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Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass als Sensorsignal ein von einem der Komponente zugeordneten Sensor gemessenes Körperschallsignal und/oder Luftschallsignal verwendet wird. Als Sensor kann dabei beispielsweise ein Mikrofon und/oder ein an einem Gehäuse der Komponente oder an der Komponente selbst angebrachter Sensor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor, verwendet werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Betriebsinformation über einen Datenbus an die Recheneinrichtung übermittelt wird. Dies ermöglicht es vorteilhaft, dass als Betriebsinformation Informationen herangezogen werden können, welche beispielsweise von verschiedenen Sensoren und/oder von verschiedenen Steuergeräten im Kraftfahrzeug während des Betriebes des Kraftfahrzeugs gemessen werden. Beispielsweise kann auf diese Weise auf Daten zurückgegriffen werden, welche von einem Motorsteuergerät, einem Getriebesteuergerät und/oder von weiteren, einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs zugeordneten Sensoren ermittelt werden. Über einen Anschluss der Steuergeräte beziehungsweise der Sensoren an einen Datenbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem CAN-Bus, können die von den Steuergeräten und/oder von den Sensoren ermittelten Informationen als Betriebsinformationen an die Recheneinrichtung übermittelt und für die Verschleißprädiktion herangezogen werden.
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Als Betriebsinformation kann erfindungsgemäß eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment und/oder ein Öldruck und/oder eine Öltemperatur und/oder eine Geschwindigkeit und/oder einer eine Witterung beschreibende Witterungsinformation verwendet werden. Dabei kann eine Betriebsinformation mehrere dieser Parameter, insbesondere mehrerer einer einzelnen Komponente zuordenbare Parameter, umfassen. Zusätzlich dazu kann die Betriebsinformation auch Daten umfassen, welche einen allgemeinen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beschreiben wie die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen eingelegten Gang oder eine im Umfeld des Kraftfahrzeugs herrschende Witterung wie eine Luftfeuchtigkeit oder eine Temperatur. Eine Drehzahl beziehungsweise ein Drehmoment kann dabei beispielsweise für einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs bestimmt werden oder auch an anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einer Kardanwelle, einem Differenzialgetriebe, einer Kupplung oder Ähnlichem ermittelt werden. Ebenso kann als Betriebsinformation ein Öldruck und/oder eine Öltemperatur eines Antriebsmotors und/oder eines Getriebes herangezogen werden. Die jeweilige Betriebsinformation kann dabei einem Betriebszustand der Komponente zugeordnet werden und Rückschlüsse auf die im Betriebszustand auf die Komponente einwirkenden Belastungen ermöglichen. Dabei können beispielsweise eine hohe Motordrehzahl bei einer niedrigen Außentemperatur und einer Motoröltemperatur, welche aktuell noch der Außentemperatur entspricht, auf eine hohe Belastung und auf einen damit einhergehenden schnelleren Verschleiß des Motors oder einer Motorkomponente hindeuten, wohingegen eine niedrige Drehzahl bei auf Betriebstemperatur erwärmtem Motoröl und einer moderaten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen niedrigeren Belastungszustand darstellen kann, welcher entsprechend mit einem weniger schnell zu erwartenden Verschleiß des Motors beziehungsweise einer Motorkomponente einhergeht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer einen erhöhten Verschleißzustand einer Komponente beschreibenden Verschleißinformation ein entsprechender Hinweis an eine Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs übermittelbar ist und/oder dass eine entsprechende Reparaturinformation der Recheneinrichtung über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt wird. Ein erhöhter Verschleißzustand einer Komponente kann beispielsweise durch den Vergleich einer aktuellen Betriebsinformation mit einer Referenzinformation und/oder durch den Vergleich anhand von Betriebsinformationen erstellten Vergleichsinformation, welche beispielsweise fortlaufend kumulierte Betriebsinformationen beinhaltet, ermittelt werden. Liegt ein solcher erhöhter Verschleißzustand vor, so kann durch die Gabe eines entsprechenden Hinweises an einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs der Fahrer über den erhöhten Verschleißzustand der Komponente informiert werden, so dass er gegebenenfalls eine Anpassung seiner Fahrweise vornehmen kann und/oder gegebenenfalls den Besuch in einer Werkstatt in Erwägung ziehen kann. Zusätzlich oder alternativ dazu ist es möglich, dass bei einem erhöhten Verschleißzustand einer Komponente eine entsprechende Reparaturinformation über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise in einer Werkstatt, übermittelt wird. So ist es beispielsweise möglich, dass in der Werkstatt bereits ein Termin reserviert wird und/oder bereits eine Bestellung eines Ersatzteils für die verschlissene Komponente vorgenommen wird, um einen Werkstattaufenthalt des Kraftfahrzeugs möglichst kurz gestalten zu können. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass als erhöhter Verschleißzustand ein Zustand betrachtet wird, bei dem die Komponente beispielsweise 95% eines maximal zulässigen Auslegungskollektiv erreicht hat, so dass ein Austausch der Komponente erfolgen kann, bevor ein mit dem vollständigen Verschleiß der Komponente einhergehender Defekt auftritt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Betriebsinformation und/oder die Verschleißinformation von der Recheneinrichtung über eine Kommunikationsverbindung an ein externes Anzeigegerät, insbesondere einen Laptop, ein Tablet oder ein Smartphone, übermittelt wird. Die Kommunikationsverbindung kann dabei drahtlos oder über ein Kabel bestehen. Es kann vorgesehen sein, dass die Übermittlung der Betriebsinformation und/oder der Verschleißinformation in Form eines Reports erfolgt, welcher den Zustand beziehungsweise den Grad des Verschleißes der einzelnen Komponente des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs wiedergibt. So kann von einem Benutzer, beispielsweise dem Fahrer des Kraftfahrzeugs oder einem Mechaniker, der Zustand des Antriebsstranges des Kraftfahrzeugs beurteilt werden. Es ist auch möglich, dass zusätzlich weitere Informationen übermittelt werden, beispielweise Informationen über die zu erwartenden Reparaturkosten und/oder die für die Reparatur notwendigen Ersatzteile, Arbeitsstunden oder Ähnliches. Durch die Übermittlung an das externe Anzeigegerät wird es besonders vorteilhaft ermöglicht, einen Überblick über den Zustand des Antriebsstranges des Kraftfahrzeugs zu erhalten, ohne dass dafür eine Sichtinspektion der größtenteils nur unter erheblichen Aufwand zugänglichen Komponenten des Antriebsstranges erfolgen muss.
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Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist es vorgesehen, dass es wenigsten einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Komponente, wenigstens einen Sensor sowie eine Recheneinrichtung umfasst, wobei die Recheneinrichtung dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Weiter Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie
- 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang 2, welcher aus mehreren Komponenten besteht. Als Komponenten des Antriebsstranges 2 sind dargestellt: ein Antriebsmotor 3, ein Getriebe 4, eine Kardanwelle 5 sowie ein an der Hinterachse angeordnetes Differenzialgetriebe 6. Der Antriebsstrang 2 kann selbstverständlich weitere Komponenten, wie Wellen, Gelenke, Kupplungen oder Ähnliches umfassen. Bei dem Antriebsmotor 3 kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor handeln, welcher zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 1 mit dem Getriebe 4 gekoppelt ist. Der Antriebsmotor 3 umfasst ein Steuergerät 7 sowie einen Sensor 8, wobei sowohl das Steuergerät 7 als auch der Sensor 8 jeweils zum Ermitteln wenigstens einer einen Betriebszustand des Antriebsmotors 8 beschreibenden Betriebsinformation ausgebildet sind. Entsprechend umfasst das Getriebe 4 ein Steuergerät 9 sowie einen Sensor 10 und das Differenzialgetriebe 6 ein Steuergerät 11.
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Die den jeweiligen Komponenten zugeordneten Steuergeräte 7, 9, 11 sowie die Sensoren 8, 10 sind mit einem Datenbus 12 des Kraftfahrzeuges 1 verbunden. Über den Datenbus 12 können die von den Steuergeräten 7, 9, 11 sowie die von den Sensoren 8, 10 ermittelten Betriebsinformationen an eine Recheneinrichtung 13 des Kraftfahrzeuges übertragen werden. Die Recheneinrichtung 13 kann beispielsweise als Steuergerät ausgeführt sein und/oder in ein an den Datenbus 12 angeschlossenes Steuergerät integriert sein. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst weiterhin einen Geschwindigkeitssensor 14 sowie einen eine Witterung beschreibende Witterungsinformation erzeugenden Witterungssensor 15. Zusätzlich dazu können weitere Sensoren vorgesehen sein, welche ebenfalls dazu ausgebildet sind, eine Betriebsinformation über den Datenbus 12 an die Recheneinheit 13 zu übertragen. Die Recheneinheit 13 kann die an sie übermittelten, den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs zugeordneten Betriebsinformationen empfangen und die Betriebsinformation und/oder eine anhand der Betriebsinformation erzeugte Vergleichsinformation mit einer in der Recheneinrichtung hinterlegten Referenzinformation vergleichen. In Abhängigkeit dieses Vergleiches erzeugt die Recheneinrichtung 13 eine einen Verschleiß der jeweiligen Komponente beschreibende Verschleißinformation. In Abhängigkeit der Verschleißinformation kann die Recheneinrichtung eine Anzeigeeinrichtung 16 des Fahrzeuges zur Anzeige eines Hinweises ansteuern und/oder eine Kommunikationsverbindung 17 verwenden, um eine Reparaturinformation an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln und/oder die wenigstens eine Betriebsinformation und/oder die Verschleißinformation an ein externes Anzeigegerät zu übertragen.
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Als Betriebsinformation können beispielsweise ein von dem Motorsteuergerät 7 bestimmtes Drehmoment und/oder eine Drehzahl, eine von dem Sensor 8 gemessene Öltemperatur, ein vom Getriebesteuergerät bestimmtes Drehmoment beziehungsweise eine Drehzahl des Getriebes, eine vom Sensor 10 gemessene Öltemperatur im Getriebe, und/oder ein vom Steuergerät 11 des Differenzialgetriebes gemessenes Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Differenzialgetriebes verwendet werden. Zusätzlich kann eine Betriebsinformation auch weitere Informationen, beispielsweise eine vom Geschwindigkeitssensor 14 bestimmte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder eine vom Witterungssensor 15 bestimmte, eine Witterung beschreibende Witterungsinformation wie eine Umgebungstemperatur oder eine Luftfeuchtigkeit umfassen.
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei beschreiben die Schritte:
| S1 | Start |
| S2 | Übermittlung der Betriebsinformation an die Recheneinrichtung |
| S3 | Klassifizierung, Aufsummieren und Speichern als Lastkollektivinformation |
| S4 | Vergleich der Lastkollektivinformation mit der Referenzinformation |
| S5 | Erzeugung einer Verschleißinformation |
| S6 | Anzeige und/oder Übermittlung der Verschleißinformation |
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Das Verfahren startet in Schritt S1 mit dem Beginn eines Betriebes des Kraftfahrzeuges. Das Verfahren kann dabei beispielsweise gestartet werden, sobald eine Zündung des Kraftfahrzeugs betätigt wird oder, beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Elektrobetrieb, sobald eine Bewegung des Kraftfahrzeugs erfolgt.
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In Schritt S2 erfolgt eine Übermittlung einer von einem Steuergerät 7, 9, 11 und/oder einem Sensor 8, 10 ermittelten Betriebsinformation von dem jeweiligen, die Betriebsinformation ermittelnden Steuergerät und/oder Sensor über den Datenbus 12 an die Recheneinrichtung 13.
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In Schritt S3 wird die an die Recheneinrichtung 13 übermittelte Betriebsinformation klassifiziert, abhängig von der Klassifizierung aufsummiert und als Lastkollektiv gespeichert. Dabei kann beispielsweise eine Gewichtung der Betriebsinformation in Abhängigkeit der Klassifizierung beim Aufsummieren verwendet werden. Beispielsweise kann ein Betriebszustand hoher Belastung, beispielsweise eine Betriebsinformation, welche eine hohe Drehzahl oder ein hohes Drehmoment beschreibt, stärker gewichtet werden als eine niedrige Drehzahl beziehungsweise ein niedriges Drehmoment. Anschließend wird die Lastkollektivinformation in der Recheneinrichtung 13 gespeichert.
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In Schritt S4 erfolgt der Vergleich zwischen der in der Recheneinrichtung 13 gespeicherten Lastkollektivinformation mit der in der Recheneinrichtung 13 hinterlegten Referenzinformation. Die Referenzinformation kann beispielsweise vom Hersteller des Kraftfahrzeugs vorgebeben worden sein und beschreibt die maximale Belastung, welche die betreffende Komponente aushält, bevor ein derartiger Verschleiß auftritt, welcher einen Austausch der Komponente erforderlich macht.
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Abhängig vom Ausgang dieses Vergleiches wird in Schritt S5 eine Verschleißinformation erzeugt. Diese Verschleißinformation gibt beispielsweise an, wie weit die durch die Lastkollektivinformation beschriebene, bisher erfolgte Gesamtbelastung der Komponente noch von der maximal möglichen, als Referenzinformation hinterlegten Gesamtbelastung entfernt ist. Wenn kein Verschleiß vorliegt, so wird eine neue Betriebsinformation an das Steuergerät übermittelt, klassifiziert und mit der bereits gespeicherten Lastkollektivinformation addiert und als neue Lastkollektivinformation gespeichert.
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Wird in Schritt S5 festgestellt, dass ein Verschleiß einer Komponente vorliegt oder dass ein baldiger Verschleiß einer Komponente zu erwarten ist, so dass ein Austausch der Komponente in der nahen Zukunft erforderlich ist, so kann in Schritt S6 ein entsprechender Hinweis über die Anzeigeeinrichtung 16 an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch eine Übermittlung einer entsprechenden Reparaturinformation über die Kommunikationsverbindung 17 an eine Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise in einer Werkstatt, erfolgen. Auch in diesem Fall wird das Verfahren anschließend in Schritt S2 mit der Übermittlung einer neuen Betriebsinformation an das Steuergerät fortgeführt. Eine Beendigung des Verfahrens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs endet, beispielsweise durch das Ausschalten einer Zündung und/oder durch das Verriegeln einer Zentralverriegelung oder Ähnliches.
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3 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei sind die Schritte wie folgt bezeichnet:
| S7 | Start |
| S8 | Übermittlung eines Frequenzspektrums als Betriebsinformation an die Recheneinrichtung |
| S9 | Vergleich mit einem Referenzspektrum |
| S10 | Erzeugung einer Verschleißinformation |
| S11 | Übermittlung und/oder Anzeige der Verschleißinformation |
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Das Verfahren startet in Schritt S7 unter den bereits in Bezug zu Schritt S1 genannten Bedingungen. Abschließend erfolgt in Schritt S8 die Übermittlung eines Frequenzspektrums als Betriebsinformation an die Recheneinrichtung. Das Frequenzspektrum kann dabei ein von einem der jeweiligen Komponente zugeordneten Sensor gemessenes Körperschallsignal und/oder Luftschallsignal abgeleitetes Frequenzspektrum sein. Beispielsweise kann die Ermittlung des Frequenzspektrums dabei durch Fourier-Transformation des erhaltenen Sensorsignals erfolgen, wobei beispielsweise eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) verwendet werden kann.
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In Schritt S9 wird das an die Recheneinrichtung 13 übermittelte Frequenzspektrum mit einem als Referenzinformation in der Recheneinrichtung 13 hinterlegten Referenzspektrum für den aktuell vorherrschenden Betriebszustand des Kraftfahrzeugs verglichen. In Schritt S9 kann beispielsweise ein Vergleich in Bezug auf Amplitudenveränderungen bei diskreten Frequenzen erfolgen. Dieser Vergleich ermöglicht das Erkennen eines akuten oder plötzlich aufgetretenen Verschleißes einer Komponente, da beispielsweise der Verschleiß einer sich bewegenden Komponente des Antriebsstranges eine veränderte Schallabstrahlung und damit ein verändertes Frequenzspektrum zur Folge haben kann. Beispielsweise kann so eine Unwucht in einem Lager oder ein unzureichender Füllstand eines Schmiermittels erkannt werden.
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In Schritt S10 wird in Abhängigkeit des in Schritt S9 vorgenommenen Vergleichs eine Verschleißinformation erzeugt, welche beispielsweise angibt, ob ein akuter Verschleiß vorliegt oder ob das aufgenommene Frequenzspektrum mit dem in der Recheneinrichtung 13 hinterlegten Referenzspektrum eine hinreichende Übereinstimmungsgenauigkeit zeigt, so dass darauf geschlossen werden kann, dass kein Verschleiß der betreffenden Komponente vorliegt. Analog zu dem in 2 beschriebenen Verfahren erfolgt bei Vorliegen eines aktuellen Verschleißes die Ausgabe einer Verschleißinformation über die Anzeigeeinrichtung 16 des Kraftfahrzeugs und/oder die Übermittlung einer entsprechenden Reparaturinformation an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung über die Kommunikationsverbindung 17 und/oder an ein externes Anzeigegerät.
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Anschließend erfolgt in Schritt S8 die Übermittlung eines neuen Frequenzspektrums an die Recheneinrichtung. Das Verfahren kann so lange ablaufen, wie sich das Kraftfahrzeug 1 noch in Betrieb befindet. Bei Beendigung des Betriebes des Kraftfahrzeugs 1 wird entsprechend das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls beendet.
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Es ist insbesondere möglich, dass das in Bezug zu 2 beschriebe Verfahren sowie das in Bezug zu 3 beschriebene Verfahren gleichzeitig ablaufen, so dass als Betriebsinformation sowohl wenigstens eine eine Belastung der Komponente beschreibende Größe als auch ein Frequenzspektrum, welches an der Komponente gemessen wird, übertragen wird. Ebenso ist es möglich, dass die Recheneinrichtung 13 eines oder beide dieser Verfahren für einen Teil oder für alle Komponenten des Antriebsstrangs durchführt.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die in der Recheneinrichtung 13 gespeicherten, den jeweiligen Komponenten zugeordneten Verschleißinformationen über die Kommunikationsverbindung 17 an ein externes Gerät eines Benutzers, wie beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs oder ein Mechaniker, übermittelt wird und dort vom Benutzer einsehbar ist. Der Benutzer kann sich somit einen Überblick über den Verschleißzustand der einzelnen Komponenten des Antriebsstranges 2 des Kraftfahrzeugs 1 machen, ohne dass dazu eine Sichtprüfung an den jeweiligen Komponenten erforderlich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015120991 A1 [0003]
- DE 102012011538 A1 [0004]
- DE 102011082361 A1 [0005]
