CN111164621A - 用于磨损预测的方法和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对机动车(1)的动力传动系(2)进行磨损预测的方法，机动车(1)的计算装置(13)在机动车(1)运行期间接收至少一个运行信息，该运行信息描述动力传动系(2)的部件的运行状态，所述运行信息由机动车(1)的至少一个传感器(8，10，14，15)获取并且被传输给计算装置(13)，将所述运行信息和/或借助所述运行信息产生的比较信息与在计算装置(13)中存储的参考信息进行比较，根据所述比较产生描述部件磨损的磨损信息。

Description

用于磨损预测的方法和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的动力传动系的磨损预测的方法以及机动车。
背景技术
对于机动车令人感兴趣的是识别出机动车的各个部件的磨损状态，例如以便能在该被磨损的部件引起机动车的故障之前将其更换。特别是令人感兴趣的是评估部件的磨损状态，所述部件不能从外面接触到，或不能或不能容易地由机动车的使用者进行目视检查。由现有技术已知用于针对车辆部件确定磨损信息的不同方法。
因此，例如DE 10 2015 120 991 A1说明了一种用于针对连接的车辆系统进行磨损评估和维护计划的方法和装置。由处理器接收和收集与系统磨损相关的车辆系统使用状况数据。此外，将与系统磨损相关的数据与实际磨损测量的、从车辆检测的数据进行比较，以便确定预计的系统磨损状态。如果预计的磨损状态超过更换限值，则可以推荐系统服务。
DE 10 2012 011 538 A1描述了一种用于远程诊断车辆的方法和系统，其中与维护和/或修理相关的数据被从车辆传输给外部计算装置。该计算装置基于所传输的与维护和/或修改相关的数据执行远程诊断并且确定维护和/或修理措施，维护和/或修理措施可以被显示给使用者。
DE 10 2011 082 361 A1公开了一种用于监控机动车车队的车辆的方法，其中通过机动车车队的各个车辆中的传感器装置确定与车辆相关的数据以及机动车的地理位置。借助与车辆相关的数据确定出多个维护参数，该维护参数描述各个车辆的维护需求。通过数据网络将维护参数和地理位置传输给车队运营商。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种改进的用于机动车的动力传动系的磨损预测的方法。
为了实现该目的根据本发明规定，机动车的计算装置在机动车运行期间接收至少一个运行信息，该运行信息描述动力传动系的部件的运行状态，所述运行信息由机动车的至少一个传感器获取并且被传输给计算装置，将所述运行信息和/或借助所述运行信息产生的比较信息与在计算装置中存储的参考信息进行比较，根据所述比较产生描述部件磨损的磨损信息。
根据本发明的技术方案的优点在于，磨损确定可以借助实际的运行数据以及借助实际的运行状态来实现并且不必基于与运行状态相关的参数、例如确定的年限或者机动车的行驶功率或行驶里程。在机动车运行期间获得的、描述动力传动系的部件的运行状态的运行信息用作与在计算装置中存储的参考信息进行比较的基础。在此，运行信息可以直接与参考信息进行比较和/或借助运行信息产生的比较信息可以与参考信息进行比较。根据描述当前运行状态的运行信息与所存储的参考信息的比较产生描述部件磨损的磨损信息。该磨损信息在此例如可以说明，各个部件是否被磨损或磨损程度如何。
这样便可以实现机动车的动力传动系的不同部件的磨损状态、例如动力装置、离合器、变速器、万向轴、铰接轴、差速器，或其它用于将动力装置转矩传递至车轮的部件的磨损状态。具有内燃机的机动车的动力传动系的部件以及具有混合驱动设备或具有纯电动动力装置的机动车的部件都可以被评估其磨损。
用于比较的参考信息例如可以由机动车的制造商预先给定，例如包含有如下数据：在处于新品状态和/或磨合状态的机动车的运行中在特定的运行状态下预期各部件具有该数据。参考信息还可以描述最大允许的运行状态和/或该参考信息包括限值或最大值，该限值或最大值由在确定的时段内总地存在的运行状态得出。可以直接比较描述动力传动系的部件的运行状态的运行信息和在计算单元中存储的参考信息，或者可以借助运行信息来产生比较信息，所述比较信息然后用于与参考信息进行比较。最后根据比较结果产生描述部件磨损的磨损信息。
在根据本发明的方法的一种优选的设计方案中可以规定，至少一个运行信息在运行期间持续地在不同的时刻被接收并且通过计算单元分类，根据所述分类累加并且作为累计负荷信息存储在所述计算装置中，其中所述累计负荷信息作为比较信息使用。针对机动车的动力传动系的部件，以这种方式可以在运行期间持续地接收至少一个运行信息。接收运行信息的计算装置可以例如根据负荷的强度对运行信息进行分类。然后根据这种分类，运行信息可以被累加并且作为累计负荷信息存储在计算装置中。该累计负荷信息在此说明，部件此前在运行中会承受何种负荷和/或多少负荷。特别是该累计负荷信息可以说明，部件自从其被装入机动车起总共承受了何种负荷和/或多少负荷。然后，这些累计负荷信息可以作为借助运行信息产生的比较信息用于与参考信息进行比较。不仅能根据分类而以加权的方式累加运行信息，而且能根据分类针对每个类别单独地累加相应地被分类的运行信息。在此，不同的类别可以描述不同的负荷范围，其中较高的负荷在共同累加时与较低的负荷相比例如能以程度更高的方式被加权。在此可以针对每个运行信息或针对每个被监测的部件单独地分类以及累加。
通过因此针对不同的部件或针对不同的运行信息获得的累计负荷信息与在计算单元中存储的参考信息进行比较，针对每个以这种方式监测的部件可以确定，在所有此前的运行期间由于负荷而对于所述部件造成何种磨损。
此外根据本发明可以规定，将所述累计负荷信息与参考信息进行比较，作为所述参考信息使用的是描述部件的最大负荷的设计累计信息。在此设计累计信息可以说明，部件最大承受何种负荷便会出现需要更换部件的磨损。累计负荷信息与设计累计信息的比较在此描述了部件的当前状态与部件的最大负荷限度之比。设计累计信息不仅可以考虑以分开的方式累加的负荷信息的各个类别，而且还可以考虑由共同地且以加权的方式累加的运行信息产生的累计负荷信息。在累计负荷信息和设计累计信息之间的这种比较，能以有利的方式确定部件的实际负荷并且使其与最大可能负荷进行比较，从而特别是可以考虑实际运行曲线用以确定总负荷和磨损。这一点考虑了下述事实：短期的高负荷与更长时间的、然而均匀的且程度较低的负荷相比可能会引起部件的总地较高的磨损。
根据本发明可以规定，确定部件的频谱作为所述运行信息，并将所述频谱传输给计算装置，作为所述参考信息使用的是与部件运行相关的参考频谱。在此，频谱例如可以包括在运行期间发射的声的频率。部件的频谱被传输给计算装置并且与部件相关的参考频谱进行比较。在此，参考频谱可以包括不同的频谱，这些频谱可以分别与部件的不同运行状态相关。在此，不同的运行状态例如可以包括机动车的不同的速度和/或可以考虑附加的参数、如挂入的挡位或部件温度。根据当前存在的运行状态，便可以使作为运行信息确定的频谱与同当前存在的运行状态相关的参考频谱进行比较。在计算装置中存储的参考频谱在此特别是可以描述由相应的部件在相应的运行状态中发射的频率，该频率在正常的运行状态下，即在部件没有磨损的情况下出现。如果在频谱和参考频谱之间进行比较时确定在频谱和参考频谱之间存在偏差，则由此可以推断出相关部件处于磨损状态。
针对部件的频谱根据本发明固定了，部件的频谱借助傅里叶变换、特别是借助快速傅里叶变换(FFT)由与部件相关的传感器信号确定以作为比较信息，其中在离散的频率下参照振幅变化进行与参考频谱的比较。传感器信号例如可以由布置在部件上的传感器产生。所测量的传感器信号可以通过傅里叶变换、特别是通过快速傅里叶变换转换成频谱，该频谱然后可以与参考频谱进行比较。该比较在此特别是可以参照在离散的频率下的振幅变化实现，这是因为这种振幅变化例如指明了谐振频率的变化和/或指明其它频率、例如谐波频率的出现，这些频率可能由于部件磨损引起。频谱改变例如可能由以下原因引起：可移动地支承的部件的轴承间隙已经增大或者润滑剂料位已经下降，其中在两种情况下存在部件的磨损状态，并且这种磨损状态通过根据本发明的方法来识别。
此外根据本发明可以规定，作为传感器信号使用的是由与部件相关的传感器测量的固体声信号和/或空气声信号。在此例如麦克风和/或安装在部件壳体上的或安装在部件自身上的传感器、例如加速度传感器可以被用作传感器。
根据本发明可以规定，所述至少一个运行信息通过数据总线被传输给计算装置。这一点能有利地实现，可以考虑例如在机动车运行期间由机动车中的不同的传感器和/或不同的控制器测量的信息作为运行信息。例如，能以这种方式使用由动力装置控制器、变速器控制设备和/或由其它与动力传动系的各个部件相关的传感器确定的数据。通过将控制器或传感器连接至机动车的数据总线、例如CAN-总线，由控制器和/或由传感器确定的信息可以作为运行信息被传输给计算装置并且被考虑用于磨损预测。
根据本发明，作为运行信息使用的是转速和/或转矩和/或油压和/或油温和/或速度和/或描述天气的天气信息。在此，运行信息可以包括这些参数中的多个参数、特别是能与一个部件相关联的多个参数。附加于此，运行信息还可以包括下述数据，该数据描述了机动车的整体运行状态、如机动车速度、挂入的挡位、或在机动车环境中的天气、如空气湿度或温度。针对机动车的动力装置例如可以确定转速或转矩；或者也可以确定在机动车的其它部件、例如万向轴、差速器、离合器等处的转速或转矩。同样，动力装置的和/或变速器的油压和/或油温可以被考虑作为运行信息。在此，相应的运行信息可以分配给部件的运行状态并且能推断出在该运行状态中作用于该部件部件的负荷。在此，在外部温度较低并且动力装置油温当前仍相应于外部温度而较低的情况下，高动力装置转速例如可以表示高负荷、并且表示动力装置或动力装置部件的随之出现的更快的磨损，而在动力装置的油升温至工作温度并且机动车的速度适当的情况下，低转速可以指明较低的负荷状态，该负荷状态相应地导致动力装置或动力装置部件的较慢的磨损。
在本发明的一种优选的设计方案中可以规定，如果存在描述部件的磨损状态提高的磨损信息，则能够将相应的提示传输给机动车的指示装置和/或由计算装置通过无线通信链路将相应的维修信息传输给外部的数据处理装置。部件的磨损状态提高例如可以通过当前运行信息与参考信息的比较和/或与通过借助运行信息得出的比较信息进行的比较来确定，该比较信息例如包括连续积累的运行信息。如果存在这种磨损状态提高，则可以通过在机动车指示装置上给出相应的提示来向驾驶员通知有关部件的磨损状态提高，从而驾驶员必要时能调整其行驶方式和/或必要时可以考虑回到工厂。附加或替代于此，在部件的磨损状态提高时，可以将相应的维修信息通过无线通信链路传输给例如在工厂中的外部数据处理装置。从而，例如已经可以在工厂中进行预约和/或已经预定用于磨损的部件的替换件，机动车的工厂停留时间可以尽可能短。特别是可以规定，下述状态被视为提高的磨损状态，在该状态中部件例如已经达到最大允许的设计累计(信息)的95％，因而可以更换部件以避免出现与部件的完全磨损相伴的故障。
在本发明的一种优选的设计方案中可以规定，所述至少一个运行信息和/或磨损信息由计算装置通过通信链路传输给外部的显示设备、特别是笔记本电脑、平板电脑或智能手机。通信链路在此可以无线地构成或通过线缆构成。可以规定，运行信息和/或磨损信息的传输以描述机动车的动力传动系的各个部件的磨损的状态或程度的报告的形式实现。因此可以由使用者、例如机动车的驾驶员或者机械师来评估机动车的动力传动系的状态。还可以附加地传输其它信息，例如关于预期的修理成本和/或需要用于修理的替换件、工作时间等的信息。通过传输给外部显示设备能特别有利地获得关于机动车的动力传动系的状态的概览，而不必为此对动力传动系的大部分仅在显著的耗费的情况下才能接触到的部件进行目视检查。
针对根据本发明的机动车规定，该机动车包括至少一个动力传动系，该动力传动系具有至少一个部件、至少一个传感器以及计算装置，其中计算装置被设计用于执行根据本发明的方法。
附图说明
由下述实施方式借助附图来说明本发明的其它优点和细节。其中：
图1示出根据本发明的机动车的示意性侧视图，
图2示出根据本发明的方法的第一实施方式的流程图，
图3示出根据本发明的方法的第二实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的机动车1的侧视图。机动车包括动力传动系2，该动力传动系由多个部件构成。作为动力传动系2的部件示出了：动力装置3、变速器4、万向轴5以及布置在后桥上的差速器6。当然，动力传动系2可以包括其它部件、如传动轴、铰接件、离合器等。动力装置3例如可以是内燃机，该内燃机为了驱动机动车1与变速器4联接。动力装置3包括控制器7以及传感器8，其中不仅控制器7而且传感器8分别被设计用于确定至少一个运行信息，所述运行信息描述动力装置8的运行状态。相应地，变速器4包括控制器9以及传感器10，差速器6包括控制器11。
与相应部件相关的控制器7，9，11以及传感器8，10与机动车1的数据总线12连接。通过数据总线12，由控制器7，9，11以由传感器8，10确定的运行信息可以被传输给机动车的计算装置13。计算装置13例如可以设计成控制器和/或集成到连接至数据总线12的控制器中。机动车1此外包括车速传感器14以及天气传感器15，该天气传感器产生描述天气的天气信息。附加于此可以设置其它传感器，所述传感器同样被设计用于，通过数据总线12将运行信息传输给计算单元13。计算单元13可以接收传输给该计算单元的、与动力传动系的相应部件相关的运行信息，并且可以使运行信息和/或借助运行信息产生的比较信息与在计算装置中存储的参考信息进行比较。根据所述比较，计算装置13产生描述相应部件的磨损的磨损信息。根据磨损信息，计算装置可以操控车辆的指示装置16以显示出一提示，和/或计算装置可以使用通信链路17以将维修信息传输给外部的数据处理装置和/或将至少一个运行信息和/或磨损信息传输给外部的显示设备。
可以作为运行信息使用的是，例如由动力装置控制设备7确定的转矩和/或转速、由传感器8测量的油温、由变速器控制设备确定的变速器的转矩或转速、由传感器10测量的变速器中的油温和/或由差速器的控制器11测量的差速器的转矩和/或转速。附加地，运行信息还可以包括其它信息、例如由车速传感器14确定的机动车速度和/或由天气传感器15确定的描述天气的天气信息、如环境温度或空气湿度。
图2示出了根据本发明的方法的实施方式的框图。在此描述了下述步骤：
S1 开始
S2 将运行信息传输给计算装置
S3 分类、累加并作为累计负荷信息存储
S4 将累计负荷信息与参考信息进行比较
S5 产生磨损信息
S6 显示和/或传输磨损信息
该方法在步骤S1中随着机动车开始运行而开始。在此，该方法例如可以在下述情况下开始：机动车的点火装置被操纵；或者例如对于电动运行的车辆在机动车一旦运动时便开始该方法。
在步骤S2中，通过数据总线12从确定运行信息的相应的控制器和/或传感器将由控制器7、9、11和/或传感器8、10确定的运行信息传输给计算装置13。
在步骤S3中，传输给计算装置13的运行信息被分类，根据分类被累加并且作为累计负荷(信息)存储。在此，例如可以根据分类在累加时对运行信息进行加权。例如高负荷的运行状态、例如描述高转速或高转矩的运行信息可以比低转速或低转矩更大地被加权。随后，将累计负荷信息存储在计算装置13中。
在步骤S4中，将在计算装置13中存储的累计负荷信息与在计算装置13中存储的参考信息进行比较。该参考信息例如可以已经由机动车的制造商预先确定并且描述了相关部件在出现如下磨损之前承受的最大负荷：其导致部件需要被更换。
根据比较的结果，在步骤S5中产生磨损信息。这种磨损信息例如表明，通过累计负荷信息描述的、此前实现的部件总负荷与最大可能的、作为参考信息存储的总负荷还相差多远。如果不存在磨损，则新的运行信息被传输给控制器、被分类并且与已经存储的累计负荷信息相加并且作为新的累计负荷信息存储。
如果在步骤S5中判定，存在部件磨损或者预期部件即将磨损，从而在不久地将来需要更换部件，则在步骤S6中可以通过指示装置16为机动车1的驾驶员给出相应的提示。附加于此或替代于此，例如还可以通过通信链路17将相应的维修信息传输给数据处理装置，例如在工厂中的数据处理装置。在这种情况下，该方法然后在步骤S2中随着将新的运行信息传输给控制器继续进行。该方法例如可以通过下述方式结束，结束车辆的运行状态，例如通过关闭点火装置和/或通过中央锁定系统的锁定等。
图3示出了根据本发明的方法的另一种实施方式的框图。在此描述了下述步骤：
S7 开始
S8 将频谱作为运行信息传输给计算装置
S9 与参考频谱进行比较
S10 产生磨损信息
S11 传输和/或显示磨损信息
该方法步骤S7在关于步骤S1已述的条件下开始。然后，在步骤S8中将频谱作为运行信息传输给计算装置。在此，频谱可以是由与相应部件相关的传感器测量的固体声信号和/或空气声信号推导出的频谱。在此，频谱例如可以通过所获得的传感器信号的傅里叶变换来确定，其中例如可以使用快速傅里叶变换(FFT)。
在步骤S9中，将传输给计算装置13的频谱与作为参考信息存储在计算装置13中的针对机动车的当前存在的运行状态的参考频谱进行比较。在步骤S9中，该比较例如可以在离散的频率下参照振幅变化来实现。这种比较能识别出部件的严重或突然出现的磨损，因为例如动力传动系的运动部件的磨损可能导致改变的声辐射和进而改变的频谱。从而例如可以识别出轴承中的不平衡或润滑剂的不充足的料位。
在步骤S10中，根据在步骤S9中进行的比较产生磨损信息，该磨损信息例如说明，是否存在严重的磨损，或者所记录的频谱与在计算装置13中存储的参考频谱是否展示了足够的匹配精度，从而可以推断出，不存在相关的部件的磨损。类似于在图2中描述的方法，当存在当前的磨损时，磨损信息通过机动车的指示装置16输出和/或将相应的维修信息通过通信链路17传输给外部数据处理装置和/或外部显示设备。
然后在步骤S8中，将新的频谱传输给计算装置。该方法可以在机动车1还处于运行时一直运行。当机动车1的运行结束时，根据本发明的方法同样相应地结束。
特别是，关于图2描述的方法以及关于图3描述的方法可以同时进行，从而不仅传输至少一个描述部件的负荷的变量、而且传输在部件处测量的频谱作为运行信息。同样，计算装置13可以针对动力传动系的一部分或所有部件来执行所述方法中的一种或两种。
此外可以规定，在计算装置13中存储的、与相应部件相关的磨损信息通过通信链路17被传输给使用者、例如机动车的驾驶员或机械师的外部设备并且在那里可由使用者查询。因此，使用者可以了解机动车1的动力传动系2的各个部件的磨损状态，而无需为此目视检查相应的部件。

Claims (11)

1.一种用于对机动车(1)的动力传动系(2)进行磨损预测的方法，机动车(1)的计算装置(13)在机动车(1)运行期间接收至少一个运行信息，该运行信息描述动力传动系(2)的部件的运行状态，所述运行信息由机动车(1)的至少一个传感器(8，10，14，15)获取并且被传输给计算装置(13)，将所述运行信息和/或借助所述运行信息产生的比较信息与在计算装置(13)中存储的参考信息进行比较，根据所述比较产生描述部件磨损的磨损信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在运行期间持续地在不同的时刻接收所述至少一个运行信息，并由计算单元(13)对所述运行信息进行分类，根据所述分类进行累加并且作为累计负荷信息存储在所述计算装置(13)中，所述累计负荷信息作为比较信息使用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
将所述累计负荷信息与参考信息进行比较，作为所述参考信息使用的是描述部件的最大负荷的设计累计信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
确定部件的频谱作为所述运行信息，并将所述频谱传输给计算装置(13)，作为所述参考信息使用的是与部件运行相关的参考频谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
部件的频谱借助傅里叶变换、特别是借助快速傅里叶变换(FFT)由与部件相关的传感器信号确定以作为比较信息，其中在离散的频率下参照振幅变化进行与参考频谱的比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
作为传感器信号使用的是由与部件相关的传感器(8，10)测量的固体声信号和/或空气声信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述至少一个运行信息通过数据总线(12)被传输给计算装置(13)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
作为运行信息使用的是转速和/或转矩和/或油压和/或油温和/或速度和/或描述天气的天气信息。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
如果存在描述部件的磨损状态提高的磨损信息，则能够将相应的提示传输给机动车(1)的指示装置(16)和/或由计算装置(13)通过无线通信链路将相应的维修信息传输给外部的数据处理装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述至少一个运行信息和/或磨损信息由计算装置(13)通过通信链路(17)传输给外部的显示设备、特别是笔记本电脑、平板电脑或智能手机。
11.一种机动车，其包括具有至少一个部件的动力传动系(2)、至少一个传感器(8，10，14，15)以及计算装置(13)，所述计算装置被设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
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