CN113454554A

CN113454554A - 对道路车辆的部件进行预测性维护的方法和装置

Info

Publication number: CN113454554A
Application number: CN202080011569.1A
Authority: CN
Inventors: D·马蒂诺; J-P·阿罗策纳; O·曼斯; N·特拉尔
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: CN113454554B; FR3092057A1; WO2020157172A1; FR3092057B1; US20220092885A1

Abstract

本发明的目的在于用于对道路车辆（10）的至少一个部件（11）进行预测性维护的方法（100）和装置。本发明的大致原理是基于代表道路车辆的部件磨损的参数的值范围的组合。本发明提出，观察值范围组合的使用持续时间来从中得出磨损简档，并将其与预定的磨损简档进行比较。这种机制使得能够减少要存储的信息量。

Description

对道路车辆的部件进行预测性维护的方法和装置

技术领域

本发明涉及预测性维护的领域。更准确地说，本发明涉及用于对道路车辆的至少一个部件进行预测性维护的方法和装置。

背景技术

道路车辆的预防性维护确保道路车辆的用户提前进行（anticiper）已经在道路车辆的使用寿命中安排的维护。

文献EP 0 661 673 A1涉及预测性维护方法，其中，在初始化步骤中标识代表要考虑的部件的磨损的多个预定参数，读取每个磨损参数的值，借助于预定磨损函数来计算磨损函数的当前值，以及将得到的磨损函数的值与阈值进行比较。

文献DE 102 35 525 A1涉及预测性维护方法，其中，预测部件参数的预期标称值，并将该值与当前在部件中测量的值进行比较，以确定异常表现。该文献还描述了使得能够基于频率分布根据各种参数来评估部件磨损的方法。这样评估得到的磨损用于更新所使用的预测性模型。

然而，这种预测性维护没有考虑道路车辆的部件的真实状态。所述真实状态使得能够检测其中部件由于长时间连续运行而劣化的潜在衰退。

此外，这种预测性维护还无法实现维护的显著的提前进行，因为它没有虑及部件的利用条件。实际上，部件的利用持续时间（通常表示为运行小时数）仍然是统计性的，而无法虑及制造和/或使用差异。

由此，在标准化使用的框架中，用户不能最大限度地利用部件的使用期限，以及因此的道路车辆的使用期限。

同样，在部件性能突然衰退的情况下，用户只能观察到其部件的衰退，而没有被警告部件劣化。

因此，本发明旨在减轻上述缺点。

发明内容

为此，本发明的第一方面涉及用于对道路车辆的至少一个部件进行预测性维护的方法。

本发明的第二方面涉及具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于执行根据本发明的第一方面的方法的步骤。

并且本发明的第三方面涉及用于对道路车辆的至少一个部件进行预测性维护的装置。

这样，本发明涉及用于对道路车辆的至少一个部件进行预测性维护的方法，部件连接到计算机。该方法包括以下步骤：

- 计算机标识预定的多个参数，每个参数代表部件的磨损，每个磨损参数可取预定的第一值范围内的值，

- 计算机将每个第一值范围划分为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第一组合方案将一个第一值范围的部分或全部区间与其他第一值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个参数组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定每个参数组合区间的使用持续时间，以获得磨损简档（profil），以及

- 计算机将磨损简档与预定的磨损简档进行比较。

在第一实施方式中，计算机连接到部件的电子控制器。在这种情况下，该方法还包括以下步骤：

- 计算机标识用于提供给电子控制器的多个误差（erreur）信号，每个误差信号代表部件的输出值与部件的目标输出值之差，每个误差信号可取预定的第二值范围内的值，

- 计算机将每个第二值范围划分为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第二组合方案将一个第二值范围的部分或全部区间与其他第二值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个误差信号组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定每个误差信号组合区间的使用持续时间，以获得适配（adaptation）简档，以及

- 计算机将适配简档与预定的适配简档进行比较。

在第二实施方式中，计算机连接到道路车辆的多个传感器，所述多个传感器代表所述道路车辆的动态表现和/或其行驶环境。在这种情况下，该方法还包括以下步骤：

- 计算机标识每个传感器的至少一个输出值，每个输出值可取预定的第三值范围内的值，

- 计算机将每个第三值范围划分为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第三组合方案将一个第三值范围的部分或全部区间与其他第三值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个传感器值组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定每个传感器值组合区间的使用持续时间，以获得驾驶简档，以及

- 计算机将驾驶简档与预定的驾驶简档进行比较。

在第三实施方式中，该方法还包括步骤，其中计算机用于基于磨损、适配和/或驾驶简档来计算至少一个统计量。

本发明还涉及具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于在计算机程序加载到计算机中或在计算机中执行时执行根据本发明的方法的步骤。

本发明还涵盖用于对道路车辆的至少一个部件进行预测性维护的装置。该装置包括用于连接到部件的计算机，并且其中，该计算机被配置成：

- 标识预定的多个参数，每个参数代表部件的磨损，每个磨损参数可取预定的第一值范围内的值，

- 将每个第一值范围划分为预定的多个区间，

- 根据预定的第一组合方案将一个第一值范围的部分或全部区间与其他第一值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个参数组合区间，

- 至少根据道路车辆行进的距离来确定每个参数组合区间的使用持续时间，以获得磨损简档，以及

- 将磨损简档与预定的磨损简档进行比较。

在第一实施方式中，计算机用于连接到部件的电子控制器。在这种情况下，计算机还被配置成：

- 标识用于提供给电子控制器的多个误差信号，每个误差信号代表部件的输出值与部件的目标输出值之差，每个误差信号可取预定的第二值范围内的值，

- 将每个第二值范围划分为预定的多个区间，

- 根据预定的第二组合方案将一个第二值范围的部分或全部区间与其他第二值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个误差信号组合区间，

- 至少根据道路车辆行进的距离来确定每个误差信号组合区间的使用持续时间，以获得适配简档，以及

- 将适配简档与预定的适配简档进行比较。

在第二实施方式中，计算机用于连接到道路车辆的多个传感器，所述多个传感器代表所述道路车辆的动态表现和/或其行驶环境。在这种情况下，计算机还被配置成：

- 标识每个传感器的至少一个输出值，每个输出值可取预定的第三值范围内的值，

- 将每个第三值范围划分为预定的多个区间，

- 根据预定的第三组合方案将一个第三值范围的部分或全部区间与其他第三值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个传感器值组合区间，

- 至少根据道路车辆行进的距离来确定每个传感器值组合区间的使用持续时间，以获得驾驶简档，以及

- 将驾驶简档与预定的驾驶简档进行比较。

在第三实施方式中，计算机用于基于磨损、适配和/或驾驶简档来计算至少一个统计量。

在第四实施方式中，该装置包括连接到计算机的预测性维护显示器。

附图说明

通过阅读接下来的描述并参考附图，将更容易理解本发明的其他特征和优点，附图是作为例示而绝非作为限制而给出的。

图1示出了包括根据本发明的装置的道路车辆。

图2示出了根据本发明的方法。

图3示出了根据本发明的值范围划分的原理。

为清楚起见，除非另有说明，否则所示元件不一定相对于彼此以同一比例示出。

具体实施方式

本发明的大致原理是基于代表道路车辆的部件磨损的参数的值范围的组合。本发明提出，观察值范围组合的使用持续时间来从中得出磨损简档，并将其与预定的磨损简档进行比较。这种机制使得能够减少要存储的信息量。

图1示出了包括根据本发明的装置的道路车辆10。“道路车辆”的意思是装备有发动机（通常是内燃机或电动机）的任何车辆，其旨在在道路上运动，并且能够运送人员或载货（例如汽车或摩托车）。

在图1的示例中，道路车辆10包括至少一个部件11、至少一个计算机12、部件11的至少一个电子控制器13和多个传感器14。在特定实施方式中，电子控制器13包括在计算机12中。

此外，计算机12连接到部件11、电子控制器13和多个传感器14，例如，经由CAN（英语为“Controller Area Network”，控域网）或FlexRay型数据通信总线。

在特定实施方式中，道路车辆10还包括连接到计算机12的预测性维护显示器（未示出）。

在本发明中，道路车辆10的上述元件是本领域技术人员已知的类型。

这样，部件11对应于道路车辆10的可以通过电子方式测量其磨损的所有部件。在图1的示例中，部件11是机动车辆的燃料喷射器。然而，部件11可以是任何其他部件，如泵、涡轮压缩机、压阻计式压力传感器、车辆纵向减速传感器、车轮转速传感器、车轮游隙传感器、电动机、功率电子装置、主缸压力致动器或计算机。

此外，计算机12对应于处理器。在图1的示例中，计算机12是汽车计算机（英语为“Electronic Control Unit”，电子控制单元）。

另外，电子控制器13对应于处理器。在图1的示例中，电子控制器13根据预定的控制规则来控制喷射器11的燃料喷射。换言之，电子控制器13实施用于操控喷射器11的已知的自适应方法，以在喷射期间通过测量喷射器的各种参数（如提供给喷射器的电压、喷射时间等）来检测误差信号，所述误差信号表示要喷射的燃料量与实际喷射量之差。然后在后续喷射命令中对该差进行补偿。

另外，传感器14用于采集描述道路车辆10的动态表现和/或其行驶环境的物理特征。

在图1的示例中，传感器14可以选自以下传感器：速度传感器、发动机扭矩传感器、发动机温度传感器、踏板位置传感器、加速/减速传感器、方向盘角度/转向角度传感器、雨传感器、亮度传感器和温度传感器。然而，可以设想连接到计算机12的任何其他传感器。

同样，预测性维护显示器可以是液晶类型的屏幕，如计算机屏幕或平板电脑屏幕，可能与声音警报相关联。在本发明中，预测性维护显示器可以基于计算机12提供的信息向道路车辆10的用户发出警告。

图2示出了根据本发明的方法100，其涉及对部件11的预测性维护。

在图2的示例中，方法100首先在步骤110中包括计算机12标识预定的多个参数，每个参数代表部件11的磨损。

在图1的示例中，其中部件11是燃料喷射器，计算机12可以标识如下参数：燃料喷射压力（英语为“fuel pressure”，燃料压力）、燃料温度（英语为“fuel temperature”，燃料温度）、燃料喷射量（英语为“fuel delivery”，供油量）以及喷射泵速度（英语为“pumpspeed”，泵速）。然而，可以设想其他参数。

在本发明中，每个磨损参数可取预定的第一值范围内的值。在本发明中，预定的第一值范围由第一极值和第二极值来界定。

例如，在图1中，燃料喷射压力的预定的第一值范围可以等于[0巴; 250巴]，而燃料温度的预定的第一值范围可以等于[-30℃; 80℃]。

接下来，步骤120包括计算机12将每个第一值范围划分为预定的多个区间。

例如，在图1中，燃料喷射压力的预定的第一值范围可以被划分为20巴的区间，而燃料温度的预定的第一值范围可以被划分为5℃的区间。

图3示出了根据本发明的值范围划分的原理。

图3的示例示出了两个值范围A和B，它们被划分为预定的多个区间。值范围A被划分为20个值区间a1、a2、…、a20，并且值范围B被划分为3个值区间b1、b2和b3。

这样，在本发明中，每个值范围的划分是特定于它的，并且对于其他值范围不一定以相同的方式实现。

回到图2，步骤130包括计算机12将一个第一值范围的部分或全部区间与其他第一值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个参数组合区间。

在图1的示例中，计算机12可以将与燃料喷射压力相关联的预定的第一值范围的部分或全部区间和与燃料温度相关联的预定的第一值范围的部分或全部区间进行组合。

在图3的示例中，组合区间可以包括以下组合：a1-b1、a1-b3、a5-b2、a6-b2、a9-b1或a15-b3。然而，可以设想其他组合。

实际上，在本发明中，根据预定的第一组合方案来实现第一值范围的区间的组合。预定的组合方案可以在部件11的验证期间在实验室中确定。预定的组合方案还可以补充有在训练车辆上进行的实地测量。收集到的数据随后可以通过统计工具或机器学习进行分析，以标识最具代表性的参数组合区间。

此外，步骤140包括计算机12至少根据道路车辆10行进的距离来确定每个参数组合区间的使用持续时间，以获得磨损简档。

在实践中，计算机12可以包括计时器，其在道路车辆10的使用期间、在每次使用参数组合区间时被启用。计算机12还可以包括用于确定道路车辆10行进的距离的里程表。以此方式，可以建立磨损简档，其对应于在每个参数组合区间的使用持续时间与道路车辆10行进的距离之间进行关联。换言之，磨损简档对应于参数组合区间的统计分布（也称为频率分布）。例如，本发明可以产生部件11在10 000 km、20 000 km或50 000 km处的磨损简档。

最后，步骤150包括计算机12将该磨损简档与预定的磨损简档进行比较。该步骤使得能够检测相比于预定的磨损简档的偏差。当检测到这样的偏差时，计算机12可以藉由预测性维护显示器向道路车辆10的用户发出警告。

预定的磨损简档可以在部件11的验证期间在实验室中确定。预定的磨损简档也可以补充有在训练车辆上进行的实地测量。收集到的数据随后可以通过统计工具或机器学习进行分析，以便标识根据行进距离的最具代表性的参数组合区间。

可以设想方法100的多个特定实施方式。

在方法100的第一特定实施方式中，将通过观察电子控制器13用于调节部件11的操控的误差信号的演变来检测部件11的磨损。

例如，在图1中，在道路车辆10的使用期间，当实际喷射的燃料量不同于要喷射的燃料量时，将能够检测到喷射器11的磨损。

在实践中，方法100可以在步骤111中以与步骤110类似的方式包括计算机12标识用于提供给电子控制器13的多个误差信号，每个误差信号代表部件的输出值与部件的目标输出值之差。在本发明中，每个误差信号可取预定的第二值范围内的值。

然后，步骤121以与步骤120类似的方式包括计算机12将每个第二值范围划分为预定的多个区间。

另外，步骤131以与步骤130类似的方式包括计算机根据预定的第二组合方案将一个第二值范围的部分或全部区间与其他第二值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个误差信号组合区间。

此外，步骤141以与步骤140类似的方式包括计算机12至少根据道路车辆行进的距离来确定每个误差信号组合区间的使用持续时间，以获得适配简档。

最后，步骤151以与步骤150类似的方式包括计算机12将该适配简档与预定的适配简档进行比较。

在方法100的第二特定实施方式中，将通过观察道路车辆10的驾驶者的驾驶风格来检测部件11的磨损。

在实践中，方法100可以在步骤112中以与步骤110类似的方式包括计算机12标识每个传感器的至少一个输出值。在本发明中，每个输出值可取预定的第三值范围内的值。

然后，步骤122以与步骤120类似的方式包括计算机12将每个第三值范围划分为预定的多个区间。

另外，步骤132以与步骤130类似的方式包括计算机根据预定的第三组合方案将一个第三值范围的部分或全部区间与其他第三值范围的部分或全部区间进行组合，以获得多个传感器值组合区间。

此外，步骤142以与步骤140类似的方式包括计算机12至少根据道路车辆行进的距离来确定每个传感器值组合区间的使用持续时间，以获得驾驶简档。

最后，步骤152以与步骤150类似的方式包括计算机12将该驾驶简档与预定的驾驶简档进行比较。

在本发明的一个实施方式中，方法100包括步骤，其中计算机12用于基于磨损、适配和/或驾驶简档来计算至少一个统计量。

在实践中，该统计量使得能够综合包含在磨损、适配和/或驾驶简档中的信息以促进它们与预定的磨损、适配和/或驾驶简档的比较。

例如，计算机12可以计算使得能够表征统计序列的所有统计数据，如位置特征（例如众数、中位数、算术平均值、分位数）、离散特征（例如散布域、平均偏差、分位数间偏差、方差、均方根偏差和变异系数）。然而，可以设想其他统计量。

在本发明的特定实施例中，方法100的各个步骤由计算机程序的指令来确定。因此，本发明还涉及具有安置在非暂时性存储载体上的计算机程序代码的程序。在本发明中，当计算机程序被加载到计算机中或在计算机中执行时，该程序代码能执行方法100的步骤。

上面在详细描述中描述并在附图中示出了本发明。然而，本发明不限于所呈现的实施形式。因此，本领域技术人员通过阅读本说明书和附图可以得出并实施其他变型和实施例。

Claims

1.用于对道路车辆的至少一个部件（11）进行预测性维护的方法（100），部件连接到计算机（12），该方法包括以下步骤：

- 计算机标识（110）预定的多个参数，每个参数代表部件的磨损，每个磨损参数可取预定的第一值范围内的值，

- 计算机将每个第一值范围划分（120）为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第一组合方案将一个第一值范围的部分或全部区间与其他第一值范围的部分或全部区间进行组合（130），以获得多个参数组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定（140）每个参数组合区间的使用持续时间，以获得磨损简档，以及

- 计算机将磨损简档与预定的磨损简档进行比较（150）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算机连接到部件的电子控制器（13），该方法还包括以下步骤：

- 计算机标识（111）用于提供给电子控制器的多个误差信号，每个误差信号代表部件的输出值与部件的目标输出值之差，每个误差信号可取预定的第二值范围内的值，

- 计算机将每个第二值范围划分（121）为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第二组合方案将一个第二值范围的部分或全部区间与其他第二值范围的部分或全部区间进行组合（131），以获得多个误差信号组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定（141）每个误差信号组合区间的使用持续时间，以获得适配简档，以及

- 计算机将适配简档与预定的适配简档进行比较（151）。

3.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其中，计算机连接到道路车辆的多个传感器（14），所述多个传感器代表所述道路车辆的动态表现和/或其行驶环境，该方法还包括以下步骤：

- 计算机标识（112）每个传感器的至少一个输出值，每个输出值可取预定的第三值范围内的值，

- 计算机将每个第三值范围划分（122）为预定的多个区间，

- 计算机根据预定的第三组合方案将一个第三值范围的部分或全部区间与其他第三值范围的部分或全部区间进行组合（132），以获得多个传感器值组合区间，

- 计算机至少根据道路车辆行进的距离来确定（142）每个传感器值组合区间的使用持续时间，以获得驾驶简档，以及

- 计算机将驾驶简档与预定的驾驶简档进行比较（152）。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，还包括步骤，其中计算机用于基于磨损、适配和/或驾驶简档来计算至少一个统计量。

5.具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于在计算机程序加载到计算机中或在计算机中执行时执行根据权利要求1至5中的一项所述的方法的步骤。

6.用于对道路车辆（10）的至少一个部件（11）进行预测性维护的装置，该装置包括用于连接到部件的计算机（12），并且其中，该计算机被配置成：

- 将每个第一值范围划分为预定的多个区间，

- 将磨损简档与预定的磨损简档进行比较。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，计算机用于连接到部件的电子控制器（13），计算机还被配置成：

- 将每个第二值范围划分为预定的多个区间，

- 将适配简档与预定的适配简档进行比较。

8.根据权利要求6至7中的一项所述的装置，其中，计算机用于连接到道路车辆的多个传感器（14），所述多个传感器代表所述道路车辆的动态表现和/或其行驶环境，计算机还被配置成：

- 将每个第三值范围划分为预定的多个区间，

- 将驾驶简档与预定的驾驶简档进行比较。

9.根据权利要求6至8中的一项所述的装置，其中，计算机用于基于磨损、适配和/或驾驶简档来计算至少一个统计量。

10.根据权利要求6至9中的一项所述的装置，包括连接到计算机的预测性维护显示器。