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Die
Erfindung geht von einem Verfahren zum Ermitteln einer Information über eine
einer Temperatur ausgesetzten Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs
aus.
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Verfahren
zum Ermitteln einer Information über
eine einer Temperatur ausgesetzten Vorrichtung, bei denen die Temperatur
der Vorrichtung erfasst wird, sind bereits bekannt. Insbesondere
offenbart die
DE 19
516 481 A1 die programmtechnische Erfassung einer Maximaltemperatur,
der ein Steuergerät
in einem Kraftfahrzeug ausgesetzt gewesen ist. Dies hat sich als
zweckmäßig herausgestellt,
weil die Tatsache, dass ein Steuergerät einer hohen Temperatur ausgesetzt
war, Rückschlüsse auf
eine künftige Ausfallwahrscheinlichkeit
geben kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ermitteln einer Information über
eine einer Temperatur ausgesetzten Vorrichtung mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass abhängig
von der erreichten Temperatur oder Temperaturänderung der Vorrichtung mindestens
ein Zähler
inkrementiert wird und dass abhängig
vom erreichten Zählerstand
eine Information über
eine Alterung der Vorrichtung ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich
eine Alterung der Vorrichtung abhängig von der Temperatur besonders
einfach, zuverlässig
und weniger aufwendig ermitteln. Somit lässt sich auch besonders einfach
und zuverlässig
auf die Lebenserwartung der Vorrichtung schließen, also auf den verbleibenden
Zeitraum bis zu ihrer Zerstörung
oder Beschädigung
oder bis zu ihrem Betriebsausfall auf Grund des Temperatureinflusses.
Somit ist es in besonders einfacher und zuverlässiger Weise möglich, einen
bevorste henden Ausfall oder eine bevorstehende Beschädigung oder
Zerstörung
der Vorrichtung rechtzeitig zu erkennen.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Die
Temperaturabhängigkeit
bzw. die Temperaturänderungsabhängigkeit
der Alterung der Vorrichtung auf Grund der damit verbundenen thermischen
Belastung lässt
sich besonders einfach dadurch berücksichtigen, dass das Inkrement
des mindestens einen Zählers
temperaturabhängig
oder temperaturänderungsabhängig gewählt wird.
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Dabei
kann eine mit steigender Temperatur oder mit betragsmäßig steigender
Temperaturänderung
verstärkte
Alterung der Vorrichtung besonders einfach dadurch berücksichtigt
werden, dass das Inkrement mit steigender Temperatur oder mit betragsmäßig steigender
Temperaturänderung
erhöht
wird.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Zählerstand mit einem vorgegebenen
Schwellwert verglichen wird und dass ein Maß für die Alterung aus der Differenz
des Zählerstandes
und des vorgegebenen Schwellwertes abgeleitet wird. Auf diese Weise
kann die Alterung der Vorrichtung besonders einfach und wenig aufwendig
abhängig
vom erreichten Zählerstand
ermittelt werden.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn die Differenz des Zählerstandes und des vorgegebenen Schwellwertes
abhängig
von der Temperatur oder von der Temperaturänderung gewichtet wird. Somit ist
eine weitere einfache Möglichkeit
gegeben, die temperaturabhängige
oder die temperaturänderungsabhängige Alterung
der Vorrichtung rechnerisch zum Ausdruck zu bringen und insbesondere verschiedene
beieinanderliegende Werte für
die Alterung der Vorrichtung besser aufzulösen, d.h. unterscheidbarer
zu machen.
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Dies
gelingt besonders aussagekräftig
dann, wenn die Gewichtung mit steigender Temperatur oder mit betragsmäßig steigender
Temperaturänderung
erhöht
wird. Denn dann wird auch der Effekt der Alterung erhöht.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der vorgegebenen Schwellwert
dynamisch einem Alter der Vorrichtung angepasst wird. Auf diese
Weise lässt sich
die Alterung als Überschuss
zum tatsächlichen Alter
der Vorrichtung darstellen und berücksichtigt somit lediglich
solche Temperatureinflüsse,
bzw. thermischen Belastungen der Vorrichtung, die einen übermäßigen Verschleiß der Vorrichtung
zur Folge haben.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der mindestens eine Zähler nur
dann inkrementiert wird, wenn eine erste vorgegebene Temperaturschwelle oder
eine erste vorgegebene Temperaturänderungsschwelle erreicht wird.
Auch auf diese Weise können Temperatureinflüsse oder
thermische Belastungen der Vorrichtung unberücksichtigt bleiben, die keinen wesentlichen
Einfluss auf die Alterung der Vorrichtung haben.
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Eine
besonders differenzierte Ermittlung der Alterung ist möglich, wenn
mehreren Zählern
jeweils eine unterschiedliche Temperaturschwelle oder Temperaturänderungsschwelle
zugeordnet wird und wenn jeder der Zähler nur dann inkrementiert
wird, wenn die dem entsprechenden Zähler zugeordnete Temperaturschwelle
oder Temperaturänderungsschwelle
erreicht wird. Auf diese Weise lässt
sich ein Temperaturprofil der Vorrichtung ermitteln, das sich noch
besser für
statistische Auswertungen eignet.
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In
diesem Fall lässt
sich ein noch aussagekräftigerer
Wert für
die Alterung der Vorrichtung ermitteln, wenn für jeden Zähler eine Differenz zwischen
dem zugeordneten Zählerstand
und einem vorgegebenen Schwellwert gebildet wird, wenn die gebildeten
Differenzen zu einer Summe addiert werden und wenn als Maß für die Alterung
der Vorrichtung ein Vergleichswert, insbesondere eine Differenz, zwischen
der Summe und einem vorgegebenen Summenschwellwert gebildet wird.
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Dabei
lässt sich
der Wert für
die Alterung noch besser auflösen,
d.h. verschiedene Temperatureinflüsse bzw. thermische Belastungen
der Vorrichtung lassen sich differenzierter berücksichtigen, wenn die gebildeten
Differenzen, insbesondere temperaturabhängig oder temperaturänderungsabhängig, gewichtet
werden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der mindestens eine Zähler getaktet
wird. Auf diese Weise kann auch die Dauer einer thermischen Belastung der
Vorrichtung für
die Ermittlung der Alterung berücksichtigt
werden.
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Bei
Verwendung einer Taktrate für
den mindestens einen Zähler
können
die Temperatureinflüsse
bzw. thermischen Belastungen der Vorrichtung auch einfach dadurch
für die
Ermittlung der Alterung berücksichtigt
werden, wenn die Taktrate des mindestens einen Zählers temperaturabhängig oder temperaturänderungsabhängig gewählt wird.
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Dem
kann besonders einfach dadurch Rechnung getragen werden, wenn die
Taktrate mit steigender Temperatur oder mit betragsmäßig steigender
Temperaturänderung
erhöht
wird, weil dadurch auch die Alterung beschleunigt wird.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 eine einer thermischen Belastung ausgesetzten
Vorrichtung, 2 eine Zuordnung verschiedener
Temperaturen zu verschiedenen Zählern,
Schwellwerten und Gewichtungen, 3 eine Kennlinie,
die den Zusammenhang zwischen einer Gewichtung und einer Temperatur
darstellt, 4 einen ersten Ablaufplan für eine erste
Ausführungsform
der Erfindung, 5 einen zweiten Ablaufplan für eine zweite
Ausführungsform
der Erfindung, 6 einen dritten Ablaufplan für einen
dritte Ausführungsform
der Erfindung und 7 einen vierten Ablaufplan für eine vierte
Ausführungsform
der Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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In 1 kennzeichnet 55 ein
Trägerelement, auf
dem eine Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 und
der Träger 55 sind
dabei thermisch gekoppelt, d. h. eine Erhitzung des Trägers 55 führt auch
zu einer Erwärmung
der Vorrichtung 1. Entsprechendes gilt für eine Abkühlung des
Trägers 55,
die eine Abkühlung
der Vorrichtung 1 zur Folge hat. Im Bereich der Vorrichtung 1 ist
ein Temperatursensor 50 angeordnet, der die Temperatur
der Vorrichtung 1 misst und in Form eines zeitlich kontinuierlichen Messsignals
an eine Auswerteeinheit 45 weiterleitet. Wie im Beispiel
nach 1 dargestellt, kann der Temperatursensor 50 auf
der Vorrichtung 1 oder auch innerhalb der Vorrichtung 1,
beispielsweise an einer Seitenwand der Vorrichtung 1 angeordnet
sein. Die Anordnung des Temperatursensors 50 sollte dabei
in vorteilhafter Weise so erfolgen, dass er die Temperatur der Vorrichtung 1 möglichst
präzise
erfassen kann. Bei der Vorrichtung 1 kann es sich um jede
beliebige Vorrichtung handeln, im einfachsten Fall um ei nen Körper aus
einem beliebigen Material. Im vorliegenden Beispiel soll jedoch
angenommen werden, dass es sich bei der Vorrichtung 1 um
das Steuergerät
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, handelt.
Ein solches Steuergerät 1 wird üblicherweise
direkt auf dem Motorblock des Nutzfahrzeugs montiert. Der Träger 55 stellt
somit den Motorblock in diesem Beispiel dar. Hierdurch ist das Steuergerät 1 einer
erhöhten
thermischen Belastung durch den Motorblock 55 ausgesetzt.
Durch eine erhöhte
Temperatur des Motorblocks 55 werden die Bauteile des Steuergerätes 1,
insbesondere integrierte Schaltkreise, Kondensatoren, usw., besonders
hoch thermisch belastet und altern daher schneller.
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Erfindungsgemäß ist es
nun vorgesehen, die Alterung des Steuergerätes 1 einfach und
zuverlässig
zu ermitteln. Die Ermittlung der Alterung erfolgt dadurch, dass
die vom Temperatursensor 50 gemessene Temperatur in der
Auswerteeinheit 45 geeignet ausgewertet wird, wobei die
Auswerteeinheit 45 ein Maß für die Alterung des Steuergerätes 1 zur
Verfügung
stellt.
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Dazu
sind gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in der Auswerteeinheit 45 oder in einem der Auswerteeinheit 45 zugeordneten
Speicher verschiedene Speicherzellen angeordnet, die in 2 dargestellt
sind. In einer ersten Temperaturspeicherzelle 15 ist dabei
ein erster vorgegebener Temperaturwert T1 abgelegt. In einer zweiten
Temperaturspeicherzelle 20 ist ein zweiter vorgegebener Temperaturwert
T2 abgelegt. In einer ersten Gewichtungsspeicherzelle 25 ist
ein erster Gewichtungswert G1 abgelegt. In einer zweiten Gewichtungsspeicherzelle 30 ist
ein zweiter Gewichtungswert G2 abgelegt. Die erste Gewichtungsspeicherzelle 25 ist
der ersten Temperaturspeicherzelle 15 und die zweite Gewichtungsspeicherzelle 30 ist
der zweiten Temperaturspeicherzelle 20 zugeordnet. Der
erste Gewichtungswert G1 und der zweite Gewichtungswert G2 sind ebenfalls
fest vorgegeben. In einer ersten Zählerspeicherzelle 5 ist
eine erste Zählvariable
Z1 abgelegt. In einer zweiten Zählerspeicherzelle 10 ist
eine zweite Zählervariable
Z2 abgelegt. Die erste Zählerspeicherzelle 5 ist
der ersten Temperaturspeicherzelle 15 und die zweite Zählerspeicherzelle 10 ist
der zweiten Temperaturspeicherzelle 20 zugeordnet. Weiterhin
ist eine erste Schwellwertspeicherzelle 35 vorgesehen,
in der ein erster Schwellwert S1 abgelegt ist. Weiterhin ist eine
zweite Schwellwertspeicherzelle 40 vorgesehen, in der ein
zweiter Schwellwert S2 abgelegt ist. Die beiden Schwellwerte S1,
S2 sind dabei fest vorgegeben. Die erste Schwellwertspeicherzelle 35 ist
der ersten Zählwertspeicherzelle 5 und
die zweite Schwellwertspeicherzelle 40 ist der zweiten
Zählerspeicherzelle 10 zugeordnet.
Die Temperaturspeicherzellen 15, 20, die Gewichtungsspeicherzellen 25, 30 und
die Schwellwertspeicherzellen 35, 40 können jeweils
als Nur-Lesespeicher oder als EPROM oder als EEPROM ausge bildet
sein. Die Zählerspeicherzellen 5, 10 hingegen
können
als Schreib-/Lesespeicher ausgebildet sein. Gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ist es nun vorgesehen, das die erste Zählvariable
Z1 mit einem vorgegebenen Wert inkrementiert wird, wenn der erste
Temperaturwert T1 erreicht wird. Die zweite Zählvariable Z2 wird mit dem
vorgegebenen Wert inkrementiert, wenn der zweite Temperaturwert
T2 erreicht wird. Zur Ermittlung der Alterung wird der aktuelle
Stand der ersten Zählvariable
Z1 mit dem ersten Schwellwert S1 durch Differenzbildung verglichen, wobei
die gebildete Differenz mit dem ersten Gewichtungswert G1 gewichtet
wird. Entsprechend wird die zweite Zählvariable Z2 mit dem zweiten
Schwellwert S2 durch Differenzbildung verglichen und die Differenz
mit dem zweiten Gewichtungswert G2 gewichtet. Dabei sei angenommen,
dass der zweite Temperaturwert T2 größer als der erste Temperaturwert
T1 ist. Es kann nun vorgesehen sein, dass die Gewichtung mit steigender
Temperatur größer wird.
Das bedeutet, dass der zweite Gewichtungswert G2 größer als
der erste Gewichtungswert G1 ist. Die gewichteten Differenzen werden
dann summiert und mit einem fest vorgegebenen Summenschwellwert
durch Differenzbildung verglichen. Dieser Vergleich ist dann ein
Maß für die Alterung
des Steuergerätes 1.
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Die
erste Ausführungsform
der Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand des Ablaufplans
nach 4 noch näher
ausgeführt.
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Nach
dem Start des Programms, beispielsweise bei der ersten Inbetriebnahme
des Fahrzeugs und damit des Steuergeräts 1 setzt die Auswerteeinheit 45 die
erste Zählvariable
Z1 und die zweite Zählvariable
Z2 jeweils auf den Wert Null. Weiterhin wird ein erster Differenzwert
D1=S1-Z1 und ein zweiter Differenzwert D2=S2-Z2 gebildet. Weiterhin
wird ein erstes gewichtetes Produkt W1=D1·G1 und ein zweites gewichtetes
Produkt W2=D2·G2
gebildet. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 101 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 101 ermittelt die Auswerteeinheit 45 für einen
Betriebszyklus des Steuergerätes 1,
der beispielsweise durch den Zeitraum zwischen dem Einschalten der
Zündung
und dem Ausschalten der Zündung
gekennzeichnet ist, die in diesem Betriebszyklus erreichte maximale
Temperatur Tmax des Steuergerätes 1 aus
dem vom Temperatursensor 50 zugeführten zeitlichen Verlauf der
Temperatur T des Steuergerätes 1.
Diese Maximaltemperatur Tmax steht somit
am Ende des Betriebszyklus fest. Nach Ermittlung der Maximaltemperatur
Tmax am Ende des Betriebszyklus wird zu
einem Programmpunkt 105 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 105 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob die Maximaltemperatur Tmax größer oder
gleich dem ersten vorgegebenen Temperaturwert T1 ist. Ist dies der
Fall, so wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt, andernfalls
wird zu einem Programmpunkt 155 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 110 inkrementiert die Auswerteeinheit 45 die
erste Zählvariable
Z1 um einen vorgegebenen Inkrementwert I, sodass Z1=Z1+I gebildet
wird. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 115 ermittelt die Auswerteeinheit 45 einen
neuen ersten Differenzwert D1=S1-Z1. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 120 bildet die Auswerteeinheit 45 ein
neues erstes gewichtetes Produkt W1=D1·G1. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 125 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 125 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob die Maximaltemperatur Tmax größer oder
gleich dem zweiten vorgegebenen Temperaturwert T2 ist. Ist dies
der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 145 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 130 inkrementiert die Auswerteeinheit 45 die
zweite Zählvariable
Z2 um den vorgegebenen Inkrementwert I, sodass Z2=Z2+I gebildet
wird. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 135 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 135 bildet die Auswerteeinheit 45 einen
neuen zweiten Differenzwert D2=S2-Z2. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 140 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 140 bildet die Auswerteeinheit 45 ein
neues zweites gewichtetes Produkt W2=D2·G2. Anschließend wird
zu Programmpunkt 145 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 145 bildet die Auswerteeinheit 45 die
Summe S=W1+W2. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 150 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 150 bildet die Auswerteeinheit 45 einen
Alterungswert A=S-R, wobei R ein fest vorgegebener Referenzwert
ist, der beispielsweise auch zu Null gewählt werden kann. Der Alterungswert
A wird dann von der Auswerteeinheit 45 beispielsweise einer
Weiterverar beitung zugeführt
oder optisch und/oder akustisch zur Information des Fahrers des
Fahrzeugs wiedergegeben. Dabei kann der ermittelte Alterungswert
A außerdem
bei Programmpunkt 150 mit einem fest vorgegebenen kritischen
Alterungswert Akrit verglichen werden. Der
kritische Alterungswert Akrit kann dabei
beispielsweise auf einem Prüfstand
derart ermittelt werden, dass er eine Alterung des Steuergerätes 1 repräsentiert,
die mit einer hohen Ausfallwahrscheinlichkeit, von zum Beispiel 80%,
verknüpft
ist. Überschreitet
dann der bei Programmpunkt 150 ermittelte Alterungswert
A den vorgegebenen kritischen Alterungswert Akrit,
so kann die Auswerteeinheit 45 in diesem Fall einen Warnhinweis erzeugen
und den Fahrer dazu veranlassen, das Steuergerät 1 auszutauschen.
Unterschreitet der bei Programmpunkt 150 ermittelte Alterungswert
A den vorgegebenen kritischen Alterungswert Akrit,
so unterbleibt der beschriebenen Warnhinweis. Nach Programmpunkt 150 wird
zu Programmpunkt 155 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 155 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob ein neuer Betriebszyklus des
Fahrzeugs vorliegt, also beispielsweise die Zündung wieder eingeschaltet
wurde. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 101 zurückverzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 155 zurückverzweigt.
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Die
erste Ausführungsform
der Erfindung wurde unter Verwendung von zwei Temperaturwerten T1,
T2 und den zugeordneten Zählvariablen
Z1, Z2, den zugeordneten Schwellwerten S1, S2 und den zugeordneten
Gewichtungswerten G1 und G2 beschrieben. Dabei können die beiden Schwellwerte
S1 und S2 beispielsweise gleich groß gewählt werden. Sie können aber
auch unterschiedlich gewählt
werden. Dabei kann beispielsweise der Schwellwert mit zunehmender
Temperatur kleiner gewählt
werden, also S2 < S1,
was ebenfalls zu einer stärkeren
Gewichtung des Einflusses des größeren zweiten
Temperaturwertes T2 führt.
In diesem Fall könnten
die beiden Gewichtungswerte G1 und G2 auch gleich groß gewählt werden.
Werden sie auch in diesem Fall wie oben beschrieben unterschiedlich
gewählt, d.h.
G2 > G1, dann wird
der Gewichtungseffekt noch verstärkt.
Ganz allgemein können
jedoch auch mehr als zwei Temperaturwerte vorgegeben werden, denen
dann jeweils in der beschriebenen Weise eine Zählvariable, ein Schwellwert
und ein Gewichtungswert zugeordnet ist. Für jeden weiteren vorgegebenen
Temperaturwert ist dabei im Ablaufdiagramm nach 4 der
Programmteil mit den vier Programmschritten 125, 130, 135, 140 in
analoger Weise zu replizieren, wobei angenommen werden soll, dass
der erste Temperaturwert T1 der kleinste der vorgegebenen Temperaturwerte
ist und die genannten jeweiligen Programmteile mit den vier Programmschritten für die übrigen vorgegebenen
Temperaturwerte sukzessiv in Richtung ansteigender vorgegebener
Temperatur werte durchlaufen werden, wobei die Neinverzweigung beim
Vergleich der Maximaltemperatur Tmax mit
dem jeweiligen vorgegebenen Temperaturwert mit Ausnahme des ersten
vorgegebenen Temperaturwertes immer zum Programmpunkt 145 führt.
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Gemäß einer
weiteren zweiten Ausführungsform
kann der Alterungswert A auch weniger differenziert als bei der
ersten Ausführungsform
und dafür einfacher
ermittelt werden. In diesem Fall ist nur eine einzige Zählvariable
Z vorgesehen, die in Abhängigkeit
der Temperatur des Steuergerätes 1 gewichtet hochgezählt wird.
Dabei kann die Gewichtung beispielsweise mit zunehmender Temperatur
größer gewählt werden.
Zu diesem Zweck kann in der Auswerteeinheit 45 oder in
einem der Auswerteeinheit 45 zugeordneten Speicher eine
entsprechende Kennlinie beispielsweise nach 3 abgelegt
sein. In dieser Kennlinie ist verschiedenen Werten für eine Temperaturvariable
TM jeweils ein Gewichtungswert GM zugeordnet. Gemäß 3 ist diese
Kennlinie so ausgebildet, dass der Temperaturvariablen TM=0 der Gewichtungswert GM=0
zugeordnet ist und ansonsten mit steigendem Wert der Temperaturvariablen
TM auch der zugeordnete Gewichtungswert
GM zunimmt. Die Kennlinie in 3 ist
beispielhaft linear ausgebildet, kann jedoch auch nicht linear sein.
Die Differenz der sich ergebenen Zählvariable zu einem fest vorgegebenen
Schwellwert ergibt dann den Alterungswert des Steuergerätes 1 als
Maß für dessen
Alterung. Ein beispielhafter Ablaufplan für diese zweite Ausführungsform
ist in 5 dargestellt.
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Nach
dem Start des Programms beispielsweise bei der ersten Inbetriebnahme
des Fahrzeugs initialisiert die Auswerteeinheit 45 bei
einem Programmpunkt 200 die nun einzige Zählvariable
Z auf den Wert Null sowie in einem anschließenden Programmpunkt 201 die
Temperaturvariable TM ebenfalls auf den
Wert Null. Die Temperaturvariable TM dient
dabei zur Bestimmung der Maximaltemperatur Tmax des
Steuergerätes 1 während eines
Betriebszyklus. Die Bestimmung dieser Maximaltemperatur Tmax ist im Folgenden ausgeführt und
kann in entsprechender Weise auch zur Ermittlung der Maximaltemperatur
Tmax gemäß der ersten
Ausführungsform
bei Programmpunkt 101 nach 4 durchgeführt werden.
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Nach
dem Programmpunkt 201 wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 205 empfängt
die Auswerteeinheit 45 vom Temperatursensor 50 die
aktuelle Temperatur T des Steuergerätes 1. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 210 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob die aktuelle Temperatur T des
Steuergerätes 1 größer als
die Temperaturvariable TM ist. Ist dies
der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt,
andernfalls wird zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 215 setzt die Auswerteeinheit 45 die
Temperaturvariable TM auf den Wert der aktuellen
Temperatur T des Steuergerätes 1,
also TM = T. Anschließend wird zu Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 220 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob der Betriebszyklus beendet ist,
also beispielsweise ob die Zündung
ausgeschaltet wurde. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 201 zurückverzweigt.
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Bei
Programmpunkt 225 liest die Auswerteeinheit 45 aus
dem Kennfeld gemäß 3 den
der ermittelten Temperaturvariablen TM zugeordneten Gewichtungswert
GM aus. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 230 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 230 erhöht
die Auswerteeinheit 45 die Zählvariable Z um einen mit dem
ausgelesenen Gewichtungswert GM gewichteten
vorgegebenen Inkrementwert J, sodass Z=Z+J·GM gebildet wird.
Dabei kann der vorgegebene Inkrementwert J beispielsweise zu J=1
vorgegeben werden, sodass sich Z=Z+GM bei
Programmpunkt 230 ergibt. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 235 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 235 ermittelt die Auswerteeinheit 45 den
Alterungswert A zu A=Z-R, wobei R wiederum einen fest vorgegebenen
Referenzwert darstellt und beispielsweise auch zu Null gewählt werden
kann. Der Alterungswert A kann dabei wie zu Programmpunkt 150 gemäß dem Ablaufplan nach 4 beschrieben
weiter ausgewertet werden. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 240 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 240 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob ein neuer Betriebszyklus begonnen hat,
also ob beispielsweise die Zündung
wieder eingeschaltet wurde. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 201 zurückverzweigt,
andernfalls wird zu Programmpunkt 240 zurückverzweigt.
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Gemäß weiteren
dritten Ausführungsformen wird
die einzige Zählvariable
Z getaktet betrieben. Auf diese Weise lässt sich die Temperatur des
Steuergerätes 1 zeitlich
integrieren, wobei der Wert des Integrals ein Maß für die Alterung des Steuergerätes 1 ist.
Dabei wird die Zählvariable
Z bei der dritten Ausführungsform
der Erfindung mit einer konstanten Taktrate getaktet hochgezählt und
die Höhe
des jeweiligen Inkrements in Abhängigkeit
der aktuellen Temperatur T des Steuergerätes 1 gesteuert. Dazu können verschiedene
Inkrementwerte verschiedenen Temperaturen des Steuergerätes 1 beispielsweise über eine
vorgegebenen Kennlinie analog zu 3 zugeordnet
sein. Dabei steigen die Inkrementwerte mit zunehmender aktueller
Temperatur T des Steuergerätes 1.
Je nach aktueller Temperatur T des Steuergerätes 1 wird die Zählvariable
Z dann um den dieser Temperatur in der entsprechenden Kennlinie
zugeordneten Inkrementwert erhöht.
Der Zählerstand der
Zählvariablen
Z kann zur Ermittlung des Alterungswertes A mit einem Referenzwert
RZ verglichen werden, der dynamisch dem Alter des Steuergerätes 1 angepasst
wird. Die Differenz zwischen dem Zählerstand der Zählvariablen
Z und dem dynamisch gebildeten Referenzwert RZ ist dann ein Maß für die übermäßige Alterung
oder thermische Beanspruchung des Steuergerätes 1. Der dynamisch
ermittelte Referenzwert RZ kann dabei beispielsweise das Alter des
Steuergerätes 1 darstellen.
Für die
dritte Ausführungsform
der Erfindung ist in 6 beispielhaft ein Ablaufplan
angegeben.
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Nach
dem Start des Programms initialisiert die Auswerteeinheit 45 bei
einem Programmpunkt 300 die Zählvariable Z auf den Wert Null
sowie den Referenzwert RZ ebenfalls auf den Wert Null. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 305 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 305 empfängt
die Auswerteeinheit 45 vom Temperatursensor 50 die
aktuelle Temperatur T des Steuergerätes 1. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 310 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 310 ermittelt die Auswerteeinheit 45 mit
Hilfe der beschriebenen Kennlinie aus der aktuellen Temperatur T
einen zugeordneten Inkrementwert IT. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 315 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 315 inkrementiert die Auswerteeinheit 45 die
Zählvariable
Z um den zuvor bei Programmpunkt 310 ermittelten Inkrementwert
IT, sodass sich Z=Z+IT ergibt.
Außerdem
inkrementiert die Auswerteeinheit 45 bei Programmpunkt 315 den Referenzwert
RZ um einen fest vorgegebenen Inkrementwert RZI, sodass sich RZ=RZ+RZI
ergibt. Der vorgegebenen In krementwert RZI für den Referenzwert ist dabei
beispielsweise so gewählt,
dass er der Zeit entspricht, die das Programm bis zum nachfolgenden
Erreichen des Programmpunkts 315 bei einem nachfolgenden
Programmdurchlauf benötigt. Auf
diese Weise repräsentiert
der Referenzwert RZ das aktuelle Alter des Steuergerätes 1.
Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 320 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 320 ermittelt die Auswerteeinheit 45 den
Alterungswert A als Differenz zwischen dem aktuellen Zählerstand
der Zählvariablen
Z und dem aktuellen Referenzwert zu A=Z-RZ. Dabei stellt dieser
Alterungswert A einen über
das tatsächliche
Alter des Steuergerätes 1 hinausgehenden
Alterungseffekt, also einen übermäßigen Alterungseffekt
auf Grund der thermischen Belastung des Steuergerätes 1 dar.
Der Alterungswert A kann dann wie zu Programmpunkt 150 nach 4 beschrieben
weiterverarbeitet werden. Anschließend wird zu Programmpunkt 305 zurückverzweigt.
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Die
Programmschritte 305, 310, 315, 320 werden
dabei wiederholt im Zähltakt
durchlaufen. Somit entspricht der vorgegebene Wert RZI für das Inkrement
des Referenzwertes der Periodendauer des Zähltaktes.
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So
kann beispielsweise die Periodendauer für die Taktrate für das Hochzählen der
Zählvariablen gleich
einer viertel Stunde gewählt
werden. Der vorgegebene Wert RZI für das Inkrement des Referenzwertes
RZ wird dann ebenfalls gleich einer Viertelstunde gewählt, so
dass sich nach einer Stunde für den
Referenzwert RZ auch der Wert einer Stunde ergibt. Die Kennlinie
für die
Zuordnung der aktuellen Temperatur T zum Inkrementwert IT der Zählvariablen Z
kann analog zur 3 linear ausgebildet sein. Sie kann
aber auch nichtlinear, insbesondere schwellwertbezogen, ausgebildet
sein. So kann beispielsweise der Inkrementwert IT für die Zählvariable
Z im Bereich von aktuellen Temperaturen T des Steuergerätes 1 kleiner
oder gleich 60° C
gleich einer Viertelstunde gewählt
werden. Für
aktuelle Temperaturen T des Steuergerätes größer 60° C und kleiner oder gleich 90° C kann der
Inkrementwert IT beispielsweise gleich einer
halben Stunde gewählt
werden und für
aktuelle Temperaturen T des Steuergerätes 1 größer 90° C kann der
Inkrementwert IT für die Zählvariable Z beispielsweise
gleich einer Dreiviertelstunde gewählt werden. Auf diese Weise
ergibt sich als Zählerstand
der Zählvariablen
Z ebenfalls eine Zeit, die höher
als der Referenzwert RZ und damit das tatsächliche Alter des Steuergerätes 1 sein
kann. Die betriebsbedingte Überalterung
oder Alterung des Steuergerätes 1 ergibt
sich dann wie beschrieben als Differenz zwischen dem durch die Zählvariable
Z repräsentierten
Alter und dem durch den Referenzwert RZ repräsentierten tatsächlichen
Alter des Steuergerätes 1.
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Gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung wird die einzige Zählvariable
Z stets um einen konstanten Inkrementwert pro Zeittakt erhöht. Dabei
wird jedoch die Taktrate, mit der die Zählvariable Z hochgezählt wird,
in Anhängigkeit
der Temperatur des Steuergerätes 1 variiert.
Je höher
die Temperatur des Steuergerätes 1 ist,
desto schneller wird der Zähltakt
gewählt,
mit dem die Zählvariable
Z inkrementiert wird. Die vierte Ausführungsform der Erfindung wird
anhand eines beispielhaften Ablaufplans nach 7 näher beschrieben.
Nach dem Start des Programms initialisiert die Auswerteeinheit 45 bei
einem Programmpunkt 400 die einzige Zählvariable Z auf den Wert Null.
Entsprechend initialisiert die Auswerteeinheit 45 bei Programmpunkt 400 den Referenzwert
RZ auf den Wert Null. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 405 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 405 empfängt
die Auswerteeinheit 45 vom Temperatursensor 50 die
aktuelle Temperatur T des Steuergerätes 1. Anschließend wird
zu einem Programmpunkt 410 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 410 ermittelt die Auswerteeinheit 45 beispielsweise
mit Hilfe einer vorgegebenen Kennlinie aus der aktuellen Temperatur
T des Steuergeräts 1 eine
zugeordnete Taktrate für
das Hochzählen
der Zählvariablen
Z. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 415 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 415 inkrementiert die Auswerteeinheit 45 die
einzige Zählvariable
Z um einen fest vorgegebenen Inkrementwert K, sodass sich Z=Z+K
ergibt. Anschließend
wird zu einem Programmpunkt 420 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 420 prüft
die Auswerteeinheit 45, ob die Periodendauer einer fest
vorgegebenen Basistaktrate seit dem Durchlaufen des Programmpunkts 405 erreicht
wurde. Diese Periodendauer der Basistaktrate ist dabei größer oder
gleich der Periodendauer der bei Programmpunkt 410 aus der
Kennlinie ermittelten Taktrate für
die Zählvariable Z.
Die Periodendauer der Basistaktrate entspricht dabei beispielsweise
einer Viertelstunde. Wird bei Programmpunkt 420 von der
Auswerteeinheit 45 festgestellt, dass die Periodendauer
der Basistaktrate noch nicht erreicht wurde, so wird zu einem Programmpunkt 425 verzweigt,
andernfalls wird zu Pro grammpunkt 415 zurückverzweigt
und Programmpunkt 415 nach Ablauf der Periodendauer der
bei Programmpunkt 410 abgeleiteten Taktrate erneut durchlaufen.
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Bei
Programmpunkt 425 wird der Referenzwert RZ von der Auswerteeinheit 45 um
einen fest vorgegebenen Inkrementwert L erhöht, so dass sich RZ=RZ+L ergibt,
wobei L=K sein kann. L ist dabei vorteilhafter Weise gleich der
Periodendauer der Basistaktrate gewählt, sodass der Referenzwert
RZ wie auch bei der dritten Ausführungsform
das tatsächliche
Alter des Steuergerätes 1 repräsentiert.
Nach Programmpunkt 425 wird zu einem Programmpunkt 430 verzweigt.
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Bei
Programmpunkt 430 ermittelt die Auswerteeinheit 45 analog
zu Programmpunkt 320 gemäß 6 den Alterungswert
A=Z-RZ und führt
ihn gegebenenfalls einer Weiterverarbeitung, wie sie beispielsweise
zu Programmpunkt 150 in 4 beschrieben
wurde, zu. Anschließend
wird zu Programmpunkt 405 zurückverzweigt.
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So
kann also beispielsweise gemäß der vierten
Ausführungsform
wie beschrieben die Basistaktrate so gewählt werden, dass ihre Periodendauer beispielsweise
eine Viertelstunde beträgt,
sodass der ermittelte Referenzwert RZ das tatsächliche Alter des Steuergerätes 1 angibt.
Abhängig
von der Temperatur des Steuergerätes 1 kann
dann gemäß der beschriebenen
Kennlinie die einzustellende Taktrate für die Zählvariable Z so gewählt werden,
dass ihre Periodendauer mit zunehmender Temperatur kleiner wird,
wobei die einzustellende Taktrate für die Zählvariable Z in jedem Fall
größer oder
gleich der Basistaktrate gewählt
wird. Die zugrunde liegende Kennlinie kann dabei linear analog zu 3 sein
oder auch wie zu der dritten Ausführungsform beschrieben nichtlinear
beispielsweise einzelne Temperaturbereiche jeweils einer unterschiedlichen
einzustellenden Taktrate für
die Zählvariable
Z zuordnen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die
einzustellende Taktrate für
die Zählvariable
Z für aktuelle
Temperaturen T des Steuergerätes 1 ≤ 60° C gleich
der Basistaktrate gewählt
wird. Für
aktuelle Temperaturen T des Steuergerätes 1 größer 60° C und kleiner oder
gleich 90° C
kann die einzustellende Taktrate für die Zählvariable Z so gewählt werden,
dass ihre Periodendauer beispielsweise nur zehn Minuten beträgt. Für aktuelle
Temperaturen T des Steuergerätes 1 größer 90° C kann dann
die einzustellende Taktrate für
die Zählvariable
Z beispielsweise so gewählt
werden, dass ihre Periodendauer nur 6 Minuten beträgt.
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Gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann ausgehend von der dritten Ausführungsform
bzw. ausgehend von der vierten Ausführungsform das Mindestinkre ment
für die
Zählvariable
Z bei der dritten Ausführungsform bzw.
die Mindesttaktrate für
die Zählervariable
Z gemäß der vierten
Ausführungsform
auch Null sein. In diesem Fall wird nur dann die Zählvariable
Z hochgezählt,
wenn ein Temperaturschwellwert von beispielsweise 60° C überschritten
wird. Dies hat den Vorteil, dass die Zählerstände der Zählvariablen Z vergleichsweise
gering bleiben. Auch kann auf die Bestimmung des Referenzwertes
RZ verzichtet werden, da die Zählerstände der
Zählvariablen
Z dann ein direktes Maß für die Alterung
des Steuergeräts 1 repräsentieren.
Dies setzt voraus, dass der Temperaturschwellwert so geeignet gewählt wird,
dass für
aktuelle Temperaturen des Steuergerätes 1 unterhalb dieses
Temperaturschwellwertes eine übermäßige Alterung
nicht auftritt, jedoch für
aktuelle Temperaturen des Steuergerätes 1 oberhalb des
Temperaturschwellwertes mit einer übermäßigen Alterung des Steuergerätes 1 zu
rechnen ist.
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Generell
muss die Basistaktrate nicht so vorgegeben werden, dass ihre Periodendauer
der tatsächlichen
Alterung des Steuergerätes 1 entspricht. Insbesondere
kann die Basistaktrate im Falle von vergleichsweise langsam wechselnden
Temperaturen des Steuergerätes 1 auch
kleiner und im Falle von schneller wechselnden Temperaturen des
Steuergerätes 1 auch
größer gewählt werden.
Je größer die
Basistaktrate gewählt
wird, desto häufiger
wird die Zählvariable
Z bei der dritten Ausführungsform und
der vierten Ausführungsform
inkrementiert, sodass insbesondere schneller wechselnde Temperaturen
des Steuergerätes 1 auch
besser berücksichtigt
bzw. aufgelöst
werden können
für die
Bestimmung des Alterungswertes A.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist auch eine Kombination der dritten Ausführungsform und der vierten
Ausführungsform
möglich,
sodass abhängig
von der aktuellen Temperatur T des Steuergerätes 1 sowohl die Taktrate
für das
Hochzählen
der Zählvariablen
Z als auch der Inkrementwert K für
das Hochzählen
der Zählvariablen
Z in entsprechender Weise temperaturabhängig gewählt werden kann. Auf diese
Weise lässt
sich der Alterungseffekt durch den resultierenden Alterungswert
A noch besser verdeutlichen bzw. auflösen. Weiterhin ist es auch
möglich,
die Zählvariablen
bei der ersten beschriebenen Ausführungsform getaktet auszubilden,
sodass auch dort die Taktrate für
das Hochzählen
der verschiedenen Zählvariablen
temperaturabhängig
durchgeführt werden
kann und der sich ergebende Alterungswert A ebenfalls besser auflösbar wird.
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Analog
zu der beschriebenen Vorgehensweise hinsichtlich der Ermittlung
der Alterung des Steuergerätes 1 abhängig von
der Temperatur des Steuergerätes 1 kann
der Alterungswert auch abhängig von
der Temperaturänderung
des Steuergerätes 1 ermittelt
werden, wozu in der Auswerteeinheit 45 lediglich der zeitliche
Gradient der vom Temperatursensor 50 empfangenen aktuellen
Temperatur T des Steuergerätes 1 gebildet
werden muss. Mit diesem Temperaturgradienten kann dann in gleicher
Weise verfahren werden wie mit der Temperatur in den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen.
Auch ist es möglich,
sowohl einen Alterungswert abhängig von
der Temperatur als auch einen Alterungswert abhängig von der Temperaturänderung
des Steuergerätes 1 zu
ermitteln und die beiden Alterungswerte gewichtet oder ungewichtet
zu addieren, um einen resultierenden Alterungswert zu erhalten.
Dieser resultierende Alterungswert kann dann wie beschrieben mit
dem kritischen Alterungswert Akrit verglichen werden,
wobei dieser kritische Alterungswert Akrit in diesem
Fall so vorgegeben wird, dass er sowohl die Temperatur als auch
die Temperaturänderung
des Steuergerätes 1 berücksichtigt.
Thermische Belastungen des Steuergerätes 1 ergeben sich
schließlich nicht
nur durch die Temperatur selbst, sonders auch durch die zeitliche
Temperaturänderung,
also dem beschriebenen zeitlichen Temperaturgradienten. Wenn hier
von Temperaturänderung
die Rede ist, so ist immer die zeitliche Temperaturänderung
gemeint. Im Falle der ersten Ausführungsform kann beispielsweise
mindestens eine Zählvariable
vorgesehen sein, die abhängig
von der Temperatur hochgezählt wird
und mindestens eine weitere Zählvariable,
die abhängig
von der Temperaturänderung
hochgezählt wird.
In diesem Fall kann der Ablaufplan nach 4 einmal
für diejenigen
Zählvariablen
in der beschriebenen Form durchlaufen werden, die abhängig von der
Temperatur hochzählen
und davon getrennt zum andern für
diejenigen Zählvariablen
durchlaufen werden, die abhängig
von dem zeitlichen Gradienten der Temperatur hochzählen. Dabei
ist im Falles des zeitlichen Gradienten der Temperatur bei der ersten
Ausführungsform
in entsprechender Weise der betragsmäßig maximale zeitliche Temperaturgradient
zu verwenden. Die beiden sich ergebenden Alterungswerte für die Zählvariablen,
die abhängig
von der Temperatur des Steuergerätes 1 hochgezählt werden
und die Zählvariablen,
die abhängig
von dem zeitlichen Gradienten der Temperatur hochgezählt werden,
können dann
wie beschrieben insbesondere gewichtet zu einem resultierenden Alterungswert
addiert werden.
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Im
Falle der Verwendung des zeitlichen Gradienten der Temperatur gelten
die obigen Aussagen für
steigende Temperaturen analog für
betragsmäßig steigende
zeitliche Temperaturänderungen.
Denn auch eine zeitliche Temperaturabnahme und damit ein negativer
zeitlicher Temperaturgradient können eine
erhebliche thermische Belastung des Steuergerätes 1 darstellen.
Die Gewichtungswerte G1, G2 gemäß der ersten
Ausführungsform
können
beispielsweise beide gleich Eins gewählt werden, wobei dann keine
Gewichtung mehr stattfindet. Auch kann nur einer der beiden Gewichtungswerte
G1, G2 gleich Eins gewählt
werden, sodass für
den zugeordneten Temperaturwert keine Gewichtung stattfindet.
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Durch
die rechtzeitige Warnung des Fahrers vor einem Ausfall des Steuergerätes 1 lässt sich
die Zahl der Ausfälle
wegen defekter Steuergeräte
verringern. Die Ausfallwahrscheinlichkeit ist dabei auch ein Maß für die noch
zu erwartende Zeitdauer, in der das Steuergerät 1 durch die thermische
Belastung nicht zerstört
oder beeinträchtigt
wird.
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Die
Zählvariablen
in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen stellen letztlich Zähler dar
und können
auch als solche bezeichnet werden.