-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System, ein Computerprogrammprodukt und die Verwendung eines Systems zur Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs.
-
Die Erfindung beschäftigt sich allgemein mit der Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen, insbesondere Getriebe- und Motorteile, wie beispielsweise Zahnräder, Wellen, Lager, Kupplungen, Bremsen, Elektro- oder Verbrennungsmotoren und Dichtungen eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Kraftfahrzeug, ein Hybrid-Fahrzeug oder ein Elektrofahrzeug handeln.
-
Antriebs- und steuerungsspezifische Bauteile eines Kraftfahrzeuges unterliegen einer technischen Lebensdauer. Nach einer gewissen Anzahl an Lastereignissen erfolgen signifikante Schädigungen einzelner Bauteile und Baugruppen. Diese können zum Ausfall der geschädigten Bauteile und Baugruppen führen. Wird der Ausfall nicht durch Reparatur oder rechtzeitigen Austausch des betroffenen Bauteils oder der Baugruppe vermieden, führt dies meist zu äußerst hohen Reparatur- und Ersatzteilkosten sowie zu kostenintensiven Ausfallzeiten des Kraftfahrzeugs. Ebenso problematisch ist die kurzfristige Nachfrage bzw. der Bezug von entsprechenden Ersatzteilen zur Reparatur des Bauteils bzw. der Baugruppe.
-
In der Praxis stellt die Erfassung der Lastereignisse und damit die Ermittlung der Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen im Kraftfahrzeugbetrieb bislang eine große Schwierigkeit dar und ist nur mit äußerst großer Ungenauigkeit möglich. Erschwerend kommt hinzu, dass sich bislang nur wenige, insbesondere antriebsspezifische, Daten ermitteln lassen und diese meist vor Ort, d.h. direkt am Kraftfahrzeug aufwendig ermittelt werden müssen.
-
Durch diverse Veröffentlichungen der Anmelderin ist weiter ein System mit einer sogenannten On-Board-Unit zur Datenerfassung und Senden antriebsspezifischer Daten sowie ein webgestütztes Software-Portal bekannt geworden, welches von der Anmelderin unter der Marke „Openmatics“ vertrieben und bei Stadtbussen mit Getrieben der Anmelderin bereits eingesetzt wird.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs und eine einfache und schnelle Übermittlung der Restlebensdauer an Benutzer des Kraftfahrzeugs zu erreichen.
-
Voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 7, 11 und 12 gelöst:
In Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeuges beansprucht, umfassend die folgenden Schritte, welche im Kraftfahrzeug durchgeführt werden:
- a) Erfassen von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten, wie Motormoment, Ganginformation, Drehzahl, Bremskraft oder dgl., zumindest eines antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils,
- b) Aufzeichnen der erfassten antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten,
- c) Berechnen einer Schädigung des zumindest einen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils anhand der aufgezeichneten Daten und
- d) Ermitteln der Restlebensdauer des zumindest einen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils anhand der berechneten Schädigung.
-
In Anspruch 2 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeuges beansprucht, umfassend die folgenden Schritte:
- a) Erfassen von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten, wie Motormoment, Ganginformation, Drehzahl, Bremskraft oder dgl., zumindest eines antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils,
- b) Senden der erfassten antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten per Telematik an eine Empfangsstation außerhalb des Kraftfahrzeugs,
- c) Aufzeichnen der erfassten antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten in der Empfangsstation,
- d) Berechnen einer Schädigung des zumindest einen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils in der Empfangsstation anhand der aufgezeichneten Daten,
- f) Ermitteln der Restlebensdauer des zumindest einen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils in der Empfangsstation anhand der berechneten Schädigung,
- g) Übermitteln der ermittelten Restlebensdauer per Telematik an das Kraftfahrzeug, einen Benutzer des Kraftfahrzeugs und/oder andere Empfänger.
-
In Anspruch 7 ist ein System zur Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere geeignet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 6, beansprucht, umfassend ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes Telematik- System und eine Empfangsstation außerhalb des Kraftfahrzeugs, wobei das Telematik-System zumindest zum Erfassen und zum Senden der erfassten antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten, wie Motormoment, Ganginformation, Drehzahl, Bremskraft oder dgl., an die Empfangsstation ausgebildet ist.
-
In Anspruch 11 ist eine Verwendung eines Systems zur Ermittlung der Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs beansprucht.
-
In Anspruch 12 ist ein auf einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche insbesondere in der Empfangsstation angeordnet ist, ausführbares Computerprogrammprodukt beansprucht, welches Instruktionen zur Ermittlung einer Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs anhand von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten, wie Motormoment, Ganginformation, Drehzahl, Bremskraft oder dgl., umfasst.
-
Unter dem Begriff Telematik wird eine Technologie verstanden, welche die Technologiebereiche Telekommunikation und Informatik verknüpft. Telematik ist somit das Mittel der Informationsverknüpfung von mindestens zwei Informationssystemen mit Hilfe eines Telekommunikationssystems sowie einer speziellen Datenverarbeitung.
-
Die Erfindung umfasst zwei Aspekte zur Ermittlung der Restlebensdauer. Gemäß dem ersten Aspekt ist erkannt worden, dass es von Vorteil ist, wenn antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten eines antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils direkt im Kraftfahrzeug erfasst und aufgezeichnet werden, anhand dieser eine Schädigung berechnet und die Restlebensdauer des antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils ermittelt wird. Jeder Verfahrensschritt findet somit im Kraftfahrzeug statt. Das Ermitteln der Restlebensdauer ist damit unabhängig von einer teuren externen Einrichtung außerhalb des Kraftfahrzeugs.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt ist erkannt worden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen nicht im Kraftfahrzeug, sondern extern in einer stationären oder mobilen Empfangsstation ermittelt wird. Die antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten eines antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils werden dazu am Kraftfahrzeug erfasst und per Telematik insbesondere in Echtzeit an die Empfangsstation gesendet.
-
In der Empfangsstation erfolgt die Berechnung der Schädigung, die Ermittlung der Restlebensdauer des Bauteils und ggf. die Archivierung und Verwaltung der entsprechenden Daten des Bauteils, des Kraftfahrzeugs, eventueller Austauschteile oder dgl. Auf die Daten in der Empfangsstation können berechtigte Benutzer des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Fahrer, Flottenbetreiber, Kundendienste wie der ADAC oder dgl., zugreifen. Ist die Restlebensdauer ermittelt, kann diese wieder per Telematik an das Kraftfahrzeug übermittelt werden, wo die aktuelle Restlebensdauer einem Benutzer im Kraftfahrzeug zugänglich gemacht werden kann.
-
Dadurch werden Investitionskosten in Komponenten zur Speicherung, Verarbeitung und Berechnung der Restlebensdauer im Fahrzeug eingespart, Daten des Kraftfahrzeugs können sicherer archiviert und die Datenverfügbarkeit erhöht werden. Ein weiterer Vorteil für den Benutzer des Kraftfahrzeugs – sei es der Flottenbetreiber, die Werkstatt, der Fahrer oder dgl. – ergibt sich aus der Fernüberwachung von Schädigungen, die es ermöglicht, einen anstehenden Ausfall des antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils rechtzeitig zu erkennen und somit eine genauere Fehlerdiagnose, eine Reparatur, einen rechtzeitigen Ersatzteilbezug und einen gezielten Bauteil- oder Baugruppenaustausch vorzunehmen und so einen Totalausfall zu vermeiden.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Vorteilhafterweise erfolgt das Erfassen von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten des zumindest einen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils über eine Messstelle am Antrieb, an einem Getriebeeingang, an einem Getriebeausgang und/oder indirekt über Daten aus einer Antriebssteuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Motorsteuergeräts eines Verbrennungsmotors. Durch die Verwendung insbesondere des Motormoments zur Ermittlung der Restlebensdauer antriebs- und/oder steuerungsspezifischer Bauteile wird eine wesentlich höhere Genauigkeit der berechneten Restlebensdauer erreicht.
-
Zweckmäßigerweise wird die ermittelte Restlebensdauer über eine Benutzerschnittstelle im Kraftfahrzeug einem Benutzer des Kraftfahrzeuges signalisiert, insbesondere visualisiert. Benutzer des Kraftfahrzeugs können Fahrer, Beifahrer oder Dritte außerhalb des Kraftfahrzeugs sein, die das entsprechende Signal über die Empfangsstation erhalten. Mit dieser Information hat der Benutzer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit, den anstehenden Ausfall des antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils zu erkennen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen, beispielsweise eine Werkstatt des Kraftfahrzeugs rechtzeitig aufzusuchen.
-
Vorteilhafterweise werden die erfassten Daten und/oder die ermittelte Restlebensdauer über eine drahtgebundene Schnittstelle, insbesondere einen Stecker, am Kraftfahrzeug und/oder über eine Kurzreichweiten-Drahtlos-Schnittstelle, insbesondere per Bluetooth und/oder RFID am Kraftfahrzeug ausgelesen. An den Stecker kann ein Lesegerät oder ein Datenspeicher zum Auslesen der erfassten Daten und/oder der ermittelten Restlebensdauer angeschlossen werden. Das Auslesen der antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten über eine Kurzreichweiten- Drahtlos-Schnittstelle kann über ein Lesegerät oder einen Datenspeicher mit entsprechendem Empfänger erfolgen.
-
Zweckmäßigerweise werden die erfassten Daten und/oder die ermittelte Restlebensdauer per Telematik, vorzugsweise mittels einer Langreichweiten- Drahtlos-Schnittstelle via Mobilfunk, und/oder Satellit und/oder mittels einer Kurzreichweiten-Drahtlos-Schnittstelle, insbesondere per Bluetooth und/oder RFID, im Kraftfahrzeug an eine Empfangsstation außerhalb des Kraftfahrzeugs gesendet und/oder ausgelesen. Besonders eignet sich die Datenübertragung über die Langreichweiten-Drahtlos-Schnittstelle via Mobilfunk gemäß bekannten Mobilfunkstandards, wie GSM, GPRS, UMTS und/oder LTE, und/oder via Satellit. Ebenso möglich ist die Übertragung mittels Wireless-LAN (WLAN), WiMax oder dgl.
-
Vorteilhafterweise weist das Telematik-System des Systems gemäß Anspruch 7 eine im Kraftfahrzeug angeordnete Sendeinrichtung auf. Diese dient dem Versenden oder Auslesen antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten und kann beispielsweise eine Antenne aufweisen.
-
Zweckmäßigerweise ist die, insbesondere stationäre, Empfangsstation als web-, satellit- und/oder mobilfunkgestütztes Portal ausgebildet, um die Schritte c) bis f) gemäß Anspruch 2 durchzuführen. Denkbar ist eine stationäre Empfangsstation, beispielsweise in Form eines Web-Servers, oder auch eine mobile Empfangsstation, wie beispielsweise ein Mobilfunktelefon, Werkstatt-Diagnosegerät oder dgl.
-
Vorteilhafterweise weist das Telematik-System und/oder die Empfangsstation eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, die zur Ausführung eines Anwendungsprogramms zur Ermittlung der Restlebensdauer von antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteilen ausgebildet ist. Dabei kann die Auswertung nach bekannten Rechenprogrammen erfolgen, die für die Ermittlung der Restlebensdauer von Bauteilen zur Verfügung stehen. Beispielsweise lassen sich Bauteilschädigungen unter Anwendung linearer Schadensakkumulationshypothesen berechnen. Diese ergeben – fortlaufend aufsummiert – Aufschluss über die Restlebensdauer einzelner Bauteile.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
-
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Eine bevorzugte Ausführung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
-
Dabei zeigt in schematischer Form
-
1 ein System gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt in schematischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems. Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug 1, das eine lenkbare Vorderachse 2 sowie eine angetriebene Hinterachse 3 aufweist. Zwischen den Hinterrädern 3a, 3b ist eine Antriebseinheit 4, umfassend einen Verbrennungsmotor 4a und eine nachgeschaltete Getriebeeinheit 4b, angeordnet, welche über Antriebswellen 3c, 3d die Hinterräder 3a, 3b antreibt. Ein Telematik-System, umfassend ein Datenaufzeichnungsgerät 5 und eine Sende- /Empfangseinrichtung 6, ist über Signalleitungen 5a, 5b mit der Antriebseinheit 4 verbunden und erfasst die antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Daten zumindest eines antriebs-und/oder steuerungsspezifischen Bauteils, wie beispielsweise Zahnräder oder Getriebewellen der Getriebeeinheit 4b, zeichnet die erfassten Daten temporär im Telematik-System 5, 6 auf und sendet die aufgezeichneten Daten mittels der Sende-/Empfangseinrichtung 6 über Wireless-LAN in Echtzeit an eine stationäre Empfangsstation 8 in Form eines Web-Servers mit Webportal. Die Empfangsstation 8 umfasst eine Sende-/Empfangseinrichtung 8a, beispielsweise in Form einer Antenne. Alternativ lassen sich die erfassten Daten über einen Stecker 7 direkt am oder im Kraftfahrzeug anhand eines geeigneten, hier nicht dargestellten, Lesegerätes auslesen und/oder visualisieren.
-
Die Ermittlung der Restlebensdauer eines antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteils erfolgt auf der Grundlage bekannter Methoden. Lastereignisse in der Antriebseinheit 4, insbesondere in der Getriebeeinheit 4b, werden erfasst und aufsummiert. Maßgeblich für die Belastung der Bauteile ist neben der Ganginformation, der Drehzahl, der Temperatur das Motormoment, das über nicht dargestellte Sensoren am Antrieb, Getriebeeingang, Getriebeausgang oder indirekt über Daten aus der Motorsteuerung, beispielsweise aus dem Motorsteuergerät 9 zur Steuerung des Motors 4a, erfasst wird.
-
In der Empfangsstation 8 werden die übertragenen Daten für das oder die antriebs- und/oder steuerungsspezifischen Bauteile aufgezeichnet, deren Schädigungen berechnet und die Restlebensdauer mit bekannten Standardalgorithmen, wie der linearen Schadensakkumulationshypothese, ermittelt. Durch kontinuierliche Aufsummierung und Aktualisierung der Lastereignisse des Kraftfahrzeugs können dann verbindlichen Aussagen über den Zeitpunkt des Ausfalls der betreffenden Bauteile getroffen werden.
-
Zur Vermeidung von Wiederholungen sei in Bezug auf Merkmale, die sich den Figuren nicht entnehmen lassen, auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielseitige Weise modifizierbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Vorderachse
- 3
- Hinterachse
- 3a
- Hinterrad
- 3b
- Hinterrad
- 3c
- Antriebswelle
- 3d
- Antriebswelle
- 4a
- Motor
- 4b
- Getriebeeinheit
- 5
- Datenaufzeichnungsgerät
- 5a
- Signalleitung
- 5b
- Signalleitung
- 6
- Sende-/Empfangseinrichtung des Telematik-Systems
- 7
- Stecker
- 8
- Empfangsstation
- 8a
- Sende-/Empfangseinrichtung der Empfangsstation
- 9
- Motorsteuergerät
