DE102017209015A1 - Verfahren zum Schutz eines Bauteils in einem Fahrzeug vor temperaturbedingtem Ausfall - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird ein Verfahren zum Schutz einer ersten Vorrichtung eines Fahrzeugs gegen temperaturbedingten Ausfall, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fahrzeug eine zweite Vorrichtung angebracht wird, dass die zweite Vorrichtung auf einen Ausfall hin überwacht wird und dass bei einem Ausfall der zweiten Vorrichtung entweder eine Warnmeldung ausgegeben wird, dass ein Ausfall der ersten Vorrichtung droht, und / oder eine Funktion des Fahrzeugs eingeschränkt wird, um einem drohenden Ausfall der ersten Vorrichtung zu begegnen.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Schutz eines Bauteils in einem Fahrzeug vor temperaturbedingtem Ausfall.
- Stand der Technik
- Bei der Produktion von Fahrzeugen müssen Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere Steuergeräte, derart ausgelegt werden, dass besonders sicherheitskritische, temperaturbedingte Ausfälle (z.B. Brand oder Explosion der Komponente) sowie weitere schwere, temperaturbedingte Ausfälle (z.B. Liegenbleiben des Fahrzeugs aufgrund des Komponentenausfalls) in der erwarteten Nutzdauer des Fahrzeugs bzw. der Komponente erwartungsgemäß nicht auftreten. Temperaturbedingte Ausfälle sind insbesondere Ausfälle aufgrund von häufigen oder starken Temperaturwechseln oder starken Temperaturspitzen mit sehr tiefen oder sehr hohen Temperaturen. Diese Anforderungen werden durch Produktvalidierung und Serienüberwachung unter Annahme eines Feldlastprofils sichergestellt. Dabei wird üblicherweise eine repräsentative Charge für die Tests ausgewählt, es findet also keine Überprüfung von einzelnen Geräten oder einzelnen Produktionschargen statt.
- Im Feld ist keine Überwachung des aktuellen bisher erreichten Temperaturprofils, insbesondere Temperaturwechsel-Lasthorizonts, der Geräte im Feld vorgesehen. Daher erfolgt Auslegung der erwarteten Temperaturwechsellast anhand eines Worstcase-Szenarios. Üblicherweise erfolgt ein weltweiter Verkauf, wodurch sehr unterschiedliche Temperaturwechsellastverteilungen zu erwarten sind. Die Worstcase-Auslegung erfolgt dann für das kritischste Gebiet weltweit. Insgesamt ergeben sich dadurch extrem hohe Anforderungen an die Komponente, die in vielen Fällen oder in vielen Regionen gar nicht angezeigt sind.
- Ein Verfahren zur Vorhersage eines temperaturbedingten Ausfalls ist beispielsweise der
US 8965712 B2 zu entnehmen. - Offenbarung der Erfindung
- Es werden Verfahren vorgeschlagen, mit denen ein Bauteil eines Fahrzeugs, und damit auch das Fahrzeug und sein Fahrer, gegen einen temperaturbedingten Ausfall, insbesondere aufgrund einer Temperaturwechsellast, geschützt wird. Dabei wird aus einem Ausfall eines weiteren Bauteils darauf geschlossen, dass das zu schützende Bauteil ebenfalls vom Ausfall bedroht ist und es werden entsprechende Maßnahmen getroffen, insbesondere eine Fehlermeldung insbesondere an den Fahrer ausgegeben oder Funktionen im Fahrzeug eingeschränkt. Das weitere Bauteil ist hierzu insbesondere derart ausgelegt, dass sein temperaturbedingter Ausfall vor dem temperaturbedingten Ausfall des zu schützenden Bauteils erfolgt bzw. zu erwarten ist.
- Hierdurch ist ein individueller Schutz für die konkreten Bauteile realisiert, durch welchen zu hohe Anforderungen an die Bauteile aufgrund eines Worstcase-Szenarios nicht mehr nötig sind.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Verfahren für einen oder mehrere Schaltkreise eines Steuergeräts durchgeführt. Das Opfer-Bauteil, insbesondere ein speziell hierfür vorgesehener Widerstand, kann hierbei in dem zu schützenden Steuergerät integriert sein. Hierdurch ist insbesondere eine räumliche Nähe mit den gleichen oder sehr ähnlichen Temperaturbedingungen gewährleistet.
- Werden mehrere Schaltkreise des gleichen Steuergeräts geschützt, können die jeweiligen Opfer-Bauteile durch einen gemeinsamen Messkanal auf einen Ausfall überwacht werden, wodurch Hardwareaufwand eingespart werden kann.
- Zeichnung
- Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
1 schematisch ein beispielhaftes Steuergerät eines Fahrzeugs. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine spezielle Vorrichtung in einem Fahrzeug beobachtet wird, die derart eingerichtet ist, dass sie unter bestimmten Temperaturbedingungen, insbesondere oberhalb einer kritischen Temperaturwechsellast, ausfällt. Die Temperaturbedingungen sind dabei derart gewählt, dass für eine wichtige Komponente des Fahrzeugs oberhalb dieser Temperaturbedingungen ein Ausfall nicht ausgeschlossen werden kann. Der Ausfall der speziellen Vorrichtung wird einem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt, so dass dieser die wichtige bzw. kritische Komponente des Fahrzeugs vorbeugend austauschen kann, bevor deren Ausfall aufgrund starker oder häufiger Temperaturwechsel und /oder starker Spitzen von hoher oder niedriger Temperatur erfolgt. Alternativ oder zusätzlich zu der Anzeige können auch Fahrzeugfunktionen eingeschränkt werden, um einerseits die Sicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen, da ein Ausfall der wichtigen bzw. kritischen Komponente zu befürchten ist, um andererseits aber auch den Fahrer zu einem Austausch der wichtigen bzw. kritischen Komponente anzuhalten.
- Bei der speziellen Vorrichtung handelt es sich dabei also sozusagen um eine Opfer-Vorrichtung, die insbesondere nur zur beschriebenen Anzeige überschrittener Temperaturbedingungen dient.
- Als wichtige bzw. kritische Komponenten werden vorzugsweise Schaltkreise von Steuergeräten des Fahrzeugs geschützt. Diese Schaltkreise können beispielsweise einen Mikrocontroller eines Fahrzeugsteuergeräts umfassen. Steuergeräte in Fahrzeugen werden beispielsweise gegen temperaturwechselinduzierte Ausfälle auf das Fehlerbild einer Lötstellenzerrüttung ausgelegt. Als spezielle Opfer-Vorrichtung können hier ein oder mehrere Bauteile (z.B. SMD-Widerstände) an Positionen installiert, die von der Temperaturwechselbelastung unter Berücksichtigung der Vorverspannung einer Leiterplatte des Steuergeräts am kritischsten sind. Auch die Einführung zusätzlicher Heizquellen ist möglich, um einen optimalen Ausfallzeitpunkt der Opfer-Vorrichtung zu erreichen.
- Eine Variation der Bauteilgröße, der Terminierungsart, des Bauteil-Materials (z.B. Keramik), der Lötgeometrie etc. ermöglichen das Einstellen der Belastbarkeit der Opfer-Vorrichtung. Vorzugsweise erfolgt mittels dieser Parameter das Design eines speziellen Opfer-Bauteils, das unter Temperaturwechselbelastung sehr definiert ausgelegt werden kann. Die Detektion eines Ausfalls der Opfer-Vorrichtung erfolgt vorzugsweise durch eine Unterbrechung eines elektrischen Kontakts an der Opfer-Vorrichtung. Dies erfordert lediglich einen zusätzlichen Messkanal in dem Steuergerät, z.B. für Spannung. Mehrere unabhängige Schaltkreise in dem Steuergerät können durch mehrere Opfer-Vorrichtungen überwacht werden, wobei bei geeigneter Auslegung eine gemeinsame Überwachung über einen einzigen Messkanal möglich ist.
- Entsprechend ist in
1 schematisch ein Steuergerät 1 eines Fahrzeugs gezeigt, welches drei unabhängige Schaltkreise11 ,12 und13 umfasst. Die Schaltkreise11 ,12 und13 sind dabei mit jeweils einer Opfer-Vorrichtung110 ,120 bzw.130 ausgestattet. Deren Ausfall kann über einen gemeinsamen Messkanal14 erfasst und im Steuergerät, insbesondere durch Recheneinheiten des Steuergeräts ausgewertet werden. Das Steuergerät verfügt weiterhin über Schnittstellen, das Ergebnis der Auswertung im Fall eines Ausfalls der Opfervorrichtung an weitere Einheiten im Fahrzeug oder an den Fahrer auszugeben. - In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können auch mehrstufige Opfervorrichtungen vorgesehen werden, um den kritischen Zeitpunkt noch genauer zu bestimmen und die Temperaturwechsellast genauer zu überwachen. Das Signal des Messkanals zur Bestimmung des Ausfalls kann über die vorhanden Softwarefunktionen an den Fahrer oder das Fahrzeug kommuniziert werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 8965712 B2 [0004]
Claims (9)
- Verfahren zum Schutz einer ersten Vorrichtung eines Fahrzeugs gegen temperaturbedingten Ausfall, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fahrzeug eine zweite Vorrichtung angebracht wird, dass die zweite Vorrichtung auf einen Ausfall hin überwacht wird und dass bei einem Ausfall der zweiten Vorrichtung entweder eine Warnmeldung ausgegeben wird, dass ein Ausfall der ersten Vorrichtung droht, und / oder eine Funktion des Fahrzeugs eingeschränkt wird, um einem drohenden Ausfall der ersten Vorrichtung zu begegnen.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass ein temperaturbedingter Ausfall der zweiten Vorrichtung früher zu erwarten ist als der temperaturbedingte Ausfall der ersten Vorrichtung. - Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturbedingte Ausfall der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung aufgrund einer Häufigkeit von Temperaturwechseln und / oder aufgrund von Temperaturspitzen hoher oder niedriger Temperatur erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung im Fahrzeug in räumlicher Nähe zu der ersten Vorrichtung, insbesondere als Teil der ersten Vorrichtung angebracht wird.
- Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung ein Steuergerät des Fahrzeugs, insbesondere ein Schaltkreis des Steuergeräts des Fahrzeugs ist.
- Verfahren nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung ein Widerstand des Steuergeräts des Fahrzeugs, insbesondere ein Widerstand des Schaltkreises des Steuergeräts des Fahrzeugs ist. - Verfahren nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfall der zweiten Vorrichtung durch einen Wegfall eines elektrischen Kontakts festgestellt wird. - Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Vorrichtungen mit jeweils einer zweiten Vorrichtung geschützt werden.
- Verfahren nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren zweiten Vorrichtungen über einen gemeinsamen Messkanal überwacht werden.
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