DE102018127253B4 - Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung (F) einer Elektronikbox eines Fahrzeugs auf Basis des Sicherungswiderstands (R) der elektrischen Sicherung (F) über Berechnungszyklen mittels einer Expositionszeit (t), die mit einer Zeitmessung (M) ermittelt wird, und Daten eines Datenspeichers (1), die eine Kurvenschar (2) mit Widerstandsverlaufskurven (W, W') über die Zeit für die Sicherung (F) umfassen, welche jeweils die Veränderung des Sicherungswiderstands mit der Expositionszeit (t) unter spezifizierten Randbedingungen repräsentieren, wobei die Randbedingungen wenigstens über eine elektrische Stromstärke (I) durch die Sicherung (F) und/oder einer Temperatur an der Sicherung (F) definiert sind und jede der Widerstandsverlaufskurven (W, W') einen Grenzwiderstandswert (R) der Sicherung (F) unter den jeweils entsprechenden Randbedingungen aufweist, wobei der Grenzwiderstandswert (R) einen Lebensdauergrenzwert darstellt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung, insbesondere einer Elektronikbox eines Fahrzeugs auf Basis elektrischer und nicht-elektrischer Größen die auf die Sicherung einwirken.
• Die Charakteristik und Lebensdauer von Sicherungen, insbesondere Schmelzsicherungen im Automotiv-Bereich, insbesondere im eingebauten Zustand, kann sich über die Zeit oder durch Umwelteinflüsse, wie z.B. der Temperatur oder der Strombelastung oder der Luftfeuchtigkeit, ändern. Dies kann dazu führen, dass die Sicherung nicht mehr bestimmungsgemäß auslöst. Ein unbeabsichtigtes Auslösen einer Sicherung im Fahrzeug ist ebenso unerwünscht, wie der Ausfall der Sicherung und bringt unnötige Einschränkungen in der Funktionalität des Fahrzeugs mit sich. Insbesondere im Fall einer sicherheitsrelevanten Funktionalität für beispielsweise autonomes Fahren führt das unbeabsichtigte Auslösen zu erhöhtem Risiko und muss deshalb prädiktiv erkannt werden.
• Aus den Dokumenten DE 10 2016 106 361 A1 , DE 10 2012 209 138 A1 , EP 3 422 028 A1 und US 2016 / 0 254 661 A1 sind bereits Verfahren zur Überwachung von Sicherungen bekannt.
• Im Stand der Technik wird bei Sicherungen im eingebauten Zustand keine Lebensdauerüberwachung durchgeführt. Aktuelle Überwachungsmethoden gehen bislang nur von der Aufnahme der IST-Werte aus (IST-Monitoring). Die Auswirkungen von Parametern wie z. B. der Temperatur, des Stromes und der Luftfeuchtigkeit führen jedoch in unterschiedlicher Weise zu einer Alterung der Sicherung und zu einer Veränderung des Auslöseverhaltes und somit der verfügbaren Restlebensdauer. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass bislang keine Abschätzung dieser Alterungswirkung erfolgt, da im Fahrzeugbetrieb eine Messung aufgrund der verfügbaren Messauflösung und der Alterungseinflüsse angeschlossener Komponenten nicht aussagekräftig ist.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorbesagte Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung einer Elektronikbox eines Fahrzeugs, mittels dem eine Vorhersage der restlichen zur Verfügung stehenden Lebenszeit ermöglicht wird und abgeschätzt werden kann, ob, unter welchen Randbedingungen und wie lange ein sicherer Betrieb gewährleistet ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung einer Elektronikbox eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Dies erfolgt auf Basis des Sicherungswiderstands der elektrischen Sicherung über Berechnungszyklen mittels einer Expositionszeit, die mit einer Zeitmessung ermittelt wird und Daten eines Datenspeichers. Diese Daten umfassen insbesondere eine Kurvenschar mit Widerstandsverlaufskurven über die Zeit für die Sicherung, welche jeweils die Veränderung des Sicherungswiderstands mit der Expositionszeit unter spezifizierten Randbedingungen repräsentieren. Dabei sind die Randbedingungen wenigstens über eine Temperatur an der Sicherung oder über eine elektrische Stromstärke durch die Sicherung und einer Temperatur an der Sicherung definiert. Jede der Widerstandsverlaufskurven weist einen Grenzwiderstandswert der Sicherung unter den jeweils entsprechenden Randbedingungen auf und der Grenzwiderstandswert stellt dabei einen Lebensdauergrenzwert dar.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
1. a. Bestimmen der spezifizierten Randbedingungen und einer mit diesen Randbedingungen ermittelten Alterungskurve aus den Daten, vorzugsweise der Kurvenschar des Datenspeichers,
2. b. Ermitteln des Sicherungswiderstands R_G,i mittels der entsprechenden Alterungskurve und einer mit der Zeitmessung gemessenen Expositionszeit t_E,i der betreffenden Randbedingungen und
3. c. daraus Ermitteln der Restlebensdauer t_L der Sicherung.
• Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass mit den spezifizierten Randbedingungen aufgrund der entsprechenden hinterlegten Widerstandsverlaufskurven des Datenspeichers eine Veränderung des Sicherungswiderstands ermittelt werden kann. Die Sicherungswiderstandsänderung ergibt sich aus der Expositionszeit unter den entsprechenden Randbedingungen. Mittels dieser Widerstandsänderung bzw. dem resultierenden Wert des Sicherungswiderstands und des hinterlegten Grenzwiderstandswertes der Sicherung lässt sich anhand der Widerstandsverlaufskurven eine Aussage über die Restlebensdauer der Sicherung treffen.
• In einer weiteren vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass im zuvor genannten Schritt c eine Extrapolation der entsprechenden Alterungskurve erfolgt bis der Grenzwiderstandswert R_Eol erreicht ist und Ablesen einer in den Daten hinterlegten Lebensdauer t_Eol, die eine Zeit bis der Widerstandswert R_Eol erreicht wird, darstellt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Variante ausgeführt, dass die Ermittlung der Randbedingungen mit wenigstens einer Temperaturmessstelle M_T an der Sicherung und einem Messgerät zur Bestimmung der elektrischen Stromstärke I_S,i oder des Spannungsabfalls ΔU an der Sicherung erfolgt, die folgenden Schritte umfassend:
1. i. direktes oder indirektes Ermitteln der elektrischen Stromstärke I_S,i oder einer entsprechend dazu proportionalen Größe an der Sicherung mittels des Messgeräts M,
2. ii. Messen oder Berechnen der Temperatur eines Schutzleiters T_S,i der Sicherung und
3. iii. Berechnen des aktuellen Sicherungswiderstands R_G,i.
• Das Verfahren kann in einer weiteren Variante, bei der nur die Temperatur des Schmelzleiters ermittelt wird, ausgeführt werden. Auf Basis der Temperatur und der im Speicher hinterlegten Daten kann die Alterung abgeleitet werden. Der Sicherungswiderstand wird dabei nicht errechnet, sondern aus Kurvenscharen abgelesen. Ferner wird ein temperaturabhängiges Alterungsmodell hinterlegt. Der Weg zu dem Alterungsmodell würde über labortechnische, metallurgische Betrachtungen führen. Dabei führen die spezifischen Randbedingungen der Sicherunf wie Temperatur, Strom, Feuchte, etc. zu metallurgischen Veränderungen. Im Labor werden diese analysiert und mit den einwirkenden Parametern in Bezug gesetzt und als Alterungskurven im Datenspeicher abgelegt.
• Jeder Stromfluss führt zu einer messbaren Temperatur und diese zur Änderung im Metall. Sollte die Temperatur immer im Bereich des normalen Betriebs sein, ist keine beschleunigte Alterung oder ein Versagen der Sicherung zu erwarten. In einer Variante dazu kann der Strom als Lastprofil angesetzt werden, oder über ein Bussystem von der Last als Daten dem Datenspeicher zugesteuert werden. Eine separate Messung an der Sicherung ist dabei nicht notwendig. Diese Variante trifft auch für die bereits beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zu.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ermittlung weiterer Randbedingungen im zuvor genannten Schritt i ein Luftfeuchtemessgerät zum Messen der Luftfeuchtigkeit an der Sicherung vorgesehen. Das Betrachten einer weiteren alterungsbeeinflussenden Umgebungsbedingung erhöht die Genauigkeit der Lebensdauerabschätzung.
• Vorzugsweise wird das Verfahren so ausgeführt, dass in Schritt i eine Temperatur an einer Eingangs- (T_E,i) und einer Ausgangskontaktstelle (T_A,i) der Sicherung (F) gemessen wird und die Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) mittels folgender Gleichung $$T_{S,i}\left(x\right)=\left(\frac{T_{A,i}-T_{E,i}}{2\ast L}\right)\ast x+\frac{T_{A,i}+T_{E,i}}{2}+\left(\frac{I_{S,i}^2\ast \rho }{2\ast k\ast A^2}\right)\ast \left(L^2-x^2\right)$$

  

  berechnet wird, wobei x die Position auf dem Schutzleiter (F_SL) der Sicherung (F), für die die Berechnung der Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) erfolgt, darstellt und x = 0 für die geometrische Mitte des Schmelzleiters in Längenrichtung betrachtet gilt, L die halbe Länge des Schutzleiters (F_SL), I_S die elektrische Stromstärke an dem Schutzleiter (F_SL) der Sicherung (F), ρ der spezifische elektrischen Widerstand des Schutzleiters (F_SL), k die thermische Leitfähigkeit des Schutzleiters (F_SL) und A die Querschnittsfläche des Schutzleiters (F_SL) an der Position x darstellt.
• Die Temperaturmessung direkt an dem Schutzleiter der Sicherung ist technisch herausfordernd. Daher erfolgt alternativ die Messung der Eingangs- und Ausgangstemperatur an zugänglichen Kontaktstellen der Sicherung. Die Temperatur des Schmelzleiters wird anschließend über ein Temperaturmodell ermittelt, beispielsweise mit vorstehender Berechnungsmethode. Um die Berechnungsmethode weiter zu präzisieren können weitere Terme zusätzlich die Wärmestrahlung auf die Sicherung bzw. die Abstrahlung an die Umgebung berücksichtigen. Es ist aber auch denkbar den Term $\left(\frac{I_{S,i}^2\ast \rho }{2\ast k\ast A^2}\right)\ast \left(L^2-x^2\right)$

  

  zu vernachlässigen. Ferner sind auch alternativ angepasste geeignete Gleichungen der Berechnungsmethode denkbar, um genauer auf die Geometrie und den Einbauort oder die Kontaktierung einzugehen.
• In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass in Schritt i bei einem ersten Berechnungszyklus i = 0, für die Temperatur in der Mitte des Schutzleiters T_S,0 x = 0 und für die elektrische Stromstärke I_S,0 = 0 gilt, wobei für jeden weiteren Berechnungszyklus i = i + 1 gilt und die Berechnung spätestens abgebrochen wird, wenn der Sicherungswiderstands R_G,i den Grenzwiderstandswert R_Eol erreicht und R_G,i ≥ R_Eol beträgt.
• In einer weiteren vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass in Schritt ii der aktuelle Sicherungswiderstand R_G,i mittels folgender Gleichung R_G,i = R_0.i + R_0,i * α * (T_S,i - T_ref) ermittelt wird, wobei R_0,i den Kaltwiderstand der Sicherung, α den Temperaturkoeffizienten der Sicherung und Tref die Referenztemperatur des Kaltwiderstands darstellt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Variante ausgeführt, dass das Berechnen der elektrischen Stromstärke I_S,i mittels folgender Gleichung I_S,i = ΔU/R_G,i ermittelt wird und für die Berechnung der Temperatur des Schutzleiters T_S,i+1 der weiteren Berechnungszyklen i+1 die elektrische Stromstärke I_S,i des vorherigen Berechnungszyklus herangezogen wird. Aufgrund dessen, dass die Berechnung der jeweils aktuell ermittelten Temperatur des Schutzleiters mittels der elektrischen Stromstärke des jeweils vorherigen Zyklus erfolgt, ergibt sich insgesamt eine geringe Abweichung von einem realen IST-Wert der Temperatur des Schutzleiters.
• Ferner ist es günstig, wenn die Kurvenschar mittels einer Parametervariation der Temperatur T_S,i, der elektrischen Stromstärke I_S,i und der Luftfeuchtigkeit unter spezifizierten Laborbedingungen ermittelt wurde, wobei zwei dieser Größen konstant gehalten werden und die dritte Größe variiert wird. Zunächst wird dabei der Kaltwiderstand der Sicherung unter normalen Randbedingungen bestimmt und im weiteren Verlauf die Parameter bis zu Belastungsspitzen variiert. Dabei ist günstig, dass sich über die Variation eine genaue Änderung des Sicherungswiderstands ermitteln lässt. Folglich ergibt sich eine Kurvenschar unter verschiedensten Randbedingungen. Darüber hinaus lässt sich eine Aussage über die schädigenden Einflüsse auf die Sicherung treffen und ein Alterungsmodell ableiten.
• Im Folgenden sind T_E,i die gemessene Expositionszeit beim Zyklus i und T_E,i+1 die gemessene Expositionszeit beim Zyklus i+1 d. h. beim jeweils auf den Zyklus i nachfolgenden Zyklus.
• In einer Ausführung des vorliegenden Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass die Restlebensdauer t_L mittels der Gleichung t_L = t_E,i+1 - t_Eol ermittelt wird. Aus der Differenz der gemessenen Expositionszeit t_E,i+1 und der hinterlegten Lebensdauer t_Eol resultiert die Restlebensdauer t_L, die, unter Berücksichtigung der während des Betriebs der Sicherung (F) aufgetretenen Umgebungsbedingungen, eine aktuelle Zeit darstellt, bis die Sicherung (F) den Grenzwiderstandswert R_Eol erreicht.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels der berechneten Temperatur des Schutzleiters T_S,i ein Vergleich mit einer spezifischen Schmelztemperatur des Schutzleiters durchgeführt wird und bei Erreichen dieser spezifischen Schmelztemperatur eine Statusinformation generiert wird.
• In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels der ermittelten elektrischen Stromstärke I_S,i und der Expositionszeit t_E,i ein Vergleich des aktuellen Wertes der Energie I_S,i ² * t_E,i mit einer spezifischen Schmelzenergie I²t_melt der Sicherung durchgeführt wird und eine Statusinformation generiert wird. Dies ist genau genommen nur für Strompulse mit einer Zeitdauer unter 10ms gültig. Hier gilt ein adiabates Verhalten der Sicherung, d.h. die Temperatur ändert sich noch nicht, da sie eher träge reagiert, aber die nötige Schmelzenergie zum Auslösen der Sicherung bereits eingeleitet wird.
• Weiter vorteilhaft ist es, wenn mittels der ermittelten elektrischen Stromstärke I_S,i und der Expositionszeit t_E,i der relative Wert der Schmelzenergie I²t_rel mittels der Gleichung $I^2{t}_{rel}=I_{S,i}^2{t}_{E,i}/I^2{t}_{melt}$

  

  ermittelt wird. Mittels des Schmelzenergiewertes lässt sich eine Statusinformation über die insgesamt verfügbaren und über die restlichen verfügbaren Stromzyklen treffen.
• In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird eine Zeit seit Einbau der Sicherung, eine Betriebszeit, eine Standby-Zeit und Expositionszeit t_E erfasst und mit maximal spezifizierten Werten dieser Größen verglichen.
• Die ermittelten Statusinformationen und Daten der verbauten Sicherungen und die erhaltenen Randbedingungen können für verschiedene Verbesserungen genutzt werden. Mittels einer Hochrechnung der Lebensdauer der Sicherungen lassen sich eine Optimierung der Ersatzteilebevorratung sowie eine Anpassung von Wartungsintervallen ermöglichen. Ferner lassen sich beispielsweise aufgrund des während der Überwachung gewonnenen Wissens über Stromspitzen die Kabelquerschnitte der Fahrzeugleitungen entsprechend anpassen.
• In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Datenspeicher Daten der elektrischen Stromstärke durch die Sicherung umfasst, die in Schritt a) in die Erfassung der Randbedingungen mit einfließen und eine Ermittlung der der elektrischen Stromstärke durch die Sicherung in Schritt i) ersetzen. Dabei wird die Information über den Strom nicht über die Sicherung gemessen, sondern als Daten aus dem Datenspeicher, direkt aus der Last gemessen oder anderweitig durch Datentabellen und Stromprofilen aus dem Datenspeicher bereitgestellt.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Alterungkurve der Sicherung in Schrittt a) mittels Messen der Temperatur eines Schutzleiters der Sicherung aus Schritt ii) und der gemessenen Expositionszeit ermittelt. Dabei umfasst der Datenspeicher entsprechende Daten der Alterungsverläufe basierend auf der Temperatur des Schutzleiters der Sicherung und der Expositionszeit der Sicherung. Die Alterung wird aus der Temperaturmessung und der Zeitnahme abgeleitet. Ein Modell der Sicherung und der Alterungsverläufe basierend auf der Temperatur und der Expositionszeit liefert Informationen über den Zustand der Sicherung. Die entsprechenden Alterungsdaten sind aus Laborergebnissen im Datenspeicher hinterlegt.
• Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der der Datenspeicher Daten der vorhergehenden Alterungskurve der Sicherung umfasst und diese Daten zusätzlich bei der Ermittlung der entsprechenden Alterungskurve der Sicherung für das Ermitteln des Sicherungswiderstands in Schritt b) einfließen. Vorteilhaft daran ist, dass die zusätzlich einbezogene Änderung der Auslösezeit und Schmelzenergie aufgrund der vorangegangenen bereits erfolgten Alterung die Berechnung präzisiert. Es werden die geänderten Auslöseparameter im Modell der Lebensdauervorhersage berücksichtigt und für kurzfristige Vorhersagen der verfügbaren reduzierten Restlebensdauer und Schmelzenergie der Sicherung genutzt, da eine gealterte Sicherung früher auslöst und die Schmelzenergie ist geringer.
• Darüber hinaus wird in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens mittels der Daten in dem Datenspeicher über eine Weibull-Verteilung einen Wert für eine Ausfallwahrscheinlichkeit modelliert wird, die folgende Abbruchkriterien aufweist:
1. I) Erreichen eines Schwellenwerts für eine statistisch angenommene ausfallfreie Zeitdauer,
2. II) Modifikation der Auslösecharakteristik der Sicherung auf einen Grenzverlauf infolge der Alterung und dem Anstieg der Ausfallwahrscheinlichkeit.
• Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
• 1 Widerstands-Zeit-Diagramm der Sicherung mit Widerstandsverlaufskurven bei unterschiedlichen Temperaturen,
• 2 Widerstands-Zeit-Diagramm der Sicherung mit einer zusammengesetzten Widerstandsverlaufskurve bei einem Betrieb mit wechselnden Randbedingungen und einer daraus gebildeten Widerstandsverlaufskurve des Mittelwerts.
• 1 zeigt ein Widerstands-Zeit-Diagramm der Sicherung mit Widerstandsverlaufskurven W, W', W" bei unterschiedlichen Temperaturen. Bei der Ermittlung der Widerstandsverlaufskurven W, W', W" unter spezifischen Laborbedingungen wurden die elektrische Stromstärke und die Luftfeuchtigkeit konstant gehalten und die Temperatur variiert. Dabei ist die Umgebungstemperatur bei der Widerstandsverlaufskurve W am höchsten und bei der Widerstandsverlaufskurve W" am niedrigsten. Wie in 1 dargestellt, variiert dabei der Kurvenverlauf. Je höher die Temperatur, desto steiler ist der Widerstandsanstieg zu Beginn der Lebensdauer. Auf der anderen Seite ist für höhere Temperaturen die Widerstandszunahme gegen Ende der Lebensdauer geringer als bei niedrigeren Temperaturen. Ferner lässt sich der 1 entnehmen, dass die Änderung des Widerstands trotz unterschiedlicher Randbedingungen über die Zeit als nahezu konstant angesehen werden kann. Die Kurvenschar aller Expositionen nähert sich demselben Grenzwiderstandswert R_Eol.
• In 2 ist ein Widerstands-Zeit-Diagramm der Sicherung mit einer zusammengesetzten Widerstandsverlaufskurve bei einem Betrieb mit wechselnden Randbedingungen W, W', W" und einer daraus gebildeten Widerstandsverlaufskurve des Mittelwerts W_a gezeigt. Im Fall der zusammengesetzten Widerstandsverlaufskurve werden die den Randbedingungen entsprechenden Widerstandsverlaufskurven W, W', W" unter Berücksichtigung der jeweiligen Expositionszeit miteinander kombiniert. Es ergibt sich folglich der dargestellte Kurvenverlauf mit den Abschnitten der Widerstandsverlaufskurvenabschnitte W", W, W', W. Ferner ist eine Widerstandskurve W_a , die aus dem Mittelwert der zusammengesetzten Widerstandsverlaufskurve gebildet wurde, dargestellt. Zu dem aktuellen Betriebszeitpunkt i liegen die Widerstandsverlaufskurve W_a und der dargestellte Kurvenverlauf mit den Abschnitten der Widerstandsverlaufskurvenabschnitte W", W, W', W bei dem Sicherungswiderstand R_G,i. Für den weiteren Kurvenverlauf der Widerstandsverlaufskurve W_a und des dargestellte Kurvenverlauf mit den Abschnitten der Widerstandsverlaufskurvenabschnitte W", W, W', W wird eine Extrapolation der Restlebensdauer t_L der Sicherung basierend auf der vorherigen Durchschnittstemperatur und der Expositionszeit von früher ermittelten Daten durchgeführt bis der Grenzwiderstandswert R_Eol erreicht wird. Dabei werden für die restliche Lebensdauer der Sicherung die gleichen Randbedingungen angenommen. Im Betrieb der Sicherung wird zu dem Zeitpunkt i der aktuelle Sicherungswiderstand R_G,i ermittelt. Die Relation des ermittelten, gealterten Sicherungswiderstands R_G,i zu dem Grenzwiderstandswert R_Eol ermöglicht anschließend eine Aussage über die verbrauchte Lebensdauer und die zu erwartende Restlebendauer t_L unter angenommenen künftigen Randbedingungen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Ermitteln der Restlebensdauer einer elektrischen Sicherung (F) einer Elektronikbox eines Fahrzeugs auf Basis des Sicherungswiderstands (R_G,i) der elektrischen Sicherung (F) über Berechnungszyklen mittels einer Expositionszeit (t_E,i), die mit einer Zeitmessung (M_Z) ermittelt wird, und Daten eines Datenspeichers (1), die eine Kurvenschar (2) mit Widerstandsverlaufskurven (W, W') über die Zeit für die Sicherung (F) umfassen, welche jeweils die Veränderung des Sicherungswiderstands mit der Expositionszeit (t_E,i) unter spezifizierten Randbedingungen repräsentieren, wobei die Randbedingungen wenigstens über eine Temperatur an der Sicherung (F) oder über eine elektrische Stromstärke (I_S,i) durch die Sicherung (F) und einer Temperatur an der Sicherung (F) definiert sind und jede der Widerstandsverlaufskurven (W, W') einen Grenzwiderstandswert (R_Eol) der Sicherung (F) unter den jeweils entsprechenden Randbedingungen aufweist, wobei der Grenzwiderstandswert (R_Eol) einen Lebensdauergrenzwert darstellt, die folgenden Schritte umfassend: a. Bestimmen der spezifizierten Randbedingungen und einer mit diesen Randbedingungen ermittelten Alterungskurve aus den Daten, vorzugsweise der Kurvenschar (2) des Datenspeichers (1), b. Ermitteln des Sicherungswiderstands (R_G,i) mittels der entsprechenden Alterungskurve und einer mit der Zeitmessung (M_Z) gemessenen Expositionszeit (t_E,i) der betreffenden Randbedingungen und c. daraus Ermitteln der Restlebensdauer (t_L) der Sicherung (F).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in Schritt c eine Extrapolation der entsprechenden Alterungskurve erfolgt bis der Grenzwiderstandswert (R_Eol) erreicht ist und Ablesen einer in den Daten hinterlegten Lebensdauer (t_Eol), die eine Zeit bis der Widerstandswert (R_Eol) erreicht wird, darstellt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Randbedingungen mit wenigstens einer Temperaturmessstelle (M_T) an der Sicherung (F) und einem Messgerät (M) zur Bestimmung der elektrischen Stromstärke (I_S,i) oder des Spannungsabfalls (ΔU) an der Sicherung (F) erfolgt, die folgenden Schritte umfassend: i. direktes oder indirektes Ermitteln der elektrischen Stromstärke (I_S,i) oder einer entsprechend dazu proportionalen Größe an der Sicherung (F) mittels des Messgeräts (M) ii. Messen oder Berechnen der Temperatur eines Schutzleiters (T_S,i) der Sicherung (F) iii. Berechnen des aktuellen Sicherungswiderstands (R_G,i)
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung weiterer Randbedingungen in Schritt i ein Luftfeuchtemessgerät (M_L) zum Messen der Luftfeuchtigkeit an der Sicherung (F) vorgesehen ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt i eine Temperatur an einer Eingangs- (T_E,i) und einer Ausgangskontaktstelle (T_A,i) der Sicherung (F) gemessen wird und die Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) mittels folgender Gleichung $$T_{S,i}\left(x\right)=\left(\frac{T_{A,i}-T_{E,i}}{2\ast L}\right)\ast x+\frac{T_{A,i}+T_{E,i}}{2}+\left(\frac{I_{S,i}^2\ast \rho }{2\ast k\ast A^2}\right)\ast \left(L^2-x^2\right)$$

   

   berechnet wird, wobei x die Position auf dem Schutzleiter (F_SL) der Sicherung (F) für die die Berechnung der Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) erfolgt darstellt und x = 0 für die Mitte des Schmelzleiters gilt, L die halbe Länge Schutzleiters (F_SL), I_S die elektrische Stromstärke an dem Schutzleiter (F_SL) der Sicherung (F), ρ den spezifischen elektrischen Widerstand des Schutzleiters (F_SL), k die thermische Leitfähigkeit des Schutzleiters (F_SL) und A die Querschnittsfläche Schutzleiters (F_SL) an der Position x darstellt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt i bei einem ersten Berechnungszyklus i = 0, für die Temperatur in der Mitte des Schutzleiters (T_S,0) x = 0 und für die elektrische Stromstärke I_S,0 = 0 gilt, wobei für jeden weiteren Berechnungszyklus i = i + 1 gilt und die Berechnung spätestens abgebrochen wird, wenn der Sicherungswiderstand (R_G,i) den Grenzwiderstandswert (R_Eol) erreicht und R_G,i ≥ R_Eol beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt ii der aktuelle Sicherungswiderstand (R_G,i) mittels folgender Gleichung R_G,i = R_0,i + R_0,i * α * (T_S,i - T_ref) ermittelt wird, wobei R_0,i den Kaltwiderstand der Sicherung (F), α den Temperaturkoeffizienten der Sicherung (F) und Tref die Referenztemperatur des Kaltwiderstands darstellt.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, das Berechnen der elektrischen Stromstärke (I_S,i) in Schritt v mittels folgender Gleichung I_S,i = ΔU/R_G,i ermittelt wird und für die Berechnung der Temperatur des Schutzleiters (T_S,i+1) der weiteren Berechnungszyklen (i+1) in Schritt v die elektrische Stromstärke (I_S,i) des vorherigen Berechnungszyklus herangezogen wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenschar (2) mittels einer Parametervariation der Temperatur (T_S,i), der elektrischen Stromstärke (I_S,i) und der Luftfeuchtigkeit unter spezifizierten Laborbedingungen ermittelt wurde, wobei zwei dieser Größen konstant gehalten werden und die dritte Größe variiert wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Restlebensdauer (t_L) mittels der Gleichung t_L = t_E,i+1 - t_Eol ermittelt wird.
11. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der berechneten Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) ein Vergleich mit einer spezifischen Schmelztemperatur des Schutzleiters durchgeführt wird und bei Erreichen dieser spezifischen Schmelztemperatur eine Statusinformation generiert wird.
12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ermittelten elektrischen Stromstärke (I_S,i) und der Expositionszeit (t_E,i) ein Vergleich des aktuellen Wertes der Energie I_S,i ² * t_E,i mit einer spezifischen Schmelzenergie (I²t_melt) der Sicherung (F) durchgeführt wird und eine Statusinformation generiert wird.
13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ermittelten elektrischen Stromstärke (I_S,i) und der Expositionszeit (t_E,i) der relative Wert der Schmelzenergie (I²t_rel) mittels der Gleichung $I^2{t}_{rel}=I_{S,i}^2{t}_{E,i}/I^2{t}_{melt}$

    

    ermittelt wird.
14. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeit seit Einbau der Sicherung (F), eine Betriebszeit, eine Standby-Zeit und Expositionszeit (t_E) erfasst werden und mit maximal spezifizierten Werten dieser Größen verglichen werden.
15. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (1) Daten der elektrischen Stromstärke (I_S,i) durch die Sicherung (F) umfasst, die in Schritt a) in die Erfassung der Randbedingungen mit einfließen und eine Ermittlung der der elektrischen Stromstärke (I_S,i) durch die Sicherung (F) in Schritt i) ersetzen.
16. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alterungskurve der Sicherung (F) in Schrittt a) mittels Messen der Temperatur eines Schutzleiters (T_S,i) der Sicherung (F) aus Schritt ii) und der gemessenen Expositionszeit (t_E,i) ermittelt wird, wobei der Datenspeicher (1) entsprechende Daten der Alterungsverläufe basierend auf der Temperatur des Schutzleiters (T_S,i) der Sicherung (F) und der Expositionszeit (t_E,i) der Sicherung (F) umfasst.
17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (1) Daten der vorhergehenden Alterungskurve der Sicherung (F) umfasst und diese Daten zusätzlich bei der Ermittlung der entsprechenden Alterungskurve der Sicherung (F) für das Ermitteln des Sicherungswiderstands (R_G,i) in Schritt b) einfließen.
18. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Daten in dem Datenspeicher (1) über eine Weibull-Verteilung einen Wert für eine Ausfallwahrscheinlichkeit modelliert wird, die folgende Abbruchkriterien aufweist: I) Erreichen eines Schwellenwerts für eine statistisch angenommene ausfallfreie Zeitdauer, II) Modifikation der Auslösecharakteristik der Sicherung vorzugsweise auf einen Grenzverlauf infolge der Alterung und dem Anstieg der Ausfallwahrscheinlichkeit.

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