DE102020213845A1 - Verfahren, Recheneinheit und Computerprogrammprodukt zum Erkennen eines Fehlers einer Vorrichtung - Google Patents

Verfahren, Recheneinheit und Computerprogrammprodukt zum Erkennen eines Fehlers einer Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Erkennen eines Fehlers (122) einer Vorrichtung, umfassend ein Empfangen zumindest einer Eingangsgröße (102), ein Bestimmen zumindest einer Ausgangsgröße (112) unter Verwendung einer Rechenvorschrift (110) aus der zumindest einen Eingangsgröße (102), ein Empfangen einer der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße (106), ein Ermitteln eines Rückkopplungssignals (132) unter Verwendung der zumindest einen Ausgangsgröße (112) und der Istgröße (106), ein Verwenden des Rückkopplungssignals (132) als eine Korrekturgröße zur Korrektur der Rechenvorschrift, ein Vergleichen der zumindest einen Ausgangsgröße (112) und der der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße (106) und ein Feststellen eines Vorliegens eines Fehlers (122) auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers einer Vorrichtung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Vorrichtungen wie Maschinen, Geräte usw. können im Betrieb auf Fehler überwacht werden. Dazu kann ein Model (Simulation) der Vorrichtung eingesetzt werden, dessen Ausgangsgrößen mit den tatsächlichen Größen verglichen werden. Abweichungen können auf einen Fehler der Vorrichtung hindeuten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers einer Vorrichtung sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erkennen eines Fehlers einer Vorrichtung, umfasst ein Empfangen zumindest einer Eingangsgröße, ein Bestimmen zumindest einer Ausgangsgröße unter Verwendung einer Rechenvorschrift aus der zumindest einen Eingangsgröße, ein Empfangen einer der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße (z.B. Messwert oder Beobachterwert der Ausgangsgröße), ein Ermitteln eines Rückkopplungssignals unter Verwendung der zumindest einen Ausgangsgröße und der Istgröße, ein Verwenden des Rückkopplungssignals als eine Korrekturgröße zur Korrektur der Rechenvorschrift, ein Vergleichen der zumindest einen Ausgangsgröße und der der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße und ein Feststellen eines Vorliegens eines Fehlers auf Grundlage eines Ergebnis des Vergleichs. Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz in modellbasierten Zustandsüberwachungen, bei denen jeweils ein neuer Modellzustand unter Berücksichtigung früherer Modellzustände ermittelt wird, bei denen also mit anderen Worten eine Größe im Modell, beispielsweise die Ausgangsgröße oder eine daraus berechenbare Größe (z.B. der Gradient), ebenfalls als eine Art Eingangsgröße wieder der Rechenvorschrift zugeführt wird. Dies ist insbesondere bei Modellen der Fall, die Differentialgleichungen verwenden. In solchen Situationen kommt es wegen Ungenauigkeiten des Modells nahezu zwangsläufig zu immer größer werdenden Abweichungen (sog. Modelldrift), die ohne Gegenmaßnahmen irgendwann zu einer Fehlerauslösung führen, da Ausgangsgrößen und Istwerte zu stark voneinander abweichen. Eine solche Gegenmaßnahme ist beispielsweise eine Reinitialisierung des Modells derart, dass die Ausgangsgröße auf den Istwert gesetzt wird. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass auch echte Fehler durch die Reinitialisierung übersehen werden.
  • Das Rückkopplungssignal hat nun die Aufgabe, eine Korrektur der Rechenvorschrift derart zu ermöglichen, dass eine Abweichung zwischen Ausgangsgröße und Istgröße ständig reduziert wird. Dadurch können solche Drifteffekte, die durch eine Rückkopplung einer fehlerhaften Ausgangsgröße nahezu zwangsläufig entstehen, weitestgehend vermieden werden, ohne auf eine derartige modellbasierte Ermittlung eines Betriebsparameters verzichten zu müssen. Eine Reinitialisierung des Modells ist mit diesem Verfahren ebenfalls nicht nötig, so dass die Überwachung der Vorrichtung mittels der Erfindung kontinuierlich erfolgt.
  • Die Eingangsgröße und die Ausgangsgröße können jeweils insbesondere irgendeine beim Betrieb der Vorrichtung auftretende Größe umfassen, insbesondere eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Druck, einer Temperatur, einer Drehzahl, einem Drehmoment, einer Leistung, einem Strom, einer Spannung, einem Massenstrom, einer Geschwindigkeit, einer Kraft usw. Dies sind beim Betrieb von Vorrichtungen besonders häufig auftretende Größen. Diese können durch eine entsprechende Modellierung leicht ermittelt werden und stehen daher auch in Betriebspunkten zur Verfügung, in denen eine Messung gerade nicht oder nur unter erheblichen Schwierigkeiten möglich wäre.
  • Das Rückkopplungssignal bzw. die Korrekturgröße kann dabei beispielsweise als ein Einzelwert oder als ein mit der Zeit oder einer oder mehreren anderen veränderlichen Größen variabler Wert, insbesondere eine lineare, polynome oder anderweitig nichtlineare Funktion der Zeit bzw. der anderen veränderlichen Größe(n), bereitgestellt werden. Die Korrektur der Rechenvorschrift kann also insbesondere darin bestehen, zu dem an sich festgelegten (mathematischphysikalischen) Modell der Vorrichtung einen Korrekturterm hinzuzufügen. Die Verknüpfung des Modells mit dem Korrekturterm kann dabei additiver, multiplikativer oder anderweitiger mathematischer Natur sein. Die Ausgangsgröße wird demgemäß vorteilhafterweise mittels des ursprünglichen Modells, das mittels des Korrekturterms modifiziert wurde, ermittelt.
  • Bevorzugt wird die Korrektur der Rechenvorschrift in einem Betriebszustand durchgeführt, in dem sich die Istgröße nicht (bzw. nicht wesentlich) ändert, insbesondere in einem stationären Zustand. Die Korrektur erfolgt dann so, dass sich nach der Korrektur auch die zumindest eine Ausgangsgröße nicht (mehr) ändert, die Ausgangsgröße also ebenfalls einen stationären Zustand anzeigt. In stationären Betriebszuständen ist eine derartige Korrektur einerseits besonders einfach durchzuführen, da die Korrekturgröße besser bestimmbar ist, andererseits ist das Verfahren in solchen Zuständen auch weniger fehleranfällig und damit zuverlässiger, weil weniger potentielle Fehlerquellen berücksichtigt werden müssen. Plötzliche starke Änderungen zwischen Ausgangsgröße und Istwert, die meist von einem Fehler der Vorrichtung herrühren, werden dadurch jedoch nicht „wegkorrigiert“ und daher trotzdem erkannt.
  • Grundsätzlich kann es sich bei der Vorrichtung um jede Art von steuerbarer bzw. gesteuerter Vorrichtung handeln, beispielsweise ein Gerät, eine Maschine, wie z.B. eine Brennkraftmaschine, eine elektrische (motorisch und/oder generatorisch betriebene) Maschine oder auch kombinierte Maschinen und/oder Aggregate, die auf Basis von gemessenen Werten, die einen Zustand der Vorrichtung beschreiben, angesteuert werden können.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren ein Feststellen eines Vorliegens eines Fehlers, wenn eine Abweichung zwischen der Istgröße und der zumindest einen Ausgangsgröße eine Fehlerbedingung erfüllt, und ein Feststellen eines Nichtvorliegens eines Fehlers, wenn die Fehlerbedingung nicht erfüllt ist. Dadurch kann besonders einfach eine Fehlfunktion der Vorrichtung oder einer oder mehrerer ihrer Komponenten ermittelt werden.
  • Dabei umfasst die Fehlerbedingung vorteilhafterweise ein Überschreiten eines Schwellwerts durch einen Betrag der Abweichung und/oder durch einen Funktionswert, der aus der Istgröße und der zumindest einen Ausgangsgröße berechenbar ist. Dadurch kann eine eindeutige Bedingung für das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen eines Fehlers definiert werden. Insbesondere werden kleine Abweichungen zwischen Ausgangsgröße und Istgröße dementsprechend über die Korrekturgröße zu einer Anpassung der Rechenvorschrift führen, während bei großen Abweichungen ein Fehler erkannt wird. Dadurch wird bei einer allmählichen Drift eines physikalischen Modells der Vorrichtung nicht fälschlicherweise ein Fehler der Vorrichtung erkannt. Andererseits werden Fehler, die zu einer stärkeren Änderung der Istgröße führen (z.B. der Ausfall des Sensors), als Fehler erkannt und nicht, wie in herkömmlichen Verfahren, beispielsweise infolge einer Reinitialisierung des Modells übersehen.
  • Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner ein Durchführen einer Maßnahme in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs bzw. dem Vorliegen eines Fehlers, insbesondere um Schäden an der Vorrichtung oder durch einen Weiterbetrieb der Vorrichtung zu vermeiden.
  • Die Maßnahme umfasst dabei bevorzugt ein Ausgeben einer Warnmeldung und/oder ein Ausgeben eines Steuersignals und/oder ein Ansteuern der Vorrichtung und/oder ein Abschalten der Vorrichtung. Dies stellt eine Vielzahl an effektiven Eingriffsmöglichkeiten zur Verfügung.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer Vorrichtung, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung.
    • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Recheneinheit.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
  • In dem Verfahren 100 werden zunächst eine oder mehrere Eingangsgrößen 102 empfangen, die mittels einer mathematischen Rechenvorschrift 110, beispielsweise einem physikalischen Modell einer zu steuernden Vorrichtung, in zumindest eine Ausgangsgröße 112 überführt werden.
  • Ferner wird als eine der Ausgangsgröße 112 entsprechende Istgröße zumindest ein Messwert bzw. Messwertsignal 106 empfangen. Das Messwertsignal 106 wird einem Vergleich 120 mit der zumindest einen Ausgangsgröße 112 unterzogen, wobei ein Fehlerzustand 122 ermittelt wird, der von dem Ergebnis des Vergleichs 120 abhängig ist. Dabei wird als der Fehlerzustand 122 ein Vorliegen eines Fehlers ermittelt, wenn eine Fehlerbedingung erfüllt ist, und ein Nichtvorliegen eines Fehlers festgestellt, wenn die Fehlerbedingung nicht erfüllt ist.
  • Das Messwertsignal 106 und die zumindest eine Ausgangsgröße 112 werden ferner einer Korrektur 130 zugeführt. Die Korrektur 130 wird dazu verwendet, das physikalische Modell 110 der Vorrichtung an die tatsächlich verwendete Vorrichtung anzupassen.
  • Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung um ein Gerät oder eine Maschine, hier rein beispielsweise um eine Kühlmaschine bzw. einen Kühlkreislauf handeln, wie z.B. in 2. Beispielsweise kann es sich bei der zumindest einen Ausgangsgröße 112 um eine Temperatur oder einen Temperaturverlauf innerhalb der Vorrichtung handeln. Das Modell 110 stellt eine idealisierte Repräsentation der Vorrichtung dar, so dass zwar die Eingangsgrößen, wie beispielsweise Ansteuerparameter der Vorrichtung, berücksichtigt, jedoch beispielsweise Störeinflüsse 108, die auf die reale Vorrichtung wirken, nicht vollumfänglich in dem Modell 110 abgebildet werden können. Auch kann es sich bei dem Modell 110 um ein solches handeln, bei dem jeweils ein neuer Modellzustand unter Berücksichtigung früherer Modellzustände ermittelt wird. Dies ist durch den Pfeil innerhalb des Modells angedeutet. Insgesamt kann es dann über einen längeren Zeitraum zu signifikanten Abweichungen zwischen den mittels des Modells 110 ermittelten Ausgangsgrößen 112 und den in der Realität herrschenden Bedingungen kommen. In dem beschriebenen Beispiel kann beispielsweise die reale Temperatur des Kühlkreislaufs an bestimmten Positionen oder überall höher sein, als mittels des Modells 110 berechnet. Das Messwertsignal kann in einem derartigen Beispiel insbesondere eine Temperatur an einer bestimmten Position innerhalb des Kühlkreislaufs umfassen. Da diese Temperatur in dem beschriebenen Beispiel ein Teil des insgesamt modellierten Temperaturverlaufs 112 ist, kann das Messwertsignal 106 dazu verwendet werden, eine Drift in der Ausgangsgröße 112 über die Zeit zu kompensieren. Dazu kann in der Korrektur 130 ein Rückkopplungssignal 132 abhängig von einer Abweichung zwischen der modellierten Temperatur an der bestimmten Position innerhalb der Vorrichtung und der in dem Messwertsignal umfassten realen Temperatur an derselben Position ermittelt werden. Das Modell 110 der Vorrichtung kann mittels eines Rückkopplungssignals 132 berichtigt werden, indem über das Rückkopplungssignal die erwähnten Störeinflüsse 108 berücksichtigt werden. Dadurch nähert sich das Modell 110 aufgrund der Korrektur 130 dem Verhalten der realen Vorrichtung an.
  • Das Rückkopplungssignal 132 kann in der Korrektur 130 beispielsweise so erzeugt werden, dass die Abweichung zwischen Ausgangsgröße 112 und Istgröße 106 z.B. über ein PT1-Filter mit entsprechend langer Filterzeit rückgeführt und mit dem Modellwert verrechnet (d.h. beispielsweise zu diesem addiert oder von diesem subtrahiert) wird. Hier kann zusätzlich noch ein Faktor (zwischen 0 und 1) verwendet werden, um nur einen Teil der Abweichung in das Filter oder nur einen Teil des Filterausgangs in die Verrechnung eingehen zu lassen. Unter Auswahl geeigneter Filterparameter (Verstärkungsfaktor und Zeitkonstante) bleibt die Ausgangsgröße 112 so im stationären Betrieb immer nahe an der Istgröße 106. Wenn hingegen ein Fehler, z.B. ein Fehler in einer Pumpe, auftritt und die Istgrö-ße 106 mit einer vergleichsweise hohen Änderungsrate steigt oder sinkt, so wird der Fehler 122 dennoch als solcher erkannt.
  • Der Vergleich 120 ermittelt in dem beschriebenen Beispiel ebenfalls eine Abweichung zwischen modellierter Ausgangsgröße 112 und Messwertsignal 106. Abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs 120 wird der Fehlerzustand 122 ermittelt. Insbesondere kann es sich bei dem Fehlerzustand 122 um einen Fehlerzustand der Vorrichtung insgesamt bzw. einer oder mehrerer ihrer Komponenten handeln. Beispielsweise kann der Fehlerzustand als Nichtvorliegen eines Fehlers ermittelt werden, wenn die in dem Messwertsignal umfasste Temperatur im Wesentlichen mit der Temperatur an derselben Position innerhalb der Vorrichtung, die sich aus der Ausgangsgröße 112 ergibt, übereinstimmt. Eine wesentliche Übereinstimmung kann beispielsweise bei einer Abweichung von weniger als 1, 2, 3, 4, 5 oder 10 % (bei einer Betrachtung von Absoluttemperaturen oder anderen Absolutwerten) bzw. von weniger als beispielsweise 1, 2, 3, 4, 5, oder 10 K zwischen Messwertsignal und Ausgangsgröße angenommen werden. Hierbei sei ausdrücklich betont, dass diese Schwellwerte lediglich als Beispiele zur Veranschaulichung angegeben werden, die je nach Anwendungsfall individuell ausgewählt werden müssen und dementsprechend auch erheblich von den hier angegebenen Beispielen abweichen können.
  • Daher kann die Korrektur 130 auf kleinere Abweichungen mit einer Anpassung des Modells reagieren, während der Vergleich 120 insbesondere größere Abweichungen erfasst und dann ermittelt, dass ein Fehler vorliegt. Insbesondere treten solche größeren Abweichungen bei einem Ausfall von Vorrichtungskomponenten, beispielsweise Sensoren, auf. Auf die tatsächliche Temperatur haben auch andere Komponenten einen starken Einfluss, beispielsweise Ventilatoren, Kühlwasserpumpen, Druckbegrenzer, Verdichter und dergleichen mehr, so dass eine Fehlfunktion einer oder mehrerer solcher Komponenten ebenfalls eine starke Abweichung zwischen modellierter Ausgangsgröße 112 und Messwertsignal 106 bewirken kann und somit erkannt wird. Die grundsätzlich stattfindende schleichende Alterung von Komponenten wird hingegen im Rahmen des Verfahrens 100 über die Korrektur 130 kompensiert, so dass dadurch keine Fehlererkennung ausgelöst wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da so auch mit fortschreitendem Alter bzw. Verschleiß der Vorrichtung nur „echte“ Fehlfunktionen als solche erkannt werden. In nicht an eine Drift der Ausgangsgröße angepassten Verfahren würde hingegen ein Fehler auch bei einem normalen Alterungsverhalten von Vorrichtungskomponenten ermittelt, obwohl die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung dadurch gegebenenfalls nicht beeinträchtigt ist.
  • Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die insbesondere mit einer Reinitialisierung arbeiten, die in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgt, sei an folgendem hypothetischen Beispiel erläutert: Angenommen, das Modell weise einen (relativ kleinen) Fehler von 0,01 K/s auf. Ohne Korrektur würde nach einer Modelllaufzeit von 10 Minuten, also 600 Sekunden, eine Abweichung von 6 K erhalten. Bei einer Schwelle von 3 K Abweichung würde nach 5 Minuten schon die Fehlerschwelle überschritten und selbst bei einer kurzen zeitlichen Entprellung schon nach weniger als 6 Minuten Modelllaufzeit fälschlicherweise ein Fehler erkannt. Herkömmliche Lösungen könnten also hier so aussehen, die Modellgenauigkeit zu steigern. Dies würde zu mehr Rechenaufwand bzw. einem höheren Umfang des Modells führen, da mehr Einflussgrößen berücksichtigt werden müssten. Damit könnte der Fehler zwar vermindert, jedoch nie gänzlich eliminiert werden, wodurch das Modell noch immer eine Langzeitdrift aufwiese. Eine weitere Möglichkeit ist die bereits erwähnte Reinitialisierung. Hier müsste, z.B. in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise alle 3 Minuten, das Modell auf den aktuellen Sensorwert gesetzt werden. Dies hat aber den Nachteil, dass in einem solchen Fall noch mehr Abweichung zwischen Modell und Sensor verworfen würde, insbesondere, wenn sich ein Fehler kurz vor der Modellaufzeit von 3 Minuten bemerkbar macht, da dann das Modell mit einem bereits fehlerbehafteten Sensorsignal reinitialisiert würde, wenn dieses noch unterhalb der Fehlerschwelle liegt.
  • Wie eingangs erwähnt, können mittels des Verfahrens 100 auch andere Betriebsparameter bestimmt werden, so dass durch diese beispielhaften Erläuterungen lediglich die Funktionsweise dargestellt werden soll. Dies stellt jedoch keine abschließende Aufzählung sämtlicher Verwendungs- bzw. Betriebsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung dar. Vielmehr ermöglicht die vorliegende Erfindung grundsätzlich eine kontinuierliche Angleichung eines Modells oder einer anderen Rechenvorschrift an die abgebildete physikalische Wirklichkeit mittels eines Rückkopplungssignals 132. Ausgangsgrößen 112 des Modells können dabei, wie beschrieben, beispielsweise eine Drehzahl einer Welle, eine Temperatur, einen Druck, ein Drehmoment und/oder andere Betriebsparameter der Vorrichtung beinhalten. Geeignete Eingangsgrößen können ebenfalls Temperaturen, Drücke, Spannungen, Stromstärken, Durchflussmengen, Tastverhältnisse und andere messbare Parameter und/oder daraus ableitbare Größen sein.
  • In 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, wie sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und insgesamt mit 200 bezeichnet. In 2 sind Massenströme mit durchgezogenen, Datenströme mit gestrichelten Linien veranschaulicht.
  • In dem in 2 dargestellten Beispiel kann es sich bei der Vorrichtung um einen Kühlkreislauf 200 handeln, der zur Kühlung eines Geräts 230 vorgesehen ist. Der Kühlkreislauf umfasst beispielsweise einen ersten Wärmetauscher 210 und einen zweiten Wärmetauscher 220, wobei der erste Wärmetauscher 210 dazu bestimmt ist, mit einem ersten Kühl- bzw. Kältemittel, das mittels einer Pumpe 247 bereitgestellt wird, einem zweiten Kühl- bzw. Kältemittel, das zwischen den Wärmetauschern zirkuliert, Wärme zu entziehen. Das zweite Kühl- bzw. Kältemittel wird in dem dargestellten Beispiel mittels einer zweiten Pumpe 245 in den zweiten Wärmetauscher 220 befördert, wo es dem zu kühlenden Gerät 230 Wärme entzieht. Ein Sensor 250, beispielsweise ein Thermoelement oder ein anderes Temperaturmessgerät, überwacht im Betrieb des Kühlkreislaufs 200 die Temperatur des zweiten Kältemittels an einer Eingangsseite des zweiten Wärmetauschers 220 und sendet entsprechende Signale an eine Recheneinheit 260.
  • Die Recheneinheit 260 ist dazu eingerichtet, die Temperatur an dem Sensor 250 anhand von Eingangsgrößen zu berechnen bzw. zu modellieren. Aus dem empfangenen Signal des Sensors 250 und der modellierten Temperatur an dieser Stelle kann die Recheneinheit ermitteln, ob die Modellierung korrekt erfolgt ist und gegebenenfalls eine Korrektur des Modells vornehmen, wie auch in Bezug auf 1 bereits erläutert. Generell kann die Recheneinheit 260 auch dazu eingerichtet sein, den Kühlkreislauf anhand der modellierten Temperatur zu steuern, beispielsweise indem eine Förderleistung der ersten 247 und/oder zweiten Pumpe 245 mittels entsprechender Steuersignale der Recheneinheit 260 an einen ermittelten Kühlbedarf angepasst wird.
  • Fällt nun eine Komponente des Kühlkreislaufs 200 aus oder weist einen Fehler auf, beispielsweise eine der Pumpen 245, 247 oder der Sensor 250, so ergibt sich aus dem Vergleich des Sensorwerts mit dem modellierten Wert, den die Recheneinheit 260 durchführt, eine so große Abweichung zwischen den verglichenen Werten, dass die Recheneinheit 200 einen Fehler im System erkennt und entsprechende Maßnahmen durchführen bzw. veranlassen kann, wie oben beschrieben.
  • Wie erwähnt handelt, es sich bei dem Kühlkreislauf 200 lediglich um eine beispielhafte Ausgestaltung einer im Rahmen der Erfindung verwendbaren Vorrichtung. Es sind jedoch auch zahlreiche andere Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren 100 bzw. vorteilhafter Ausgestaltungen desselben denkbar und vorgesehen. Insbesondere kann das Verfahren 100 auch in vielen modellbasierten Diagnosen und Überwachungen im Zusammenhang mit dem Betrieb von Fahrzeugen im Allgemeinen und Brennkraftmaschinen und Abgasnachbehandlungssystemen im Speziellen einsetzbar.

Claims (11)

  1. Verfahren (100) zum Erkennen eines Fehlers (122) einer Vorrichtung, umfassend Empfangen zumindest einer Eingangsgröße (102), Bestimmen zumindest einer Ausgangsgröße (112) unter Verwendung einer Rechenvorschrift (110) aus der zumindest einen Eingangsgröße (102), Empfangen einer der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße (106), Ermitteln eines Rückkopplungssignals (132) unter Verwendung der zumindest einen Ausgangsgröße (112) und der Istgröße (106), Verwenden des Rückkopplungssignals (132) als eine Korrekturgröße zur Korrektur der Rechenvorschrift, Vergleichen der zumindest einen Ausgangsgröße (112) und der der Ausgangsgröße entsprechenden Istgröße (106) und Feststellen eines Vorliegens eines Fehlers (122) auf Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die Korrektur der Rechenvorschrift (110) in einem Betriebszustand, in dem sich die Istgröße (106) nicht ändert, insbesondere in einem stationären Zustand, so erfolgt, dass sich nach der Korrektur auch die zumindest eine Ausgangsgröße (112) nicht ändert und/oder wobei die Korrektur der Rechenvorschrift in einem Betriebszustand, in dem sich die Istgröße ändert, so erfolgt, dass sich die Ausgangsgröße (112) nach der Korrektur im gleichen Maße wie die Istgröße (106) ändert.
  3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgangsgröße (112) aus einem oder mehreren aus der Gruppe aus einem Druck, einer Temperatur, einer Drehzahl, einem Drehmoment, einer Leistung, einem Strom, einer Spannung, einem Massenstrom, einer Geschwindigkeit und einer Kraft ausgewählt ist.
  4. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Ausgangsgröße (112) oder eine daraus berechenbare Größe als eine der wenigstens einen Eingangsgröße dem Modell zugeführt wird.
  5. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Feststellen eines Vorliegens eines Fehlers, wenn eine Abweichung zwischen der Istgröße (106) und der zumindest einen Ausgangsgröße (112) eine Fehlerbedingung erfüllt, und ein Feststellen eines Nichtvorliegens eines Fehlers, wenn die Fehlerbedingung nicht erfüllt ist.
  6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die Fehlerbedingung ein Überschreiten eines Schwellwerts durch einen Betrag der Abweichung und/oder durch einen Funktionswert, der aus der Istgröße (106) und der zumindest einen Ausgangsgröße (112) berechenbar ist, umfasst.
  7. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Durchführen einer Maßnahme in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs.
  8. Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei die Maßnahme ein Ausgeben einer Warnmeldung und/oder ein Ausgeben eines Steuersignals und/oder ein Ansteuern der Vorrichtung und/oder ein Abschalten der Vorrichtung umfasst.
  9. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Y. Huang, Y. Zhang, Z. Wu, N. Li und J. Chambers: A Novel Adaptive Kalman Filter With Inaccurate Process and Measurement Noise Covariance Matrices. In IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 63, Nummer 2, S. 594-601, Feb. 2018

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