DE102022110493A1

DE102022110493A1 - Verfahren zur Fehlererkennung in der Produktion sowie Komponente

Info

Publication number: DE102022110493A1
Application number: DE102022110493.1A
Authority: DE
Inventors: Joscha Eirich; Christoph Hammer; Shaun Gillilan; Roland Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Komponente,wobei die Komponente eine Vielzahl von Fertigungsschritten durchläuft, umfassend die Schritte:- Bereitstellen der Komponente zur Prüfung;- Identifizieren logischer Einheiten innerhalb der Komponente, wobei eine logische Einheit eine Vielzahl von Einzelkomponenten umfasst;- Vermessen der logischen Einheiten zum Erfassen einer Vielzahl von Einzelmesswerten einer physikalischen Größe;- Berechnen der Abweichung (Ri,%-Abweichung) eines Einzelmesswerts zum Mittelwert der Einzelmesswerte zur Fehlererkennung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in der Produktion sowie eine Komponente, hergestellt nach dem Verfahren.
Qualitätskontrollen in Produktions- oder Fertigungsprozessen sind gängige Praxis. Gerade wenn es sich um komplexe Komponenten handelt, ist es aber meist schwierig, geeignete Tests und Prüfungen durchzuführen. Dies liegt unter anderem auch daran, dass es oftmals gar nicht möglich ist, geeignete i.O.-Werte (i. O.: in Ordnung) sicher zu definieren oder festzulegen. So weisen beispielsweise mehrere elektrische Energiespeicherzellen, wie beispielsweise Lithiumionenzellen, zueinander ggf. einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand auf, ohne dass tatsächlich ein Fehler vorliegen muss. Elektrische Schaltungen sind zumeist derart komplex, dass es nicht möglich ist, diese vollständig abzusichern. Durch interne und externe Einflüsse verändern sich zudem die physikalischen Eigenschaften von elektronischen Bauteilen auf unvorhersehbare Weise. In der Folge ist jede Messung einer elektrischen Schaltung nicht mit anderen Messungen elektrischer Verschaltungen oder zumindest nur schwer vergleichbar. Eine Grenzwertermittlung durch die Analyse von Daten ist in der Folge nur bedingt möglich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fehlererkennung in der Produktion sowie eine Komponente anzugeben, wobei sich das Verfahren durch seine Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Komponente gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente, wobei die Komponente eine Vielzahl von Fertigungsschritten durchläuft, die Schritte:

- Bereitstellen einer Komponente zur Prüfung;
- Identifizieren logischer Einheiten innerhalb der Komponente, wobei die logischen Einheiten eine Vielzahl von Einzelkomponenten umfasst;
- Vermessen der logischen Einheiten zum Erfassen einer Vielzahl von Einzelmesswerten einer physikalischen Größe;
- Berechnen der Abweichung eines Einzelmesswerts einer logischen Einheit zum Mittelwert der Einzelmesswerte der logischen Einheiten zur Fehlererkennung.

Das Verfahren zur Fehlererkennung in der Produktion ist besonders geeignet zur Fehlererkennung bei der Herstellung elektrischer Bauteile und Komponenten. Es hat sich herausgestellt, dass sich durch interne und externe Einflüsse die physikalischen Eigenschaften elektronischer Bauteile oftmals auf unvorhersehbare Weise ändern. Eine einfache Grenzwertermittlung durch die Analyse von Daten aus der Seriensteuerung ist daher in der Regel nicht möglich. Vorliegend wurde gefunden, dass über das Definieren bzw. Identifizieren logischer Einheiten innerhalb einer Komponente eine robuste Fehlererkennung möglich ist. Als Basis bzw. Referenz dienen hierbei nicht etwaige vorangegangene Messungen von „anderen Komponenten oder logischen Einheiten“, sondern der Mittelwert der Einzelmesswerte der logischen Einheiten innerhalb derselben Komponente.
Das Verfahren kann im Rahmen einer End-of-Line-Prüfung durchgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren auch während der Produktion bzw. des Herstellungsprozesses der Komponente zu einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführt werden. Das Verfahren ist ebenfalls an mehreren Produktionszwischenschritten der Komponente durchführbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist die physikalische Größe eine elektrische Größe, bevorzugt beispielsweise der elektrische Widerstand. Die logische Einheit ist zweckmäßigerweise eine funktionale, zusammenhängende Einheit innerhalb der Komponente. Bei einer elektronischen Komponente kann es sich gemäß einer Ausführungsform um eine Teilschaltung handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Komponente ein elektrischer Energiespeicher, wie er als Energiequelle in teil- oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen verwendet wird. Bei den Einzelkomponenten handelt es sich entsprechend typischerweise um Energiespeicherzellen, wie beispielsweise Lithiumionenzellen. Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:

- Messen des elektrischen Widerstands der logischen Einheit.

Zweckmäßigerweise erfolgt das Messen über in der Komponente bereits vorhandene Messtechnik/Sensoren. Elektrische Komponenten, wie beispielsweise elektrische Energiespeicher, weisen typischerweise entsprechende Vorrichtungen oder Einrichtungen auf, welche ausgelegt sind, Messdaten zu erfassen. Diese können vorliegend zweckmäßigerweise unmittelbar für das Verfahren verwendet werden. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise ausgelegt und eingerichtet, Spannungen, Ströme, Widerstände, Temperaturen etc. zu erfassen.
Zweckmäßigerweise umfasst eine logische Einheit mehrere Energiespeicherzellen bzw. eine Vielzahl von Energiespeicherzellen. Bei einer 5p-Verschaltung kann eine logische Einheit beispielsweise 5 Energiespeicherzellen umfassen. Bei einer 2p-Verschaltung 2 Energiespeicherzellen. Die Art und Weise, wie die logische Einheit jeweils identifiziert und definiert wird, ist einzelfallabhängig zu ermitteln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abweichung (R_{i,%-Abweichung}) nach folgender Formel ermittelt: $R_{i, % - A b w e i c h u n g} = \frac{R_{i} - R_{m e a n}}{R_{m a x}},$
wobei R_max der Maximalwert der Einzelmesswerte ist, und wobei R_mean das arithmetische Mittel der Einzelmesswerte ist. Es wurde gefunden, dass die vorhergehende Formel eine besonders zuverlässige Fehlererkennung ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Festlegen eines Grenzwerts;
- Vergleichen der Abweichung mit dem Grenzwert zum Erkennen eines Fehlers.

Zweckmäßigerweise wird ein Grenzwert definiert, um eine zulässige Abweichung festzulegen bzw. zu definieren. Wird der Grenzwert überschritten, ist ggf. eine Nacharbeit an der Komponente oder eine andere Reaktion von Nöten. Ist der Grenzwert unterschritten, kann davon ausgegangen werden, dass kein Fehler vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Auslesen der Einzelmesswerte aus einem Steuergerät des elektrischen Energiespeichers.

Zweckmäßigerweise werden vorhandenen Daten, Messwerte, Sensordaten etc. genutzt, um die Fehlererkennung zu realisieren.
Die Erfindung betrifft auch eine Komponente, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Bevorzugt handelt es sich um eine elektrische Komponente, insbesondere umfassend eine oder mehrere elektrische Schaltungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Komponente ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein Hochvoltspeicher, eines Kraftfahrzeugs. Kraftfahrzeuge der in Rede stehenden Art sind bevorzugt Landfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, Krafträder oder auch Nutzfahrzeuge.
Bevorzugt umfasst die Komponente eine Einrichtung, welche ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Bevorzugt umfasst die Einrichtung ein Steuergerät und zumindest einen Sensor, welcher ausgelegt ist, geeignete Messdaten zu erfassen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügte Figur.
Es zeigt:

1: ein Diagramm, erstellt auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt ein Diagramm mit einer x-Achse, auf welcher die Abweichung R_{i,%-Abwei-chung} aufgetragen ist. Auf der y-Achse ist die Häufigkeit aufgetragen. Bezugszeichen o bezeichnet einen Grenzwert. Zu erkennen ist, dass relativ viele Werte eine geringe Abweichung aufweisen, wobei der Grenzwert o teilweise auch deutlich überschritten wird. Hierbei ist in den entsprechenden logischen Einheiten mit einem Fehler zu rechnen. Beim vorliegenden Verfahren werden logische Einheiten innerhalb der zu untersuchenden Komponente, wie beispielsweise einem elektrischen Energiespeicher, identifiziert bzw. definiert. Die logischen Einheiten werden vermessen, sodass zu jeder logischen Einheit ein Einzelmesswert einer physikalischen Größe, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstand, vorhanden ist. Die im Diagramm dargestellte Abweichung R_{i,%-Abweichung} wird bevorzugt nach der Formel berechnet: $R_{i, % - A b w e i c h u n g} = \frac{R_{i} - R_{m e a n}}{R_{m a x}} .$
Die so berechneten Abweichungen sind im Diagramm entsprechend ihrer Häufigkeit aufgetragen.
Bezugszeichenliste

x: x-Achse, R_{i,%-Abweichung}
y: y-Achse, Häufigkeit
o: Grenzwert

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Komponente, wobei die Komponente eine Vielzahl von Fertigungsschritten durchläuft, umfassend die Schritte: - Bereitstellen der Komponente zur Prüfung; - Identifizieren logischer Einheiten innerhalb der Komponente, wobei eine logische Einheit eine Vielzahl von Einzelkomponenten umfasst; - Vermessen der logischen Einheiten zum Erfassen einer Vielzahl von Einzelmesswerten einer physikalischen Größe; - Berechnen einer Abweichung (R_{i,%-Abweichung}) eines Einzelmesswerts zum Mittelwert der Einzelmesswerte zur Fehlererkennung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die physikalische Größe eine elektrische Größe, insbesondere der elektrische Widerstand, ist, und wobei eine logische Einheit eine funktionale, zusammenhängende Einheit innerhalb der Komponente ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Komponente ein elektrischer Energiespeicher und die Einzelkomponenten Energiespeicherzellen sind, umfassend den Schritt: - Messen des elektrischen Widerstands der logischen Einheiten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine logische Einheit mehrere Energiespeicherzellen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abweichung (R_{i,%-Abweichung}) nach folgender Formel ermittelt wird, $R_{i, % - A b w e i c h u n g} = \frac{R_{i} - R_{m e a n}}{R_{m a x}},$
wobei R_max der Maximalwert der Einzelmesswerte ist, und wobei R_mean das arithmetische Mittel der Einzelmesswerte ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Festlegen eines Grenzwerts (o); - Vergleichen der Abweichung (R_{i,%-Abweichung}) mit dem Grenzwert zum Erkennen eines Fehlers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, umfassend den Schritt: - Auslesen der Einzelmesswerte aus einem Steuergerät des elektrischen Energiespeichers.
Komponente, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Komponente nach Anspruch 8, wobei die Komponente ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein Hochvoltspeicher, eines Kraftfahrzeugs ist.