本發(fā)明涉及一種前進(jìn)設(shè)備，一種組件，一種用于確定在運(yùn)行中可導(dǎo)電的部件的預(yù)防性更換的時(shí)間點(diǎn)的裝置以及方法。本發(fā)明尤其涉及對(duì)熔斷保險(xiǎn)裝置的預(yù)防性更換需求的指示。

背景技術(shù)：

私人個(gè)性交通設(shè)施的電氣化現(xiàn)階段發(fā)展迅猛。按照一種方案，在機(jī)動(dòng)車中設(shè)置高壓電池作為儲(chǔ)能裝置，借助所述高壓電池給電驅(qū)動(dòng)機(jī)提供電能。這里在故障情況下通過儲(chǔ)能裝置會(huì)產(chǎn)生非常大的電流(例如4500安或更大)。為了保障車載牽引電網(wǎng)的電安全性，設(shè)置保險(xiǎn)裝置，該保險(xiǎn)裝置在正常情況下就要承受非常大的電流。該保險(xiǎn)裝置常以熔斷保險(xiǎn)裝置的形式設(shè)置在高壓電池中，該高壓電池必須設(shè)計(jì)成具有高的設(shè)計(jì)電流/額定電流。為了能承受短暫允許的過電流，熔斷保險(xiǎn)裝置甚至必須設(shè)計(jì)為用于比就熔斷性能而言原本希望的更高的設(shè)計(jì)電流/額定電流。由于高的動(dòng)態(tài)負(fù)荷以及設(shè)計(jì)電流/額定電流與所需的分離電流之間的相對(duì)較小的差距，在考慮機(jī)動(dòng)車特有的邊界條件的情況下，整個(gè)使用階段對(duì)正確的保險(xiǎn)裝置設(shè)計(jì)提出高要求。換句話說，存在如下目標(biāo)沖突：保險(xiǎn)裝置應(yīng)當(dāng)具有盡可能小的損失系數(shù)地允許短暫允許的過電流，但在故障情況下為了保護(hù)車載牽引電網(wǎng)又應(yīng)該極短期地禁止更大的電流。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中保險(xiǎn)裝置被針對(duì)特定應(yīng)用情況來設(shè)計(jì)、試驗(yàn)并以相對(duì)小的件數(shù)生產(chǎn)。保險(xiǎn)裝置通常被選擇成具有比在沒有老化過程的情況下原本需要的更高的額定電流，以便使老化過程不導(dǎo)致前進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。保險(xiǎn)裝置的參數(shù)確定基于老化預(yù)估來進(jìn)行，該老化預(yù)估假設(shè)保險(xiǎn)裝置在整個(gè)特定使用壽命上在儲(chǔ)能裝置導(dǎo)電能力的上限上使用。替代地，按照保守(消極)確定的維護(hù)間隔來進(jìn)行保險(xiǎn)裝置的更換。這沒考慮實(shí)際進(jìn)行的保險(xiǎn)裝置應(yīng)力/老化。

文獻(xiàn)DE 10 2010 041 998A1公開了一種用于預(yù)測(cè)繼電器或接觸器的可 使用性的方法，在這里，借助溫度曲線來確定老化或者粘連預(yù)防。接觸器的老化尤其由于開關(guān)過程引起，開關(guān)過程按照開關(guān)頻率和開關(guān)電功率強(qiáng)度而對(duì)引導(dǎo)電流的部件的老化產(chǎn)生影響。相應(yīng)地提出，對(duì)開關(guān)過程計(jì)數(shù)或者確定每次開關(guān)功率，用于預(yù)估部件的可使用性。

文獻(xiàn)DE 10 2012 215 063A1公開了一種接觸器監(jiān)視電路，其中，老化計(jì)數(shù)器通過反饋連接到監(jiān)視電路中。通過這種方式能夠識(shí)別接觸器的快速老化并且能夠修正對(duì)被監(jiān)視的接觸器的老化狀態(tài)的過于保守的估計(jì)。

在現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法沒有公開持續(xù)引導(dǎo)電流的部件例如熔斷保險(xiǎn)裝置，需要不必要高的成本來針對(duì)應(yīng)用/目標(biāo)來特定地開發(fā)。上述設(shè)計(jì)方法在其他耦合分離元件的參數(shù)設(shè)計(jì)(包裝及成本)以及短路時(shí)的臨界斷開性能方面是不利的。在維護(hù)和保養(yǎng)方面也使成本提高，因?yàn)榫S護(hù)間隔是根據(jù)各個(gè)部件的消極老化(高強(qiáng)度使用)確定的，盡管最終用戶的具體行駛情況有時(shí)不符合這樣高強(qiáng)度的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)是，消除上述缺陷。

根據(jù)本發(fā)明，上述指定任務(wù)通過一種用于確定始終可導(dǎo)電的部件的預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的方法來解決。因而該部件尤其不具有例如可構(gòu)造為繼電器或接觸器的開關(guān)。此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)對(duì)于部件的預(yù)防性更換應(yīng)理解為這樣的過程：在該過程中部件盡管還有持續(xù)的功能性但(例如由老化引起)被更換，以保證繼續(xù)可靠的功能。在第一步驟中確定部件的隨著時(shí)間確定的連續(xù)使用狀況。對(duì)于“連續(xù)”使用狀況在本發(fā)明范圍內(nèi)尤其應(yīng)理解為，確定電流大小并且這優(yōu)選與確定或識(shí)別到部件的開關(guān)過程或者電運(yùn)行特征參數(shù)的不穩(wěn)定變化無關(guān)。當(dāng)然，可以通過在不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)特征參量進(jìn)行采抽樣式確定來確定連續(xù)使用狀況。換句話說，尤其不需要進(jìn)行連續(xù)的使用狀況確定。該確定而是可在部件運(yùn)行期間在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)或者在達(dá)到預(yù)定的被監(jiān)視特征參量臨界值時(shí)才進(jìn)行。特別是，在部穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下不對(duì)開關(guān)過程或者電特征參量進(jìn)行計(jì)數(shù)或者對(duì)這樣的過程或參量分別處理或整合。接著將該使用狀況與預(yù)定的參考進(jìn)行比較。由于使用狀況可以影響老化過程，可以從存儲(chǔ)器里讀取分配給該使用狀況的特征值并將其作為預(yù)定的參照與所確定的使用狀況進(jìn)行比較。因此可以給該參照分配一個(gè)預(yù)定 老化狀態(tài)特征值。只要確定了使用狀況與參照之間存在預(yù)定關(guān)系，就輸出一個(gè)代表預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)。尤其可以向包含該部件的向前進(jìn)設(shè)備的使用者進(jìn)行該輸出。該信號(hào)例如可以顯示修理廠查找，維護(hù)間隔到期等。替代地或附加地，該信號(hào)可以產(chǎn)生故障存儲(chǔ)器登記，以便在今后的檢查中也能替換繼續(xù)老化的部件。結(jié)果是，熔斷保險(xiǎn)裝置的設(shè)計(jì)可以更針對(duì)斷開情況。此外其余部件可以設(shè)計(jì)得不那么參數(shù)盈余。相反，通過確定部件的實(shí)際老化并且及時(shí)顯示可能需要的部件更換，可以避免包括該部件的驅(qū)動(dòng)系提前故障。

從屬權(quán)利給出發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案。

使用狀況例如可以標(biāo)志部件的電流負(fù)載。換句話說，可以隨著時(shí)間確定由部件引導(dǎo)的電流強(qiáng)度并且按照預(yù)定的規(guī)則得出總量。在此該規(guī)則定義了部件基于電流負(fù)載的(消耗)使用狀況。相應(yīng)低可以確定部件的溫度或者與部件溫度對(duì)應(yīng)的溫度并將其用于識(shí)別老化狀態(tài)。特別是，既考察被引導(dǎo)的電能也考察溫度負(fù)載則可以很大程度上精確反映部件的實(shí)際老化狀態(tài)。也可以確定其他代表由該部件傳輸?shù)碾娔艿膮⒘?。例如可以在知道電阻的情況下使用電壓測(cè)量來確定部件的發(fā)熱和電流負(fù)載。使用狀況的確定可以在多個(gè)運(yùn)行周期上并且此外在明顯更長的時(shí)間段上進(jìn)行。特別是，使用狀況的確定直接在按照本發(fā)明構(gòu)造的前進(jìn)設(shè)備首次投入運(yùn)行后開始，并且隨著輸出信號(hào)或隨著實(shí)際更換部件或者說由維護(hù)人員對(duì)用于確定使用狀況的間隔進(jìn)行重置而結(jié)束。因而在根據(jù)本發(fā)明確定的使用狀況以預(yù)定方式相對(duì)于參照的關(guān)系并且所建議的信號(hào)唄輸出之前，可能經(jīng)過若干天和/或周和/或月和/或年。

所述參照可以例如以特征曲線族的形式保存，該特征曲線代表與使用狀況相關(guān)部件老化過程。特別是在特征曲線族中老化過程可與由該部件引導(dǎo)的電流成平方關(guān)系。優(yōu)選可以對(duì)電流或它的平方積分，用來確定與老化狀態(tài)成正比的使用狀況特征參量。在特征曲線族中也可以考慮溫度。尤其是溫度也可以對(duì)使用狀況的特征參量產(chǎn)生平方關(guān)系的影響。

該部件例如可以是保險(xiǎn)裝置(例如熔斷保險(xiǎn)裝置)，該保險(xiǎn)裝置在符合規(guī)定的運(yùn)行中被電能流過，以驅(qū)動(dòng)前進(jìn)設(shè)備，該電能例如帶來在高至500安培范圍內(nèi)的電流和高至10000安培的短路電流。替代地或附加地，該部件可設(shè)置用于保護(hù)電驅(qū)動(dòng)的前進(jìn)設(shè)備的車載牽引電網(wǎng)。由這些部件引導(dǎo)的 電能使部件相對(duì)快地老化，因而，根據(jù)本發(fā)明響應(yīng)輸出信號(hào)來更換部件一方面導(dǎo)致高度運(yùn)行安全性，另一方面導(dǎo)致車載牽引電網(wǎng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)更好地符合實(shí)際要求。

該信號(hào)例如在部件或者說進(jìn)設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)中也可以在沒有特別要求的情況下輸出。換句話說，信號(hào)不是在故障非常有可能發(fā)生、正在面臨或者甚至已經(jīng)發(fā)生的狀態(tài)下輸出。而是尤其在該信號(hào)不會(huì)使所在地使用者明顯從重要的或者關(guān)系安全性的事務(wù)分心時(shí)輸出信號(hào)。正如上面描述，該信號(hào)也可導(dǎo)致制定故障存儲(chǔ)器登記，該故障存儲(chǔ)器登記本身不是直接由使用者識(shí)別，而是由可能參與的維護(hù)人員才來識(shí)別。

因而，在本發(fā)明的明確方案中提出，借助在運(yùn)行中為了電池管理系統(tǒng)(BMS)的其他功用而已經(jīng)收集的測(cè)量數(shù)據(jù)(特別是電流和溫度)來確定剩余使用壽命預(yù)估，使得高壓保險(xiǎn)裝置在車輛的維護(hù)方案中可以在最晚可能的時(shí)間點(diǎn)更換，而不發(fā)生不必要的部件斷開或者失靈。

所提出的方法一般性地使得能夠替換小參數(shù)的(從而質(zhì)量更有利并且更小的)高壓部件。以這種方法實(shí)現(xiàn)的適應(yīng)負(fù)載的維護(hù)避免了客戶可感受到的失靈，而不產(chǎn)生不必要的費(fèi)用。

為此電池管理系統(tǒng)可以使用電流以及可能相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)，以便借助所涉及的高壓部件的消耗使用模型確定該部件的剩余使用壽命。由此，對(duì)于這里考察的高壓熔斷保險(xiǎn)裝置，設(shè)計(jì)電流/額定電流以及溫度影響借此可以說按使用特定地針對(duì)相應(yīng)的熔化整體來應(yīng)用。如果預(yù)估的剩余使用壽命低于在維護(hù)方案范圍內(nèi)確定的值，則要求最終用戶去維修廠。在那里可以在合適的時(shí)間點(diǎn)更換所涉及的部件。用這種方式避免在行駛運(yùn)行中或者說在對(duì)于使用者特別不利的時(shí)間點(diǎn)發(fā)生保險(xiǎn)裝置的斷開或者失靈。

按照本發(fā)明第二方面，提出一種用于確定電氣和/或電子部件預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的裝置。該裝置包括確定單元，它設(shè)置用于確定部件的隨時(shí)間的使用狀況。該確定單元例如可包含溫度計(jì)和/或電流傳感器和/或電壓傳感器，因此也被理解為感測(cè)單元。該裝置還包含分析處理單元(例如微控制器，可編程處理器，超微控制器等)，其設(shè)置用于將所述使用狀況與預(yù)定參照進(jìn)行比較。該分析處理單元為此可與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在信息技術(shù)上相連接，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供所述參照以及按照最先提到的發(fā)明方面阿里實(shí)施所述方法的指示。輸出單元設(shè)置用于響應(yīng)由分析處理單元實(shí)施的比較的預(yù)定結(jié)果 來輸出代表預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)。輸出單元為此例如可以包含顯示設(shè)備(如顯示屏，抬頭顯示器等)和/或揚(yáng)聲器。當(dāng)然，輸出單元也可具有無線接口，用于與使用者的無線終端設(shè)備進(jìn)行通信，借助該無線終端設(shè)備將根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的信號(hào)呈現(xiàn)給使用者。替代地或附加地，輸出單元可以在信息技術(shù)上與故障存儲(chǔ)器耦合，該故障存儲(chǔ)器響應(yīng)根據(jù)本發(fā)明提出的信號(hào)而得到對(duì)應(yīng)的故障存儲(chǔ)器登記。以這種方式，本發(fā)明裝置設(shè)置用于實(shí)施按照最先提到的發(fā)明方面的方法步驟，因此以相應(yīng)的方式產(chǎn)生所述特征、特征組合以及由它們得出的優(yōu)勢(shì)，為了避免重復(fù)可以參閱上面的解釋。

按照本發(fā)明第三方面，提出一種組件，它包括按照上述本發(fā)明第二方面的裝置以及通過該裝置監(jiān)視的部件(例如保險(xiǎn)裝置，特別是熔斷保險(xiǎn)裝置)。該組件可以設(shè)置用于在前進(jìn)設(shè)備的車載牽引電網(wǎng)中的應(yīng)用和/或保險(xiǎn)。

按照本發(fā)明第四方面，提出一種前進(jìn)設(shè)備(例如轎車，運(yùn)輸機(jī)，載重車，摩托車，飛機(jī)和/或船舶)，它包括按照上述本發(fā)明第二方面的裝置并且替代地或附加地包括按照前述本發(fā)明第三方面的組件。最后提及兩個(gè)本發(fā)明方面也相應(yīng)于前述第一發(fā)明方面實(shí)現(xiàn)了所述特征、特征組合以及優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

下面參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中示出：

圖1本發(fā)明的可電驅(qū)動(dòng)的前進(jìn)設(shè)備的實(shí)施例的部件示意視圖，帶有本發(fā)明組件的實(shí)施例；

圖2本發(fā)明組件的實(shí)施例的部件細(xì)節(jié)視圖；和

圖3說明用于確定始終可導(dǎo)電的部件的預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的本發(fā)明方法的實(shí)施例步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出作為前進(jìn)設(shè)備的轎車10，它具有作為本發(fā)明組件的車載牽引電網(wǎng)12。車載牽引電網(wǎng)12具有電驅(qū)動(dòng)機(jī)1，該電驅(qū)動(dòng)機(jī)由電化學(xué)儲(chǔ)能裝置2供應(yīng)牽引能量。

圖2示出在圖1中概括示出的車載牽引電網(wǎng)12的部件，以本發(fā)明裝置的部件擴(kuò)展了該車載牽引電網(wǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置2，這些部件全部安裝在電化學(xué)儲(chǔ)能裝置2的殼體13內(nèi)。為了保護(hù)電池單元14和電驅(qū)動(dòng)機(jī)1之間的 能量流防止過高電流，設(shè)置了熔斷保險(xiǎn)裝置3作為電部件，該熔斷保險(xiǎn)裝置應(yīng)響應(yīng)預(yù)定的分離電流強(qiáng)度來斷開電路。由于熔斷保險(xiǎn)裝置3天然地遭受老化過程，該老化過程使得電流承載能力和分離電流強(qiáng)度隨時(shí)間下降，因此，感測(cè)裝置的溫度傳感器9和電流傳感器11在信息技術(shù)上與作為分析處理單元呈電池管理系統(tǒng)(BMS)4形式的電子控制器連接。該電池管理系統(tǒng)4信息技術(shù)上與揚(yáng)聲器7連接，通過該揚(yáng)聲器可以輸出聲音信號(hào)8。設(shè)置顯示屏6作為輸出單元的另一元件，該顯示屏也在信息技術(shù)上與電子控制器4連接。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5在信息技術(shù)上與電子控制器4連接并準(zhǔn)備好用于評(píng)價(jià)使用狀況的參照和用于實(shí)施本發(fā)明方法的指示。

圖3示出用于確定始終可導(dǎo)電的部件的預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的本發(fā)明方法的實(shí)施例步驟。在步驟100中，至少在包含這些部件的機(jī)動(dòng)車被運(yùn)行的那些時(shí)間點(diǎn)，以通過電流的形式確定部件的連續(xù)使用狀況。附加地確定由運(yùn)行引起的部件溫度升高并且在確定使用狀況時(shí)加以考慮。在步驟200中將該使用狀況與來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的預(yù)定參照進(jìn)行比較，在步驟300中，響應(yīng)預(yù)定的比較結(jié)果，尤其是達(dá)到由該參照標(biāo)志的閾值，借助揚(yáng)聲器和顯示屏輸出代表預(yù)防性更換時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)。此外在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)一個(gè)故障登記，該故障登記說明部件名稱和建議的更換時(shí)間點(diǎn)。以這種方式，包含在本發(fā)明車載牽引電網(wǎng)中的部件可以這樣設(shè)計(jì)，使得它們更好地與通過車載電網(wǎng)運(yùn)行引起的實(shí)際負(fù)荷相符。由此可以避免不必要的重量、不必要的成本以及在按照本發(fā)明構(gòu)型的前進(jìn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)不必要的能量消耗。此外可以減少維護(hù)成本(診斷等)，因?yàn)檫@些部件僅在需要情況下才更換。

即使借助結(jié)合附圖闡述的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的各個(gè)方面以及實(shí)施方式，專業(yè)人員也可以對(duì)所描述的實(shí)施例的特征進(jìn)行改變和組合，而不離開本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。

附圖標(biāo)記列表

1 電驅(qū)動(dòng)機(jī)

2 電化學(xué)儲(chǔ)能裝置

3 熔斷保險(xiǎn)裝置

4 電池管理系統(tǒng)

5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

6 顯示屏

7 揚(yáng)聲器

8 聲音信號(hào)

9 溫度傳感器

10 轎車

11 電流傳感器

12 車載牽引電網(wǎng)

13 殼體

14 電化學(xué)電池單元

100–300 方法步驟。