前进设备、组件、用于确定部件更换时间点的装置和方法与流程

本发明涉及一种前进设备，一种组件，一种用于确定在运行中可导电的部件的预防性更换的时间点的装置以及方法。本发明尤其涉及对熔断保险装置的预防性更换需求的指示。

背景技术：

私人个性交通设施的电气化现阶段发展迅猛。按照一种方案，在机动车中设置高压电池作为储能装置，借助所述高压电池给电驱动机提供电能。这里在故障情况下通过储能装置会产生非常大的电流(例如4500安或更大)。为了保障车载牵引电网的电安全性，设置保险装置，该保险装置在正常情况下就要承受非常大的电流。该保险装置常以熔断保险装置的形式设置在高压电池中，该高压电池必须设计成具有高的设计电流/额定电流。为了能承受短暂允许的过电流，熔断保险装置甚至必须设计为用于比就熔断性能而言原本希望的更高的设计电流/额定电流。由于高的动态负荷以及设计电流/额定电流与所需的分离电流之间的相对较小的差距，在考虑机动车特有的边界条件的情况下，整个使用阶段对正确的保险装置设计提出高要求。换句话说，存在如下目标冲突：保险装置应当具有尽可能小的损失系数地允许短暂允许的过电流，但在故障情况下为了保护车载牵引电网又应该极短期地禁止更大的电流。因此，在现有技术中保险装置被针对特定应用情况来设计、试验并以相对小的件数生产。保险装置通常被选择成具有比在没有老化过程的情况下原本需要的更高的额定电流，以便使老化过程不导致前进设备的运行风险。保险装置的参数确定基于老化预估来进行，该老化预估假设保险装置在整个特定使用寿命上在储能装置导电能力的上限上使用。替代地，按照保守(消极)确定的维护间隔来进行保险装置的更换。这没考虑实际进行的保险装置应力/老化。

文献DE 10 2010 041 998A1公开了一种用于预测继电器或接触器的可 使用性的方法，在这里，借助温度曲线来确定老化或者粘连预防。接触器的老化尤其由于开关过程引起，开关过程按照开关频率和开关电功率强度而对引导电流的部件的老化产生影响。相应地提出，对开关过程计数或者确定每次开关功率，用于预估部件的可使用性。

文献DE 10 2012 215 063A1公开了一种接触器监视电路，其中，老化计数器通过反馈连接到监视电路中。通过这种方式能够识别接触器的快速老化并且能够修正对被监视的接触器的老化状态的过于保守的估计。

在现有技术中已知的方法没有公开持续引导电流的部件例如熔断保险装置，需要不必要高的成本来针对应用/目标来特定地开发。上述设计方法在其他耦合分离元件的参数设计(包装及成本)以及短路时的临界断开性能方面是不利的。在维护和保养方面也使成本提高，因为维护间隔是根据各个部件的消极老化(高强度使用)确定的，尽管最终用户的具体行驶情况有时不符合这样高强度的使用。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是，消除上述缺陷。

根据本发明，上述指定任务通过一种用于确定始终可导电的部件的预防性更换时间点的方法来解决。因而该部件尤其不具有例如可构造为继电器或接触器的开关。此外，在本发明范围内对于部件的预防性更换应理解为这样的过程：在该过程中部件尽管还有持续的功能性但(例如由老化引起)被更换，以保证继续可靠的功能。在第一步骤中确定部件的随着时间确定的连续使用状况。对于“连续”使用状况在本发明范围内尤其应理解为，确定电流大小并且这优选与确定或识别到部件的开关过程或者电运行特征参数的不稳定变化无关。当然，可以通过在不同时间点对特征参量进行采抽样式确定来确定连续使用状况。换句话说，尤其不需要进行连续的使用状况确定。该确定而是可在部件运行期间在预定的时间点或者在达到预定的被监视特征参量临界值时才进行。特别是，在部稳定运行状态下不对开关过程或者电特征参量进行计数或者对这样的过程或参量分别处理或整合。接着将该使用状况与预定的参考进行比较。由于使用状况可以影响老化过程，可以从存储器里读取分配给该使用状况的特征值并将其作为预定的参照与所确定的使用状况进行比较。因此可以给该参照分配一个预定 老化状态特征值。只要确定了使用状况与参照之间存在预定关系，就输出一个代表预防性更换时间点的信号。尤其可以向包含该部件的向前进设备的使用者进行该输出。该信号例如可以显示修理厂查找，维护间隔到期等。替代地或附加地，该信号可以产生故障存储器登记，以便在今后的检查中也能替换继续老化的部件。结果是，熔断保险装置的设计可以更针对断开情况。此外其余部件可以设计得不那么参数盈余。相反，通过确定部件的实际老化并且及时显示可能需要的部件更换，可以避免包括该部件的驱动系提前故障。

从属权利给出发明的优选扩展方案。

使用状况例如可以标志部件的电流负载。换句话说，可以随着时间确定由部件引导的电流强度并且按照预定的规则得出总量。在此该规则定义了部件基于电流负载的(消耗)使用状况。相应低可以确定部件的温度或者与部件温度对应的温度并将其用于识别老化状态。特别是，既考察被引导的电能也考察温度负载则可以很大程度上精确反映部件的实际老化状态。也可以确定其他代表由该部件传输的电能的参量。例如可以在知道电阻的情况下使用电压测量来确定部件的发热和电流负载。使用状况的确定可以在多个运行周期上并且此外在明显更长的时间段上进行。特别是，使用状况的确定直接在按照本发明构造的前进设备首次投入运行后开始，并且随着输出信号或随着实际更换部件或者说由维护人员对用于确定使用状况的间隔进行重置而结束。因而在根据本发明确定的使用状况以预定方式相对于参照的关系并且所建议的信号呗输出之前，可能经过若干天和/或周和/或月和/或年。

所述参照可以例如以特征曲线族的形式保存，该特征曲线代表与使用状况相关部件老化过程。特别是在特征曲线族中老化过程可与由该部件引导的电流成平方关系。优选可以对电流或它的平方积分，用来确定与老化状态成正比的使用状况特征参量。在特征曲线族中也可以考虑温度。尤其是温度也可以对使用状况的特征参量产生平方关系的影响。

该部件例如可以是保险装置(例如熔断保险装置)，该保险装置在符合规定的运行中被电能流过，以驱动前进设备，该电能例如带来在高至500安培范围内的电流和高至10000安培的短路电流。替代地或附加地，该部件可设置用于保护电驱动的前进设备的车载牵引电网。由这些部件引导的 电能使部件相对快地老化，因而，根据本发明响应输出信号来更换部件一方面导致高度运行安全性，另一方面导致车载牵引电网构件的设计更好地符合实际要求。

该信号例如在部件或者说进设备正常运行状态中也可以在没有特别要求的情况下输出。换句话说，信号不是在故障非常有可能发生、正在面临或者甚至已经发生的状态下输出。而是尤其在该信号不会使所在地使用者明显从重要的或者关系安全性的事务分心时输出信号。正如上面描述，该信号也可导致制定故障存储器登记，该故障存储器登记本身不是直接由使用者识别，而是由可能参与的维护人员才来识别。

因而，在本发明的明确方案中提出，借助在运行中为了电池管理系统(BMS)的其他功用而已经收集的测量数据(特别是电流和温度)来确定剩余使用寿命预估，使得高压保险装置在车辆的维护方案中可以在最晚可能的时间点更换，而不发生不必要的部件断开或者失灵。

所提出的方法一般性地使得能够替换小参数的(从而质量更有利并且更小的)高压部件。以这种方法实现的适应负载的维护避免了客户可感受到的失灵，而不产生不必要的费用。

为此电池管理系统可以使用电流以及可能相关的温度数据，以便借助所涉及的高压部件的消耗使用模型确定该部件的剩余使用寿命。由此，对于这里考察的高压熔断保险装置，设计电流/额定电流以及温度影响借此可以说按使用特定地针对相应的熔化整体来应用。如果预估的剩余使用寿命低于在维护方案范围内确定的值，则要求最终用户去维修厂。在那里可以在合适的时间点更换所涉及的部件。用这种方式避免在行驶运行中或者说在对于使用者特别不利的时间点发生保险装置的断开或者失灵。

按照本发明第二方面，提出一种用于确定电气和/或电子部件预防性更换时间点的装置。该装置包括确定单元，它设置用于确定部件的随时间的使用状况。该确定单元例如可包含温度计和/或电流传感器和/或电压传感器，因此也被理解为感测单元。该装置还包含分析处理单元(例如微控制器，可编程处理器，超微控制器等)，其设置用于将所述使用状况与预定参照进行比较。该分析处理单元为此可与数据存储器在信息技术上相连接，该数据存储器提供所述参照以及按照最先提到的发明方面阿里实施所述方法的指示。输出单元设置用于响应由分析处理单元实施的比较的预定结果 来输出代表预防性更换时间点的信号。输出单元为此例如可以包含显示设备(如显示屏，抬头显示器等)和/或扬声器。当然，输出单元也可具有无线接口，用于与使用者的无线终端设备进行通信，借助该无线终端设备将根据本发明设置的信号呈现给使用者。替代地或附加地，输出单元可以在信息技术上与故障存储器耦合，该故障存储器响应根据本发明提出的信号而得到对应的故障存储器登记。以这种方式，本发明装置设置用于实施按照最先提到的发明方面的方法步骤，因此以相应的方式产生所述特征、特征组合以及由它们得出的优势，为了避免重复可以参阅上面的解释。

按照本发明第三方面，提出一种组件，它包括按照上述本发明第二方面的装置以及通过该装置监视的部件(例如保险装置，特别是熔断保险装置)。该组件可以设置用于在前进设备的车载牵引电网中的应用和/或保险。

按照本发明第四方面，提出一种前进设备(例如轿车，运输机，载重车，摩托车，飞机和/或船舶)，它包括按照上述本发明第二方面的装置并且替代地或附加地包括按照前述本发明第三方面的组件。最后提及两个本发明方面也相应于前述第一发明方面实现了所述特征、特征组合以及优势。

附图说明

下面参考附图来详细说明本发明的实施例。在附图中示出：

图1本发明的可电驱动的前进设备的实施例的部件示意视图，带有本发明组件的实施例；

图2本发明组件的实施例的部件细节视图；和

图3说明用于确定始终可导电的部件的预防性更换时间点的本发明方法的实施例步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出作为前进设备的轿车10，它具有作为本发明组件的车载牵引电网12。车载牵引电网12具有电驱动机1，该电驱动机由电化学储能装置2供应牵引能量。

图2示出在图1中概括示出的车载牵引电网12的部件，以本发明装置的部件扩展了该车载牵引电网的电化学储能装置2，这些部件全部安装在电化学储能装置2的壳体13内。为了保护电池单元14和电驱动机1之间的 能量流防止过高电流，设置了熔断保险装置3作为电部件，该熔断保险装置应响应预定的分离电流强度来断开电路。由于熔断保险装置3天然地遭受老化过程，该老化过程使得电流承载能力和分离电流强度随时间下降，因此，感测装置的温度传感器9和电流传感器11在信息技术上与作为分析处理单元呈电池管理系统(BMS)4形式的电子控制器连接。该电池管理系统4信息技术上与扬声器7连接，通过该扬声器可以输出声音信号8。设置显示屏6作为输出单元的另一元件，该显示屏也在信息技术上与电子控制器4连接。数据存储器5在信息技术上与电子控制器4连接并准备好用于评价使用状况的参照和用于实施本发明方法的指示。

图3示出用于确定始终可导电的部件的预防性更换时间点的本发明方法的实施例步骤。在步骤100中，至少在包含这些部件的机动车被运行的那些时间点，以通过电流的形式确定部件的连续使用状况。附加地确定由运行引起的部件温度升高并且在确定使用状况时加以考虑。在步骤200中将该使用状况与来自数据存储器的预定参照进行比较，在步骤300中，响应预定的比较结果，尤其是达到由该参照标志的阈值，借助扬声器和显示屏输出代表预防性更换时间点的信号。此外在数据存储器内存储一个故障登记，该故障登记说明部件名称和建议的更换时间点。以这种方式，包含在本发明车载牵引电网中的部件可以这样设计，使得它们更好地与通过车载电网运行引起的实际负荷相符。由此可以避免不必要的重量、不必要的成本以及在按照本发明构型的前进设备运行时不必要的能量消耗。此外可以减少维护成本(诊断等)，因为这些部件仅在需要情况下才更换。

即使借助结合附图阐述的实施例详细说明了本发明的各个方面以及实施方式，专业人员也可以对所描述的实施例的特征进行改变和组合，而不离开本发明的范围，本发明的保护范围由权利要求限定。

附图标记列表

1 电驱动机

2 电化学储能装置

3 熔断保险装置

4 电池管理系统

5 数据存储器

6 显示屏

7 扬声器

8 声音信号

9 温度传感器

10 轿车

11 电流传感器

12 车载牵引电网

13 壳体

14 电化学电池单元

100–300 方法步骤。