Elektromechanische Komponente für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Protokollieren von Belastungszuständen der elektromechanischen Komponente

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Komponente für ein Kraftfahrzeug. Eine solche Komponente kann beispielsweise eine Kraftstoffhochdruckpumpe sein. Für die Komponente soll während eines Betriebs in dem Kraftfahrzeug ein so genanntes Datenlogging durchgeführt werden. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren für ein solches Datenlogging, das heißt ein Verfahren zum Protokollieren von Belastungszuständen der elektromecha nischen Komponente.

Um in einem Kraftfahrzeug für eine elektromechanische Komponente die Belastungszustände zu ermitteln, die sich im Betrieb ergeben, kann in dem Kraftfahrzeug zusätzlich ein Datenlogger, also eine Datenschreibereinrichtung, bereitgestellt sein. Eine solche Datenschreibereinrichtung ist beispielsweise aus der

DE 10 2010 053 955 Al bekannt. Werden aber mittels einer Da tenschreibereinrichtung Zeitsignale, also beispielsweise Sensorsignale, gespeichert, so kann sich im Verlauf einer Erprobung eines Kraftfahrzeugs insgesamt ein Datenvolumen ergeben, dass nur mit hohem technischen Aufwand in dem

Kraftfahrzeug, das heißt onboard, gespeichert werden kann. Eine Strategie zum Reduzieren des Datenvolumens ist aus der genannten Druckschrift bekannt, wo beschrieben ist, dass beispielsweise eine Quantisierung und/oder eine Abtastrate für Zeitsignale adaptiv an den Inhalt der Zeitsignale angepasst wird.

Bei der Erprobung eines Kraftfahrzeugs nutzt der Hersteller des Kraftfahrzeugs auch elektromechanische Komponenten von Zu lieferbetrieben, die ihrerseits daran interessiert sind, für die von ihnen bereitgestellte elektromechanische Komponente eine Datenakquisition oder ein Datenlogging zu erhalten. Dies kann aber umständlich sein, da der Zulieferer für die elektrome chanische Komponente das für die Erprobung ausgerüstete Kraftfahrzeug zusätzlich mit einer Datenschreibereinrichtung ausstatten und diese mit der zu prüfenden elektromechanischen Komponente verbinden muss. Hierfür muss also eine Fachkraft des Zulieferers vor Ort bei dem Hersteller des zu erprobenden Kraftfahrzeugs sein.

Datenschreibereinrichtungen sind in der Regel separate Geräte, die in dem Kraftfahrzeug zusätzlich zu den für den eigentlichen Betrieb benötigten Komponenten bereitgestellt werden. Um eine solchen Datenschreibereinrichtung mit einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs verbinden zu können, ist aus der

DE 10 2015 003 211 Al ein Adapter bekannt, der die Diagnose schnittstelle des Steuergeräts mit zwei unterschiedlichen Testgeräten verbinden kann.

Allerdings kann ein Testgerät oder eine Datenschreiberein richtung eines Zulieferers in dem Kraftfahrzeug hinderlich für die eigentliche Erprobung des Kraftfahrzeugs sein. Für die Messung von realen Komponentendaten wird somit ein externes Messsystem benötigt, welches sehr aufwändig und kostspielig zum Test vorbereitet und mitgeführt werden muss. Entsprechender Betreuungsaufwand und die Bereitschaft des Kraftfahrzeugher stellers zum Mitführen eines solchen zusätzlichen Messsystems sind nötig. Wird gleich eine ganze Flotte von Kraftfahrzeugen für eine Felderprobung ausgestattet, so muss jedes dieser Kraft fahrzeuge mit dem Messsystem ausgestattet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Mitführen einer Datenschreibereinrichtung für eine elektromechanische Kompo nente in einem Kraftfahrzeug zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Er findung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.

Die Erfindung sieht vor, dass eine Datenschreibereinrichtung als ein Bestandteil der zu überwachenden elektromechanischen Komponente bereitgestellt wird. Entsprechend ist durch die Erfindung eine elektromechanische Komponente bereitgestellt. Eine solche elektromechanische Komponente kann beispielsweise die besagte Kraftstoffhochdruckpumpe oder ein elektrisch steuerbares Ventil sein, um nur Beispiele zu nennen. Die Er findung nutzt hierbei Bestandteile der Komponente, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, nämlich zumindest einen elektrischen Anschluss der Komponente, wobei der Anschluss zumindest ein elektrisches Leitungselement, also z.B. einen Draht oder eine Leiterbahn, aufweist. Der elektrische Anschluss ist dazu eingerichtet, eine elektrische Spannung für eine elektrische Versorgung einer elektromechanischen Funktions einheit der Komponente und/oder zum Steuern der Funktionseinheit zu empfangen. Mit „Funktionseinheit" ist hier derjenige elektromechanische Bestandteil der Komponente gemeint, der zum eigentlichen Bereitstellen einer Funktion der Komponente in dem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Mit anderen Worten wirkt die Komponente mittels ihrer Funktionseinheit in dem Kraftfahrzeug. Die Funktionseinheit kann beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder einen Elektromagneten umfassen. Die Funk tionseinheit kann auch beispielsweise eine elektronische Steuerschaltung für eine elektrische Maschine (eine so genannte Leistungselektronik) und/oder einen Mikrocontroller umfassen. Die über den Anschluss empfangene elektrische Spannung kann eine Versorgungsspannung (z.B. eine Gleichspannung für den Betrieb) oder ein Leistungssignal (beispielsweise zum Versorgen eines Elektromagneten oder einer elektrischen Maschine) oder ein Steuersignal zum Beispiel zum Schalten einer Schaltung der Funktionseinheit sein. Über den zumindest einen elektrischen Anschluss kann die elektromechanische Komponente in dem

Kraftfahrzeug angeschlossen oder angekoppelt werden.

Ausgehend hiervon sieht die Erfindung nun vor, dass die Kom ponente eine von der Funktionseinheit verschiedene Daten schreibereinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest ein Signal in der Komponente zu erfassen und wiederholt aus dem zumindest einen Signal Lastparameterdaten zumindest eines vorbestimmten Lastparameters zu extrahieren und in einem Datenspeicher einen jeweiligen durch die extrahierten Last parameterdaten beschriebenen aktuellen Belastungszustand der Komponente zu protokollieren. Die Komponente bringt somit ihre eigene Datenschreibereinrichtung mit. Zudem wird also nicht einfach das zumindest eine Signal unmittelbar in dem Daten speicher gespeichert, sondern das zumindest eine Signal wird dahingehend ausgewertet, dass lediglich Lastparameterdaten berücksichtigt oder genutzt werden. Solche Lastparameterdaten sind Daten, die zumindest eine Betriebsgröße oder zumindest einen Lastparameter beschreiben, der ausdrückt oder angibt oder signalisiert, wie groß eine Last oder Belastung der Komponente ist. Ein solcher Latparameter kann beispielsweise jeweils eine Kraft oder ein Druck oder ein Drehmoment oder eine Temperatur sein, wobei mehr als ein solcher Lastparameter berücksichtigt werden kann.

Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die Datenschrei bereinrichtung dazu eingerichtet ist, für ihren eigenen Betrieb elektrische Energie von dem zumindest einen Leitungselements des zumindest einen Anschlusses der Komponente abzuzweigen. Mit anderen Worten kann die Datenschreibereinrichtung autark in der elektromechanischen Komponente betrieben werden. Sie muss nicht separat über eine eigene Spannungsversorgung in dem Kraft fahrzeug verschaltet werden. Wird die elektromechanische Komponente über ihren zumindest einen elektrischen Anschluss in dem Kraftfahrzeug angeschlossen oder verschaltet, damit ihre Funktionseinheit betrieben werden kann, so ist implizit auch die Datenschreibereinrichtung für den Betrieb bereit oder mit elektrischer Energie versorgt.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass mit dem Einbau der elektromechanischen Komponente in dem Kraftfahrzeug und mit dem Anschließen des zumindest einen elektrischen Anschlusses der Komponente unmittelbar auch eine Datenschreibereinrichtung für die Komponente bereitgestellt und betriebsbereit ist . Es ist kein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig, um in dem Kraftfahrzeug für die Komponente eine Datenschreibereinrichtung zu instal lieren . Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei dem Protokollieren der Belastungszustände eine zeitliche Reihenfolge unterschiedlicher protokollierter Belastungszustände unprotokolliert bleibt. Mit anderen Worten sieht das Protokollieren kein Abspeichern von Zeitverlaufssignalen vor. Stattdessen ist die Datenschrei bereinrichtung dazu eingerichtet, nur die Häufigkeit der je weiligen Belastungszustände zu protokollieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein in dem Datenspeicher zu speicherndes Datenvolumen gering ist, da nur Häufigkeitsangaben notwendig sind, aber keine Zeitverläufe gespeichert werden müssen.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Datenschreiberein richtung dazu eingerichtet ist, zum Protokollieren eines je weiligen aktuellen Belastungszustands anhand der aktuell extrahierten Lastparameterdaten eine Belastungsklasse aus mehreren vorbestimmten Belastungsklassen auszuwählen. Jede Belastungsklasse beschreibt einen möglichen Belastungszustand. Mit anderen Worten ist die Zahl der möglichen protokollierten unterschiedlichen Belastungszustände begrenzt. Die Belas tungszustände sind gerastert oder klassiert. Hierdurch ist ein Umfang des in dem Datenspeicher zu speichernden Datenvolumens bekannt oder einstellbar, da im Voraus bekannt ist, zu wieviel unterschiedlichen Belastungsklassen jeweils beispielsweise die Häufigkeit des jeweiligen Eintritts und Vorkommnisses gezählt werden muss.

So sieht eine Ausführungsform entsprechend vor, dass zu jeder Belastungsklasse in dem Datenspeicher ein Zählerwert der insgesamt eingetretenen Vorkommnisse der jeweiligen Belas tungsklasse bereitgestellt ist. Die Datenschreibereinrichtung ist hierbei dazu eingerichtet, den Zählerwert der jeweils aktuell ausgewählten Belastungsklasse zu inkrementieren . Für jeden aktuell ermittelten Belastungszustand muss also in dem Da tenspeicher einfach nur ein Zählerwert inkrementiert werden. Es muss also in vorteilhafter Weise kein zusätzlicher Speicherplatz in dem Datenspeicher belegt werden, da der Zählerwert bereits in dem Datenspeicher angelegt oder vorbereitet ist.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass zumindest einige der Belastungsklassen jeweils durch ein jeweiliges Werteintervall für zumindest einen Lastparameter vorgegeben sind. Der zumindest eine Lastparameter kann also in seinem Wert schwanken und es ergibt sich dennoch immer noch dieselbe Belastungsklasse. Mit anderen Worten umfasst jede Belastungsklasse mehrere mögliche Werte des zumindest einen Lastparameters. Es wird entsprechend diejenige der Belastungsklassen ausgewählt, bei welcher die Lastparameterdaten des jeweiligen Lastparameters innerhalb des jeweiligen Werteintervalls für den zumindest einen Lastparameter liegen. Durch die Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ähnliche Werte des zumindest einen Lastparameters (das heißt Werte innerhalb des jeweiligen Werteintervalls) derselben Belastungsklasse zugeordnet werden. Hierdurch ergibt sich schon beim Speichern im Datenspeicher eine Zusammenfassung der Daten. Durch diese Rasterung wird das Datenvolumen verringert.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine in der Komponente erfasste Signal jeweils einen zeitlichen Verlauf zumindest einer vorbestimmten mechanischen Belastung und/oder einer mit der mechanischen Belastung korrelierten Größe sig nalisiert. Das zumindest eine Signal kann also durchaus jeweils ein Zeitsignal sein oder einen zeitlichen Verlauf beschreiben. Als mechanische Belastung kann beispielsweise in der be schriebenen Weise eine Kraft oder ein Druck oder ein Drehmoment oder eine Temperatur signalisiert sein. Eine mit der mechanischen Belastung korrelierte Größe kann beispielsweise ein elektrisches Widerstandssignal und/oder ein Spannungssignal sein, dass indirekt die mechanische Belastung beschreibt. Insgesamt wird in vorteilhafter Weise ein zeitlicher Verlauf einer Dynamik der Belastung und/oder ein Lastwechsel beschrieben. Dies ist für den Verschleiß einer Komponente besonders relevant.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das zumindest eine Signal zumindest anteilig (also zum Beispiel nur ein Signal oder zumindest einige aus mehreren Signalen) ein Sensorsignal eines Sensors der Funktionseinheit ist. Mit anderen Worten wird durch die Datenschreibereinrichtung ein Sensor der Funktionseinheit genutzt, um den Belastungszustand der Komponente zu ermitteln. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise kein zusätzlicher Sensor nötig. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das zumindest eine Signal zumindest anteilig ein Sensorsignal eines Sensors der Datenschreibereinrichtung selbst sein. Die Datenschreiber einrichtung weist dann einen eigenen Sensor auf, der in weiteren Ausführungen der Komponente in der Serienproduktion nicht mehr Teil der Komponente sein muss, wenn auch die Datenschreiber einrichtung weggelassen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Datenschreibereinrichtung zumindest eine physikalische Größe mit ihrem eigenen Sensor erfassen kann, der nicht durch die Funktionseinheit erfasst wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das zumindest eine Signal zumindest anteilig ein über den Anschluss empfangenes Steuersignal sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine mechanische Belastung nicht direkt gemessen werden muss, sondern das Steuersignal, welches zu der mechanischen Belastung führt, erfasst wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das zumindest eine Signal zumindest anteilig ein Zustandssignal der Funktionseinheit sein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Betriebszustand der Funktionseinheit protokolliert, der einen Belastungszustand widerspiegelt.

In der beschriebenen Weise wird durch die Datenschreiberein richtung aus dem zumindest einen Signal dann zumindest ein Lastparameter erkannt, um Lastparameterdaten zu erhalten. Die Datenschreibereinrichtung ist gemäß einer Ausführungsform dabei dazu eingerichtet, als einen jeweiligen Lastparameter eine jeweilige Amplitude des zumindest einen Signals und/oder einen jeweiligen Amplitudenhub zwischen zwei aufeinander folgenden Umkehrpunkten des zumindest einen Signals zu extrahieren. Durch Ermitteln der Amplitude ergibt sich die absolute Belastung durch die jeweilige Lastgröße in der Komponente. Durch Ermitteln eines jeweiligen Amplitudenhubs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrpunkten, also dem Hub oder der Differenz zwischen zwei Extremen (Maximum und Minimum) des zeitlichen Verlaufs ergibt sich die dynamische Veränderung oder die Lastdynamik, die ebenfalls auf die Lebensdauer der Komponente einen Einfluss hat und nun in vorteilhafter Weise protokolliert oder erkannt wird.

Besonders relevant ist das Vorsehen einer Datenschreiberein richtung bei elektromechanischen Komponenten mit dynamisch bewegten Teilen. Eine Ausführungsform sieht entsprechend vor, dass die Komponente als ein Drosselklappenmodul oder ein AGR-Ventil (AGR - Abgasrückführung) oder ein Luftmassenmesser oder ein Sensor (z.B. mit einem Flügelrad) oder eine Kraft stoffhochdruckpumpe ausgestaltet ist.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Datenschreiberein richtung in einem Gehäuse, in welchem auch die Funktionseinheit angeordnet ist, integriert ist. Hierdurch ist die Daten schreibereinrichtung in derselben Weise geschützt wie die Funktionseinheit .

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Daten schreibereinrichtung an dem Gehäuse außen angeordnet ist.

Hierdurch kann sie ohne Veränderung der Konstruktionsweise des Gehäuses mit der darin angeordneten Funktionseinheit nach träglich in der Komponente ergänzt werden.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Datenschreiberein richtung zusätzlich dazu eingerichtet ist, von der Funkti onseinheit eine Gesamtlaufzeit (beispielsweise in Stunden) und/oder eine Anzahl an insgesamt durchgeführten Umdrehungen und/oder eine Anzahl insgesamt durchgeführter Öffnungszyklen (beispielsweise eines Ventils oder einer Klappe) in dem Da tenspeicher zu protokollieren. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine absolute Nutzungsdauer erkannt werden.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Datenschreiberein richtung eine elektrische Ausleseschnittelle aufweist, die dazu eingerichtet ist, Protokolldaten der protokollierten Belas tungszustände zum Auslesen aus der Komponente bereitzustellen. Mit anderen Worten kann die Komponente über diese Auslese- Schnittstelle beispielsweise in einem Labor mit einem Analy segerät verbunden werden, um die erfassten Protokolldaten auszulesen. Der Datenschreiber kann beispielsweise ein so genannter Flash-Speicher sein. Alternativ zur Auslese

schnittstelle kann vorgesehen sein, dass der Datenspeicher als ein mechanisch entnehmbarer Speicher, beispielsweise als so genannte SD-Karte (SD - secure digital memory card) , ausgestaltet ist .

Durch den Betrieb der Datenschreibereinrichtung in der Kom ponente beispielsweise während einer Erprobung eines Kraft fahrzeugs ergibt sich ein Verfahren, das ebenfalls Bestandteil der Erfindung ist. Das Verfahren dient zum Protokollieren von Belastungszuständen einer elektromechanischen Komponente eines Kraftfahrzeugs. In der Komponente (das heißt in oder an einem Gehäuse der Funktionseinheit) wird eine Datenschreiberein richtung bereitgestellt, und diese Datenschreibereinrichtung zweigt für ihren eigenen Betrieb elektrische Energie aus zu mindest einem elektrischen Leitungselement zumindest eines elektrischen Anschlusses ab, über welchen die Komponente für einen Betrieb ihrer Funktionseinheit eine elektrische Ver sorgungsspannung empfängt. Mit anderen Worten ist die Daten schreibereinrichtung an zumindest ein elektrisches Leitungs element angeschlossen über welches die elektrische Spannung von dem zumindest einen Anschluss hin zur Funktionseinheit über tragen wird. Die Datenschreibereinrichtung erfasst dann im Betrieb zumindest ein Signal der Komponente und extrahiert aus dem zumindest eine erfassten Signal Lastparameterdaten, also beispielsweise zumindest eine Amplitude und/oder zumindest einen Amplitudenhub (Amplitudenunterschied) zwischen aufeinander folgenden Umkehrpunkten. Die Datenschreibereinrichtung pro tokolliert in einem Datenspeicher wiederholt einen jeweiligen durch die extrahierten Lastparameterdaten beschriebenen ak tuellen Belastungszustand der Komponente.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen des Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Komponente beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Aus führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen, soweit es sich natürlich nicht um ausdrücklich alternative Ausführungsformen handelt.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung be schrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponente;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht einer möglichen Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Komponente;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht einer zweiten möglichen Ausgestaltung der Komponente ;

Fig. 4 ein Flussschaudiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 5 ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf eines

Signals, das von einer Datenschreibereinrichtung der Komponente empfangen wird,

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ermittlung eines ersten Lastparameters der Komponente; und

Fig. 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Ermittlung eines zweiten Lastparameters der Komponente.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt symbolisch ein Kraftfahrzeug A, bei dem es sich um einen Kraftwagen, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder ein Motorrad oder eine Landmaschine handeln kann. In dem Kraftfahrzeug A kann eine Komponente 10 bereit gestellt sein, die eine elektromechanische Funktion in dem Kraftfahrzeug A bereitstellen kann. Die elektromechanischen Komponente 10 kann beispielsweise eine Kraftstoffhochdruck- pumpe, insbesondere eine Benzinhochdruckpumpe, oder ein

Drosselklappenmodul oder ein AGR-Ventil oder allgemein ein elektromechanisches Ventil oder ein Luftmassenmesser oder ein Sensor sein. Zum Bereitstellen der besagten Funktion kann die Komponente 10 eine Funktionseinheit F aufweisen, die bei spielsweise ein elektromechanisches Bauteil B, beispielsweise einen Elektromotor oder allgemein eine elektrische Maschine oder einen elektromechanischen Wandler oder einen Elektromagneten umfassen kann. Es kann auch eine elektronische Steuerung für das Bauteil B in der Funktionskomponente F vorgesehen sein. Für den Betrieb der Funktionskomponente F kann ein Anschluss 11 für eine Spannungsversorgung und/oder ein Anschluss 12 für ein Steu ersignal an der Komponente 10 vorgesehen sein. Über die An schlüsse 11, 12 kann die Komponente 10 in dem Kraftfahrzeug A angeschlossen werden. Der Anschluss 11 kann beispielsweise an ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs A angeschlossen werden. Die Signalschnittstelle 12 kann beispielsweise an einem Kom munikationsbus, beispielsweise einem CAN-Bus (CAN - Controller area network) angeschlossen sein. Für den Betrieb der Funk tionseinheit F kann diese zumindest einen Sensor 13 aufweisen, welcher ein Sensorsignal erzeugen kann, das als Zeitsignal einen zeitlichen Verlauf einer mechanischen Belastung der Komponente signalisieren oder beschreiben kann. Die mechanische Belastung kann beispielsweise ein Druck oder ein Drehmoment sein. Zum Steuern der Funktionseinheit F in der Komponente 10 kann über den Anschluss 12 ein Steuersignal zum Stellen der Komponente 10 empfangen werden. Das Steuersignal 10 kann beispielsweise aus einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs A empfangen werden.

Das Kraftfahrzeug A kann beispielsweise ein Versuchsfahrzeug oder Erprobungsfahrzeug sein. Mit dem Kraftfahrzeug A können Erprobungsfahrten durchgeführt werden, um den Lebenszyklus eines Kraftfahrzeugs nachzubilden. Beispielsweise kann das Kraft fahrzeug A für eine Laufleistung von beispielsweise 100000 Kilometern verwendet werden. Dabei möchte man feststellen, wie sich einzelne Komponenten, unter anderem auch die Komponente 10, im Betrieb des Kraftfahrzeugs A verschleißen und/oder verhalten. Allerdings ist man auch daran interessiert, die Ursache für einen spezifischen Verschleiß oder ein spezifisches Verhalten zu erkennen. Hierzu kann in der Komponente 10 eine Datenschrei bereinrichtung 20 bereitgestellt sein, die beispielsweise ein so genanntes Embedded System (eingebettetes System) mit bei spielsweise einem Mikrocontroller ausgestaltet sein kann. Die Datenschreibereinrichtung 20 stellt einen Datenlogger dar, der als Onpart-Einheit zusammen mit der Komponente 10 bereitgestellt ist. Die Datenschreibereinrichtung 20 kann einen Anschluss 21 für einen Stromversorgung aufweisen, der mit einem oder mehreren der Anschlüsse 11, 12 elektrisch verbunden sein kann. Hierdurch kann die Datenschreibereinrichtung 20 einen elektrischen Strom aus einem oder beiden der Anschlüsse 11, 12 für den Betrieb der Datenschreibereinrichtung 20 abzweigen. Sie kann hierzu mit zumindest einem elektrischen Leitungselement 11', 12' verbunden sein, das auch zur Funktionseinheit F führt. Ein solches Leitungselement 11', 12' kann jeweils z.B. durch ein Kabel oder eine Leiterbahn gebildet sein. Die Datenschreibereinrichtung 20 muss somit nicht separat von außerhalb der Komponente 10 an geschlossen werden. Die Datenschreibereinrichtung 20 kann dahingehend auch ein Steuersignal aus dem Anschluss 12 für den Betrieb nutzen, falls es sich hierbei um ein Leistungssignal handelt, das beispielsweise aus einer Leistungselektronik eines Steuergeräts außerhalb der Komponente 10 an dem Anschluss 12 bereitgestellt sein kann.

Über einen Anschluss 22 kann die Datenschreibereinrichtung 20 eines oder mehrere Signale S empfangen. Es kann sich bei spielsweise um das Sensorsignal des Sensors 13 und/oder um eines oder mehrere Steuersignale aus dem Anschluss 12 handeln. Auch ein Pegel der Versorgungsspannung an dem Anschluss 11 kann als ein Signal S genutzt werden. Die Datenschreibereinrichtung 20 kann auch zumindest einen eigenen Sensor 23 aufweisen, dessen Sensorsignal ebenfalls als ein Signal am Anschluss 22 vorgesehen sein kann.

Über den Sensoreingang 22 kann eine Verarbeitungslogik 24 aus dem zumindest einen empfangenen Signal S zumindest einen Lastpa rameter L extrahieren. Ein möglicher Lastparameter kann eine Amplitude und/oder ein Amplitudenhub zumindest eines der Signale S sein. Aus dem zumindest einen Lastparameter L kann die Verarbeitungslogik 24 dann einen aktuellen Betriebszustand Z der Komponente 10 ermitteln und den aktuellen Betriebszustand Z in einem Datenspeicher 25 protokollieren. Die Verarbeitungslogik 24 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Mikrocontrollers und/oder Mikroprozessors realisiert sein. Der Datenspeicher 25 kann beispielsweise ein Flash-Speicher sein. Es kann des Weiteren eine Ausleseschnittstelle 26 vorgesehen sein, über welche beispielsweise nach dem Ausbau der Komponente 10 die Proto kolldaten P, welche die erfassten Betriebszustände Z be schrieben, aus dem Datenspeicher 25 ausgelesen werden können.

Fig. 2 veranschaulicht eine mögliche Ausgestaltung der Kom ponente 10, bei welcher die Datenschreibereinrichtung 20 in einem Gehäuse 27 der Komponente 10 integriert ist. Die Daten schreibereinrichtung 20 kann beispielsweise unterhalb einer Abdeckung 14 des Gehäuses 27 angeordnet sein. Fig. 3 veranschaulicht eine alternative Ausgestaltung der Komponente 10, bei welcher die Datenschreibereinrichtung 20 außen an einem Gehäuse 27 angeordnet oder angebracht oder befestigt ist.

Fig. 4 veranschaulicht ein Verfahren 30, das durch die Da tenschreibereinrichtung 20 beim Betrieb der Komponente 10 durchgeführt werden kann. In einem Schritt S10 kann die Da tenschreibereinrichtung 20 für ihren eigenen Betrieb elektrische Energie von der elektrischen Spannung an einem Leitungselement eines oder beider der Anschlüsse 11, 12 abzuzweigen.

In einem Schritt Sil kann die Datenschreibereinrichtung zu mindest ein Signal S der Komponente 10 erfassen. In einem Schritt Sil kann die Datenschreibereinrichtung aus dem zumindest einen erfassten Signal S Lastparameterdaten L extrahieren. In einem Schritt S13 kann die Datenschreibereinrichtung in dem Daten speicher 25 wiederholt den jeweils aktuellen, durch die extrahierten Lastparameterdaten L beschriebenen aktuellen Belastungszustand Z der Komponente durch jeweilige Proto kolldaten P protokollieren oder Speichern.

Im Folgenden wird das Verfahren 30 anhand von Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 noch einmal genauer erläutert, wozu jeweils über der Zeit t ein Signal (Fig. 5) und daraus extrahierte Lastparameter (Fig. 6 und Fig. 7) aufgetragen sind.

Fig. 5 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf 31 eines Signals S, das eine mechanische Belastung beispielsweise eine Kraft in der Einheit Newton, signalisiert, die in der Komponente 10 wirken kann. Das Signal S kann beispielsweise mittels eines Sensors erfasst sein. Das Signal kann an mehreren unter schiedlichen Zeitpunkten jeweils abgetastet werden, sodass das Signal S durch Abtastwerte 32 repräsentiert ist, von denen der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Jeder Abtastwert 32 kann beispielsweise durch einen digitalen Wert mit beispielsweise 16 Bit repräsentiert sein. Durch das Signal S ist ein Datenkanal gegeben. Jedes Signal kann somit in einem eigenen Kanal beschrieben sein. Fig. 6 veranschaulicht, wie als ein möglicher Lastparameter L die Amplitude des Signals S ausgewertet werden kann. Zu der Amplitude können mehrere unterschiedliche, insbesondere überlappungsfreie Werteintervalle 33 definiert sein. Durch die Werteintervalle 33 sind die Amplituden gerastert. Jedes Werteintervall 33 kann jeweils eine Belastungsklasse ZI, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 darstellen. Eine Belastungsklasse Z1,...Z6 kann auch durch eine Kombination aus mehreren Lastparametern definiert sein, indem jede Belas tungsklasse ZI, ...Z6 jeweils ein Werteintervall pro Lastparameter L umfasst.

In dem vorliegenden Fall wird aber davon ausgegangen, dass jede Belastungsklasse Z1,...Z6 jeweils durch eines der Werteintervalle 33 des Lastparameters L, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, repräsentiert ist. Für den Verlauf 31 des Signals S (siehe Fig. 5) wird nun für jeden der Abtastwerte 32 überprüft, in welchem der Werteintervalle 33 er liegt. Für jedes Werteintervall 33 kann somit im Verlauf der Zeit t gezählt werden, wie oft das Signal S in dem jeweiligen Werteintervall 33 liegt. Jedes Mal, wenn ein Abtastwert 32 in einem Werteintervall 33 liegt, ist also die entsprechende Belastungsklasse Z1,...Z6 gegeben. Für jedes Be ^¬ lastungsklasse Z1,...Z6 kann nun ein Zählerwert 34 in dem Da ^¬ tenspeicher 25 verwaltet werden. Der Zählerwert 34 wird jedes Mal dann inkrementiert , wenn ein Abtastwert 32 in dem zugehörigen Werteintervall 33 liegt und somit die korrespondierende Be ^¬ lastungsklasse ZI,... Z6 vorliegt. Somit wird also die zeitliche Reihenfolge der Vorkommnisse der einzelnen Belastungsklassen Z1,...Z6 nicht mehr mit protokolliert, sondern es wird pro Be ^¬ lastungsklasse Z1,...Z6 jeweils nur der jeweilige Zählerwert 34 verwaltet oder gespeichert, wodurch sich die Protokolldaten P ergeben .

Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit eines Lastparameters L. Gemäß Fig. 7 ergibt sich als Lastparameter L jeweils ein Amplitudenhub 35, wie er sich jeweils in dem Signal S zwischen Extrempunkten oder Umkehrpunkten 36 des Signals S ergibt. Für die jeweiligen Hubwerte 37 jedes Amplitudenhubs 35 können Wer ^¬ teintervalle 33 definiert sein. Es kann für jeden ermittelten Hubwert 37 ermittelt werden, in welchem Werteintervall 33 er liegt. Jedes Werteintervall 33 kann wieder eine Belastungsklasse ZI,...Zn repräsentieren, wobei n die Anzahl der Werteintervalle 33 ist. Wann immer ein Hubwert 37 ermittelt und einem der Wer teintervalle 33 zugeordnet ist, kann ein entsprechender Zäh lerwert 34 der zugehörigen Belastungsklasse ZI,...Zn inkrementiert werden. Somit wird gezählt, wie häufig jeder der Belastungs klassen ZI,...Zn vorgekommen ist.

Auch hier stellen die Zählerwerte 34 wieder Protokolldaten des Datenspeichers 20 dar.

Zusätzlich kann auch eine Gesamtlaufzeit und/oder eine Ge samtanzahl an Umdrehungen und/oder eine Gesamtanzahl an Öff nungszyklen durch die Datenschreibereinrichtung 20 ermittelt und als Teil der Protokolldaten P gespeichert werden.

Die Komponente 10 umfasst somit insgesamt eine Datenschrei bereinrichtung 20 zur Aufzeichnung der komponentenspezifischen Lastprofile oder Belastungsklassen, welche autonom an der Komponente 10 abgebracht ist und die Funktion der Komponente nicht beeinflusst und insbesondere kostengünstig für den Masseneinsatz ist und die vielschichtigen Lastprofile der komponentenrelevanten Daten aufzeichnet. Die Bestückung der elektromechanischen Komponente 10 mit einem eigenständigen und autarken Datenlogger (Datenschreibereinrichtung 20) zur Auf zeichnung der relevanten Komponentendaten oder Belastungszu stände über die vollständige Lebensdauer z.B. eines Erpro bungszeitraums ist ermöglicht. Die Größe des Datenloggers kann der Komponentengröße untergeordnet sein, um keine störende oder zusätzlich erscheinende externe Zusatzkomponente darzustellen. Gegebenenfalls ist der Datenlogger innerhalb der Komponente anzubringen und über eine Abdeckung von außen zugänglich zu machen, er kann aber auch außen auf die Komponente montiert werden. Elektromechanische Fahrzeugkomponenten zeichnen sich durch die Verknüpfung von elektrischen und mechanischen Größen aus. Hierzu sind diese mit zumindest einem elektrischen

Steckverbinder oder Anschluss ausgestattet, über den die Da- tenverbindung und gegebenenfalls auch Spannungsversorgung erfolgt. Eine Datenverbindung stellt auch ein Anschluss einer Spule oder eines Piezo- Aktors dar (Leistungssignal) , da über den Verlauf der Ansteuerspannung oder des Stroms die Steuerung I Regelung eines Aktors der Funktionseinheit F erfolgt. Der Datenlogger nutz hauptsächlich die Spannungsversorgung und/oder die Signalversorgung der Komponente für seine eigene Span nungsversorgung. Die Datenerfassung selbst erfolgt einerseits aus der Analyse der Komponentenschnittstellendaten aber auch aus speziell in oder an der Komponenten oder dem Datenlogger an gebrachten Sensoren. Ein weiterer Hauptbestandteil sind die Auswertealgorithmen, die eine Datenkomprimierung in Bezug auf die relevanten Lastprofildaten ermöglichen. Ziel ist es nicht, den zeitlichen Verlauf der Signale oder der Komponentennutzung zu dokumentieren oder gar Nutzungsprofile mit weiteren externen Daten zu erfassen. Fokus ist die für den Verschleiß oder das Versagen der Komponenten relevanten Daten zu ermitteln und möglichst kompakt abzuspeichern. Somit kann auf einen großen Datenspeicher oder gar eine externe Datenübermittlung verzichtet werden. Die Erfassung von realen komponentenspezifischen Lastparametern, die das Belastungskollektiv der Komponenten dokumentieren, ist möglich. Es ist keine Ermittlung der Daten über Ableitung/ Korrelation aus bereitgestellten Daten mehr im Labor nötig. Die Erfassung kann in großen Umfang (Zeit und Anzahl Komponenten) erfolgen und somit deckt diese Datenermittlung ein weites Spektrum an Einsatzprofilen ab. Daraufhin können die Komponenten realistischer ausgelegt werden was einerseits die Ausfallwahrscheinlichkeit reduziert und die Produktkosten optimiert. Die Anwendung ist auf alle elektromechanischen Komponenten anwendbar, die über Lebensdauer zeitfest ausgelegt sind und zu deren Optimierung die relevanten Lastkollektive ermittelt werden müssen, wie z.B. Drosselklappenmodule, AGR- Ventile, Luftmassenmesser, Sensoren oder Hochdruckpumpen.

Eine technische Neuerung stellt die Tatsache dar, dass kein zeitliches Protokoll von Messdaten erstellt wird, sondern ein speziell auf die Lastwechselzyklen eingegangen wird, die ein Bauteil schädigen. Diese könnten im Nachhinein aus dem zeitlichen Signal S abgeleitet werden, jedoch sind dann die enormen Da tenmengen abzuspeichern. Stattdessen wird gleich in der Da tenschreibereinrichtung analysiert und es werden nur die re levanten Informationen abgespeichert. Zwei Beispiele finden sich in der Skizze von Fig. 6 und Fig. 7. Gemäß Fig. 6 zählt man z.B. die Zeitanteile, in denen die Komponente in gewissen Belas tungsgruppen / Belastungsklassen betrieben wird und summiert nur die relevanten Lastwechsel. Das Beispiel von Fig. 7 zielt speziell auf die Lastwechselamplituden ab, die ein Bauteil sieht. Auch hier findet eine in Belastungsklassen eingeordnete Sum mierung der Lastspiele statt. Somit hebt sich der Algorithmus schon von dem Stand der Technik am Markt ab, da er dies direkt in der Datenschreibereinrichtung macht, um in der breiten Masse an Erprobungsdaten zu kommen, ohne massive Datenmengen zu erzeugen .

Das Beispiel zeigt insgesamt, wie eine integrierte Daten- aquisition oder ein integriertes Datenlogging für eine dynamisch belastete Komponente eines Kraftfahrzeugs zu Ermittlung von Lastprofilen in einem vorbestimmten Erprobungszeitraum und/oder im Feldeinsatz realisiert werden kann.