用于验证机电负载的功能性的诊断方法和诊断设备及计算机程序产品和车辆

摘要

本发明涉及一种用于以尽可能简单和可靠的方式验证具有灵活或动态电流变化过程的电路中的机电负载的功能性的诊断方法。该诊断方法的一种实施变型在此包括：使用操控信号（2）操控所述机电负载，检测所述操控信号（2）的第一实际值。然后将预给定阈值（4）的数值与第一实际值的数值进行比较，其中只要进行操控，就一直以预给定的时间间隔（△t1，△t2）重复所述检测和比较。然后只有在至少两次经历检测和比较时所述第一实际值的数值至少与所述阈值（4）的数值一样大的情况下，才生成确认值，该确认值代表所述机电负载的功能性。

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立专利权利要求的前序部分的用于验证电路中机电负载的功能性的诊断方法和诊断设备以及计算机程序产品和车辆。

背景技术

为了保证机电负载、在下文中也称为耗电器在电路中的正确功能，通常在操控期间监控所述机电负载的电特性，例如电流强度和电压。

为此，从US 6,430,518 B1中已知一种用于监控来自单个源的多个耗电器的功率的方法和设备。为此，数据检测系统检测来自共同电路的电流和电压，该共同电路向负载分支电路提供能量。这些负载分支电路包括例如在启动或停止期间自身负载状态发生变化的耗电器。与这些负载分支电路连接的发送器标识那个自身负载状态发生变化的耗电器。数据处理器不仅从传感器而且也从所述发送器接收信息，以便将来自所述共同电路的所测量的电流和电压信息与自身负载状态发生变化的相应耗电器相关联。

此外，从US 2016/0313381 A1中已知一种用于确定负载的供电电压的方法和一种负载。为了可靠地确定多相供电网、特别是三相电网中的负载的各个相的供电电压，设置测量模块，利用该测量模块借助于根据所测量的电压进行矩阵运算来确定所述供电电压。所述矩阵运算特别是用于补偿测量系统与所述供电网之间的电势差或电势漂移，而无需诸如电压变换器这样的硬件措施。

此外，从US 9,453,869 B1中已知一种用于配电系统和受监控负载的故障预测系统。为此，基于一系列系统参数来监控电气系统的电压质量。对系统参数数据进行汇总和分析，以便确定在该时间期间的针对系统的负载因子，并利用所导出的标准偏差因子来评估相应的系统。标准偏差用于确定警报阈值。持续监控使得所述系统能够向工作人员告知一个或多个系统组件中可能存在的故障。通过这种方式可以在部件失效以及所述系统经历故障状态之前执行维修。

已公开的现有技术的缺点在于，必须首先分析耗电器的特性，诸如电流消耗。这意味着必须对耗电器的电特性进行预处理，以便以正确的方式监控所述耗电器的功率或正确地诊断出故障。而且，在现有技术中仅记录了对所述耗电器的错误操控。但是，机电负载的正确操控却没有被诊断。

发明内容

本发明基于以下任务：尽可能简单且可靠地证明具有灵活或动态电流消耗的机电负载的功能性。

该任务通过独立专利权利要求的主题来解决。通过从属专利权利要求、以下描述和附图公开了本发明的有利扩展方案。

本发明基于以下认识：在现有技术中，特别是在机电负载中低负载电流的情况下，尽管在所述机电负载无缺陷地工作的情况下还是经常诊断为功能故障。此外，不必在所述机电负载的总的操控时间期间监控该负载的电流消耗。为了验证机电负载的功能性，以统计学方式评估动态电流变化过程就足够了。本发明基于以下思想：分析在抽样中或在所定义的时间段内操控机电负载期间所述机电负载的电流消耗。如果在抽样中或在所述所定义的时间段内电流超过阈值，则可以通过简单的方式验证所述机电负载的功能性。

通过本发明提供了一种用于验证电路中机电负载的功能性的诊断方法。在一种实施变型中，所述诊断方法为此包括：在步骤a）中使用操控信号操控所述机电负载，在步骤b）中检测所述操控信号的实际值，以及在步骤c）中将预给定阈值的数值与第一实际值的数值进行比较。此外，所述诊断方法包括：在步骤d）中，只要进行根据步骤a）的操控就一直以预给定的时间间隔重复步骤b）和c）。在步骤e）中，所述诊断方法还包括：只有在至少两次经历步骤c）时第一实际值的数值至少与所述阈值的数值一样大的情况下，才生成确认值，其中该确认值代表所述机电负载的功能性。

换句话说，可以一直以预给定的时间间隔对机电负载的操控信号进行采样直到所述操控结束为止。然后，只有在至少两个、优选三个采样值，特别是至少两个、优选三个绝对采样值大于或等于所定义的极限值、特别是所定义的绝对极限值的情况下，才可以确认所述机电负载的功能性。

由此得出以下优点：所述诊断方法能够与所述机电负载的类型无关地执行。这意味着不需要事先评估所述机电负载的电特性，例如接通或断开所述机电负载期间的电流消耗或功率消耗。由此，所述诊断方法能够通用地使用并且可以通过简单的方式在现有的电路中实现。附加地还得出以下优点：通过等待至少两个自身数值大于或等于阈值数值的实际值，防止例如由于所述电路中的线路干扰而基于单个值偶然地确定所述机电负载的功能性。因此可靠地确认所述机电负载的功能性。

所提到的电路在此可以特别是被构造为车辆的车载电网。还能够设想，所述电路可以是设施、生产设备或机电设备的一部分。所述机电负载特别是可以实现为所谓的“安全马达（Safemotor）”，也就是实现为机动车锁的伺服马达。所述操控信号可以优选地被构造为电流信号或电压信号。相对应地，所述第一实际值可以作为电流强度或电压幅度来被检测，并且类似地，所述阈值也可以作为电流强度或电压幅度来被预给定。所述预给定的时间间隔优选地可以短于对所述机电负载进行操控的时间间隔。

所述诊断方法的一种实施方式规定：只有在根据步骤a）的对所述机电负载的操控结束的情况下并且只有在少于两次地经历步骤c）时所述第一实际值的数值至少与所述阈值的数值一样大的情况下，才在步骤f）中生成故障值，其中该故障值代表所述机电负载没有功能性。

换句话说，只有在不继续操控所述机电负载的情况下并且只有在这些绝对实际值其中的不到两个、特别是不到三个绝对实际值是大于或等于绝对阈值的情况下才能确定所述机电负载的功能故障。

由此得出以下优点：可以通过所述故障值以可追溯的方式确定所述机电负载是否具有功能故障。附加地，因此还排除了例如在接通或断开所述机电负载期间偶然的故障测量。

所述故障值在此可以例如作为二进制或十六进制的一位或多位的故障代码而存在，并且例如可以存储在机动车的故障存储器中。

所述诊断方法的实施变型的所述优点和实施方式也至少部分地按照意义地适用于下面提到的所述诊断方法的其他实施变型。

在另一种实施变型中，所述诊断方法包括：在步骤g）中使用操控信号操控所述机电负载，以及在步骤h）中检测所述操控信号的第一实际值。此外，该实施变型包括在步骤i）中生成确认值，该确认值代表所述机电负载的功能性，其中所述第一实际值的数值最多在预给定的时间段那么长的时间内小于预给定阈值的数值。

换句话说，可以利用所述操控信号在操控时间段内进行对所述机电负载的操控。在此，只有在绝对实际值在所定义的时间段内大于或等于绝对阈值的情况下，才能确认所述机电负载的功能性。在此，所述所定义的时间段优选地可以小于或等于操控时间段。所述第一实际值特别是可以作为所述操控信号的时间变化过程来被检测。因此，所述第一实际值也可以称为实际信号。特别优选地，可以在特定的瞬态振荡时间段之后才检测所述第一实际值。在此可以根据所述机电负载的特性来确定所述瞬态振荡时间段。

由此得出以下优点：可以可靠地确定是否利用所述操控信号正确地操控所述机电负载。另一个优点在于：可以在现有电路中通过简单的方式实施所描述的诊断方法。在现有电路中仅需实现以下逻辑，该逻辑在与所定义的时间段直接关联地超过极限值的情况下确认所述机电负载的功能性。

在另一实施变型中，所述诊断方法包括：在步骤j）中使用操控信号操控所述机电负载，在步骤k）中检测所述操控信号的实际值，以及在步骤l）中设定所述操控信号的取决于所述第一实际值的第二实际值。所述诊断方法还包括：在步骤m）中只要进行步骤j）中的操控就一直以预给定的时间间隔重复步骤k）和l），并且如果相应的第二实际值的数值的总和至少与预给定阈值的数值一样大，就在步骤n）中生成确认值，该确认值代表所述机电负载的功能性。

换句话说，可以以所定义的时间间隔对所述操控信号进行采样，其中所得到的这些采样值与相应的第一实际值相对应。然后可以根据所述采样值形成第二实际值，也就是说所述第二实际值与所述第一实际值相关。如果所述机电负载的操控结束，则只有在所有绝对第二实际值的总和大于或等于预给定绝对参考值的情况下，才能确认所述机电负载的功能性。

由此得出以下优点：相对应的诊断方法在现有电路中通过简单的方式实现。此外，还可以防止例如由于电路中的线路干扰触发而可靠地确定机电负载的功能性。

如果所述第一实际值特别优选地作为电流强度而存在，则例如可以将所述第二实际值确定为所做的功或功率。这在所述机电负载例如驱动机械部件、诸如鲍登线的情况下是特别有利的。

一种实施方式规定，利用电流来对所述机电负载进行操控。也就是说，所述操控信号可以被构造为电流。由此得出以下优点：在电路的运行电压已知的情况下，可以通过简单的方式确定所述操控电流的时间上的动态变化。

另一实施方式规定，所述第一实际值是电流强度。换句话说，所述第一实际值可以作为电流强度来被检测。由此得出的优点是，可以通过简单的方式将所述第一实际值作为时间上变化的电流变化过程在特定时间点或特定时间段内的幅度来检测。

另一实施方式规定，所述第二实际值是电功。换句话说，所述第二实际值因此可以作为电功由第一实际值形成。由此得出的优点是，还可以间接地鉴于与所述机电负载耦合的机械部件的功能性来对该机械部件进行检查。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括一系列指令，当所述指令由至少一个处理器执行时，所述指令促使诊断设备执行根据前述权利要求中任一项所述的用于验证电路中机电负载的功能性的方法。

这意味着：所述电路还可以具有被构造为执行一系列指令的处理器。利用这些指令，所述处理器可以操控诊断设备，所述诊断设备于是可以执行用于验证所述机电负载的功能性的诊断方法。

由此得出的优点是，以这种方式构造的计算机程序产品可以通过简单的方式集成到现有电路中，由此可以可靠地证明电路中机电负载的功能性。

本发明还涉及一种用于验证电路中机电负载的功能性的诊断设备，所述诊断设备被构造为执行根据权利要求1至7中任一项所述的诊断方法。

换句话说，可以设置一种诊断设备，所述诊断设备使得能够检查电路中机电负载的功能性。在此，所述诊断设备可以执行前述诊断方法中的至少一种。

所述诊断设备可以例如被构造为所述电路中的微控制器。特别地，所述微控制器可以与所述机电负载电连接并且被构造为操控所述机电负载或评估所述机电负载的操控信号。

通过本发明还提供一种具有根据权利要求9的诊断设备的车辆。所述车辆可以特别是被构造为机动车、载客汽车或载重汽车。所述车辆例如也可以是电动车辆或混合动力车辆。

本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。本发明还包括根据本发明的计算机程序产品、根据本发明的诊断设备和根据本发明的车辆的扩展方案，这些扩展方案具有已经与根据本发明的诊断方法的实施变型的扩展方案相结合所描述的特征。基于该理由，这里不再描述所述诊断方法的实施变型的对应扩展方案。

附图说明

下面描述本发明的实施例。为此：

图1示出了在解锁期间在恒定电压情况下机动车中的伺服马达随时间的电流变化过程信号，其中通过对所述电流变化过程信号进行采样来确定解锁马达的功能性；

图2示出了用于验证机动车中解锁马达的功能性的诊断方法的实施方式的方法步骤的流程图；

图3示出了在解锁期间在恒定电压情况下机动车中的伺服马达随时间的电流变化过程信号，其中通过检查所述电流变化过程信号的时间常数来确定解锁马达的功能性。

下面阐述的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，所描述的实施方式的组件分别是本发明的各个应彼此独立地观察的特征，这些特征也分别彼此独立地扩展本发明，并因此也单独地或以不同于所示出的组合的方式被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也能够通过其他已经描述的本发明特征来予以补充。

在附图中，功能相同的元件分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了随时间的电流变化过程的图表1。在该图表中，横坐标表示单位为毫秒的时间t[ms]，而纵坐标表示单位为安培的电流I[A]。特别地，图1示出了操控信号2，也就是机电负载的电流变化过程，这里例如是用于机动车中的锁的伺服马达。在图1中所示的实施例中，应当用解锁指令来对该锁进行解锁。在此在9.5V的恒定电压和70°C的恒定温度情况下通过用负电流操控所述伺服马达来进行解锁。在这些框架条件下给定了操控伺服马达的最关键的应用情况，因为在这种情况下的电流变化过程最小。

在不同于图1中所示实施例的实施例中，为了锁定机动车可以例如用正电流来操控所述伺服马达。在此，可以例如用微控制器来操控用于对该锁进行锁定或解锁的伺服马达，其中该微控制器可以是所述机动车中的车载电网电子设备的一部分。

如图1中所示，所述操控信号可以在操控时间段△t

为了确定在操控时间段△t

然后可以将这些采样值分别与阈值进行比较。在图1的实施例中，将所述阈值设定为-150mA。该阈值特别是可以通过检测电流强度的电流测量电路的灵敏度来预给定。因此在该实施例中，只有在电流在+/-150mA的极限范围之外的情况下，所述电流测量电路才能够检测到所述电流。在该极限范围内，所述电流测量电路不能正确地测量所述电流，也就是说所检测的电流相应于0A。也能够设想的是，设置较不灵敏的电流测量电路，例如，只有在电流在+/-300mA的极限范围之外的情况下，该电流测量电路才能检测到该电流。

根据诊断方法的一种实施变型，可以特别优选地规定，至少两个采样值，即例如三个采样值，更确切地说三个采样值的数值在操控时间段△t

例如，如果在不同于图1中所示实施例的实施例中不满足该条件，并且绝对采样值在操控时间段△t

通过这样检查所述伺服马达的功能性，可以防止由于绝对采样值偶然超过了绝对阈值而假定机电负载的功能性。例如在图1中在20ms时的采样情况下就是这种情况。在该时间点，所述伺服马达仍处于接通阶段，因此操控信号2正好仍在瞬态振荡。如果仅在该时间点检查至少所述绝对采样值是否至少等于绝对阈值4，那么尽管机动车的锁在该时间点尚未解锁，在这种情况下还是会确认所述伺服马达的功能性。

换句话说，如图1中所示的，诊断方案可以在机动车的车载电网的所安装的硬件上、例如在微控制器中实现。在此，例如，可以每20ms地采样机电负载、例如伺服马达的电流分布。附加地，还可以对采样值进行统计学评估。为此图1示出了在70℃和9.5V时的机动车锁的伺服马达、也称为安全马达的电流分布，其中用解锁指令操控该锁。在该诊断方案中可以规定，至少两个采样，也就是说至少两个采样值，即例如三个采样值达到或超过-150mA的阈，即阈值，从而进行了对锁马达的正确操控。利用条件：至少两个、也就是例如三个测量为肯定性，即绝对采样值大于或等于绝对阈值，应当防止：例如由于对于从所述微控制器到所述机电负载的线路的干扰而造成的偶尔的肯定性测量导致了错误诊断。

在另一实施例中，如图1中所示，还可以基于所确定的采样值来计算由所述伺服马达做的功。为此，除了采样值、即相对应的电流强度之外还可以按以下方式计算所述功：

其中U表示车载电网中的恒定电压，例如9.5V，△t

W

这意味着，在这种情况下，只有在所有功的总和的绝对值相应于28.5J的绝对极限值或超过所述极限值的情况下，才能确认伺服马达的正确的功能性。

换句话说，在该另一实施例中，例如同样可以每20ms一次地采样伺服马达的电流分布。但是，然后可以由这些采样值来计算出所实施的功。为此，可以累加每个预给定时间间隔△t

图2示出了所描述的诊断方法的实施方式的方法步骤的流程图。如果用操控信号操控用于解锁或锁定机动车锁的机电负载，例如伺服马达，则可以在第一步骤20中开始所述诊断方法。在开始之后可以在步骤21中将计数器归零，并且可以将采样时间例如设定为20ms。然后在步骤22中，可以检测所述机电负载的操控信号2的当前值，即例如电流强度，并与所定义的阈值4进行比较。如果所述操控信号的当前值、即绝对采样值超过了绝对阈值4，则可以在步骤22中使所述计数器递增，其中所述绝对阈值例如可以被设定为150mA。然后在步骤24中可以检查对所述机电负载的操控是否已经结束。如果在步骤22中采样值未超过所述阈值，则不能使所述计数器递增，并直接接着是步骤24。在步骤24中现在有两个可能性。如果所述操控没有结束，则可以在步骤25中按照所设定的时间间隔来设定新的用于检测新采样值的时间点。然后，在新的采样时间点，可以在步骤22中重新确定采样值并与阈值4进行比较。因此，在此可以一直经历步骤22至25，直到在步骤24中确定所述操控结束为止。如果所述操控结束，则可以在步骤26中检查计数器读数。如果在图2中的实施例中所述计数器读数例如大于或等于3，也就是说在步骤22中检测到了至少三个超过绝对阈值4的绝对采样值，则该方法可以在步骤28中结束。如果不满足该条件，则在可以在步骤28中结束该方法之前，可以在步骤27中在故障存储器中进行录入。

类似于图1，图3示出了在解锁期间用于机动车锁的伺服马达的操控信号2。然而，这里示出了所述诊断方法的另一实施变型的实施例。在此，可以例如根据在接通伺服马达期间的瞬态响应来在操控时间段△t

除了预给定的时间段△t之外附加地还可以设定瞬态振荡时间段△t

为了根据所述诊断方法的实施变型的该实施方式确定所述伺服马达是否已被正确操控，这里可以在预给定的时间段△t内检测操控信号2。然后，可以确定绝对操控信号2在预给定的时间段△t内是否超过绝对阈值4至少一次。该阈值在图3中与在图1中一样被设定为-150mA。

在图3中示出了在预给定的时间段△t内的操控信号2在实际时间段△t

换句话说，图3中所示的诊断方案同样可以在机动车的车载电网的所安装的硬件中实现，例如在微控制器中实现。为此，可以在所述微控制器中实现如下逻辑，该逻辑在与特定的时间段、即预给定的时间段△t直接关联地未达到所定义的电流阈、即绝对阈值4的情况下才识别故障。针对电流阈，可以例如假定150mA的值，该值因此在每种情况下都是能够正确诊断的。例如，所属的时间段可以被设定为300ms。就此而论，这具体意味着：仅当电流在多于300ms的时间内未超过150mA的阈时才存在故障，也就是所述伺服马达未被正确操控。

总体而言，这些示例示出了如何能够通过本发明来提供针对负载电流的诊断方案。

附图标记列表

1 随时间的电流变化过程图表

2 操控信号

3.1 采样

3.2 采样

4 阈值

20 第一步骤

21 第二步骤

22 第三步骤

23 第四步骤

24 第五步骤

25 第六步骤

26 第七步骤

27 第八步骤

28 第九步骤

I 电流

t 时间

△t 预给定的时间段

△t

△t

△t

△t

△t