專利名稱：汽車部件牢靠性預(yù)測(cè)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及監(jiān)測(cè)汽車部件的牢靠性狀況，并且尤其涉及部件預(yù)測(cè)技術(shù)，其利用觀察者的概念來(lái)整合部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、使用信息和劣化模型。通過(guò)整合老化模型、 使用信息和牢靠性識(shí)別標(biāo)志進(jìn)行汽車部件牢靠性預(yù)測(cè)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)中一直努力于通過(guò)把故障診斷和預(yù)測(cè)特征并入汽車中來(lái)提高汽車品質(zhì)和可靠性。特別關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域是對(duì)個(gè)別汽車部件例如蓄電池或交流發(fā)電機(jī)的預(yù)測(cè)。已經(jīng)研究出多種技術(shù)，包括監(jiān)測(cè)部件的運(yùn)行參數(shù)，然后運(yùn)用算法，該算法比較這些運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)部件的工作情況、已使用年限和剩余壽命。然而，這些技術(shù)是一維的，因?yàn)樗麄儧](méi)有整合可能對(duì)部件已使用年限和剩余壽命有影響的其它因素。因此，需要的是一種更穩(wěn)健的和穩(wěn)定的多維方法進(jìn)行部件預(yù)測(cè)，其利用觀察者的概念來(lái)整合部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、使用信息和劣化模型。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于確定部件牢靠性的系統(tǒng)和方法，包括檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志，檢索部件使用變量，利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志，利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)以及根據(jù)估計(jì)的部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。本發(fā)明的更多特征將通過(guò)下面結(jié)合附圖的描述和所附權(quán)利要求變得更明白。本發(fā)明還提供了以下方案
方案1. 一種用于確定部件牢靠性的方法，該方法包括 檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 檢索部件使用變量；
利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)；以及
根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。方案2.如方案1所述的方法，還包括根據(jù)估計(jì)已使用年限和老化誤差計(jì)算部件的修正已使用年限。方案3.如方案1所述的方法，還包括確定老化誤差是否低于預(yù)定閾值。方案4.如方案3所述的方法，還包括，如果老化誤差低于預(yù)定閾值就計(jì)算部件的剩余壽命。方案5.如方案1所述的方法，還包括重新計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和老化導(dǎo)數(shù)直到老化誤差低于預(yù)定閾值。方案6.如方案1所述的方法，還包括初始化估計(jì)部件已使用年限為零。方案7.如方案1所述的方法，還包括根據(jù)老化誤差計(jì)算部件的估計(jì)已使用年限。方案8. —種用于確定部件牢靠性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括老化模型，其構(gòu)造成根據(jù)多個(gè)部件使用變量計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志；和比較模塊，其構(gòu)造成根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老
化誤差。方案9.如方案8所述的系統(tǒng)，還包括已使用年限修正模塊，其構(gòu)造成根據(jù)估計(jì)已使用年限和老化誤差計(jì)算部件的修正已使用年限。方案10.如方案8所述的系統(tǒng)，還包括計(jì)算塊，其構(gòu)造成根據(jù)老化誤差計(jì)算部件的估計(jì)已使用年限。方案11.如方案10所述的系統(tǒng)，其中，計(jì)算塊還構(gòu)造成根據(jù)部件的最大壽命期望值和估計(jì)已使用年限確定部件的剩余壽命。方案12.如方案8所述的系統(tǒng)，其中，老化模型和比較模塊構(gòu)造成分別重新計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和老化導(dǎo)數(shù)直到老化誤差低于預(yù)定閾值。方案13. —種系統(tǒng)，包括有形地實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于
檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 檢索部件使用變量；
利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)；以及
根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。方案14.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括根據(jù)估計(jì)已使用年限和老化誤差計(jì)算部件的修正已使用年限。方案15.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括確定老化誤差是否低于預(yù)定閾值。方案16.如方案15所述的系統(tǒng)，還包括，如果老化誤差低于預(yù)定閾值就計(jì)算部件的剩余壽命。方案17.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括重新計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和老化導(dǎo)數(shù)直到老化誤差低于預(yù)定閾值。方案18.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括初始化估計(jì)部件已使用年限為零。方案19.如方案13所述的系統(tǒng)，還包括根據(jù)老化誤差計(jì)算部件的估計(jì)已使用年限。


圖1示出了根據(jù)一種實(shí)施例的示例性部件預(yù)測(cè)系統(tǒng)；以及
圖2是流程圖，示出了一種示例性算法，用于根據(jù)圖1所示系統(tǒng)確定部件的已使用年限和剩余壽命；以及
圖3示出了圖1的示例性部件預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其中該部件是蓄電池。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的論述集中于一種用于監(jiān)測(cè)汽車部件牢靠性的系統(tǒng)和方法。 上述實(shí)施例本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且決不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。圖1示出了用于汽車的一種示例性部件預(yù)測(cè)系統(tǒng)10。該系統(tǒng)包括與比較模塊14和已使用年限修正模塊16都相通信的老化模型12。老化模型12構(gòu)造成接收部件使用信息 18，例如但不限于部件溫度、環(huán)境條件、上電(加電)次數(shù)、下電(掉電)次數(shù)和使用持續(xù)時(shí)間。 老化模型12還構(gòu)造成從已使用年限修正模塊16接收已使用年限估計(jì)19。老化模型12也稱為劣化模型，是一個(gè)或多個(gè)用于確定部件的估計(jì)已使用年限的數(shù)學(xué)模型的集合。這些數(shù)學(xué)模型可以包括但不局限于Arrhenius公式和Paris公式。老化模型12還構(gòu)造成根據(jù)部件使用信息18確定估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和已使用年限導(dǎo)數(shù)20。通常，部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志指的是描述部件功能的部件特定特征。在一個(gè)非限制例子中，部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志可以是部件的電壓、電流、電容或電阻。已使用年限導(dǎo)數(shù)是部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志相對(duì)于已使用年限的變化的變化。老化模型12所生成的估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和已使用年限導(dǎo)數(shù)輸入比較模塊14。比較模塊14構(gòu)造成接收和比較來(lái)自實(shí)際部件M的測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志22 與來(lái)自老化模型12的估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志20。這個(gè)比較還包括利用測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志22和估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志20計(jì)算老化誤差25。在一個(gè)實(shí)施例中，利用方程式計(jì)算老化誤差，例如
/ Λ.\Τ
I d& \ 丄 a,、
式中，S是測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志22的矢量，3是估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志20的矢量， 是已使用年限估計(jì)19，(9鄉(xiāng)表示已使用年限導(dǎo)數(shù)，β是表征不同識(shí)別標(biāo)志的權(quán)重因數(shù)的矩陣，Γ代表矩陣轉(zhuǎn)置。在這個(gè)例子中，方程式(1)是方程式(2)中的成本函數(shù)相對(duì)于已使用年限估計(jì)的導(dǎo)數(shù)。J = ^ (t - &J θ(θ -(2)
然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，可以利用任何適用的算法或方程式來(lái)計(jì)算已使用年限誤差，包括但不局限于合并算法或模糊邏輯。根據(jù)已使用年限誤差25的數(shù)值，利用已使用年限修正模塊16來(lái)修正部件已使用年限估計(jì)，該模塊利用算定已使用年限誤差值調(diào)整部件的在先估計(jì)的已使用年限。下面的方程式(3)例舉了用于修正已使用年限估計(jì)的示例性方程式，式中是估計(jì)使用年限代表增益。a=a+Ke(3)
當(dāng)已使用年限誤差25的數(shù)值足夠地低時(shí)，已使用年限估計(jì)17發(fā)送給計(jì)算塊沈，在這利用特定部件的最大壽命期望值30計(jì)算剩余的部件壽命觀的百分?jǐn)?shù)。圖2是流程圖，示出了一種示例性算法10，用于根據(jù)圖1所示系統(tǒng)確定部件的已使用年限和剩余壽命。在步驟32處，把用于老化模型12的已使用年限估計(jì) 初始化為零，以表示新部件。分別在步驟34和36處，從實(shí)際部件M采集牢靠性識(shí)別標(biāo)志6和從部件使用信息18采集使用變量』在步驟38處，老化模型12利用特定老化模型確定估計(jì)牢靠性識(shí)別標(biāo)志鄉(xiāng)，在這個(gè)例子中，特定老化模型由下式給出
( ，η)(4)
式中，估計(jì)牢靠性識(shí)別標(biāo)志#是在和！^的函數(shù)。在步驟40處，老化模型12確定牢靠性識(shí)別標(biāo)志的已使用年限導(dǎo)數(shù)，在這個(gè)例子中，由下式給出
dd{aru)/da(5)
在步驟42處，來(lái)自老化模型12的估計(jì)牢靠性識(shí)別標(biāo)志和已使用年限導(dǎo)數(shù)20提供給比較模塊14。在步驟44處，比較模塊14應(yīng)用方程式(1)計(jì)算老化誤差25。在步驟46處，在已使用年限修正模塊16中比較算定老化誤差與閾值。如果老化誤差小于閾值，就在步驟48 處計(jì)算通常以百分?jǐn)?shù)形式給出的剩余部件壽命，并且程序回到步驟34以繼續(xù)重新估計(jì)部件已使用年限。如果老化誤差不小于閾值，就在步驟50處由已使用年限修正模塊16利用上面的方程式(3)計(jì)算已使用年限修正值。一旦確定了修正的已使用年限，程序就在步驟 38處繼續(xù)直到老化誤差最小化至低于所述閾值。圖3示出了與圖1類似的示例性部件預(yù)測(cè)系統(tǒng)100，其中該部件是蓄電池。該系統(tǒng)包括與比較模塊114和已使用年限修正模塊116都通信的老化模型112。老化模型112構(gòu)造成根據(jù)部件使用信息118確定估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和已使用年限導(dǎo)數(shù)120，在這個(gè)情況下，部件使用信息可以是蓄電池溫度、充電狀態(tài)和其它環(huán)境條件。在此例子中，老化模型112包括最小電壓模型11 、平均起動(dòng)功率電壓模型112b、起動(dòng)阻力模型112c和容量模型112d。這些模型分別用于計(jì)算最小電壓120a、平均功率120b、起動(dòng)阻力120c和儲(chǔ)備容量 120d的估計(jì)值。比較模塊114構(gòu)造成接收和比較來(lái)自蓄電池IM的測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志122 與來(lái)自老化模型112的估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志120a_d。在此例子中，測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志122包括最小電壓122a、平均功率122b、起動(dòng)阻力122c和儲(chǔ)備容量122d。這個(gè)比較還包括利用測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志122和估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志120計(jì)算老化誤差 125。與圖1的系統(tǒng)類似，根據(jù)已使用年限誤差125的數(shù)值，利用已使用年限修正模塊 116來(lái)修正部件已使用年限估計(jì)，該模塊利用算定已使用年限誤差值調(diào)整部件的在先估計(jì)的已使用年限。當(dāng)已使用年限誤差125的數(shù)值足夠地低時(shí)，已使用年限估計(jì)119發(fā)送給計(jì)算塊226，在這利用特定部件的已使用年限估計(jì)和最大壽命期望值230計(jì)算剩余部件壽命 228的百分?jǐn)?shù)。此處描述的系統(tǒng)可以在一個(gè)或多個(gè)適用計(jì)算設(shè)備上實(shí)施，這些設(shè)備通常包括應(yīng)用程序，應(yīng)用程序可以是可有形地實(shí)現(xiàn)為在計(jì)算設(shè)備中的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的軟件應(yīng)用程序。該計(jì)算設(shè)備可以是大量計(jì)算設(shè)備中的任意一種，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、處理器、手提計(jì)算設(shè)備等等。計(jì)算設(shè)備通常每一個(gè)都包括可由如上面所列那些設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備執(zhí)行的指令。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以從利用多種編程語(yǔ)言和/或技術(shù)所生成的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行編譯或解釋，這些編程語(yǔ)言和/或技術(shù)包括但不限于并且單個(gè)或組合的，JavaTM、C、C++、ViSUal Basic, Java ScriplPerl等等。通常，處理器(例如微處理器)接收指令，例如從內(nèi)存、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)等等，并且執(zhí)行這些指令，由此執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序，包括本文所述的一個(gè)或多個(gè)程序?？梢岳枚喾N已知計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)和傳輸這些指令和其它數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括參與提供數(shù)據(jù)(例如指令)的任何介質(zhì)，該數(shù)據(jù)可以由計(jì)算設(shè)備例如計(jì)算機(jī)讀取。這類介質(zhì)可以采取很多形式，包括但不限于非易失介質(zhì)、易失介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失介質(zhì)包括例如光盤或磁盤以及其它永久性存儲(chǔ)器。易失介質(zhì)包括動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)，其通常構(gòu)成主內(nèi)存。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的普通形式包括計(jì)算機(jī)能夠讀取的任何介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，上述描述定為說(shuō)明性和非限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員一閱讀上述描述就會(huì)明白除所提供的例子以外的許多替代方法或應(yīng)用。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不是由上述描述確定，而是應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同這些權(quán)利要求所享有權(quán)利的等同物的全部范圍一起確定?？梢灶A(yù)見并意圖的是，在本文所述技術(shù)中存在更多發(fā)展，并且所公開的系統(tǒng)和方法將并入這些更多例子中?？偠灾瑧?yīng)當(dāng)理解本發(fā)明能夠改型和變化并且僅僅由下列權(quán)利要求所限制。已經(jīng)特別給出和描述了當(dāng)前實(shí)施例，這些僅僅是對(duì)最佳模式的說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以在實(shí)踐權(quán)利要求時(shí)采用本文所述實(shí)施例的多種替代例，并且方法和系統(tǒng)在這些權(quán)利要求以及它們所覆蓋的等同物的范圍內(nèi)。這個(gè)描述應(yīng)當(dāng)理解成包括本文所述要素的所有新的和非明顯易見的組合，并且，在這份或之后的申請(qǐng)中，權(quán)利要求可以出現(xiàn)這些要素的任何新的和非顯而易見的組合。而且，上述實(shí)施例是說(shuō)明性的，沒(méi)有單個(gè)特征或要素是對(duì)可以在這份或之后的申請(qǐng)中要求保護(hù)的所有可能的組合是必不可少的。權(quán)利要求中所用到的所有術(shù)語(yǔ)都確定被賦予他們最寬泛合理的結(jié)構(gòu)和本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的他們的通常含義，除非在本文做出了與此相反的明確指示。特別是，單數(shù)冠詞例如“一個(gè)“、“這個(gè)“、“所述“等等的使用應(yīng)當(dāng)理解成敘述一個(gè)或多個(gè)所指示的要素，除非權(quán)利要求敘述了與此相反的明確限制。
權(quán)利要求
1.一種用于確定部件牢靠性的方法，該方法包括 檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志；檢索部件使用變量；利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)；以及根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)估計(jì)已使用年限和老化誤差計(jì)算部件的修正已使用年限。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定老化誤差是否低于預(yù)定閾值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括，如果老化誤差低于預(yù)定閾值就計(jì)算部件的剩余壽命ο
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括重新計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和老化導(dǎo)數(shù)直到老化誤差低于預(yù)定閾值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括初始化估計(jì)部件已使用年限為零。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)老化誤差計(jì)算部件的估計(jì)已使用年限。
8.一種用于確定部件牢靠性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括老化模型，其構(gòu)造成根據(jù)多個(gè)部件使用變量計(jì)算估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志；和比較模塊，其構(gòu)造成根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志和測(cè)定部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括已使用年限修正模塊，其構(gòu)造成根據(jù)估計(jì)已使用年限和老化誤差計(jì)算部件的修正已使用年限。
10.一種系統(tǒng)，包括有形地實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于 檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志；檢索部件使用變量；利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志； 利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)；以及根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車部件牢靠性預(yù)測(cè)的方法和裝置。一種用于確定部件牢靠性的系統(tǒng)和方法，包括檢索來(lái)自部件的測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志，檢索部件使用變量，利用老化模型估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志，利用老化模型確定老化導(dǎo)數(shù)以及根據(jù)估計(jì)部件牢靠性識(shí)別標(biāo)志、老化導(dǎo)數(shù)和測(cè)定牢靠性識(shí)別標(biāo)志計(jì)算老化誤差。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102163256SQ201110039720
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者H·S·裴, K-K·善, M·A·薩爾曼, M·N·豪厄爾, S·拉賈戈帕蘭, X·唐, Y·張 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司