用于获取电磁执行器的电磁线圈的剩余的运行时间的方法与流程

本发明涉及一种用于获取尤其阀、尤其液压阀的电磁执行器的电磁线圈的剩余的运行时间的方法。

背景技术：

阀、尤其液压阀通常在使用计算单元或相应的控制设备的情况下被操控。这种阀在此具有电磁驱动器（或执行器），并且在液压阀的情况下具有附属的液压调节单元，借助该液压调节单元，通过预设特定的电流或特定的电压可以调节期望的参量、例如体积流量或压力。电磁执行器的电流在此可以通过将电压也在脉宽调制形式中提供到电磁执行器的电磁线圈或相应的绕组来预设。

电磁线圈基于持续的应力承受老化，并且因此通常仅具有有限的运行时间或使用寿命。在达到最大的运行时间或使用寿命时考虑到电磁线圈和因此阀的故障。

技术实现要素：

根据本发明提出了一种具有独立权利要求的特征的方法、用于执行该方法的计算单元以及计算机程序和机器可读的存储介质。有利的设计方案是从属权利要求和随后的说明的主题。

根据本发明的方法用于获取尤其阀、尤其液压的阀或液压阀的电磁执行器的电磁线圈的剩余的运行时间或剩余的使用寿命或余下使用寿命。在此，在电磁执行器借助电磁线圈的每个操纵中，获取运行时间作为操纵的持续时间，并且获取电磁线圈在操纵期间或必要时在操纵后的温度。电磁线圈的温度在此尤其借助电磁线圈或其绕组的欧姆电阻获取。为此，绕组温度可以被计算出，或者可以存储或使用适当的表格等，以便使特定的温度配属于特定的电阻。在此，电阻或温度尤其也可以作为在操纵的持续时间上的平均值被获取。

电磁线圈的温度配属于多个预设的温度区域中的一个。多个温度区域在此尤其彼此相邻，即一个温度区域的上极限值同时形成下一温度区域的下极限值。温度区域在此总体上应该覆盖在电磁线圈运行时可能出现的温度的整个范围。根据具体的运行方式，电磁线圈可以基于通过电流不同强度地加热。温度区域的宽度可以根据提出的方法的期望的精度选择。温度区域例如可以都具有相同的宽度。

也可想到的是，例如在持续更长时间的温度（剧烈）改变的操纵过程中，在之前提到的操纵的意义中，将这种操纵过程分为两个或更多个单独的操纵或操纵过程，并且相应将其配属于不同的温度区域，以便得到更准确的结果。

此外在若干操纵中，即从一个操纵到另一操纵，针对相应的温度区域的运行时间单独相加。换言之，当前的操纵的运行时间与在当前的温度在当前的操纵中所落入的温度区域中的已经存在的运行时间相加。由此形成针对不同的温度区域的所谓的阶梯集合（stufenkollektiv），其方法是，针对每个温度区域分别加上具有更高的温度值的所有温度区域的运行时间。因此，针对每个温度区域得到运行时间的所谓的累计频率，在累计频率中包含更高的温度区域的运行时间。因此，针对最高的温度区域仅得到在该温度区域中的运行时间的总和。针对第二高的温度区域总共得到在最高的温度区域内的运行时间的总和加上在该第二高的温度区域中的运行时间的总和。该原理也在术语线性的损伤累计下已知，其中得到的是，通过不同强度的作用（在此是不同的温度区域）导致不同强度的损伤。在该情况下，为了直观的阐述也参考附图和附属的描述。

作为简单的示例可以提到的是，电磁线圈在更高的温度中，在特定的运行时间内比在更小的温度中更大地受损。相应在更高的温度中的运行中期待比在更低的温度中的运行中更小的最大的运行时间或使用寿命。

针对特定的温度区域获取电磁线圈的剩余的运行时间。为此，尤其针对特定的温度区域和具有更低的温度值的所有温度区域，分别借助电磁线圈在相应的温度区域中（即针对特定的温度区域以及具有更低的温度值的所有温度区域）的理论上的最大的运行时间和在相应的温度区域中的根据阶梯集合的迄今为止的运行时间，获取相应的温度区域中的剩余的运行时间。

电磁线圈在相应的温度区域中的理论上的最大的运行时间在此尤其借助电磁线圈的使用寿命模型获取。在此基于如下假设，即在不同的温度中实现电磁线圈的不同的应力，这根据温度导致不同的最大的运行时间或使用寿命。这种模型通常产生光滑的变化曲线，其随着温度减小具有更高的最大的运行时间。现在为了使电磁线圈的这种理论上的最大的运行时间配属于温度区域，可以从该温度区域选择平均的温度值，针对该平均的温度值，从模型得到理论上的最大的运行时间。针对使用寿命模型的常数或参数，为了可以针对不同的温度获取理论上的最大的运行时间，在此通常针对具体的类型的电磁线圈或电磁执行器被获取，例如通过模拟和/或测试测量获取。

还要考虑的是，虽然因此针对特定的温度区域也获取剩余的运行时间或余下使用寿命，其可以直接通过附属的最大的运行时间从该模型得到，但也在更低的温度区域中可能存在还更短的剩余的运行时间。基于之前阐述的用于获取阶梯集合的方法，因此从获取的剩余的使用寿命中选择最短的剩余的使用寿命，即温度区域的具有最小的值的剩余的运行时间用作电磁线圈的剩余的运行时间。

电磁线圈（针对特定的温度区域）的剩余的运行时间在此优选可以作为根据阶梯集合的迄今为止的运行时间与电磁线圈在相关的温度区域中的理论上的最大的运行时间的商或差获取。换言之，剩余的运行时间作为理论上的最大的运行时间的一部分被说明，又或者作为针对特定的温度区域的剩余的运行小时的绝对值、例如作为数字被说明。

在提出的方法的实际应用中，电磁线圈的剩余的运行时间的以该方式获取的值可以例如在适当的显示器上示出，从而用户可以估计什么时候更换电磁线圈或电磁执行器或包含该执行器的部件或执行器的部件。

在此，在操纵时最后出现的温度区域或当前的温度区域例如可以用作特定的温度区域。也可想到的是，以所述的方式针对多个或甚至所有预设的温度区域获取并且必要时例如也以图形形式示出剩余的使用寿命。

提出的方法因此尤其能够实现读取电磁线圈的（迄今为止的）应力以及预测剩余的使用寿命。此外，在对电磁执行器的控制没有改变的情况下的状态监测是可能的，在上级的、例如也远程的计算单元（例如云）中或在电磁执行器的相应的控制设备的固件中实施该方法也是可能的。也可想到的是警告功能和/或对电磁线圈或电磁执行器的即将到来的更换的指示。在其它的损伤机构（例如切断电压峰值）的模型中的实施也是可想到的。因此总体上也可以扩展电磁执行器或包含该执行器的部件或执行器的部件的使用区域，因为用户例如可以使用更高的环境温度，但为此必须更频繁地更换包含电磁执行器的部件、例如阀。

根据本发明的计算单元，例如用于电磁执行器或包含执行器的部件的控制设备尤其在程序技术上设定用于执行根据本发明的方法。

根据本发明的方法以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序的形式的实施也是有利的，因为这导致特别小的成本，尤其当实施的控制设备还用于其它的任务，并且因此原本存在时。用于提供计算机程序的适当的数据载体尤其是磁的、光学的和电气的存储器，例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。程序通过计算机网络（因特网、内联网等）的下载也是可能的。

本发明的另外的优点和设计方案由说明书和附图得到。

要理解的是，之前提到的和随后还将阐述的特征不仅可以在分别说明的组合中，而且也可以在其它的组合中或单独使用，而不会离开本发明的范围。

附图说明

本发明借助实施例在附图中示意性示出，并且随后参考附图详细描述。其中：

图1示意性示出了具有电磁线圈的阀，在电磁线圈中可以执行根据本发明的方法；

图2示意性示出了具有阶梯集合和使用寿命模型的图表，用于阐述在优选的实施方式中的根据本发明的方法。

具体实施方式

图1示意性示出了阀100作为包含电磁执行器的部件，在该部件中可以执行根据本发明的方法。阀100示例性地构造为液压方向阀，并且具有可以在壳体中运动的滑块110，以便适当地将用于泵的压力接头p、用于储箱的t和工作接头a和b相互连接。

滑块110在壳体端部上借助弹簧120被加载以复位力，并且在另一壳体端部上借助电磁体130被加载以调节力，电磁体又具有电磁线圈131。滑块110和电磁体130形成电磁执行器。

电压u提供在电磁体130或电磁线圈131上，以便根据电压的值使滑块110运动。此外，设置了构造为控制设备的计算单元150，以便将电压提供至电磁线圈131，并且因此对阀进行控制。

此外，因此可以检测流过电磁线圈131的电流i，以便从电压u和电流i的商得到电磁线圈的当前的欧姆电阻。因此可以获取电磁线圈的温度。

图2示意性示出具有阶梯集合和使用寿命模型的图表，用于阐述在优选的实施方式中的根据本发明的方法。为此记录关于时间t的温度t。

如已经提到的那样，所谓的线性的损伤累计用于预测承受振动应力的机械构件的剩余的运行时间或使用寿命。这当前也可以用于电磁线圈。

损伤累计的基本构思是，每个振动幅度导致部件的部分损伤。各个和重复的应力最后无论何时都会总体上导致构件的故障。因此，适用于阀或液压阀的是，一旦阀或液压阀被电操纵，那么电流流过电磁线圈，这基于电磁线圈或其绕组的欧姆电阻导致加热。温度改变又导致膨胀和张力，并且这又导致机械应力，并且最后例如通过线缆断裂、绝缘损伤等导致故障。

现在，针对每个操纵，在该操纵期间获取操纵的持续时间和因此运行时间以及电磁线圈的温度。如已经提到的那样，温度可以通过获取欧姆电阻得到。

在图2中用δt表示的各个持续时间或运行时间中的每个配属于多个预设的温度区域中的一个。在图2中示例性地示出了七个温度区域δt1至δt7作为温度区域，其中δt1相应于具有最高的温度值的温度区域。在此根据运行可以形成其它的温度，这又导致的是，运行时间配属于另一温度区域。

相应的温度区域中的各个运行时间δt针对相应的温度区域单独求和。用于相应的温度区域的求和的运行时间在此利用δt1至δt6示出，其中要注意的是，在所示的示例中，不存在配属于温度区域δt7的运行时间。在此适用的是：

，

其中i是用于相应的温度区域的索引，并且在所示的示例中是从1到7。要注意的是，各个运行时间δt当然不必是一样大的，然而为了简单起见没有明显的不同。

现在得到所提到的阶梯集合，其方法是，针对每个温度区域分别加上具有更高的温度值的所有温度区域的运行时间。因此，根据如下公式得到针对特定的温度区域ti的根据阶梯集合的运行时间hi：

，

其中δt0=h0=0。在该附图中示例性示出针对温度区域t2的根据阶梯集合的运行时间h2。现在，如果参考在该图表中示出的阶梯集合直观地说，在特定的温度区域内添加一个运行时间，那么用于特定的温度区域和所有更低的温度区域的阶梯集合向右移动该运行时间。

为了计算理论上的最大的运行时间或使用寿命，现在可以考虑使用寿命模型、例如根据eyring的模型。理论上的最大的运行时间τ或其至少一个尺度可以根据该模型利用随后的公式获取：

。

在此，a和b是常数，该常数与具体的阀或具体的电磁线圈相关，并且针对特定的类型的阀例如可以通过模拟和/或试验来获取或确定。相同的情况适用于应力因子s。ea/kt表示所谓的arrhenius指数，在arrhenius指数中讨论温度t，并且arrhenius指数此外也可以专门用于特定的类型的阀。因此，针对每个温度可以获取电磁线圈的理论上的最大的运行时间，这在图2中用曲线m记录。

现在，此外根据图2很好地看到的是，在涉及阶梯集合时，如提到的那样，该阶梯集合利用每个新添加的运行时间向右移动，利用曲线m达到电磁线圈的最大的运行时间。

但相应地，因此也可以针对每个温度区域，在阶梯集合中获取还剩余的运行时间，该还剩余的运行时间从在该温度区域中的理论上的最大的运行时间和在该温度区域中的根据阶梯集合求和的运行时间的差得到。这示例性地针对温度区域δt1和δt4利用剩余的运行时间δr1和δr4示出。

如同样已经阐述的那样，现在可以针对特定的温度区域获取阀的剩余的运行时间，从而由特定的温度区域的剩余的运行时间以及具有更低的温度值的所有温度区域使用这些温度区域的具有最小的值的剩余的运行时间。

虽然在附图中也示出和描述了阀100作为包含电磁执行器的部件，但要理解的是，本发明对于任意的部件中的电磁执行器来说是有利的。