專利名稱：基于成本優化模型的系統壽命延長的制作方法
技術領域：
本發明涉及基于成本優化模型的方法和設備，用于延長具有多個部件的系統的壽命O背景技術
系統形成整合整體的一組相互作用或相互依賴的部件。構成系統的各種部件的性能隨時間以不同速率下降。因為每一個部件的角色和成本非常不同，給定部件性能隨時間的下降相對于用在同一系統中的其他部件對系統的功能狀態有獨特的影響。因此，精確地識別系統中要修理或更換的成本最佳部件(一個或多個)是有難度的。發明內容
本文公開的老化模型和系統功能模型用于確定系統的應該被修理或更換的具體部件(一個或多個)以提供成本優化的系統工作壽命延長。成本優化可以考慮用戶的期望系統壽命，例如用戶還想期望擁有和操作具體車輛或其他系統多久。以這種方式，本方法可避免以更高的總成本向期望多擁有和操作該系統僅一年的用戶推薦提供五年運行壽命的修理方案。
系統的功能狀態(SOF)取決于構成該具體系統的每一個部件的健康狀態(S0 H)。 每一個部件的SOH影響是協作的，即甚至在部件的SOH保持在零以上時系統的SOF也是零。 因此，SOF可以基于所有可能的修理情況針對系統估計或預測，即構件可能的每一個修理情況修理/更換部件中的一些、所有或不修理/更換。如上所述，這種分析也可以考慮用戶的期望系統壽命，例如車輛服務的期望終點。
具體說，本方法包括針對用在系統中的每一個部件記錄當前和新的/校準基線性能標簽，隨后通過老化模型處理當前和校準基線性能標簽以確定用于每一個部件的未來性能標簽。方法包括通過系統功能模型處理用于當前和校準基線部件的未來性能標簽，以確定用于每一個可能的修理情況的系統S0F，2n-l個修理情況可用于η個部件的系統。方法進一步包括計算η種情況的成本最佳的修理情況，且記錄該情況在例如與部件和/或數據記錄器通信的數據記錄器或主機的存儲器中。成本最佳的修理的確定可包括確定用戶期望的系統壽命終點，成本優化的推薦也考慮到期望壽命終點。
設備至少包括第一和第二部件以及與第一和第二部件通信的主機。主機包括老化模型和系統功能模型，例如編程在實體的非瞬時的存儲器。主機配置為用于接收用于每一個第一和第二部件的當前和校準基線性能標簽，和通過老化模型處理當前和校準基線性能標簽以確定用于每一個第一和第二部件的未來性能標簽。
主機還通過系統功能模型處理未來性能標簽以確定用于每一個可能的修理情況的系統S0F，其中每一個可能的修理情況描述了第一和第二部件的可能修理組合，且從可能的修理情況中計算成本最佳的修理情況。如上所述，成本最佳的修理情況可以考慮用戶對系統的期望服務壽命終點。成本最佳的修理情況可以記錄在存儲器用于隨后獲取，例如通過執行修理情況的維護人員獲取。
在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特征和優點以及其他的特征和優點。
圖1
圖2
圖3修理/更換。
圖4
圖5
圖6確定哪些部件需要修理/更換C是具有一對部件的示例性系統的示意圖。是可用在圖1所示的老化模型的示例性時間曲線圖。·是顯示基于模型的方法的各種部分的流程圖，其用于確定系統的哪些部件要是描述示例性修理情況的表格。是用于不同示例性修理情況的各種預測系統功能的另一流程圖。是基于模型的方法的流程圖，其用于在例如圖1的示例性系統這樣的系統中具體實施方式
參見附圖，其中相同的附圖標記表示相同的元件，示例性系統10顯示為具有一對部件，即與主機20通信的第一部件12和第二部件14。出于簡單的目的，僅兩個部件用在下列的例子中，但是本領域技術人員應理解任意多個(η)部件可被使用而不脫離本發明的范圍。
在具體的非限制性的實施例中，圖1的系統10可以配置為是車輛發動系統 (cranking system)。在這樣的實施例中，第一部件12可以是啟動器電動機而第二部件14 可以是電池。發動功能基于電池、啟動器電動機、或這兩個部件的逐漸劣化而隨時間劣化。 為了在該例子中恢復一些喪失的發動功能或在任何其他系統中恢復喪失的系統功能狀態 (S0F)，部件12和14中的一個或兩者可被修理或更換。目前的方法考慮針對2n-l中可能的修理/更換情況考慮修理成本對壽命延長，出于簡單的目的以下稱為修理情況。系統10 由于每一個修理情況造成的最終SOF隨后被預測以由此確定哪些部件(一個或多個)應該被修理/更換。
在系統10中，可選的數據記錄器15可以用于在實體的/非瞬時存儲器18中記錄相應部件12和14的當前性能標簽(performance signature)(箭頭11,110)。經由數據記錄器15的記錄取決于實施例可以是連續的或周期性的。記錄的值可以包括動力消耗、速度、故障數據或充分地描述該具體部件的當前或現在的性能的任何其他信息。在其他實施例中，數據記錄器15可以省略且用于相應部件12和14的當前性能標簽(箭頭11，110)可以傳遞或流動到主機20。
主機20可以遠離系統10且與之以無線通信，或與系統10定位在一起，例如在系統10配置為是車輛系統時在與系統10在同一車輛上的車輛控制器。在例如經由傳感器25 (見圖3)從第一和第二部件12和14獲取當前性能標簽時主機20接收當前性能標簽(箭頭 11，110)。主機20可以從新的或經過驗證的/修理部件測量和記錄校準的新的/修理的標簽，用于以后使用。這些校準信號的使用將參考圖5在下文詳細描述。
主機20可以包括微處理器或中央處理單元(CPU)、存儲器這樣的通用元件，包括但不限于實體的/非瞬時的存儲器(在其上記錄實施圖5的本方法100中的指令、只讀存儲器(ROM)、隨機訪問存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EEPROM),高速時鐘、模擬-數字 (A/D)和數字-模擬(D/A)電路和任何所需的輸入/輸出(I/O)電路和裝置以及信號調制和緩沖電路。
主機20包括用于第一部件12的老化模型22和用于第二部件14的老化模型24， 其可以在實體的/非瞬時的存儲器中記錄為曲線、公式、查找表。在更多部件被使用的情況下，將給出額外的老化模型。如在本文使用的，術語“老化模型”是指其預測部件劣化或惡化的任何裝置。主機20還包括與老化模型22和24通信的系統功能模型26。系統功能模型26可因此處理通過老化模型22和24產生的信息，以及直接地處理用于每一個部件12 和14的當前性能標簽(箭頭11)。
參見圖2，示例性子模型50可以用作圖1的老化模型22的一部分。跡線52代表現有部件(在該例子中為電池)的性能，且跡線54代表新的電池的性能。垂直軸線(R)代表電池電阻。水平軸線代表時間(t)，例如月。相似的子模型可以用于給定部件的其他部件或其他參數，例如具有在垂直軸線上繪制的電阻或反電磁力(EMF)的啟動器電動機。通過測量所需參數，和通過得知相似的車輛中同一部件隨時間的過去的性能，跡線52的軌跡可被預測且由此建模。
參見圖3，圖1的監視系統10和主機20之間的信息流以圖塊模式示出。使用標簽獲取邏輯的傳感器25可以用于獲取分別用于第一和第二部件12和14的當前性能標簽(箭頭11，110)。當前性能標簽(箭頭11，110)最終例如經由遠程信息處理單元、經由施加到圖1的數據記錄器15的維護探針、閃存裝置或以其他方式而傳遞到主機20。
一旦通過主機20接收，當前性能標簽(箭頭11，110)通過老化模型22、24處理。 這種老化模型22、24可以包括描述基本上相似部件12、14的過去性能的歷史維護或統計數據，例如用在參考測試、確認或先前部署的系統的部件的相同模型。這種數據可以是查找表、性能曲線、公式的形式或任何其他合適數據形式。
系統功能模型26處理用于相應部件12、14的當前性能標簽(箭頭11、110)和未來性能標簽(箭頭13，130)，以由此產生相應的當前系統功能狀態(SOF)(箭頭33)和未來SOF (箭頭133)。從這些值，主機20可識別要修理/更換的部件12和/或14，以便產生與有用操作壽命的延長有關的最成本高效的結果。
在示例性曲軸系統中，最大電動機扭矩可以被表示為
權利要求
1.一種方法，包括記錄用于系統中第一和第二部件的當前性能標簽；記錄用于第一和第二部件的校準基線性能標簽；通過老化模型處理當前和校準基線性能標簽以確定用于每一個部件的未來性能標簽； 通過系統功能模型處理用于部件的未來性能標簽以確定用于每一個可能的修理情況的系統功能狀態(SOF)，其中每一個可能的修理情況描述了第一和第二部件的可能的修理組合；從可能的修理情況計算成本最佳的修理情況；和在存儲器中記錄成本最佳的修理情況。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括記錄用于系統的期望系統壽命，其中從可能的修理情況計算成本最佳的修理情況包括計算在期望系統壽命中成本最佳的的一種修理。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括經由數據記錄器記錄當前和校準基線性能標簽；和經由與數據記錄器遠程通信的主機處理當前和校準基線性能標簽。
4.如權利要求1所述的方法，其中通過老化模型處理當前和校準基線性能標簽包括把當前和校準基線性能標簽與對于基本上相似部件的過去性能值的記錄跡線進行比較
5.如權利要求1所述的方法，其中系統是車輛，第一部件是啟動器電動機，第二部件是電池，且SOF是啟動器系統的發動功能，啟動器系統包括啟動器電動機和電池。
6.一種設備，包括第一部件；第二部件；和主機，其與第一和第二部件通信，且具有老化模型和系統功能模型，其中主機配置為用于接收用于每一個第一和第二部件的當前和校準基線性能標簽；處理老化模型的當前和校準基線性能標簽以確定用于每一個第一和第二部件的未來性能標簽；通過系統功能模型處理未來性能標簽以確定用于每一個可能修理情況的系統功能狀態(S0F)，其中每一個可能的修理情況描述了第一和第二部件的可能的修理組合；從可能的修理情況計算成本最佳的修理情況；和在存儲器中記錄成本最佳的修理情況。
7.如權利要求6所述的設備，進一步包括數據記錄器，其與主機通信，其中數據記錄器配置為用于記錄用于每一個第一和第二部件的當前性能標簽；和記錄用于第一和第二部件的校準基線性能標簽。
8.如權利要求7所述的設備，其中系統是車輛系統，數據記錄器定位在車輛上，且主機相對于車輛遠程地定位。
9.如權利要求7所述的設備，其中系統是車輛發動系統，第一部件是啟動器電動機，第二部件是電池。
10.如權利要求6所述的設備，其中主機配置為用于部分地通過將當前和校準基線性能標簽與用于基本上相似部件的過去性能值的記錄跡線比較以通過老化模型 來處理當前和校準基線性能標簽。
全文摘要
本發明涉及基于成本優化模型的系統壽命延長。一種方法，記錄用于系統中第一和第二部件的當前性能標簽，記錄用于部件的校準基線性能標簽，和通過老化模型處理性能標簽以確定用于每一個部件的未來性能標簽。通過系統功能模型處理未來性能標簽以確定用于每一個可能的修理情況的系統功能狀態。成本最佳的修理情況隨后從可能的修理情況確定，且記錄在存儲器中。一種設備，包括系統的第一和第二部件和主機，主機配置為用于通過老化和系統功能模型處理當前和基線性能標簽，如上所述。成本最佳的修理情況從可能的修理情況確定，且隨后記錄在存儲器中。示例性系統可以是具有啟動器電動機和電池的發動系統。
文檔編號G06F19/00GK103020420SQ20121035698
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者K-K.欣, M.A.薩曼 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司