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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers, insbesondere eines Hochvoltspeichers, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen des Prüfkörpers, Verbinden des Prüfkörpers mit der Prüfvorrichtung derart, dass ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenstrom zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung erfolgen kann; Befüllen des Systems aus Prüfkörper und Prüfvorrichtung mit einem Prüfmedium unter einem definierten Prüfdruck, und Messen eines Druckausgleichs und/oder eines Massen- und/oder Volumenstroms zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers, welche einen Behälter zur Aufnahme eines Prüfmediums, der mit dem Prüfkörper über eine Leitung verbindbar ist, und eine Messvorrichtung zur Messung eines Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms in der Leitung umfasst. Zudem betrifft die Erfindung einen Hochvoltspeicher.
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Bei der Messung der Dichtigkeit eines Prüfkörpers mittels eines Masseflussverfahrens wird nicht nur der Prüfkörper, sondern auch ein Referenzvolumen mit einem Prüfmedium, wie zum Beispiel mit Luft oder mit einem Gas, befüllt. Das Referenzvolumen und der Prüfkörper sind üblicherweise über eine Leitung miteinander verbunden. Da somit bei einer Leckage im Prüfkörper ein Druckausgleich über einen Fluidfluss zwischen den beiden Volumina stattfindet, kann ein Leckagewert des Prüfkörpers über die Messung des Volumenstroms vom Referenzvolumen in den Prüfkörper ermittelt werden. Hat der Prüfkörper ein Leck, strömt Luft beziehungsweise Gas aus dem Referenzvolumen nach und wird über einen Masseflusssensor erfasst.
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Bei diesem Verfahren wird allerdings vorausgesetzt, dass sich das Referenzvolumen und der Prüfkörper in ihren Eigenschaften gleich, insbesondere zeitlich gleich, verhalten. Tatsächlich ist der Prüfkörper äußeren Störeinflüssen ausgesetzt, welche der benötigten Gleichgewichtsbedingung entgegenstehen oder die Einstellung des Gleichgewichts verzögern. Solche Störgrößen können eine Temperaturänderung, welche eine messbare Druckänderung nach sich zieht, oder Vibrationen, welche Fluidströmungsschwankungen in der Leitung verursachen können, sein.
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Die Abgleich- beziehungsweise Beruhigungszeit kann den größten Teil der Prüfzeit ausmachen. In dieser Zeit wird der Einfluss unerwünschter Faktoren (Wärmefaktoren der Oberfläche, Dynamikfaktoren der Gasbewegung und weitere physikalische Faktoren) auf die Messung der Leckage neutralisiert. Aktuell kann es 3 bis 4 Minuten dauern, um ein akzeptables Ergebnis für die Abgleichzeit zu erzielen. Eine vollständige Beruhigung kann in Abhängigkeit der Umgebungseinflüsse auch nach 45 Minuten noch nicht erreicht werden.
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EP 0 647 842 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung eines Lecks, bei dem eine zu prüfende Flasche mit Druckluft befüllt wird und nach einer Beruhigungszeit mittels eines Durchflusssensors geprüft wird, wieviel Luft die Flasche verlässt. Liegt die Flasche verlassende Luft innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, so wird darauf geschlossen, dass die Flasche kein Leck aufweist. Liegt die Luftmenge oberhalb eines vorbestimmten Bereiches, so wird darauf geschlossen, dass die Flasche mit einem Leck behaftet ist.
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DE 10 2013 211 400 A1 beschreibt eine Dichtigkeitsprüfvorrichtung für Hochvoltspeicher mit einer Luftdruckeinheit zur Erzeugung und Messung eines Prüfdrucks und einer mit der Luftdruckeinheit über eine Luftdruckleitung verbundenen Kopplungseinheit zur luftdruckdichten Verbindung der Luftdruckeinheit mit einer Be- oder Entlüftungsöffnung des Hochvoltspeichers. Dabei ist vorgesehen, dass die Kopplungseinheit eine zur lagestabilen Anordnung der Kopplungseinheit an der Be- oder Entlüftungsöffnung ausgebildete Anschlusseinheit und einen in der lagestabilen Anordnung zwischen einer Dichtlage und einer Freigabelage verstellbaren Glockenkörper aufweist.
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DE 10 2015 220 558 B3 beschreibt ein Verfahren, mittels welchem Volumenänderungen des Prüfkörpers, welche die Leckagemessung beeinflussen können, mechanisch kompensiert werden können.
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Es ist Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers, eine Prüfvorrichtung und einen Hochvoltspeicher anzugeben, mittels deren die Erkennung eines Lecks zuverlässig, insbesondere bei reduzierter Prüfzeit, erkannt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Prüfvorrichtung und einen Hochvoltspeicher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers, insbesondere eines Hochvoltspeichers, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen des Prüfkörpers,
- b) Bereitstellen einer Prüfvorrichtung, welche eine Sensorvorrichtung zur Erfassung zumindest eines physikalischen Parameters umfasst,
- c) Verbinden des Prüfkörpers mit der Prüfvorrichtung derart, dass ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenstrom zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung erfolgen kann,
- d) Befüllen des Systems aus Prüfkörper und Prüfvorrichtung mit einem Prüfmedium unter einem definierten Prüfdruck,
- e) Messen eines Druckausgleichs und/oder eines Massen- und/oder Volumenstroms zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung,
- f) Korrigieren des gemessenen Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms unter Verwendung des mittels der Sensorvorrichtung erfassten zumindest einen Parameters, und
- g) Bestimmen einer Dichtigkeit auf Basis des korrigierten Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms.
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Eine Prüfvorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers, insbesondere eines Hochvoltspeichers, umfasst eine Sensorvorrichtung zur Erfassung zumindest eines physikalischen Parameters, einen Behälter zur Aufnahme eines Prüfmediums, der mit dem Prüfkörper über ein Verbindungselement verbindbar ist, eine Messvorrichtung zur Messung eines Druckausgleichs und/oder eines Massen- und/oder Volumenstroms in dem Verbindungselement, und eine Auswertevorrichtung, welche ausgebildet ist, den mittels der Messvorrichtung gemessenen Druckausgleich und/oder den Massen- und/oder Volumenstrom unter Verwendung des mittels der Sensorvorrichtung gemessenen zumindest einen Parameters zu korrigieren oder eine Dichtigkeit des Prüfkörpers auf Basis des korrigierten Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms zu bestimmen.
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Ein Hochvoltspeicher für ein Fahrzeug, der mit dem Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung und/oder der Prüfvorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung geprüft ist.
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Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens, der hier beschriebenen Prüfvorrichtung und des hier beschriebenen Hochvoltspeichers ist, dass externe (Stör-)Einflüsse beziehungsweise externe Störgrößen, welche die Auswertung der Dichtigkeit des Prüfkörpers beeinflussen können, mit Hilfe der Sensorvorrichtung in Form physikalischer Parameter erfasst, insbesondere gemessen werden können und aus der Bestimmung der Dichtigkeit kompensiert beziehungsweise herausgerechnet werden können. Somit ist es beispielsweise nicht länger notwendig, dass der Prüfkörper und/oder die Prüfvorrichtung in einem vibrationsfreien oder vibrationsreduzierten Zustand gemessen werden müssen, sondern die Messung kann unter Vibrationen erfolgen. Dies ermöglicht es, dass die Messung im Fertigungsprozess eines Fahrzeugs erfolgen kann, das heißt der Prüfkörper (Hochvoltspeicher) muss nicht aus dem Fertigungsprozess für die Dichtigkeitsprüfung entnommen werden. Dies vereinfacht und verkürzt den Fertigungsprozess. Insbesondere kann die Prüfung der Dichtigkeit des Prüfkörpers parallel zu dem Fertigungsprozess erfolgen, da bei dem Fertigungsprozess auftretende externe Störungen bei der Dichtigkeitsprüfung kompensiert beziehungsweise herausgerechnet werden können. Die Parallelisierung von Dichtigkeitsprüfung und Produktionsprozess hat auch eine Reduzierung des Lagerbedarfs zur Folge, da es nicht länger notwendig ist, die Prüfkörper für die Dichtigkeitsprüfung zu lagern.
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Ferner ermöglicht die Erfassung von externen Störgrößen, die Messgenauigkeit zu erhöhen, da diese externen Störgrößen aus dem Messergebnis herausgerechnet werden können beziehungsweise das Messergebnis um die erfassten Störgrößen korrigiert werden kann. Messartefakte und falsch negative Ergebnisse können somit reduziert werden. Darüber hinaus kann der Prüfprozess vereinheitlicht werden, da externe Störgrößen, die sich je nach Ort der Dichtigkeitsprüfung unterscheiden können, erfasst werden können und somit die Dichtigkeitsprüfung unabhängig von dem Ort der Überprüfung vereinheitlicht werden kann. Dies lässt eine Standardisierung der an verschiedenen Orten durchgeführten Dichtigkeitsüberprüfungen zu.
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Der erfasste physikalische Parameter entspricht einer externen Störgröße beziehungsweise einem externen Störeinfluss. Vorteilhaft kann ein auftretender Effekt, wie beispielsweise Schwingungen in dem Prüfmedium zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung, infolge einer externen Störgröße erkannt und einer Ursache, wie beispielsweise einer Sonneneinstrahlung oder einer Erschütterung durch das Fließband, zugeordnet werden. Darüber hinaus können mehrere auftretende Effekte infolge der externen Störgrößen erkannt und jeweils einer Ursache zugeordnet werden. Vorteilhaft wird jedem auftretendem Effekt mittels einer Auswertevorrichtung eine Ursache zugeordnet. Die Erkennung eines auftretenden Effekts und dessen Zuordnung zu einer Ursache kann vor Schritt f) oder während Schritt f) erfolgen. Ein lernendes System erlaubt die Korrektur beziehungsweise Bereinigung der erfassten physikalischen Parameter beziehungsweise der Messdaten (Druck und Leckage) um den initiierten Störeinfluss. Das lernende System kann in Schritt f) die Korrektur vornehmen.
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Eine externe Störgröße beziehungsweise ein externer Störeinfluss kann eine Beschleunigung am Prüfkörper, an der Prüfvorrichtung, am Bauteilträger, am Fahrzeug und/oder am Band, eine Sonnenstrahlung, Zugluft oder Windchill sein.
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Mit dem Begriff „Prüfkörper“ wird hier und im Folgenden insbesondere ein Prüfkörper verstanden, welcher zur Überprüfung der Dichtigkeit mit einem Prüfmedium unter einem Prüfdruck innerhalb eines bestimmten Druckbereichs, beispielsweise zwischen 20 und 8000 mbar, alternativ zwischen 20 und 100 mbar, befüllt wird.
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Der Prüfkörper weist demnach einen Hohlraum auf, der abgesehen von einem Prüfkörperanschluss, der mit dem Verbindungselement verbindbar ist, fluiddicht, gasdicht oder flüssigkeitsdicht sein soll. Diese Dichtigkeit wird mit dem hier beschriebenen Verfahren und der hier beschriebenen Prüfvorrichtung überprüft.
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Der Prüfkörper ist insbesondere ein Hochvoltspeicher, welcher in ein Fahrzeug eingebaut werden kann oder bereits in einem (noch nicht vollständig fertig gestellten) Fahrzeug eingebaut ist.
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Die Prüfvorrichtung weist einen Behälter zur Aufnahme des Prüfmediums auf, welcher vorzugsweise fluiddicht, gasdicht oder flüssigkeitsdicht ist, bis auf den Anschluss mit dem Verbindungselement. Der Behälter stellt das Referenzvolumen bereit.
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Die Sensorvorrichtung weist einen oder mehrere Sensoren auf, welche zur Erfassung mindestens eines physikalischen Parameters dienen. Mittels der Sensorvorrichtungen werden somit äußere Einflüsse, welche auf den Prüfkörper und/oder die Prüfvorrichtung wirken, gemessen. Diese äußeren Einflüsse können auf die Messung des Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms haben.
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Der physikalische Parameter soll hier und im Folgenden als eine physikalische Größe verstanden werden, welche sich mittels Sensoren erfassen lässt. Die Sensorvorrichtung ist mittels Leitungen oder drahtlos mit der Auswertevorrichtung verbunden. Im Falle einer drahtlosen Verbindung der Sensorvorrichtung mit der Auswertevorrichtung kann die Sensorvorrichtung einen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie, umfassen, oder an eine Stromversorgung mittels einer elektrischen Leitung angeschlossen sein.
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Weiter wird der Prüfkörper derart mit der Prüfvorrichtung verbunden, dass ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenfluss zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung erfolgen kann. Beispielsweise kann der Prüfkörper durch ein vorzugsweise druckstabiles Verbindungselement, wie zum Beispiel eine Leitung, insbesondere eine Schlauchleitung und/oder eine Rohrleitung, mit der Prüfvorrichtung verbunden werden. Anschließend wird das den Prüfkörper und die Prüfvorrichtung aufweisende Prüfsystem mit einem Prüfmedium unter einem definierten Prüfdruck befüllt, beispielsweise durch Öffnen eines Ventils.
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Der Schritt des Befüllens des Systems aus Prüfkörper und Prüfvorrichtung kann beispielsweise über einen von der Prüfvorrichtung separate Befüllungsvorrichtung, wie einen Tank, eine Gas- oder Luftflasche, erfolgen, welche insbesondere an das Verbindungselement angeschlossen wird oder ist. Dies hat den Vorteil, dass der Prüfkörper und die Prüfvorrichtung mit näherungsweise identischer Rate befüllt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass entweder der Behälter der Prüfvorrichtung und/oder der Prüfkörper direkt mit dem Prüfmedium befüllt werden. Das Prüfmedium ist insbesondere ein Gas, vorzugsweise ein inertes Gas, oder Luft.
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Das Verbindungselement kann neben der Leitung auch einen direkten Anschluss der Prüfvorrichtung mit dem Prüfkörper darstellen, wie dies beispielsweise in
DE 10 2013 211 400 A1 beschrieben wird.
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Die Messvorrichtung kann einen oder mehrere Drucksensoren aufweisen, mittels welchen ein Druckausgleich zwischen dem Prüfkörper und dem Behälter der Prüfvorrichtung gemessen werden kann. Der Druckausgleich kann über zwei in dem Prüfkörper und dem Behälter der Prüfvorrichtung angeordnete Drucksensoren bestimmt werden. Ferner kann auch ein Massen- und/oder Volumenstrom, der zwischen dem Prüfkörper und dem Behälter der Prüfvorrichtung in dem Verbindungselement strömt, gemessen werden, beispielsweise mittels eines Masseflusssensors. In diesem Fall kann der Sensor der Messvorrichtung in oder an dem Verbindungselement angeordnet sein. Diese beschriebenen Varianten können auch miteinander kombiniert werden. Die Sensoren der Messvorrichtung sind drahtlos oder mittels elektrischer Leitungen mit der Auswertevorrichtung verbunden.
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Das Messen des Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, so dass sich ein zeitlicher Verlauf dieser Messgrößen erfassen lässt.
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Die Erfassung, insbesondere die sensorische Erfassung des zumindest einen Parameters und dessen Auswertung kann beim Befüllen des Systems beginnen.
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In Schritt e) können anstelle der Messung eines Druckausgleichs und/oder eines Massen und/oder Volumenstroms zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung Schwingungen in dem Prüfmedium zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung gemessen werden. Die in dem Prüfmedium hervorgerufenen Schwingungen resultieren aus einer externen Störgröße oder aus mehreren externen Störgrößen. Wenn in Schritt e) Schwingungen in dem Prüfmedium gemessen werden, dann werden die Schwingungen in Schritt f) unter Verwendung des mittels der Sensorvorrichtung erfassten zumindest einen Parameters korrigiert.
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Die Schritte f) und g) werden vorzugsweise mit der Auswertevorrichtung durchgeführt. Die Auswertevorrichtung kann einen Computer, einen Prozessor und/oder andere Formen einer Datenverarbeitungsanlage aufweisen. Die Auswertevorrichtung ist zumindest mit der Messvorrichtung und der Sensorvorrichtung drahtlos oder mittels elektrischer Leitungen datentechnisch verbunden.
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In Schritt f) werden die externen Störgrößen aus den von der Messvorrichtung gemessen Messdaten korrigiert, das heißt insbesondere herausgerechnet oder herausgefiltert. Dies gelingt, da die externen Störgrößen mittels der Sensorvorrichtung erfasst werden und somit eine Korrektur beziehungsweise ein Herausrechnen möglich ist. Vorteilhaft ermöglicht ein lernendes System die Korrektur beziehungsweise Bereinigung der erfassten physikalischen Parameter beziehungsweise der Messdaten (Druck und Leckage) um den initiierten Störeinfluss.
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In Schritt e) wird insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms erfasst. In Schritt f) wird dieser zeitliche Verlauf des Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms korrigiert, so dass er frei von Störgrößen ist oder bei dem der Einfluss der externen Störgrößen vermindert ist. Dadurch wird ein verbessertes Ergebnis mit Blick auf den Druckausgleich und/oder den Massen- und/oder Volumenstrom erzielt. Auf Basis dieses korrigierten Ergebnisses wird nun bestimmt, ob der Prüfkörper dicht ist oder nicht. Beispielsweise kann ein Massen- und/oder Volumenstrom über einem gewissen Schwellwert darauf hindeuten, das heißt, wenn kontinuierlich Fluid von der Prüfvorrichtung in den Prüfkörper fließt, dass der Prüfkörper ein Leck aufweist.
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Dieses Ergebnis kann mittels einer Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise einem Display, angezeigt werden. Die Anzeigevorrichtung kann Teil der Prüfvorrichtung sein und datentechnisch mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Prüfvorrichtung eine Übertragungseinheit aufweist, welche das Ergebnis der Bestimmung in Schritt g) an eine zentrale Einheit, wie einen Server, übermittelt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt e) durchgeführt wird, bevor sich ein (dynamisches) Gleichgewicht bei dem Druckausgleich und/oder dem Massen- und/oder Volumenstrom einstellt.
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Dynamisches Gleichgewicht bedeutet, dass zwar ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenstrom, beispielsweise aufgrund eines Lecks, vorhanden ist, sich jedoch die Rate oder Geschwindigkeit des Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms nicht ändert.
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Bislang wird erst nach einer gewissen Beruhigungsphase nach dem Befüllen des Prüfsystems beziehungswiese nach dem Schließen des Ventils, ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenstrom zwischen dem Prüfkörper und Prüfvorrichtung gemessen.
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Solches Abwarten ist nicht länger notwendig, da die externen Parameter, wie beispielsweise Temperatur und Vibrationen, welche die Beruhigungsphase notwendig machen, mittels der Sensorvorrichtung bestimmt werden können und aus dem Ergebnis der Messung herausgerechnet werden können. Dies führt zu einer Reduzierung der für die Überprüfung der Dichtigkeit benötigten Zeit.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt e) an einem sich bewegenden Prüfkörper durchgeführt wird.
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Dazu kann der Prüfkörper auf einem Bauteilträger, wie einem fahrerlosen Transportsystem oder einem Montageband, vorgesehen sein. Insbesondere ist es bei einem sich bewegenden Prüfkörper möglich, die Überprüfung der Dichtigkeit des Prüfkörpers in dem Fertigungsprozess selbst durchzuführen, so dass es nicht notwendig ist, den Prüfkörper aus dem Fertigungsprozess, beispielsweise eines Fahrzeugs, herauszunehmen. Darüber hinaus kann auch die Prüfvorrichtung selbst auf dem Bauteilträger angeordnet sein, so dass auch die Prüfvorrichtung selbst bei der Durchführung der Dichtigkeitsprüfung bewegt wird.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt f) ein Filtern des gemessenen Druckausgleichs und/oder des Massen- und/oder Volumenstroms unter Verwendung des mittels der Sensorvorrichtung gemessenen zumindest einen Parameters umfasst.
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Dabei wird die Art und Weise der Filterung durch den von der Sensorvorrichtung gemessenen zumindest einen Parameter bestimmt. Dies bedeutet, die Filterung ist variabel und damit an die am Ort der Prüfung herrschenden äußeren Bedingungen angepasst.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt f) durch ein lernendes System erfolgt, wobei vorzugsweise das lernende System vor Durchführung der Schritte a) bis g) trainiert wird.
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Das lernende System kann beispielsweise ein neuronales Netzwerk und/oder andere selbstlernende Systeme umfassen. Das lernende System wird insbesondere an baugleichen Prüfkörpern mit Hilfe von von der Sensorvorrichtung ermittelten physikalischen Parametern in einer Testumgebung trainiert. Somit können Reaktionen des Systems aus Prüfkörper und Prüfvorrichtung auf den gemessenen externen physikalischen Parameter eingelernt werden und diese Störgrößen mit Hilfe des selbstlernenden Systems herausgerechnet oder herausgefiltert werden.
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In einem optionalen anschließenden Schritt kann das selbstlernende System zusätzlich am Ort der tatsächlich durchgeführten Messung eingelernt werden. Dies hat den Vorteil, dass spezifisch an dem Ort der Dichtigkeitsprüfung auftretende Störeinflüsse in die Korrektur des Messergebnisses einfließen können. Somit können auch lokale Variationen in den externen Störgrößen mit in die Korrektur des Messergebnisses einfließen. Es ist auch möglich, dass das Einlernen ausschließlich am Ort der späteren Dichtigkeitsprüfung erfolgt.
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Es ist bevorzugt, dass Schritt f) alternativ oder zusätzlich durch eine Berechnung erfolgt, in welche der von der Sensorvorrichtung gemessene Parameter einfließt.
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Eine solche Berechnung kann einen standardisierten Filter, wie beispielsweise einen Hochpass, einen Tiefpass oder einen Bandpass umfassen. Die Grenzen der Filter (Grenzfrequenzen) werden dabei durch die externe Störgröße, das heißt den mittels der Sensorvorrichtung gemessenen physikalischen Parameter an den Ort der Messung und die jeweiligen vorherrschenden Bedingungen angepasst.
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Darüber hinaus kann die Korrektur auch über ein Herausrechnen von sich zeitlich kaum ändernden externen Störgrößen folgen. Beispielsweise kann ein Temperaturunterschied zwischen dem Prüfkörper und der Prüfvorrichtung erfasst werden, welcher einen Massen- und/oder Volumenstrom zwischen diesen beiden Bauteilen bedingt. Durch die Erfassung dieses Temperaturunterschieds kann eine solche Verfälschung des Messergebnisses herausgerechnet werden.
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Es ist bevorzugt, dass die Sensorvorrichtung mindestens einen mobilen Sensor umfasst, der vorzugsweise an dem Prüfkörper, der Prüfvorrichtung und/oder einem den Prüfkörper tragenden Bauteilträger, insbesondere einem fahrerlosen Transportsystem und/oder einem Montageband, angebracht wird.
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Es ist bevorzugt, dass der mobile Sensor einen Beschleunigungssensor und einen Temperatursensor umfasst.
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Der mobile Sensor kann zur Bestimmung des physikalischen Parameters an dem Prüfkörper und/oder an der Prüfvorrichtung und/oder einem den Prüfkörper tragenden Bauteilträger angebracht werden. Das heißt es ist möglich, den mobilen Sensor abzunehmen und an einem neuen zu überprüfenden System anzubringen. Somit lassen sich individuell auf den Prüfkörper und/oder die Prüfvorrichtung einwirkende physikalische Störgrößen erfassen. Der mobile Sensor weist eine Befestigungsvorrichtung zur lösbaren Befestigung mit dem Prüfkörper, der Prüfvorrichtung und/oder einem den Prüfkörper tragenden Bauteilträger auf.
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Die Sensorvorrichtung kann auch einen fest installierten Sensor aufweisen, der an der Prüfvorrichtung dauerhaft angebracht ist und auf die Prüfvorrichtung einwirkende externe Störgrößen erfassen kann.
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Je nachdem, wie der Prüfkörper und die Prüfvorrichtung miteinander verbunden sind, kann entweder an dem Prüfkörper oder an der Prüfvorrichtung ein Sensor der Sensorvorrichtung vorgesehen sein. Dies gilt beispielsweise, wenn diese beiden Bauteile fest miteinander verbunden sind, so dass beispielsweise eine Vibration, welche auf den Prüfkörper einwirkt, auch bei der Prüfvorrichtung vorhanden ist. Sind der Prüfkörper und die Prüfvorrichtung durch eine flexible Leitung, wie beispielsweise einen Schlauch, miteinander verbunden, ist eine Übertragung der Vibration eventuell nicht gegeben, so dass sowohl an dem Prüfkörper als auch an der Prüfvorrichtung die Vibration gemessen werden sollte. Ähnliches gilt für die Bestimmung der Vibrationen an dem Bauteilträger, welche Rückschlüsse darauf zulassen, welche Vibrationen auf den Prüfkörper einwirken.
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Es ist bevorzugt, dass die Sensorvorrichtung mindestens einen stationären Sensor umfasst, der vorzugsweise in der Umgebung des Ortes der Messung gemäß Schritt e) fest installiert wird.
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Es ist bevorzugt, dass der stationäre Sensor einen Temperatursensor, einen Sensor zur Bestimmung eines Windchill-Effekts, einen Akustiksensor und/oder einen Sensor zur Bestimmung der Sonneneinstrahlung umfasst.
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Der stationäre Sensor wird demnach nicht für jede Dichtigkeitsüberprüfung ummontiert, sondern ist beispielsweise fest mit einem Bauwerk verbunden. Der stationäre Sensor dient insbesondere dazu, Umgebungseinflüsse, welche auf das System von Prüfkörper und Prüfvorrichtung einwirken, zu messen. Dazu können beispielsweise Temperatur, ein Windchill-Effekt, Geräusche, welche Vibrationen an dem Prüfkörper hervorrufen, oder Sonneneinstrahlung erfasst werden, welche eine Veränderung der Temperatur des Prüfkörpers und/oder der Prüfvorrichtung verursachen können.
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Darüber hinaus kann der stationäre Sensor auch Parameter erfassen, die mittelbar die Berechnung von Störeinflüssen zulässt, beispielsweise, ob ein Hallentor geschlossen oder geöffnet ist und/oder ob die Einstrahlung von Sonne ermöglicht wird oder nicht. Beide Parameter lassen mittelbar die Bestimmung von Temperatur und/oder Lärm und damit Vibrationen zu.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens und der Prüfvorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den in 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung und einen Prüfkörpers und
- 2 ein Blockdiagramm zur Illustration eines Verfahrens zur Dichtigkeitsprüfung eines Prüfkörpers.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus, wie die Dichtigkeit eines Prüfkörpers
10 geprüft werden kann. Dabei werden ein Prüfkörper
10, beispielsweise ein Hochvoltspeicher, der hinsichtlich seiner Dichtigkeit geprüft werden soll, und eine Prüfvorrichtung
12, welche als Referenzbauteil mit einem Referenzvolumen ausgebildet ist, bereitgestellt. Mittels einer Befüllungsvorrichtung
14 werden durch Öffnen eines Ventils
16 der Prüfkörper
10 und die Prüfvorrichtung
12 mit einem Prüfmedium befüllt. Nach dem Befüllen wird das Ventil
16 geschlossen und der Volumenstrom vom Referenzbauteil (Prüfvorrichtung
12) zum Prüfkörper
10 wird mittels einer Messvorrichtung
18 gemessen. Dadurch lässt sich die Leckrate bestimmen. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise aus
DE 10 2013 211 400 A1 bekannt, welche beschreibt, wie die Prüfvorrichtung
12 im Einzelnen aufgebaut sein kann.
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Der Prüfkörper 10 weist ein Gehäuse auf, das bis auf den Anschluss mit einem Verbindungselement 20 fluiddicht ist. Der Prüfkörper 10 kann in ein Fahrzeug eingebaut sein, welches auf einem Montageband 22 angeordnet ist. In 1 ist dies schematisch dadurch dargestellt, dass der Prüfkörper 10 und die Prüfvorrichtung 12 auf dem Montageband 22 angeordnet sind. Aufgrund der Bewegung des Prüfkörpers 10 auf dem Montageband 22 können Vibrationen auftreten, welche auf den Prüfkörper 10 einwirken.
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Die Prüfvorrichtung 12 umfasst einen Behälter 24 zur Bereitstellung des Referenzvolumens, eine Sensorvorrichtung 26, das Verbindungselement 20 und/oder die Messvorrichtung 18.
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Der Behälter 24 ist ebenso wie das Gehäuse des Prüfkörpers 10 fluiddicht bis auf den Anschluss mit dem Verbindungselement 20. Die Messvorrichtung 18 ist in oder an dem Verbindungselement 20 vorgesehen und dient zur Erfassung eines Massen- und/oder Volumenstroms durch das Verbindungselement 20 hindurch.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung 18 einen Drucksensor aufweisen, der in dem Prüfkörper 10 und/oder in dem Behälter 24 angeordnet ist.
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Das Verbindungselement 20 kann als eine Leitung, wie beispielsweise ein flexibler Schlauch oder ein starres Rohr ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass der Behälter 24 direkt mit dem Prüfkörper 10 verbunden ist. In diesem Fall kann das Verbindungselement 20 als ein Anschluss zur Verbindung mit dem Prüfkörper 10 ausgebildet sein.
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Die Sensorvorrichtung 26 umfasst mindestens einen Sensor zur Erfassung eines physikalischen Parameters, welcher auf den Prüfkörper 10, die Prüfvorrichtung 12 und/oder das Montageband 22 einwirkt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung 26 einen mobilen Sensor 30 und einen, insbesondere zwei, stationäre(n) Sensor(en) 32. Der mobile Sensor 30 kann während der Überprüfung der Dichtigkeit des Prüfkörpers 10 an dem Prüfkörper 10 und/oder an dem Montageband 22 angebracht werden.
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Der mobile Sensor 30 dient zur Erfassung von physikalischen Parametern direkt an dem Prüfkörper 10 und/oder an der Prüfvorrichtung 12. Der mobile Sensor 30 kann beispielsweise einen Beschleunigungssensor umfassen, mittels welchem Vibrationen erfasst werden können, die der Prüfkörper 10 zeigt oder auf dem Prüfkörper 10 einwirken.
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Der stationäre Sensor 32 wird nahe des Orts der Überprüfung der Dichtigkeit des Prüfkörpers 10 angebracht und dient zur Erfassung von externen Störgrößen, die auf den Prüfkörper 10 und/oder auf die Prüfvorrichtung 12 einwirken. Der stationäre Sensor 32 kann beispielsweise einen Temperatursensor umfassen, einen Sensor zur Bestimmung des Windchill-Effekts, einen Akustiksensor oder einen Sensor zur Bestimmung der Sonneneinstrahlung.
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In der gezeigten Ausführungsform kommuniziert der stationäre Sensor 32 drahtlos mit der Auswertevorrichtung 28. Der mobile Sensor 30 kann über eine Leitung datentechnisch mit der Auswertevorrichtung 28 verbunden sein.
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Die Messvorrichtung 18 weist in der abgebildeten Ausführungsform einen Masseflusssensor auf, welcher in dem Verbindungselement 20 angeordnet ist. Die Auswertevorrichtung 28 ist ferner datentechnisch mit der Messvorrichtung 18 verbunden, das heißt mittels einer Leitung oder drahtlos.
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Die Auswertevorrichtung 28 korrigiert den von der Messvorrichtung 18 erfassten Druckausgleich und/oder Massen- und/oder Volumenstrom anhand der von der Sensorvorrichtung 26 erfassten physikalischen Parameter. Dies kann beispielsweise durch eine Filterung erfolgen und/oder durch eine Berechnung, in der die von der Sensorvorrichtung 26 erfassten physikalischen Parameter einfließen. Die Auswertevorrichtung 28 kann beispielsweise ein lernendes System, wie ein neuronales Netzwerk, aufweisen, um die Korrektur der von der Messvorrichtung 18 erfassten Werte durchzuführen. Anhand der korrigierten, von der Messvorrichtung 18 erfassten Messwerte kann bestimmt werden, ob der Prüfkörper 10 dicht ist oder nicht.
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Optional kann die Prüfvorrichtung 12 eine Anzeigevorrichtung aufweisen, welche das Ergebnis der Dichtigkeitsprüfung anzeigt. Ferner kann die Prüfvorrichtung 12 alternativ oder zusätzlich eine Übermittlungseinheit aufweisen, die das Ergebnis der Dichtigkeitsprüfung an eine zentrale Einheit übermittelt.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung des Prüfkörpers 10 anhand des Blockdiagramms von 2 beschrieben.
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Sofern die Auswertevorrichtung 28 ein selbstlernendes System aufweist, wird in einem optionalen Schritt S1 das selbstlernende System eingelernt. Dazu wird in einer Testumgebung das im Folgenden beschriebene Verfahren durchgeführt, um das Verhalten der Art des Prüfkörpers 10 und der Prüfvorrichtung 12 auf den gemessenen physikalischen Parameter zu trainieren. In einem anschließenden zweiten optionalen Einlernungsschritt kann das System an dem Ort der tatsächlich stattfindenden Dichtigkeitsprüfung nochmals eingelernt werden, so dass die spezifisch an dem Ort der Dichtigkeitsprüfung auftretenden externen Störgrößen eingelernt werden können.
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In Schritt S2 werden der Prüfkörper 10 sowie die Prüfvorrichtung 12 beispielsweise auf dem Montageband 22 bereitgestellt.
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In Schritt S3 wird die Prüfvorrichtung 12 mit dem Prüfkörper 10 verbunden, indem beispielsweise das Verbindungselement 20 an dem Prüfkörper 10 angeschlossen wird. Über das Verbindungselement 20 ist so ein Druckausgleich und/oder ein Massen- und/oder Volumenstrom zwischen dem Prüfkörper 10 und der Prüfvorrichtung 12, insbesondere dem Behälter 24, möglich.
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In Schritt S4 werden sowohl der Prüfkörper 10 als auch die Prüfvorrichtung 12 mit dem Prüfmedium unter einem definierten Prüfdruck befüllt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Prüfmedium von der Befüllungsvorrichtung 14 über das geöffnete Ventil 16 in das Verbindungselement 20 einfließen kann und somit sowohl der Prüfkörper 10 als auch die Prüfvorrichtung 12 befüllt wird.
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In Schritt S5 wird der Druckausgleich und/oder der Massen- und/oder Volumenstrom, der in dem Verbindungselement 20 stattfindet, mit Hilfe der Messvorrichtung 18 gemessen. Dies erfolgt insbesondere, noch ehe sich ein (dynamisches) Gleichgewicht zwischen dem Prüfkörper 10 und der Prüfvorrichtung 12 einstellt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass im nachfolgenden Schritt S6 externe Störgrö-ßen, welche das Nichtgleichgewicht verursachen können, gemessen werden.
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In Schritt S6 führt die Auswertevorrichtung 28 eine Korrektur der von der Messvorrichtung 18 gemessenen Werte durch. Dies kann beispielsweise durch eine Filterung oder ein Herausrechnen der Störgrößen erfolgen. Insbesondere kann dazu, wie oben beschrieben, ein selbstlernendes System herangezogen werden.
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In einem anschließenden Schritt S7 wird bestimmt, ob der Prüfkörper 10 dicht ist oder nicht. Dies kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass der gemessene Massen- und/oder Volumenstrom über einem gewissen Schwellenwert liegt. Die Bestimmung erfolgt dabei anhand der korrigierten Werte, die von der Messvorrichtung 18 gemessen werden. Im Anschluss daran kann das Ergebnis der Dichtigkeitsprüfung angezeigt werden oder an eine zentrale Einheit übermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prüfkörper
- 12
- Prüfvorrichtung
- 14
- Befüllungsvorrichtung
- 16
- Ventil
- 18
- Messvorrichtung
- 20
- Verbindungselement
- 22
- Montageband
- 24
- Behälter
- 26
- Sensorvorrichtung
- 28
- Auswertevorrichtung
- 30
- mobiler Sensor
- 32
- stationärer Sensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0647842 A1 [0006]
- DE 102013211400 A1 [0007, 0026, 0059]
- DE 102015220558 B3 [0008]