專利名稱：用于基于模型的車載診斷的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車載診斷的裝置，尤其是用于包括其中至少有兩個(gè)控制器的多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件的車輛系統(tǒng)的車載診斷裝置。本發(fā)明還涉及用于系統(tǒng)車載診斷的相應(yīng)方法。這樣的車載診斷可以在汽車、軌跡導(dǎo)向(spurgefuehrt)車輛、船舶、飛機(jī)等中進(jìn)行。為此，以下使用一般概念“車輛”。
背景技術(shù)：
控制器和由其控制的元件的故障診斷，尤其是汽車的控制器和由其控制的元件的故障診斷，通常借助于自身診斷由控制器自身執(zhí)行。這意味著，診斷只限于具有各自控制的元件的控制器。如果通過自身診斷確定故障，則在控制器中存儲(chǔ)故障報(bào)告。然后，在車間中，借助于車間測(cè)試員調(diào)用故障報(bào)告。因?yàn)樽陨碓\斷分別只涉及控制器或其控制的元件，所以不能檢測(cè)元件或系統(tǒng)全局的故障。但是，因?yàn)樵谄囍惺褂迷絹碓蕉嗟?、可能相互?lián)網(wǎng)的控制器，所以在這些聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中也能夠進(jìn)行故障診斷越來越重要。
系統(tǒng)全局的故障診斷的困難在于，控制器和控制的元件通常來自不同的生產(chǎn)商，并且因此可能進(jìn)行規(guī)范的不同實(shí)現(xiàn)或解釋。
由德國(guó)公開文獻(xiàn)DE 100 51 781 A1已知系統(tǒng)全局的診斷方法。在那里，以兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)診斷，即元件診斷和中央系統(tǒng)診斷，其中從元件診斷向中央系統(tǒng)診斷輸出系統(tǒng)量和對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)量的狀態(tài)作為結(jié)果。元件和系統(tǒng)的所謂模型數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在功能矩陣中。借助于功能矩陣張量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)量的狀態(tài)與功能狀態(tài)的聯(lián)系和有故障功能的確定。其中，缺點(diǎn)在于，必須在相應(yīng)的診斷設(shè)備中存儲(chǔ)必須考慮各個(gè)元件全部功能關(guān)系的非常大個(gè)功能矩陣。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種簡(jiǎn)化的車載診斷方法及相應(yīng)的簡(jiǎn)化的車載診斷裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于車輛系統(tǒng)，尤其是具有其中有至少兩個(gè)控制器的多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件的汽車系統(tǒng)，的車載診斷的裝置來完成這個(gè)任務(wù)，該裝置具有可通過連接設(shè)備與多個(gè)功能元件連接的計(jì)算設(shè)備，用于接收和分析多個(gè)元件的元件數(shù)據(jù)，其中計(jì)算設(shè)備具有數(shù)學(xué)模型，通過該數(shù)學(xué)模型可以計(jì)算多個(gè)元件、可選地包括連接設(shè)備，的功能關(guān)系，使得根據(jù)元件數(shù)據(jù)可以有目的地在車輛中確定元件全局故障和/或涉及連接設(shè)備的故障。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于車輛系統(tǒng)，尤其是具有多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件的汽車系統(tǒng)，的車載診斷方法，通過接收和分析多個(gè)的元件數(shù)據(jù)進(jìn)行車載診斷，其中為了分析元件數(shù)據(jù)，使用數(shù)學(xué)模型，借助于該模型計(jì)算多個(gè)元件、可選地包括用于元件聯(lián)網(wǎng)的連接設(shè)備，的功能關(guān)系，使得根據(jù)元件數(shù)據(jù)可以有目的地在車輛中確定元件全局故障和/或涉及連接設(shè)備的故障。
基于模型的故障診斷具有優(yōu)點(diǎn)，即不必在各個(gè)診斷或控制器中設(shè)置過大的數(shù)據(jù)庫(kù)。
此外，通過基于模型的方法也可以檢測(cè)所謂的未知故障原因。其中涉及沒有被已知故障代碼覆蓋的故障原因。這些故障原因可以通過模型中所存儲(chǔ)的功能相互關(guān)系來確定。其中，可以例如通過多個(gè)故障征候或作用關(guān)系的交集(Schnittmengenbildung)推斷故障元件。
通過車載診斷裝置，以有利的方式中央地執(zhí)行用于全部元件、包括連接設(shè)備的全局性故障診斷。由此可以識(shí)別全部部件或系統(tǒng)全局故障或故障原因。而且，通過基于模型的故障診斷也可以識(shí)別由多個(gè)單獨(dú)故障引起、并且不能由使用者立即確定的多重故障。此外，通過基于模型的中央診斷也可以有目的地處理或防止由單個(gè)錯(cuò)誤引起、并例如作用于多個(gè)控制器、且導(dǎo)致相應(yīng)多個(gè)故障報(bào)告的所謂報(bào)告簇射(Meldschauer)。
對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的變體，多個(gè)元件的元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷未處理的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在可選變體中，元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷被預(yù)處理的狀態(tài)數(shù)據(jù)和/或故障數(shù)據(jù)，其中在各個(gè)元件中已經(jīng)執(zhí)行了自身診斷或自身診斷的預(yù)階段。
根據(jù)本發(fā)明的車載診斷裝置也可以具有用于執(zhí)行車輛功能的功能設(shè)備。因此，它表現(xiàn)為既是功能裝置又是診斷裝置的單元。因此，功能單元也可以執(zhí)行元件或系統(tǒng)全局診斷。
優(yōu)選地，車輛系統(tǒng)包括多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件、以及至少一個(gè)基于模型的診斷裝置。如果元件中的多個(gè)、包括連接設(shè)備各自具有診斷單元，則這些元件中的一個(gè)或多個(gè)可以承擔(dān)診斷主功能(Diagnosemasterfunktion)，以管理或分析其他元件的診斷數(shù)據(jù)或自身診斷數(shù)據(jù)。由這個(gè)診斷主功能所獲得的數(shù)據(jù)可以被傳送給繼續(xù)的系統(tǒng)診斷。


現(xiàn)在借助于附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明，在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的汽車系統(tǒng)的框圖；以及圖2表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的汽車系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述的實(shí)施方式表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1再現(xiàn)了簡(jiǎn)化的汽車系統(tǒng)的框圖。汽車系統(tǒng)包括四個(gè)功能控制器11、12、13和14、以及診斷控制器15。功能控制器11和12通過總線系統(tǒng)II連接到診斷控制器15。功能控制器13和14則通過總線系統(tǒng)I與診斷控制器15連接。
功能控制器11到14分別具有自身診斷功能。各個(gè)功能控制器11到14的、由自身診斷所獲得的故障報(bào)告可能與其他存儲(chǔ)的過程數(shù)據(jù)一起通過相應(yīng)總線系統(tǒng)I、II傳輸?shù)皆\斷控制器15。在這個(gè)自身配置的控制器15中中央地運(yùn)行用于檢測(cè)系統(tǒng)故障候選者的系統(tǒng)全局模型。在這種實(shí)施方式中，也可以在常規(guī)的自身診斷上設(shè)置系統(tǒng)全局的、基于模型的診斷，使得產(chǎn)生分級(jí)診斷系統(tǒng)。
因?yàn)椴皇敲總€(gè)功能失誤都能被自身診斷識(shí)別，所以從功能控制器11到14也傳輸過程數(shù)據(jù)到診斷控制器15。根據(jù)多個(gè)過程數(shù)據(jù)和故障報(bào)告，診斷控制器15可以中央地借助于模型判定那些故障原因基于數(shù)據(jù)，或者進(jìn)行至少一個(gè)故障限制。因此，例如借助于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的自身診斷可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻并停止相應(yīng)的故障報(bào)告。如果診斷控制器15還附加地獲得關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)與添加氣體同時(shí)出現(xiàn)的過程數(shù)據(jù)，則故障報(bào)告和過程數(shù)據(jù)的共同處理基本有目的地導(dǎo)致了相應(yīng)的故障原因。
在診斷控制器15中集成所謂的診斷機(jī)器。借助于根據(jù)de Kle的“一般診斷引擎(general diagnostic engine)”原理或基于其的改進(jìn)而工作、并且被加載到特定于車輛的故障診斷模型中的這個(gè)診斷機(jī)器，分析故障代碼或征候。其中確定可能的故障候選者。
總線系統(tǒng)I和II可以表示通常的車載網(wǎng)絡(luò)。作為其他選擇，也可以連接(verschalten)汽車中的自身診斷網(wǎng)絡(luò)，使得各個(gè)功能控制器既與通常的汽車總線連接，又與診斷總線連接。這些總線系統(tǒng)也在診斷控制器15中被建模，使得也可以識(shí)別各自總線故障。
在圖2中表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的汽車系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本對(duì)應(yīng)于圖1的實(shí)施方式。診斷控制器25與診斷控制器15相同。但是，在這種情況下，功能控制器21到24具有基于模型的自身診斷。這意味著，這個(gè)系統(tǒng)分層地基于模型。在各個(gè)元件或功能控制器21到24中存儲(chǔ)用于自身診斷的元件模型，而在診斷控制器25中使用用于系統(tǒng)全局診斷的故障模型。換言之，在控制器層，在每個(gè)控制器中進(jìn)行基于模型的診斷，借助于該診斷可以檢測(cè)控制器中以及其外圍設(shè)備中的局部故障。為了識(shí)別系統(tǒng)故障，這里也通過各自總線系統(tǒng)將控制器診斷的結(jié)果傳輸?shù)皆\斷控制器25，并且借助于系統(tǒng)全局的、基于模型的診斷以及可能的其他內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)，例如其他征候信息，確定系統(tǒng)故障候選者。
可以想到根據(jù)圖1和圖2的實(shí)施例的混合形式。
權(quán)利要求
1.用于車輛系統(tǒng)，尤其是包括多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件(11到14，21到24)的汽車系統(tǒng)，的車載診斷裝置，其中所述功能元件中有至少兩個(gè)控制器，所述裝置具有計(jì)算設(shè)備(15，25)，所述計(jì)算設(shè)備可通過連接設(shè)備(I，II)與所述多個(gè)功能元件(11到14，21到24)連接，用于接收和分析所述多個(gè)元件的元件數(shù)據(jù)，其特征在于，所述計(jì)算設(shè)備(15，25)具有數(shù)學(xué)模型，借助于所述數(shù)學(xué)模型可以計(jì)算所述多個(gè)元件(11到14，21到24)，可選地包括所述連接設(shè)備(I，II)，的功能關(guān)系，使得根據(jù)所述元件數(shù)據(jù)可以在車輛中有目的地確定元件全局故障和/或涉及所述連接設(shè)備(I，II)的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，對(duì)于所述車輛系統(tǒng)的全部所述多個(gè)元件，包括所述連接設(shè)備(I，II)，所述裝置可中央地用于故障診斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中所述多個(gè)元件(11到14，21到24)的元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷未處理的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的裝置，其中所述多個(gè)元件(11到14，21到24)的元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷被預(yù)處理的狀態(tài)數(shù)據(jù)或故障數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的裝置，所述裝置包括用于執(zhí)行車輛功能的功能設(shè)備。
6.具有包括連接設(shè)備(I，II)的多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件(11到14，21到24)和至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1和3至5中任一項(xiàng)的裝置的車輛系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的車輛系統(tǒng)，其中借助于所述多個(gè)元件(21到24)中至少一個(gè)，可執(zhí)行基于模型的自身診斷。
8.用于車輛系統(tǒng)，尤其是包括多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件(11到14，21到24)的汽車系統(tǒng)的車載診斷的方法，所述方法通過接收和分析所述多個(gè)元件的元件數(shù)據(jù)來進(jìn)行車載診斷，其特征在于，為了分析所述元件數(shù)據(jù)，使用數(shù)學(xué)模型，借助于所述數(shù)學(xué)模型計(jì)算所述多個(gè)元件(11到14，21到24)，可選地包括連接設(shè)備(I，II)，的功能關(guān)系，使得根據(jù)所述元件數(shù)據(jù)可以在車輛中有目的地確定元件全局故障和/或涉及所述連接設(shè)備(I，II)的故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對(duì)于全部所述多個(gè)元件(11到14，21到24)，中央地執(zhí)行故障診斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中所述多個(gè)元件(11到14，21到24)的元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷的未處理狀態(tài)數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)的方法，其中所述多個(gè)元件(11到14，21到24)的元件數(shù)據(jù)包括關(guān)于故障診斷的被預(yù)處理的狀態(tài)數(shù)據(jù)或故障數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)的方法，其中在所述多個(gè)元件中至少兩個(gè)元件中執(zhí)行元件全局的、基于模型的診斷。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)的方法，其中在所述多個(gè)元件(21到24)中至少一個(gè)元件中執(zhí)行基于模型的自身診斷。
全文摘要
本發(fā)明的目的是改善具有多個(gè)相互聯(lián)網(wǎng)的功能元件的車輛系統(tǒng)的診斷。為此在具有數(shù)學(xué)模型的中央診斷控制器(15)中監(jiān)控控制器(11，12，13，14)的各個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)。每個(gè)控制器可以附加地具有可能基于模型的自身診斷。通過借助于模型計(jì)算故障或故障原因，在控制器中不是必須設(shè)置用于故障診斷的大的數(shù)據(jù)庫(kù)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK1735848SQ200480002111
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者烏爾里?！の髫悹? 弗蘭克·黑內(nèi)克, 安德烈亞斯·布羅伊爾 申請(qǐng)人:奧迪股份公司, 大眾汽車公司