DE10307344B4 - Vorrichtung und Verfahren zur dezentralen On-Board-Diagnose für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere miteinander vernetzte Steuergeräte (11 bis 15) aufweist,
gekennzeichnet durch
Ausführen von mehreren steuergeräteübergreifenden Teilsystemdiagnosen in jeweils vorbestimmten der mehreren Steuergeräte des Kraftfahrzeugsystems, den sogenannten Diagnosemastern (11, 13, 14), so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral durchgeführt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere, miteinander vernetzte Steuergeräte aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Kraftfahrzeugsystem mit On-Board-Diagnose.
• Die Fehlerdiagnose von Steuergeräten und den damit gesteuerten Komponenten eines Kraftfahrzeugs wird vielfach ausschließlich mittels Eigendiagnose durch das Steuergerät selbst durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Diagnose nur auf das Steuergerät mit den jeweils gesteuerten Komponenten beschränkt ist. Falls durch die Eigendiagnose ein Fehler ermittelt wird, wird eine Fehlermeldung in dem Steuergerät abgespeichert. In einer Werkstatt wird dann mit Hilfe eines Werkstatttesters die Fehlermeldung abgerufen. Da die Eigendiagnose nur jeweils ein Steuergerät beziehungsweise dess gesteuerte Komponenten betrifft, können damit keine komponenten- beziehungsweise systemübergreifenden Fehler detektiert werden. Da jedoch immer mehr Steuergeräte in Kraftfahrzeugen verbaut werden, die gegebenenfalls miteinander vernetzt sind, ist es zunehmend von Bedeutung, auch eine Fehlerdiagnose in diesen vernetzten Systemen vornehmen zu können.
• Die Schwierigkeit einer systemübergreifenden Fehlerdiagnose besteht darin, dass die Steuergeräte und gesteuerten Komponenten in der Regel von verschiedenen Herstellern stammen, und daher unterschiedliche Realisierungen beziehungsweise Interpretationen von Spezifikationen erfolgen können.
• Ein systemübergreifendes Diagnoseverfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 51 781 A1 bekannt. Dort erfolgt die Diagnose in zwei Stufen, nämlich einer Komponentendiagnose und einer zentralen Systemdiagnose, wobei von der Komponentendiagnose eine Systemgröße und ein der Systemgröße zugeordneter Zustand als Ergebnis an die zentrale Sys temdiagnose ausgegeben werden. Sogenannte Modelldaten der Komponenten und des Systems werden in einer Funktions-Matrix gespeichert. Die Verknüpfung der Zustände der Systemgrößen mit Funktionszuständen und die Bestimmung fehlerhafter Funktionen erfolgt mit Hilfe eines Funktions-Matrix-Tensors. Nachteilig dabei ist, dass die sehr umfangreiche Funktions-Matrix, die sämtliche funktionalen Zusammenhänge der Einzelkomponenten berücksichtigen müsste, in einem entsprechenden Diagnosegerät abgespeichert werden muss.
• Die DE 100 56 413 A1 betrifft die On-Board-Diagnose von Fahrzeugen mit einem einzigen Diagnosemodul für das gesamte Fahrzeugsystem. Es wird eine Fehlerdiagnose und eine Funktionsdiagnose durchgeführt, deren Ergebnisse unter Berücksichtigung einer Komponentenhierarchie zum Erstellen einer Diagnose zusammengeführt werden.
• Die DE 101 15 402 A1 offenbart ein Verfahren zur Funktionsprüfung elektrischer Komponenten bei der Produktion von Fahrzeugen. Es handelt sich hierbei nicht um eine On-Board-Diagnose. Das Diagnosegerät kann bei einer Ausführungsform nach dem Produktionsvorgang im Fahrzeug als Steuergerät verbleiben. Es wird ein einziges Diagnosesteuergerät zur Diagnose des gesamten Fahrzeugsystems verwendet.
• Die DE 101 33 670 A1 beschreibt ein Verfahren zur automatischen Erzeugung einer Wissensbasis für ein Diagnosesystem. Verwendet wird hierbei ein Modell des zu diagnostizierenden Systems. Mit dem gemeinsamen Modell werden verschiedene Teilsysteme erfasst.
• Die DE 100 00 997 A1 beschreibt ein elektronisches Steuersystem zur Steuerung der Funktion eines Verarbeitungssystem für ein Auto. Mit dem dort beschriebenen System ist es möglich, mehrere Busse zusammenzuschalten, damit die Steuerelemente untereinander kommunizieren können. In der Architektur des Systems sind mehrere Hauptsteuerelemente vorgesehen, denen jeweils funktionelle Verantwortungsbereiche zugewiesen sind. Darüber hinaus ist in diesem System auch eine Fehlerbehandlung vorgesehen. Es sind übliche dezentrale standardgemäße Bus-Zugänge vorgesehen. Einer der Busse kann für ein Diagnosenetzwerk verwendet werden. In allgemeiner Form wird in der DE 100 00 997 A1 das Thema angesprochen, dass in dem System eine Diagnose ausführbar ist. Weitere Einzelheiten gibt die Druckschrift nicht.
• Die DE 198 41 260 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen von Fehlerzuständen oder ein fahrzeugeigenes Diagnosesystem. Zur Erkennung von Fehlerzuständen eines Teilsystems eines Kraftfahrzeugs ist dieses Teilsystem einem jeweiligen Diagnosemodul zugeordnet. In der DE 198 41 260 A1 ist unter Teilsystem eine Lambdasonde, ein Luftmassensensor, ein Kühlwassertemperatursensor oder dergleichen zu verstehen. Ein lokales Diagnosemodul führt dann die spezielle Diagnose dieser Komponente durch. Schließlich wird eine zentrale Systemdiagnose in einem übergeordneten Diagnosemodul durchgeführt. Diese Diagnosetopologie entspricht derjenigen, die in der oben erwähnten DE 100 51 781 A1 beschrieben ist.
• Die DE 198 41 267 C1 beschreibt in ähnlicher Weise wie die DE 198 41 260 A1 ein Verfahren zur Durchführung einer Fehlerdiagnose.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein vereinfachtes On-Board-Diagnoseverfahren sowie ein entsprechendes vereinfachtes Kraftfahrzeugsystem mit On-Board-Diagnose vorzuschlagen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere miteinander vernetzte Steuergeräte aufweist, durch Ausführen von mehreren steuergeräteübergreifenden Teilsystemdiagnosen in jeweils vorbestimmten der mehreren Steuergeräte des Kraftfahrzeugsystems, den sogenannten Diagnosemastern, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral durchgeführt wird.
• Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Kraftfahrzeugsystem mit mehreren miteinander vernetzten Steuergeräten, wobei in mindestens zwei der mehreren Steuergeräte, den Diagnosemastern, eine mehrere Steuergeräte übergreifende Teilsystemdiagnose durchführbar ist, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral ausführbar ist.
• Die dezentrale Durchführung einer Fehlerdiagnose hat den Vorteil, dass durch die Aufteilung die jeweiligen Buslasten reduziert werden können. Eine weitere Reduktion der Datentransfermengen beziehungsweise der Datenverarbeitungsmengen kann dadurch erfolgen, dass Funktionsmaster, in denen die notwendigen Informationen bereits vorhanden sind und die die jeweiligen Funktionen steuern beziehungsweise überwachen, auch als Diagno semaster verwendet werden. Da bei der Funktionssteuerung vielfach eine Plausibilitätsprüfung notwendig ist beziehungsweise die Diagnose die Plausibilitätsprüfung durchführt, können die dabei gewonnenen Informationen auch für die Diagnose verwendet werden. Die dezentrale Diagnose hat weiterhin den Vorteil, dass es nicht ohne weiteres zu einem Gesamtausfall der Diagnose kommt, was hinsichtlich des Sicherheitsaspekts von Bedeutung ist.
• Die Fehlerdiagnose in dem mindestens einen Steuergerät und/oder dem mindestens einen Diagnosemaster kann modellbasiert durchgeführt werden. Die modellbasierte Fehlerdiagnose hat den Vorteil, dass keine übermäßig großen Datenbanken in einzelnen Diagnose- oder Steuergeräten abgelegt werden müssen.
• Des Weiteren können durch das modellbasierte Verfahren auch sogenannte unbekannte Fehlerursachen detektiert werden. Dabei handelt es sich um Fehlerursachen, die mit den bekannten Fehlercodes nicht abgedeckt sind. Diese Fehlerursachen lassen sich durch die im Modell hinterlegten Funktionsabhängigkeiten ermitteln. Dabei kann beispielsweise durch Schnittmengenbildung mehrerer Fehlersymptome beziehungsweise Wirkungszusammenhänge auf defekte Komponenten geschlossen werden.
• Die dezentrale Diagnose kann in einem eigens dafür vorgesehenen Diagnosenetzwerk, in dem die Steuergeräte speziell für die Diagnose miteinander verbunden sind, durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Diagnose unabhängig von spezifischen Steuerungsbussystemen durchgeführt werden kann.
• Entsprechend einer erfindungsgemäßen Variante umfassen die Daten der mehreren Steuergeräte hinsichtlich einer Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten. Bei einer alternativen Variante umfassen die zu einem Diagnosemaster übertragenen Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten, wobei in den einzelnen Steuergeräten bereits Eigendiagnosen oder Vorstufen von Eigendiagnosen durchgeführt werden.
• Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Die nachfolgend näher dargestellten Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.
• Die Figur gibt ein Blockschaltdiagramm eines vereinfachten Kraftfahrzeugsystems wieder. Das Kraftfahrzeugsystem umfasst fünf Funktionssteuergeräte 11, 12, 13, 14 und 15. Die Funktionssteuergeräte 11 und 12 sind über ein Bussystem II an das Funktionssteuergerät 15 angeschlossen. Weiterhin sind die Funktionssteuergeräte 13 und 14 über ein Bussystem I mit dem Funktionssteuergerät 15 verbunden.
• Jedes dieser Funktionssteuergeräte 11 bis 15 verfügt über eine lokale, gegebenenfalls modellbasierte Diagnosefunktion. Zusätzlich sind die Funktionssteuergeräte 11, 13 und 14 mit Diagnosemasterfunktion ausgestattet. Die lokale Diagnose in den Funktionssteuergeräten 11 bis 15 detektiert Fehler in den jeweiligen Steuergeräten und ihren Umgebungen. Die Diagnosemaster 11, 13, 14 sind darüber hinaus für die systemübergreifenden Bereiche zuständig. Es handelt sich hier um ein dezentrales Diagnosesystem, denn die systemübergreifende Diagnose in der obersten Ebene wird hier von mehreren Funktionssteuergeräten wahrgenommen.
• Typischerweise können von einem Diagnosemaster gemeinsame Massepunkte überwacht werden, so dass es nicht zu Meldeschauern kommt, wenn zum Beispiel eine sogenannte „fliegende Masse" von mehreren Steuergeräten gleichzeitig festgestellt wird. Ein weiterer typischer Einsatzfall für Diagnosemaster ist die Überwachung der Kommunikation zwischen den einzelnen Funktionssteuergeräten. Es ist insbesondere dann sinnvoll, mehrere Diagnosemaster vorzusehen, wenn Funktionssteuergerätegruppen von mehreren Herstellern verwendet werden.
• In jedem Diagnosemaster 11, 13, 14 läuft ein komplettes Modell der jeweils angeschlossenen Komponenten zur Detektierung von Fehlern. Es findet damit eine modellbasierte Diagnose in den Diagnosemastern statt. Mit Hilfe der erhaltenen Daten und der modellbasierten Diagnose werden in den Diagnosemastern 11, 13, 14 bei einem sogenannten nicht-in-Ordnung-Verhalten, z. B. bei zu starken Messabweichungen, die verursachenden Fehlerkandidaten ermittelt beziehungsweise Fehlereingrenzungen durchgeführt. Bei den vom jeweiligen Diagnosemaster 11, 13, 14 aufgenommenen Daten handelt es sich um Fehlerkandidaten beziehungsweise Fehlercodes, die von den Funktionssteuergeräten geliefert und durch Eigendiagnose ermittelt wurden und gegebenenfalls ergänzend um Zustands- beziehungsweise Messdaten. Optional besteht die Möglichkeit, dass den Diagnosemastern 11, 13, 14 Symptominformation, die der Fahrer oder Mechaniker ins Kraftfahrzeugsystem eingeben kann, zur Fehlerdiagnose zugeführt wird.
• In die modellbasierten Diagnosegeräte ist jeweils eine sogenannte Diagnosemaschine integriert. Mit Hilfe dieser Diagnosemaschine, die nach dem Prinzip der „general diagnostic engine" nach de Kleer und darauf basierenden Weiterentwicklungen arbeitet und in der ein fahrzeugspezifisches Fehlerdiagnosemodell geladen ist, werden die Fehlercodes beziehungsweise Symptome analysiert. Dabei werden mögliche Fehlerkandidaten ermittelt.
• Die Bussysteme I und II können die üblichen Bordnetzwerke darstellen. Als Alternative kann auch ein eigenes Diagnosenetzwerk (in der Figur nicht dargestellt) im Kraftfahrzeug verschaltet sein, so dass die einzelnen Funktionssteuergeräte sowohl einen Anschluss an einen üblichen Kraftfahrzeugbus als auch einen Anschluss an einen Diagnosebus besitzen. Auch diese Bussysteme sind in den Diagnosemastern zum jeweiligen Teil modelliert, so dass auch die Busfehler erkannt werden können.
• Als Variante ist das Funktionssteuergerät und/oder der Diagnosemaster hinsichtlich der Fehlerdiagnose als nicht modellbasiertes, sondern z. B. wissensbasiertes oder regelbasiertes Steuergerät ausgestaltet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit in den Steuergeräten eine hierarchische Fehlerdiagnose modellbasiert oder nicht modellbasiert durchgeführt. Dabei ist die oberste Ebene der Diagnoseeinheiten stets dezentral organisiert.

Claims (12)

1. Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere miteinander vernetzte Steuergeräte (11 bis 15) aufweist, gekennzeichnet durch Ausführen von mehreren steuergeräteübergreifenden Teilsystemdiagnosen in jeweils vorbestimmten der mehreren Steuergeräte des Kraftfahrzeugsystems, den sogenannten Diagnosemastern (11, 13, 14), so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlerdiagnose in mindestens einem der Steuergeräte (11 bis 15) modellbasiert durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fehlerdiagnose in mindestens einem der Diagnosemaster (11, 13, 14) modellbasiert durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dezentrale Fehlerdiagnose des Kraftfahrzeugsystems in einem eigenen Diagnosenetzwerk durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zu den mehreren Diagnosemastern (11, 13, 14) gesandten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten umfassen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zu den mehreren Diagnosemastern (11, 13, 14) gesandten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten umfassen.
7. Kraftfahrzeugsystem mit mehreren miteinander vernetzten Steuergeräten (11 bis 15), dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens zwei der mehreren Steuergeräte, den Diagnosemastern (11, 13, 14), eine mehrere Steuergeräte übergreifende Teilsystemdiagnose durchführbar ist, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral ausführbar ist.
8. Kraftfahrzeugsystem nach Anspruch 7, wobei mindestens eines der Steuergeräte über ein Fehlermodell verfügt, so dass eine in ihm durchführbare Fehlerdiagnose modellbasiert ist.
9. Kraftfahrzeugsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei mindestens einer der Diagnosemaster über ein Fehlermodell verfügt, so dass die in ihm durchführbare Fehlerdiagnose modellbasiert ist.
10. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das über ein eigenes Diagnosenetzwerk, mit dem die Steuergeräte miteinander vernetzt sind, und in dem die Zustands- und/oder Fehlerdaten zur Fehlerdiagnose übermittelt werden, besitzt.
11. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die von den Steuergeräten an die mehreren Diagnosemaster übermittelten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten umfassen.
12. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die von den Steuergeräten an die mehreren Diagnosemaster übermittelten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten umfassen.