-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fehlerzuständen von Teilsystemen eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Vielzahl von lokalen Diagnosemodulen den Teilsystemen zugeordnet ist und diese überwacht, sowie ein fahrzeugeigenes Diagnosesystem zum Erkennen von Fehlerzuständen von Teilsystemen.
-
In SAE Technical Paper Series 980512 wird unter dem Titel „A New Object-Oriented Diagnostic System Management for Powertrain Control Units with OBD” ein fahrzeugeigenes (on-board) Diagnosesystem vorgestellt, das einen Satz von zentralen Modulen zur Handhabung von Querverbindungen innerhalb des Diagnosesystems aufweist. Durch die Einführung von zentralen Modulen für eine Fehlerbehandlung wird gegenüber lokalen Querverriegelungen von Diagnosefunktionen eine bessere Konfigurierbarkeit des Systems erzielt. Solche zentralen Module übernehmen die Aufgabe einer zentralen Verwaltung und Koordinierung von Fehlerzuständen, die von den Diagnosefunktionen gemeldet werden.
-
Die nachveröffentlichte
DE 197 31 116 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Steuergerätes, bei dem Module aktiviert werden können. Vor der Aktivierung eines Moduls werden Querabhängigkeiten, deren Information in einem ersten Speichermittel enthalten ist, zu anderen bereits aktivierten Modulen abgefragt. Durch einen Scheduler wird verhindert, dass einander störende Module gleichzeitig aktiv sind. Die Module können als Funktionsmodule, Programmmodule oder Diagnosemodule ausgebildet sein. Ferner offenbart E1, dass die Funktions- und Diagnosemodule einen aktiven oder einen inaktiven Zustand einnehmen können, wobei im inaktiven Zustand kein Datenaustausch zwischen den Modulen und dem zu steuernden System möglich ist. In diesem Zustand ist aber weiterhin der Austausch von Informationen zwischen den Modulen und dem Scheduler möglich, um eine Aktivierung abgeschalteter Module zu ermöglichen.
-
In der nachveröffentlichten
DE 197 25 916 A1 wird eine rechnergestützte Diagnoseeinrichtung und ein Diagnoseverfahren offenbart. Die Diagnoseeinrichtung besteht aus Rechnern zweier unterschiedlicher Klassen, die über auf Internettechnologie basierende Netze Daten und Programme austauschen. Häufig geänderte Diagnoseprogramme brauchen nur noch auf einen Rechner erster Klasse abgelegt zu werden. Die zur zweiten Klasse zugehörigen Rechner können jederzeit das aktuelle Diagnoseprogramm von dem Rechner erster Klasse abrufen. Hierdurch wird der Erstellungs- und Wartungsaufwand für Diagnoseprogramme erheblich reduziert.
-
Die nachveröffentlichte
DE 198 36 126 A1 offenbart ein Steuergerät mit Mikroprozessor, einen nichtflüchtigen Programmspeicher, einen flüchtigen Überwachungsergebnis-Speicher und einen nichtflüchtigen, beschreibbaren Sicherungsspeicher. Die Überwachungsergebnisse des vom Steuergerät zu steuernden Systems werden in den Überwachungsergebnisspeicher gespeichert und von dort in den Sicherungsspeicher übertragen. Im Reparaturfall bleiben die Daten im Sicherungsspeicher erhalten. Die Kosten einer werkseitigen Überprüfung des Steuergerätes werden so gesenkt.
-
In der
DE 195 46 815 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems eines Kraftfahrzeuges offenbart. Gemäß dem verfahren werden erfaßte Parameter für eine spätere Auswertung abgespeichert.
-
DE 44 43 218 A1 offenbart eine Einrichtung zur Speicherung diagnoserelevanter Umgebungsvariablen von Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug. Die Steuergeräte können mit der Einrichtung kommunizieren und der Einrichtung Fehlerzustände melden. Die Einrichtung kann die gemeldeten Fehlerzustände auswerten, und die dazugehörigen Umgebungsvariabeln bestimmen, einholen und abspeichern.
-
EP 0 231 743 A1 zeigt eine Diagnosevorrichtung und ein Diagnoseverfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem zentralen Diagnosemodul und einer Vielzahl Steuersysteme, welche jeweils eine Vielzahl von Steuergeräten aufweisen. Das zentrale Diagnosemodul kann eine Diagnose eines der Steuersysteme auf Basis von empfangenen Daten von wenigsten zwei Steuergeräten durchführen.
-
DE 197 07 065 A1 offenbart ein Verfahren zur Erstellung eines Entscheidungsbaums zur Lokalisierung eines Fehlers in einem Kraftfahrzeug.
-
Insbesondere aufgrund gesetzlicher Bestimmungen müssen Diagnosesysteme immer genauere und feinere Messungen vornehmen. Aufgrund der zunehmend niedrigeren Schwellwerte sind solche Diagnosesysteme besonders anfällig gegenüber temporären Einwirkungen auf das Fahrzeug, in dem die Diagnose stattfindet.
-
Da ein gemessener Parameter Einfluß auf mehrere voneinander abhängige Diagnose- oder Regelungsfunktionen haben kann, kann ein gemessener Fehler eine Serie von Fehlerausgaben oder fehlerhaften Regelungen zur Folge haben.
-
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Erkennen von Fehlerzuständen von Teilsystemen und ein fahrzeugeigenes Diagnosesystem bereitzustellen, die ein besonders effizientes System zur Vermeidung falscher Diagnoseergebnisse aufweisen und auch bei einer sehr niedrigen Fehlerschwelle zuverlässige Ergebnisse liefern.
-
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren zum Erkennen von Fehlerzuständen und mit einem fahrzeugeigenem Diagnosesystem erreicht, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Das zentrale Diagnosemodul erhält die Meldungen der lokalen Diagnosemodule und kann daher bei einer Detektion eines Zwischenzustands oder eines Fehlers die Durchführung von abhängigen Funktionen, wie Diagnosefunktionen, Adaptions- und Regelungsvorgängen verhindern, unterbrechen, fortführen lassen oder abbrechen und deren Ergebnisse verwerfen. Damit wird das Auftreten von unerwünschten Folgefehlern vermieden.
-
Vorzugsweise aktiviert und deaktiviert das zentrale Diagnosemodul einen Notlaufbetrieb für wenigstens eine Steuereinheit des Antriebs des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Motorsteuerung, einer Gemischaufbereitung, einer elektronischen Ventilsteuerung, einer Bremsensteuerung oder einer Getriebesteuerung.
-
Die lokalen Diagnosemodule sind nicht notwendigerweise räumlich den jeweils überwachten Teilsystemen zugeordnet, sondern befinden sich zumeist in der Motorsteuerung. Der Begriff „lokal” beschreibt also eine funktionale und nicht eine räumliche Zuordnung.
-
Zudem verhindert die Auswertung von Zwischenzuständen, die noch nicht die Schwelle eines erkannten Fehlers überschritten haben, aber außerhalb eines Normalzustands liegen, daß temporare Umwelteinwirkungen Meß- und Diagnoseergebnisse verfälschen. Es können somit bereits leichtere Verschlechterungen von Systemfunktionen erkannt werden. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Diagnosesystem auch bei sehr niedrigen zu detektierenden Schwellwerten einsetzbar.
-
Vorzugsweise werden bei Meldung eines Zwischenzustands von einem lokalen Diagnosemodul an das zentrale Diagnosemodul die Diagnosen aller hiervon abhängigen Diagnosemodule unterdrückt. Jedoch kann das Verfahren verfeinert werden, so daß die Unterdrückung der Diagnosefunktion eines Diagnosemoduls je nach der Intensität der Abhängigkeit zu der Funktion erfolgt, die als möglicherweise nicht fehlerfrei diagnostiziert wurde. Insbesondere kann ein lokales Diagnosemodul über unterschiedliche Zwischenzustände verfügen, so daß zusätzliche Kriterien für die Steuerung der lokalen Diagnosefunktionen zur Verfügung stehen.
-
Die gemeldeten Fehler- und Zwischenzustände können vom zentralen Diagnosemodul beispielsweise nach den Regeln der Fuzzy-Logik ausgewertet werden, um die von einem Ergebnis abhängigen Diagnosemodule zu steuern oder deren Ergebnisse zu handhaben.
-
Daneben können die Erkenntnisse der lokalen Diagnosemodule dazu eingesetzt werden, Regelungsvorgänge, beispielsweise bei einer Motorsteuerung, zu unterbinden.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 ein Motorsteuergerät mit einem Fehlerdiagnosesystem,
-
2 eine Matrix, mit deren Hilfe ein zentrales Diagnosemodul die Diagnoseprozeduren steuert, und
-
3 ein Diagramm über das Auftreten von Fehler- und Zwischenzuständen am Teilsystem 21.
-
Das in 1 veranschaulichte elektronische Steuergerät 1 steuert und regelt den Motor und das automatische Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät 1 weist wenigstens einen nicht dargestellten Mikroprozessor zur Steuerung von Motor und Getriebe sowie zur Durchführung von Diagnosen auf.
-
Im Steuergerät 1 sind ein zentrales Diagnosemodul 11 und mehrere lokale Diagnosemodule 121 bis 124 implementiert. Weiterhin befindet sich im Steuergerät 1 ein löschbarer und wiederbeschreibbarer Speicher 13, auf den das zentrale Diagnosemodul 11 Lesezugriff hat und auf den die lokalen Diagnosemodule 121 bis 123 Schreibzugriff haben.
-
Die lokalen Diagnosenmodule 121 bis 123 sind jeweils mit einem Teilsystem 21 bis 23 verbunden. Teilsytem 21 ist eine Lambdasonde, Teilsystem 22 ist ein Luftmassensensor und Teilsystem 23 ist ein Kühlwassertemperatursensor. Das lokale Diagnosemodul 124 führt die Katalysator-Wirkungsgrad-Diagnose durch.
-
Ein Adaptionsmodul 125 stellt einen Korrekturfaktor für die Regelung des Kraftstoff-Luftgemisches bereit, der dauerhafte oder längerfristige Abweichungen des Gemischaufbereitungssystems vom Sollzustand berücksichtigt.
-
Ein Regelungsmodul 126 regelt das Kraftstoff-Luftgemisch auf einen vorgegebenen Sollwert unter Berücksichtigung des von dem Adaptionsmodul 125 bereitgestellten Korrekturfaktors.
-
Die mit der Lambdasonde, dem Luftmassensensor und dem Kühlwassertemperatursensor verbundenen lokalen Diagnosemodule 121 (Lambda-Sonden-Diagnosemodul), 122 (Luftmassensensor-Diagnosemodul) und 123 (Kühlwassertemperatur-Plausibilität-Diagnosemodul) übermitteln an den Speicher 13 die Information, ob sich das jeweilige Teilsystem in einem Normalzustand, einem Zwischenzustand oder einem Fehlerzustand befindet.
-
Zwischen den lokalen Modulen 121 bis 126 werden keine Signale ausgetauscht, die den Zustand der Teilsysteme betreffen, d. h., es werden keine Informationen ausgetauscht, ob sich die Teilsysteme im Normalzustand, in einem Zwischenzustand oder einem Fehlerzustand befinden.
-
Das zentrale Diagnosemodul 11 kann die Information über den Zustand der Teilsysteme über den Speicher 13 abfragen. Das zentrale Diagnosemodul 11 ermittelt unter Zuhilfenahme der in 2 dargestellten Matrix (Querverriegelungsmatrix), ob die lokalen Diagnosemodule 121 und 124 jeweils ihre Diagnose durchführen dürfen. Ferner werden die Freigabe oder der Sperrzustand für das Adaptionsmodul 125 und das Regelungsmodul 126 unter Zuhilfenahme der Matrix bestimmt.
-
2 zeigt eine Matrix zur Querverriegelung von Funktionen. Hieraus ist ersichtlich, daß die Diagnosemodule 121 bis 123 nicht nur einen sicher festgestellten Fehler f anzeigen, sondern auch eine Beurteilung vornehmem, ob ein Zwischenzustand vorliegt, der noch nicht sicher als Fehler erkannt ist, aber außerhalb eines Normalzustands liegt. Diese Beurteilung ist Grundlage für die Steuerung von Diagnose-, Adaptions- und Regelungsmodulen durch das zentrale Diagnosemodul.
-
Das lokale Diagnosemodul 121, das die Lambda-Sonde überwacht, meldet einen sicher festgestellten Fehler f und die Zwischenzustände a „Fehler vermutet” und b „Fehler momentan vorhanden” an den Speicher 13. In derselben Weise verfahren die lokalen Diagnosemodule 122 und 123. Der Fehlerstatus eines Diagnosemoduls ist jeweils in den Zeilen der Matrix angegeben.
-
In den Spalten der Matrix ist der jeweilige Sperrzustand für ein lokales Diagnosemodul, für ein Adaptions- oder für ein Regelungsmodul eingetragen. Dabei wird zwischen den Sperrzustanden „p” für Pausieren und „s” für Abbrechen des Diagnosezyklus oder des Regelungsvorgangs unterschieden.
-
Wird vom lokalen Diagnosemodul 121 an den Speicher 13 der Zwischenzustand a „Fehler vermutet” gemeldet, so gibt das zentrale Diagnosemodul für das lokale Diagnosemodul 124 und das Adaptionsmodul 125 den Sperrzustand p „Pausieren” aus. Dies bedeutet, daß das lokale Diagnosemodul 124 seinen Fehlerdiagnosezyklus und das Adaptionsmodul 125 seinen Adaptionszyklus unterbricht bis entweder das lokale Diagnosemodul 121 an das zentrale Diagnosemodul meldet, daß ein Fehler sicher festgestellt ist oder die Fehlerfreiheit der lokalen Diagnose 121 erkannt ist. Im letzteren Fall setzen die betreffenden Module 124 und 125 ihre unterbrochene Tätigkeit fort.
-
Gibt das lokale Diagnosesystem 121 den Zwischenzustand b „Fehler momentan vorhanden” aus, so wird vom zentralen Diagnosemodul der Sperrzustand p „Pausieren” sowohl für das lokale Diagnosemodul 124 als auch für das Adaptionsmodul 125 und das Regelungsmodul 126 gesetzt.
-
Wird vom lokalen Diagnosemodul 121 der Status f „Fehler sicher festgestellt” ausgegeben, so setzt das zentrale Diagnosemodul den Sperrzustand s „abbrechen” für das lokale Diagnosemodul 124, das Adaptionsmodul 125 und das Regelungsmodul 126. Daraufhin werden die Diagnosezyklen dieser Module abgebrochen und erst wieder neu aufgenommen, wenn die Fehlermeldung des lokalen Diagnosemoduls 121 aufgehoben worden ist. Der Zwischenzustand a „Fehler vermutet” hat dagegen keine Auswirkungen auf das Regelungsmodul 126 oder die Diagnosemodule 122 und 123.
-
Wird vom lokalen Diagnosemodul 122 (Luftmassensensor-Diagnose) der Zwischenzustand a „Fehler vermutet” ausgegeben, so veranlaßt das zentrale Diagnosemodul ein Pausieren der Aktivitäten des Adaptionsmoduls 125. Andere Module werden hiervon nicht berührt.
-
Meldet das lokale Diagnosemodul 122 den Zwischenzustand b „Fehler momentan vorhanden”, so bewirkt das zentrale Diagnosemodul ein Pausieren sowohl der lokalen Diagnosemodule 121 (Lambda-Sonden-Diagnose) und 124 (Katalysator-Wirkungsgrad-Diagnose) als auch des Adaptionsmoduls 125 (Lambda-Adaption).
-
Bei einem vom lokalen Diagnosemodul 122 sicher festgestellten Fehler f werden die Diagnosezyklen der lokalen Diagnosesysteme 121 und 124 sowie der durch das Adaptionsmodul 125 gesteuerte Lernvorgang abgebrochen. Dagegen hat weder ein Zwischenzustand noch ein Fehlerzustand des lokalen Diagnosemoduls 122 Auswirkungen auf das Regelungsmodul 126.
-
Das lokale Diagnosemodul 123 (Kühlwasser-Temperatur-Diagnose) gibt lediglich dann eine Meldung aus, wenn die vom Teilsystem 23 gemessene Kühlwassertemperatur in Anbetracht des Betriebszustands des Gesamtsystems nicht plausibel ist. In diesem Fall wird ein sicher festgestellter Fehler f ausgegeben. Als Folge hiervon weist das zentrale Diagnosemodul die Diagnosemodule 121 und 124 sowie das Adaptionsmodul 125 an, ihre Aktivitäten abzubrechen.
-
Durch diese Art der Fehlerverwaltung wird die Ausgabe eines Folgefehlers unterbunden, der keine Aussage über die Funktionsfähigkeit des abhängigen Teilsystems treffen kann. Zudem werden durch die Behandlung von Zwischenzuständen bereits vor dem zuverlässigen Erkennen eines Fehlerzustands Regelungen und Lernvorgänge von Regelungssystemen unterbunden sowie Diagnosen vermieden, die auf unzuverlässigen werten beruhen.
-
In 3 ist das Ergebnis der Überwachung des Teilsystems 22 (Luftmassensensor) durch das lokale Diagnosemodul 122 in Form einer treppenförmigen Funktion wiedergegeben.
-
Die vom lokalen Diagnosemodul 122 empfangenen Signale des Teilsystems 22 werden in eine Fehlerkurve umgesetzt. Diese bewegt sich in einem Bereich zwischen einem Normalzustand N und einem Fehlerzustand F. Bei Verlassen des durch N bezeichneten Pegels liegt ein Zwischenzustand I vor, der von dem lokalen Diagnosemodul 122 ausgewertet wird. Wird der Pegel F erreicht, so ist ein Fehlerzustand sicher erkannt.
-
Sobald sich die Fehlerkurve oberhalb des Normalzustands N, also im Zwischenzustand I befindet, wird vom lokalen Diagnosemodul 122 der Zwischenzustand a „Fehler vermutet” solange festgestellt, bis die Fehlerkurve die Schwelle N wieder erreicht.
-
Die Fehlerkurve wird dadurch gewonnen, daß nicht die Fehleramplitude gemessen wird, sondern mittels zyklischen Abtastungen festgestellt wird, ob das Signal des Teilsystems 22 innerhalb oder außerhalb des Normalzustands ist. Solange sich das Signal außerhalb des Normalzustands befindet, wird ausgebend vom Pegel des Normalzustands jeweils ein gleichförmiger Betrag in Form einer Treppenstufe zur Fehlerkurve addiert. Befindet sich das Signal des Teilsystems 22 innerhalb des Normalbereichs, so wird vom Niveau der Fehlerkurve jeweils ein Einheitsbetrag abgezogen. Dieser Einheitsbetrag kann sich von dem gleichförmigen Betrag unterscheiden, der bei einem Signal außerhalb des Normalbereichs addiert wird. Dadurch ergibt sich in 3 für die Fehlerkurve das Bild von auf- und absteigenden Treppen.
-
Solange bei den Abtastungen des Signals des Teilsystems 22 eine Abweichung vom Normalzustand festgestellt wird und daher die Fehlerkurve eine aufsteigende Treppe zeigt, wird der Zwischenzustand b „Fehler momentan vorhanden” vom lokalen Diagnosemodul 122 über den Speicher an das zentrale Diagnosemodul gemeldet.
-
Berührt die Fehlerkurve des abgetasteten Signals des Teilsystems 22 die Fehlerschwelle F, so gibt das lokale Diagnosemodul den Zustand f ”Fehler sicher festgestellt” solange aus, bis die Fehlerkurve wieder die Schwelle N des Normalzustands erreicht.
-
Sämtliche Fehlerzustände a, b und f können auch gleichzeitig auftreten. Für die Berechnung der Sperrzustände durch das zentrale Diagnosemodul sind dann zwei Strategien besonders sinnvoll:
Zum einen können alle sich ergebenden Sperrzustände an die zu beeinflussenden lokalen Module gemeldet werden, und die Verarbeitung der Sperrzustände erfolgt im jeweiligen lokalen Modul.
-
Zum anderen ist eine Vergabe von Prioritäten für die Sperrzustände schon im zentralen Diagnosemodul möglich. In diesem Fall wird bei gleichzeitigem Vorhandensein der beiden Sperrzustände p „Pausieren” und s „Abbrechen” nur der Sperrzustand s weitergegeben, da er eine höhere Priorität als der Sperrzustand p hat.
