DE60010655T2

DE60010655T2 - Verfahren und vorrichtung in einem fahrzeugüberwachungssystem und fehlerdiagnosesystem in einem fahrzeug

Info

Publication number: DE60010655T2
Application number: DE60010655T
Authority: DE
Inventors: Thore Brynielsson
Original assignee: Thoreb AB
Current assignee: Thoreb AB
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2020-01-29
Also published as: BR0007829A; DE60010655D1; AU2586000A; SE9900268L; EP1147301B1; SE9900268D0; WO2000047885A1; US6556900B1; SE515162C2; ATE266806T1; AU748869B2; EP1147301A1

Description

Fachspezifischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Informationen in Form von Signalen von einem Steuerungssystem in einem Fahrzeug, wobei Zähler benutzt werden, um zu wiederholten Zeitpunkten festzuhalten, in welchem Intervall sich ein Signal befindet.
Die Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Fehlerdiagnose und Wartung von Fahrzeugen.
Technischer Hintergrund
Um die Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen in einem Bus oder einer Straßenbahn zu beherrschen, wird bekanntermaßen ein System aus mehreren Steuer- oder Recheneinheiten benutzt, die über einen Kommunikationskanal (Datenbus) miteinander kommunizieren. Jede Einheit hat mehrere Ein- und Ausgänge und eine Logikschaltung, um auf Basis der vorliegenden Informationen zu jedem Zeitpunkt zu entscheiden und entsprechend zu handeln. Das System kann Information von mehreren Messwertwandlermitteln empfangen, die Signale generieren, welche die verschiedenen Zustände im Fahrzeug repräsentieren, wie z.B. Motoröltemperatur, oder ob eine Tür offen steht.
Um ein Fahrzeug zu überprüfen und Fehler festzustellen, wird bekanntermaßen regelmäßig, z.B. einmal am Tag, eine ausführliche Untersuchung des Systems durchgeführt. Um diese Untersuchung durchzuführen, kann ein separater Rechner an eine oder mehrere Einheiten des Steuerungssystems angeschlossen werden, und er liest die Signale eines oder mehrerer Messwertwandlermittel im System aus. Diese Information ergibt ein zufriedenstellendes Vor-Ort-Bild vom Zustand des Fahrzeugs. Z.B. stehen Informationen über möglicherweise fehlerhafte Spannungspegel zur Verfügung, die in einer Komponenten oder Messwertwandlermittel vorhanden sein können.
Wenn eine derartige Untersuchung darauf hindeutet, dass ein Teil der verschiedenen Teilsysteme des Fahrzeugs seltsame oder auf Fehler hindeutende Werte ausgibt, so kann dieser Fehler mit etwas Glück behoben werden. Häufig ist es jedoch notwendig, eine noch ausführlichere Untersuchung durchzuführen, in welcher die Messwerte eines oder mehrerer Messwertwandlermittel gemessen und während einer vollen Tagesfahrt aufgezeichnet werden. Während der Aufzeichnung werden die Signale der Messwertwandlermittel abgetastet und in einer Speichereinheit, die an das System angeschlossen wurde, gespeichert.
Um einen Fehler zu identifizieren, kann es notwendig sein, verschiedene Signale über einen ganzen Tag hinweg aufzu zeichnen. Da dies zu sehr großen Datenmengen führt, sind diese in Bezug auf Speicherung und Datenübertragung schwierig zu handhaben, weswegen Messung und Diagnose ein komplizierter und teurer Prozess sind.
Um Informationen von Messwertwandlermitteln platzsparend aufzuzeichnen, werden bekanntlich (US-A-5,590,040) Zähler verwendet, von denen jeder ein Intervall des Signalwerts des Messwertwandlermittels abbildet. Die Vorrichtung gemäß dieses Dokuments bestimmt, welchem Wertintervall welcher Abtastwert zugeordnet ist und erhöht den entsprechenden Zähler.
Ein Problem dieser Vorgehensweise ist, dass viel Information verloren geht. Prinzipbedingt können die Zähler nur deutlich machen, ob ein Wert irgendwann einmal innerhalb eines Fehlerintervalls lag. Signalwerte, die völlig unphysikalische Prozesse abbilden, das sind Prozesse, die sich nicht mit der physikalischen Realität decken und daher Fehler in z.B. einer Komponente oder einem Teilsystem anzeigen, können in einer solchen eingeschränkten Darstellungsweise völlig ordnungsgemäß erscheinen, solange sie sich innerhalb ihres ordnungsgemäßen Werteintervalls befinden.
1 zeigt, wie diese Vorgehensweise, die in US-A-5,590,040 beschrieben wird, im Wesentlichen identische Darstellungen zweier völlig unterschiedlicher Messreihen erzeugt. Das Messsignal in den Messreihen könnte z.B. die Drehzahl oder Öltemperatur sein. In der ersten Reihe (1a) findet eine gleichmäßige Erhöhung der Signalspannung von 0 auf 4 Volt statt. Eine Aufteilung der Messwerte auf vier Intervalle und eine Erhöhung, der dem jeweiligen Intervall zugeordneten Zähler, würde bei allen vier Zählern zum im Wesentlichen gleichen Wert führen, da sich das Signal in jedem Intervall etwa gleich lange aufgehalten hat.
In der zweiten Messreihe ist das Signal hingegen sehr instabil und schwankt stark während des Anstiegs (1b). Im Mittel jedoch sind die Messwerte relativ gleichmäßig verteilt und das Signal hält sich auch in etwa gleich lange in jedem Intervall auf. Somit würden sich die Werte der vier Zähler nicht grundlegend von denen der Zähler unterscheiden, die das erste Signal aus 1a aufzeichnen.
Die Messreihe aus 1b könnte bereits auf einen Fehler, z.B. einem Messwertwandlermittel, einem Kabel oder dem zugrundeliegenden physikalischen Prozess, hinweisen. Dieser Fehler würde wahrscheinlich nicht mit der in US-A-5,590,040 beschriebenen Vorgehensweise gefunden werden.
Des Weiteren ist die Vorrichtung und die Methode gemäß US-A-5,590,040 in erster Linie dafür vorgesehen, in dem Moment, in dem ein Fehler auftritt, aufzudecken, wie es zu diesem Fehler kommt. Somit können diese nicht zur Fehlerprävention eingesetzt werden.
In Systemen, die dem oben beschriebenen gleichen, steht, wie bereits erwähnt, zu jedem Zeitpunkt eine enorme Datenmenge zur Verfügung. Es wäre günstig, diese Information auch im Hinblick auf Fehlerprävention und nicht nur auf Fehleranzeige verwenden zu können.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten von einem Steuerungssystem in einem Fahrzeug platzsparend aufzuzeichnen.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten so aufzuzeichnen, dass genügend Informationen für eine zu friedenstellende Fehlererkennung und Diagnose zur Verfügung steht.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten so aufzuzeichnen, dass genügend Information zur Verfügung steht, um Fehlern vorzubeugen, bevor sie auftreten oder zumindest einen Fehler zu finden, bevor er für den Betrieb relevante Auswirkungen hat.
Diese und andere Ziele können mit der Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 erreicht werden. Nach dieser Vorgehensweise wird Gebrauch von Änderungszählern gemacht, um aufzuzeichnen, ob eine Signaländerung größer als ein bestimmter Änderungsschwellenwert ist.
In diesem Zusammenhang bezieht sich Änderung normalerweise auf die Beziehung zwischen einem abgetasteten Wert und den vorhergehenden abgetasteten Werten. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform besteht die Änderung aus der Differenz zweier Abtastwerte und verkörpert somit die Ableitung des Signals. Natürlich ist es gemäß dieser Vorgehensweise auch möglich, andere Änderungswerte zu nutzen, wie z.B. die Divergenz zwischen zwei Differenzen, was dann die zweite Ableitung wäre.
Indem Daten gemäß der Erfindung aufgezeichnet werden, entsteht ein kompakter Datensatz, der eine große Menge Information über den Zustand des Systems innerhalb eines festgelegten Zeitraums enthält. Eine Messreihe mit Zehntausenden von Werten könnte somit in einer begrenzten Menge Zählern gespeichert werden. Zusätzlich muss jeder Zähler nur mit ganzen Zahlen umgehen, wodurch wenig Speicherplatz benötigt wird.
Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Verfahrensweise Daten schnell und einfach zu handhaben, wobei diese Daten eine große Informationsmenge über den Zustand des Fahrzeugs während z.B. eines ganzen Tages verkörpert. Daher kann Information kontinuierlich in einem Fahrzeug aufgezeichnet werden, ohne dass eine aufwändige Ausrüstung notwendig wäre.
Außerdem gewährleistet diese Vorgehensweise zur Informationsaufzeichnung, in der Wertintervallzähler und Änderungszähler zum Einsatz kommen, dass die Information trotz ihrer kompakten Form immer noch eine große Menge Information enthält. Die Struktur, in der die Information gespeichert ist, ist zusätzlich sehr gut zur Analyse des Fahrzeugzustandes geeignet.
Z.B. kann festgelegt werden, dass der physikalische Prozess, den ein Messsignal abbildet, eine Änderungsgeschwindigkeit hat, die in einem festgelegten Intervall liegen muss. Gemäß der Vorgehensweise wird ein Änderungsschwellenwert festgelegt, der dieses vorher bestimmte Intervall durch einen Zähler definiert. Wird dieser Zähler innerhalb eines gewissen Zeitraums erhöht, deutet das sofort darauf hin, dass irgendetwas schief läuft. Dies kann viele Gründe haben, z.B., dass das Messwertwandlermittel fehlerhafte Messsignale erzeugt, es einen Wackelkontakt in einem Kabel gibt, oder der zugrundeliegende physikalische Prozess gestört ist. Dabei muss klargestellt werden, dass der Signalpegel selbst nicht unbedingt auf einen Fehler hinweist und daher Wertintervallzähler alleine nicht ausreichen würden, den Fehler zu finden.
In diesem Zusammenhang bezieht sich das Wort "Fehler" nicht nur auf Fehler, die eine sofortige Bereinigung benötigen, sondern auch auf Fehler, die nur über eine kurze Zeitspanne auftreten oder bis jetzt noch nicht von praktischem Belang sind. Mittels der erfindungsgemäßen Informationsspeicherung können solche Fehler gefunden und durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch eine zusätzliche Servicemaßnahme, beseitigt werden, so dass der Fehler nicht weiter zunimmt. Somit erlaubt die Erfindung eine verbesserte Wartung des Fahrzeugs.
Ein Beispiel für den Gebrauch der erfindungsgemäßen Informationsspeicherung ist die Aufzeichnung der Geschwindigkeit. Speicherung allein durch Wertintervallzähler zeigt nur auf, wie lange das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Intervalls unterwegs war. Änderungszähler tragen dazu die Information bei, wie sich die Geschwindigkeit geändert hat, als z.B. wann eine Beschleunigung oder Bremsung einen gewissen Schwellenwert überschritten hat, oder sich innerhalb eines vordefinierten Intervalls befand. Diese Information zeigt an, bis zu welchem Grad ruckartig gefahren wurde, und es können geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um einen runderen Fahrstil zu fördern, z.B. durch Fahrerschulung, Belohnungssysteme, u.s.w.
Gemäß eines Aspekts des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Schwellenwerte für zumindest eine Änderungsrichtung definiert und es wird, sofern die Änderung in der Änderungsrichtung zwischen zwei Schwellenwerten liegt, ein Zähler, der diesem Intervall zugeordnet ist, erhöht. Dadurch werden auch Intervalle für Änderungen erzeugt, was dazu beiträgt, die Informationen nutzmachbar zu machen.
Nach einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens können mehrere Gruppen von Zählern definiert und mit den verschiedenen Betriebszuständen des Fahrzeugs verknüpft werden. Mögliche Beispiele für solche Zustände sind die Aktivierung, Starten des Motors, Heißlaufenlassen des Motors und ordnungsgemäßer Betrieb. Diese Bündelung von Zählern trägt dazu bei die Informationen nutzbar zu machen.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Speichern von Informationen von einem Steuerungssystem in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 9.
Das Messwertabtastmittel und das Verarbeitungsmittel, bestehen vorzugsweise aus wenigstens einem Prozessor, der für den Zweck programmiert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit in einem existierenden Steuerungssystem realisiert werden, indem das existierende System mit neuer Software mit Funktionalität gemäß der vorliegenden Erfindung versehen wird.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung mehrere Messwertabtastmittel, Speichermittel und Verarbeitungsmittel, die mittels eines Kommunikationskanals mit einer Verarbeitungseinheit kommunizieren. Die Informationen, die. über jedes Signal im Steuerungssystem gespeichert sind, können dann durch die Verarbeitungseinheit ausgelesen und analysiert werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung umfasst die Verarbeitungseinheit eine Datenbank, die Informationen speichert, welche mit den Werten verglichen werden sollen, die aus jedem Zähler gelesen werden. Vorzugsweise ist die Datenbank so beschaffen, dass sie kontinuierlich mit den vom Steuerungssystem gelesenen Werten aktualisiert wird. Die Struktur, nach der die Informationen gespeichert werden, ist zur numerischen Analyse gut geeignet.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist die Verarbeitungseinheit außerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Daraus ergibt sich, dass die Einheit von mehreren Fahrzeugen geteilt werden kann. Die Übertragung kann kontinuierlich oder zu immer wiederkehrenden Zeitpunkten, z.B. jeden Tag, oder immer, wenn das Fahrzeug sich in Ruhe befindet, stattfinden.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Diagnostizieren von Fehlern in Fahrzeugen gemäß Anspruch 16. Das System umfasst mehrere Fahrzeuge, welche mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen ausgestattet sind und welche so beschaffen sind, dass sie Informationen über einen Kommunikationskanal an eine gemeinsame Verarbeitungseinheit übermitteln, die so beschaffen ist, dass sie den Wert eines jeden Zählers liest, um dadurch Fehler oder Fehlertendenzen im Fahrzeug zu erkennen.
Die platzsparende Speicherung von Informationen vom Steuerungssystem im Fahrzeug erlaubt eine schnelle Übertragung von Daten vom jeweiligen Fahrzeug zur Verarbeitungseinheit und die Information ist ebenso von solcher Beschaffenheit, dass sie schnell analysiert werden kann. Daraus ergibt sich, dass eine große Anzahl von Fahrzeugen mit dem System verbunden sein kann, ohne dass die Übertragung oder Verarbeitung übermäßig langwierig wird.
Mit vielen Fahrzeugen kann eine Datenbank auf Basis der Informationen, die vom Steuerungssystem in den Fahrzeugen übertragen wurden, von beachtlicher Größe aufgebaut werden. Diese Datenbank kann dann nicht nur benutzt werden um Fehler zu finden, die aufgetreten sind, oder bald auftreten werden, sondern auch zur langfristigen Vorhersage von Fehlern. Der Verarbeitungseinheit kann beigebracht werden, immer wiederkehrende Muster in den Informationen zu "erkennen" und somit vorherzusagen, was passieren könnte.
Gemäß eines weiteren Aspekts des erfindungsgemäßen Systems ist die Verarbeitungseinheit so beschaffen, dass sie Informationen über den Kommunikationskanal zurück zu den Fahr zeugen übermittelt. Dadurch ist es möglich, sobald ein Fehler in einem Fahrzeug identifiziert wurde, dies an das fragliche Fahrzeug zurückzuübermitteln, so dass z.B. der Fahrer in der Lage ist, geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Selbstverständlich könnten die Informationen auch an eine Koordinationseinheit oder Werkstatt übermittelt werden, wo geeignete Maßnahmen ergriffen werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Derzeit bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden ausführlicher unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt bzw. zeigen:
1a u. 1b zwei Diagramme eines Signalwerts als Funktion der Zeit;
2 ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems in einem Fahrzeug;
3 ein Blockdiagramm des RAM in einem Kommunikationsknoten entsprechend
2;
4 ein Flussdiagramm, zur Vorgehensweise entsprechend der vorliegenden Erfindung;
5a eine schematische Aufteilung einer Werteachse in Wertintervalle;
5b zeigt mehrere Schwellenwerte auf einer Werteachse;
6 ein Flussdiagramm der Messung von Änderungen in der 4;
7 ein Blockdiagramm eines Systems zur Fehlerdiagnose entsprechend der vorliegenden Erfindung;
8 ein Blockdiagramm einer Datenbank in der Verarbeitungseinheit entsprechend 7.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Heutzutage ist es üblich, elektronische Steuerungssysteme in Nutzfahrzeugen, wie Bussen, Straßenbahnen, Lkws u.s.w. einzubauen. Diese Steuerungssysteme können aus mehreren Komponenten bestehen, die über einen Kommunikationskanal miteinander verbunden sind. Ein Beispiel für solch ein System 10 ist das ELSY-System der Anmelderin, das in 2 schematisch dargestellt ist.
Hier ist der Kommunikationskanal ein serieller Kommunikationsbus 12, der mehrere Kommunikationsknoten 14 miteinander und, gegebenenfalls mit einem Fahrzeugcomputer 16, verbindet.
Mindestens ein analoges oder digitales Messwertwandlermittel (nicht dargestellt) kann mit jedem Kommunikationsknoten 14 verbunden sein, wobei diese Messwertwandlermittel den Kommunikationsknoten 14 über einen Ein-/Ausgabeanschluss 19 mit Eingangssignalen 18 von Antriebssystem, Klimaanlage, Instrumenten, Türen etc. versorgen. Analoge Eingangssignale bestehen normalerweise aus Spannungspegeln, die eine gemessene physikalische Größe repräsentieren, z.B. die Tempera tur des Motors. Digitale Eingangssignale zeigen z.B. an, ob eine Tür offen oder geschlossen ist.
Des Weiteren kann jeder Kommunikationsknoten 14 über den Ein-/Ausgabeanschluss 19 durch Ausgangssignale 20 mindestens ein Objekt (nicht dargestellt), wie z.B. Lampen, Ventilatoren, Magnetventilen u.s.w. betätigen.
Die Signale 18, 20 sind über den Kommunikationsbus 12 allen Knoten 14 im System bekannt und ebenso dem Fahrzeugcomputer 16.
Jeder Kommunikationsknoten 14 ist mit einem Prozessor 22 ausgestattet, welcher dafür eingerichtet ist auf der Basis der aktuellen Ein- und Ausgabesignale 18, 20 im System 10 zu entscheiden, ob ein bestimmtes Objekt an die Bordspannung angeschlossen werden soll oder nicht. Der Prozessor benutzt dann Bedingungen, die z.B. in einem Flash-Speicher oder einem ROM 24 im Kommunikationsknoten gespeichert wurden, wobei diese Bedingungen aus logischen Bezügen zwischen verschiedenen Eingabesignalen bestehen.
Der Fahrzeugcomputer 16 ist die Steuerungseinheit des Systems und er ist mit einer Tastatur 27 und einem Anzeigeelement 28 zur Kommunikation mit dem Fahrer oder einem anderen Anwender versehen.
Des Weiteren kann der Fahrzeugcomputer über serielle Datenkanäle 29 an externe Geräte (nicht dargestellt), wie z.B. Kartenausgabeautomaten, Anzeigenelemente, die das Fahrziel anzeigen, Datenfunk u.s.w. angeschlossen werden. Die seriellen Datenkanäle können beliebige Schnittstellen haben, z.B. RS232, RS422, IBIS oder CAN.
Erfindungsgemäß ist der Prozessor 22 in jedem Kommunikationsknoten ferner dafür vorgesehen, kontinuierlich Informationen über die Werte der Eingangssignale und Ausgangssignale in einem RAM 26 zu speichern.
Wie in 3 dargestellt, ist das RAM 26 in jedem Kommunikationsknoten 14 für diesen Zweck aufgeteilt in mehrere Bereiche 30, wobei jeder Bereich einem vordefinierten Eingangs- oder Ausgangssignal 18, 20 zugeordnet ist. Jeder Bereich ist weiter aufgeteilt in eine Mehrzahl von Zählern 32a, 32b. Im Flash-Speicher/ROM 24 ist eine Software gespeichert, die Anweisungen enthält für den Prozessor, so dass der Prozessor die Werte der Zähler 32a, 32b entsprechend einer Vorgehensweise, die in 4 dargestellt ist, erhöht. Die Schritte 40 bis 49, die in 4 dargestellt sind, beziehen sich auf ein Signal 18, 20, aber es ist vorzuziehen, dass jeder Prozessor 22 dafür vorgesehen ist, mehrere Signale 18, 20 aufzunehmen und mehrere Speicherbereiche 30 zu verwalten. In der nachstehenden Beschreibung der Vorgehensweise wird auch Bezug auf die 5a und 5b genommen.
Zuerst werden eine Anzahl Wertintervalle 51 definiert (Schritt 40) und mit dem entsprechenden Zähler 32a verknüpft (Schritt 41). Die Wertintervalle 51 stellen Unterintervalle des Intervalls 52 dar, in dem das fragliche Signal erwartet wird. Abhängig vom gewünschten Genauigkeitsgrad kann die Anzahl an Intervallen, die für ein Signal definiert sind, variieren. Je mehr Intervalle zur Verfügung stehen, desto genauer ist die Information, die durch den Zähler 32a gespeichert ist, aber genauso wird mehr Speicherkapazität benötigt.
Danach (Schritt 42) wird zumindest für eine Änderungsrichtung wenigstens ein Änderungsschwellenwert T₁, T₂ defi niert, der mit einem Änderungszähler 32b verknüpft ist (Schritt 43). In diesem Zusammenhang bezieht sich die Änderungsrichtung 56, 57 auf eine geeignete mathematische Definition der möglichen Änderungen, im einfachsten Fall auf eine positive Änderung 56 oder negative Änderung einer skalaren Größe und in schwierigen Fällen auf eine vektorielle Änderungsrichtung einer mehrdimensionalen Größe.
Wertintervalle 51 und Schwellenwerte T₁, T₂ können in der Software, die im Speicher 24 gespeichert ist, vordefiniert werden. Alternativ können sie auch als Funktion der abgetasteten. Signalwerte definiert werden und sind somit dynamisch. Im Bedarfsfall kann Information über das Wertintervall und den entsprechenden Schwellenwert, der mit einem bestimmten Zähler verknüpft ist, im RAM 26 gespeichert werden.
In Schritt 44 wird ein Signal 18, 20 abgetastet und ein Signalwert erhalten, der im RAM 26 abgelegt wird. Der Prozessor 22 entscheidet dann (Schritt 45), in welchem Wertintervall der Signalwert sich befindet und der entsprechende Zähler 32a wird um eins erhöht (Schritt 46). Die Schritte 45 und 46 können durch einen Programmcode implementiert werden, der für den Fachmann einfach ist.
Danach, in Schritt 47, misst der Prozessor 22 die Änderung des Signals, relativ zu einem vorangegangenen Signalwert. In Schritt 48 entscheidet der Prozessor, ob die gemessene Änderung größer als der Schwellenwert der Änderungsrichtung 56, 57 ist und erhöht, wenn das der Fall ist, den Zähler 32b, der mit dem strittigen Schwellenwert verknüpft ist (Schritt 49). Die Programmsteuerung kehrt dann zurück zu Schritt 44.
Durch die beiden Änderungsschwellenwerte T₁, T₂ bildet jeder Zähler 32b ein offenes Intervall 58, 59 in einer Änderungsrichtung 56, 57, die vom jeweiligen Schwellenwert T₁, T₂ gezählt wird. Entsprechend einer Ausgestaltung ist ein Schwellenwert T₁ größer als Null und entspricht einer Zunahme und ein Schwellenwert T₂ ist kleiner als Null und entspricht einer Abnahme. Diese Schwellenwerte definieren dann ein Intervall 53 und Änderungen außerhalb dieses Intervalls werden als Zunahme der Zählerwerte registriert. Das Intervall 53 kann also Änderungen entsprechen, die als normal für das Signal angesehen werden.
Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird nur ein Schwellenwert definiert und mit dem absoluten Wert der Änderung verglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden mindestens zwei Schwellenwerte T₁, T₃ auf zumindest einer Änderungsrichtung 56, 57 und derart das Intervall 54 definiert. In diesem Fall wird ein Zähler mit dem Intervall 54 und ein weiterer Zähler mit dem offenen Intervall 55 verknüpft. Die Anzahl der Schwellenwerte kann genauso wie die Anzahl der Wertintervalle 41 natürlich für verschiedene Signale variieren, wobei mehr Werte eine höhere Auflösung der Information über die Änderung des Signals ergeben.
6 ist ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie Schritt 47 der Messung einer Signaländerung realisiert werden kann.
In Schritt 60 wird festgestellt, ob die fragliche Messwertabtastung die erste ist. Wenn dies der Fall ist, speichert der Prozessor 22 (Schritt 61) einen ersten Signalwert in das RAM 26. Die Programmsteuerung kehrt dann zu Schritt 48 in 4 zurück.
Danach, d.h. beim nächsten und allen anderen folgenden Messwertabtastereignissen wird die Programmsteuerung nach Schritt 60 bei Schritt 62 fortfahren, in welchem der Prozessor 22 die Differenz zwischen dem letzten gemessenen Signalwert und dem gespeicherten Signalwert bildet. Anschließend (Schritt 63) wird der gespeicherte Signalwert durch den anderen Signalwert ersetzt und die Programmsteuerung kehrt zurück zu Schritt 48 in 4.
In der oben erwähnten Beschreibung der Änderungsrichtung und des Änderungsschwellenwertes und in dem Flussdiagramm der 6, ist also die gemessene Änderung die Differenz zwischen Signalwerten. Diese Differenz kann als Ableitung des Zustands betrachtet werden. Es ist natürlich ebenso möglich, dass die Änderung aus einer komplizierteren Funktion der vorherigen Abtastwerte besteht. Z.B. könnte die Divergenz zwischen zwei aufeinander folgenden Differenzen berechnet werden, wobei diese Divergenz dann die zweite Ableitung des Zustands repräsentiert. Die Änderungsschwellenwerte könnten dann entsprechend die Schwellwerte der normalen oder erwarteten differenziellen Divergenzen repräsentieren.
Vorzugsweise werden die Zähler 32a, 32b so zusammengefasst, dass sie Informationen über die Signale des Systems 10 während verschiedener Betriebszustände des Fahrzeugs speichern. Beispiele für solche Zustände könnten die Aktivierung (Anschalten), Starten des Motors, Aufwärmphase und ordnungsgemäßer Betrieb sein, aber ebenso sind eine Vielzahl anderer Formen natürlich möglich. Diese Unterteilung der Zähler in Gruppen ermöglicht es, verschiedene Änderungsschwellenwerte für unterschiedliche Betriebszustände zu definieren, was es vereinfacht die Informationen auszuwerten. Ein Prozess, der völlig normal während der Warm laufphase ist, könnte ein Indiz für einen schwerwiegenden Fehler sein, wenn er während des normalen Betriebs auftritt.
Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verarbeitungseinheit, z.B. der Fahrzeugcomputer 16, so gestaltet, dass er die Möglichkeit hat, über den Kommunikationsbus 12 den Wert eines jeden Zählers auszulesen. Ein Prozessor 15 ist dann dazu programmiert, aufgrund von vordefinierten Bedingungen zu entscheiden, ob der Wert eines Zählers, allein oder in Kombination mit anderen Zählerwerten, angibt, dass ein Fehler im Fahrzeug aufgetreten ist.
Ein Beispiel für solch einen Fehler könnte sein, dass ein Signal größere Änderungen gezeigt hat, als ein Schwellenwert, der den gebilligten Änderungen entspricht. Damit hat sich das Signal pro Zeiteinheit häufiger geändert, als es als normal angesehen wird.
Ein anderes Beispiel könnte sein, dass Zähler, die hohe Motordrehzahlen repräsentieren, deutlich höhere Werte haben, als Zähler, die hohe Drosselklappenwerte darstellen. Das könnte anzeigen, dass der Motor hoch dreht, ohne dass dies vom Fahrer ausgelöst wurde.
Um Muster in den Werten der Zähler, die verschiedene Fehler anzeigen, identifizieren zu können, kann eine Datenbank 21 im Fahrzeugcomputer 16 gespeichert werden und der Prozessor 15 kann dafür ausgelegt werden, die aktuellen Zählerstände mit der Datenbank 21 zu vergleichen.
Der Fahrzeugcomputer 16 oder ein Kommunikationsknoten 14 kann angepasst werden, unter bestimmten Bedingungen, also z.B., wenn ein vordefinierter Schwellenwert überschritten wird, sofort Informationen an den Fahrer oder einen verant wortlichen Techniker über externe Übertragungswege weiterzuleiten. So können passende Vorkehrungen getroffen werden, um den Fehler oder die Fehlertendenz zu beseitigen.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Fahrzeugcomputer 16 oder ein Kommunikationsknoten 14 dazu ausgebildet, Informationen über Kommunikationsmittel 17 oder 19 an eine Verarbeitungseinheit 72 weiterzugeben, welche außerhalb des Fahrzeugs 70 angeordnet ist, wie es schematisch in 7 dargestellt ist.
In einem erfindungsgemäßen System zur Fehlerdiagnose in Fahrzeugen kann die Verarbeitungseinheit 72 Informationen von mehreren Fahrzeugen empfangen, z.B. von allen Fahrzeugen, die sich im Stadtverkehr einer Stadt befinden. Alternativ können Fahrzeuge so ausgestattet werden, dass sie von mehreren verschiedenen Orten und sogar von mehreren verschiedenen Ländern aus mit ein und derselben Verarbeitungseinheit 72 kommunizieren.
Die Verarbeitungseinheit 72 ist mit Kommunikationsmitteln 76 ausgestattet, die es ihr erlauben Daten von jedem Fahrzeug 70 zu empfangen. Die Datenübertragung kann auf unterschiedlichem Weg erfolgen, z.B. durch Datenfunk oder Telekommunikation 77 und beliebige Kommunikationsprotokolle verwenden.
Entsprechend einer von der Anmelderin bevorzugten Vorgehensweise werden die Daten über Datenfunk von mehreren Fahrzeugen an eine Koordinationseinheit 79 übertragen und es werden Internet- und TCP/IP-Kommunikation zwischen der Koordinationseinheit und der Verarbeitungseinheit benutzt. Die Koordinationseinheit 79 und die Verarbeitungseinheit 72 weisen jeweils geeignete Mittel 73 auf, die in bekannter Weise zur Kommunikation über TCP/IP ausgebildet sind, und ebenso Sende- und Empfangsanlagen 76, die in bekannter Weise einen TCP/IP-Kanal zwischen den Einheiten aufbauen. Selbstverständlich kann die gesamte Kommunikation über TCP/IP erfolgen.
Entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems empfängt die Verarbeitungseinheit 72 Informationen zu immer wiederkehrenden Zeitpunkten von einer Mehrzahl verschiedener Fahrzeuge, z.B. jeden Tag. Diese Information wird in einer Datenbank 78 in der Verarbeitungseinheit 72 .B. auf einer Festplatte oder einem entsprechenden Speichermedium gespeichert. Zu jedem Fahrzeug ist in der Datenbank 78 Information gespeichert, die zum einen den Fahrzeugzustand und zum anderen die aufgetretenen Fehler betrifft (siehe 8).
Die Information ist so strukturiert, dass ähnliche Fehler in einer Liste 80 zusammengefasst werden, so dass es möglich ist, von der Datenbank Informationen über eine gegebene Fehlerart 82 von einer großen Anzahl Fahrzeuge 83, in denen der fragliche Fehler aufgetreten ist, zu erhalten. Des Weiteren kann die Information in der Datenbank 78z.B. in Abhängigkeit von der Fahrzeugart 84 aufgeteilt werden.
Außerdem ist der Prozessor 73 der Verarbeitungseinheit 72 dafür eingerichtet, mit Hilfe von dafür vorgesehener Software Analysen, wie z.B. verschiedene Formen der numerischen Analyse durchzuführen, um drohende Fehler in einem gegebenen Fahrzeug zu finden.
Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten der oben beschriebenen Ausführungsformen im Rahmen des Gedankenguts, das in den angehängten Ansprüchen vorgelegt wird.
Folglich sind natürlich die Platzierung und Verbindung der im System verbauten Einheiten nicht auf das Obige beschränkt. Sowohl einfachere als auch kompliziertere Hard- und Softwaresysteme können entsprechend der äußeren Umstände eingesetzt werden.
Z.B. kann die oben erwähnte Koordinationseinheit weggelassen werden, so dass in diesem Fall das Fahrzeug dafür ausgestattet ist, direkt mit der Verarbeitungseinheit, z.B. über TCP/IP zu kommunizieren.

Claims

Verfahren zum Speichern von Informationen in Form von Signalen von einem Steuerungssystem (10) in einem Fahrzeug (70), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Festlegen mehrerer Wertintervalle (Schritt 40), Lesen eines Signals (Schritt 44) bei wiederkehrenden Messwertabtast-Ereignissen, wodurch ein Signalwert erhalten wird, Erkennen des Wertintervalls (Schritt 45), zu dem der Signalwert gehört, und Erhöhen des Wertes eines Zählers (Schritt 46), der dem Wertintervall zugeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Schritte: Festlegen wenigstens eines Änderungsschwellenwertes (Schritt 42) für wenigstens eine Änderungsrichtung des Signals, bei jedem Messwertabtast-Ereignis Messen einer Änderung der Änderungsrichtung des Signals (Schritt 47) relativ zu einem vorangegangenen Signalwert, Vergleichen der Änderung mit dem Schwellenwert (Schritt 48), und wenn die Änderung der Änderungsrichtung größer ist als der Schwellenwert, Erhöhen des Wertes eines Zählers, der diesem Wertintervall zugeordnet ist (Schritt 49).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für wenigstens eine Änderungsrichtung wenigstens zwei Schwellenwerte (T₁, T₃) festgelegt werden und, wenn die Änderung der Änderungsrichtung sich zwischen zwei Schwellenwerten befindet, der Wert eines Zählers (32b), der diesem Intervall (54) zugeordnet ist, erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Änderung aus einer Differenz zwischen zwei Signalwerten besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Änderung aus einer Divergenz zweier Signalwertdifferenzen besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Messens einer Änderung des Signals (Schritt 47) folgende Schritte umfasst: Speichern eines ersten Signalwertes bei einem ersten Messwertabtast-Ereignis in einem temporären Speicher (Schritt 61), Messen eines zweiten Signalwertes bei einem zweiten Messwertabtast-Ereignis (Schritt 44), wodurch eine Differenz zwischen dem zweiten Signalwert und dem gespeicherten Signalwert erzeugt wird (Schritt 62), wobei diese Differenz die Änderung darstellt, und Ersetzen des gespeicherten Signalwertes durch den zweiten Signalwert (Schritt 63).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Gruppen von Zählern festgelegt und verschiedenen Betriebsphasen des Fahrzeugs zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Werte der Zähler an eine Verarbeitungseinheit (16; 72) übermittelt werden, welche die Werte analysiert, um so Fehler im Fahrzeug zu entdecken und vorherzusagen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Werte der Zähler an eine Verarbeitungseinheit (16; 72) übermittelt werden, welche die Werte analysiert, um so Servicemaßnahmen besser an das Fahrzeug anzupassen.
Vorrichtung zum Speichern von Informationen von einem Steuerungssystem (10) in einem Fahrzeug (70), wobei das Steuerungssystem wenigstens ein Messwertwandlermittel umfasst, der so beschaffen ist, dass er ein Signal (18, 20) erzeugt, das einen Zustand einer physikalischen Größe repräsentiert, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: ein Messwertabtastmittel (22) zum Lesen des Signals (18, 20) in wiederkehrenden Messwertabtast-Intervallen, wodurch wiederholt ein Signalwert erhalten wird, mehrere Zähler (32a), die zuvor festgelegten Wertintervallen (51) zugeordnet sind, ein Verarbeitungsmittel (22), das so beschaffen ist, dass es entscheidet, zu welchem zuvor festgelegten Wertintervall (51) ein Signalwert gehört, und dass es den Wert des Zählers (32a) erhöht, der diesem Intervall zugeordnet ist, gekennzeichnet durch weitere Zähler (32b), die Änderungsschwellenwerten (T₁, T₂, T₃) von wenigstens einer Änderungsrichtung zugeordnet sind, wobei das Verarbeitungsmittel des weiteren so beschaffen ist, dass es bei jedem Messwertabtast-Intervall eine Änderung des Signals (18, 20) in einer Änderungsrichtung misst und, wenn die Änderung größer ist als der Schwellenwert der Änderungsrichtung, den Wert des Zählers, der diesem Schwellenwert zugeordnet ist, erhöht.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zähler (32a, 32b) aus Speicherbereichen (32a, 32b) in einem Speichermittel (26) bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Messwertabtastmittel und das Verarbeitungsmittel aus wenigstens einem Prozessor (22) bestehen, der für den Zweck programmiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Vorrichtung mehrere Messwertabtastmittel (22) und mehrere Verarbeitungsmittel (22) umfasst, die allesamt so beschaffen sind, dass sie Informationen über einen Kommunikationskanal (12; 77) an eine gemeinsame Verarbeitungseinheit (16; 72) übermitteln, die so beschaffen ist, dass sie den Wert eines jeden Zählers (32a, 32b) liest, um dadurch Fehler im Fahrzeug (70) zu erkennen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Verarbeitungseinheit (16) eine Datenbank (21; 78) umfasst, die Informationen speichert, welche mit den Werten verglichen werden sollen, die aus jedem Zähler (32a, 32b) gelesen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Datenbank (21; 78) so beschaffen ist, dass sie kontinuierlich mit den gelesenen Werten aktualisiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Verarbeitungseinheit (72) außerhalb des Fahrzeugs (70) angeordnet ist.
System zum Diagnostizieren von Fehlern in Fahrzeugen, das mehrere Fahrzeuge (70) umfasst, welche mit Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 9 bis 15 ausgestattet sind, wobei diese Fahrzeuge so beschaffen sind, dass sie Informationen über einen Kommunikationskanal (77) an eine gemeinsame Verarbeitungseinheit (72) übermitteln, die so beschaffen ist, dass sie den Wert eines jeden Zählers (32a, 32b) liest, um dadurch Fehler im Fahrzeug (70) zu erkennen.
System nach Anspruch 16, wobei die Verarbeitungseinheit (72) so beschaffen ist, dass sie Informationen über den Kommunikationskanal (77) zurück zu den Fahrzeugen (70) oder an eine Service-Einheit übermittelt.