JP4509098B2 - モデルに基づくオンボード診断を行う装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いにネットワークで結ばれ、少なくとも２つは制御ユニットである複数の機能的構成要素を備えた特に自動車システムのオンボード診断を行う装置に関する。さらに本発明はシステムのオンボード診断を行う方法にも関する。この種のオンボード診断は自動車、列車、船舶、航空機などで実施することができる。以下、ここでは全般的な概念の「乗り物」を使用する。

制御ユニットおよびそれを使用して制御される特に自動車構成要素の欠陥診断は通常は制御ユニットを使用した自己診断によって自己実施される。このことは、診断はそれぞれ制御される構成要素を有する制御ユニットのみに限定されることを意味する。自己診断で欠陥が検出された場合、欠陥情報は制御ユニットに記憶される。そのあと工場において工場のテスターを使用して欠陥情報が呼び出される。自己診断はそれぞれ制御ユニットあるいはそのユニットで制御される構成要素のみに関するものであるので、構成要素全体の欠陥あるいはシステム全体の欠陥は検出できない。しかし、必要に応じて互いにネットワークで結ばれた常に多数の制御ユニットが自動車に使用されているので、このネットワークで結ばれたシステムに欠陥診断を実施できるようにすることがますます重要となる。

システム全体の欠陥診断を行う困難性は、制御ユニットおよび制御される構成要素は通常は別々に製造されるために仕様が異なって実現されることに存在する。
システム全体の診断方法はドイツの特許文献１で知られている。この文献によると、構成要素診断装置および中央のシステム診断装置の２段階で診断が行われ、構成要素診断からシステム量およびシステム量に関連する状態が結果として中央のシステム診断に出力される。構成要素とシステムのいわゆるモデルデータは機能マトリックスに記憶される。システム量の状態と機能状態との結びつき、および欠陥のある機能の決定は機能マトリックス・テンソルを使用してなされる。その場合の欠点は、個々の構成要素のすべての機能的関連を考慮することになる非常に大規模の機能マトリックスを対応する診断ユニットに記憶しなければならないことである。
DE 10051781 A1

したがって、本発明の課題は簡単なオンボード診断方法およびそれに対応する簡単なオンボード診断装置を提供することにある。

この課題は発明による装置によって解決される。この装置は、互いにネットワークで結ばれ、少なくとも２つは制御ユニットである複数の機能的構成要素を備えた乗り物システム、特に自動車システムのオンボード診断を行う装置であって、複数の構成要素から構成要素データを取得して利用するため、接続装置を介して複数の機能的構成要素に結合可能な計算装置を備え、計算装置は数学的モデルを有し、そのモデルを使用して接続装置を選択的に含む複数の構成要素の機能的な関連が計算可能であるので、構成要素データから構成要素全体の欠陥および／または接続装置に関する欠陥が乗り物の目的にそって決定可能となるものである。

さらに発明による方法が提供される。この方法は、互いにネットワークで結ばれた複数の機能的構成要素を備えた乗り物システム、特に自動車システムのオンボード診断を行う方法であって、複数の構成要素の構成要素データを取得して利用することにより、構成要素データを利用するため数学的モデルを使用し、構成要素をネットワークで結ぶために接続装置を選択的に含む複数の構成要素の機能的な関連を計算し、それにより、構成要素データから構成要素全体の欠陥および／または接続装置に関する欠陥を乗り物の目的にそって決定可能とするものである。

モデルに基づく欠陥診断の利点は膨大なデータバンクを単独の診断ユニットまたは制御ユニットにもつ必要がないという点である。
さらにモデルに基づく方法によっていわゆる未知の欠陥原因も検知できる。その場合、知られた欠陥コードに包含されない欠陥原因が問題になる。この欠陥原因はモデルに入れられた機能依存関係によって決定される。その場合、例えば交差形態によって複数の欠陥兆候あるいは影響関連を欠陥のある構成要素に限定することができる。

オンボード診断装置によって接続装置を含む全構成要素に拡張された欠陥診断が中央で実施されるのが好ましい。これによって構成要素全体あるいはシステム全体の欠陥あるいは欠陥原因が認識される。さらにモデルに基づく欠陥診断によって、複数の個々の欠陥によって引き起こされ、ユーザでは簡単に決定できない数倍もの欠陥を認識することもできる。それ以上に、１つの欠陥によって引き起こされて、例えば複数のユニットに作用して対応する多くの欠陥情報を呼び出すことになるいわゆる情報のシャワーがモデルに基づく中央の診断によって目的にそって処理されるかあるいは回避される。

発明の別の形態によると、欠陥診断に関する複数の構成要素の構成要素データには処理されていない状態データが含まれる。またこれに代わる別の形態によると、欠陥診断に関する構成要素データには処理前の状態データおよび／または欠陥データが含まれ、個々の構成要素に既存の自己診断または自己診断の前段階が実施される。

また、発明によるオンボード診断装置は乗り物の機能を実行する機能装置を有する。それにより、機能装置でもあり診断装置でもあるユニットとなる。このように１つの機能的なユニットを使用して構成要素全体あるいはシステム全体の診断が実施できる。

乗り物システムは互いにネットワークで結ばれた複数の機能的構成要素と、モデルに基づく少なくとも１つの診断装置とで構成されるのが好ましい。接続装置を含む複数の構成要素がそれぞれ１つの診断ユニットを有する場合は、他の構成要素からの診断データまたは自己の診断データを管理あるいは利用するため、１つまたは複数のこれらの構成要素は診断親機能を引き受けることができる。この診断親機能によって得られたデータは続いて行われるシステム診断に導かれる。

本発明は添付する図面に基づいて以下に詳細に説明する。

以下に詳細に述べる実施形態は本発明の好ましい実施例で示す。
図１は簡略化した自動車システムのブロック図である。自動車システムには機能制御ユニット１１，１２，１３および１４と診断制御ユニット１５が含まれる。機能制御ユニット１１および１２はバスシステムＩＩを介して診断制御ユニット１５に接続される。一方、機能制御ユニット１３および１４はバスシステムＩを介して診断制御ユニット１５に接続される。

機能制御ユニット１１〜１４はそれぞれ自己診断機能を有している。自己診断で得られた個々の機能制御ユニット１１〜１４の欠陥情報はそれぞれバスシステムＩ，ＩＩを介して、必要に応じて記憶された処理データとともに、診断制御ユニット１５に提供される。システム欠陥候補を検知するシステム全体のモデルは特に設けたこの中央の制御ユニット１５で形成される。この実施形態の場合、従来の自己診断に対してもシステム全体のモデルに基づく診断が設定されるので、階層的な診断システムが生じる。

いずれの欠陥機能も自己診断では認識できないときは、処理データも機能制御ユニット１１〜１４から診断制御ユニット１５に送られる。複数の処理データと欠陥情報から中央の診断制御ユニット１５はモデルに基づいて、いずれの欠陥原因がデータの基礎となるか、または少なくとも欠陥の限定になるかを判断することができる。したがって、例えば、エンジンが不調になって対応する欠陥情報が取り除かれるのが、エンジン制御ユニットの自己診断によって確かめられる。エンジン不調が同時にガスの増加となることについての処理データも診断制御ユニット１５が余分に受け取る場合には、欠陥情報と処理データを一緒に処理することでほぼ目標どおり対応する欠陥原因に到達することになる。

診断制御ユニット１５にはいわゆる診断機構が組み込まれる。デクレーの「汎用診断エンジン」の原理、あるいはそれに基づいたさらなる展開により作動し、かつ乗り物特有の欠陥診断モデルを有する診断機構を使用することで、欠陥コードまたは欠陥兆候が分析される。この際、可能性のある欠陥候補が決定される。

バスシステムＩおよびＩＩは普通のボードネットワーク装置を表すことができる。または、自動車の自己診断ネットワーク装置に切り換えることもできるので、個々の機能制御ユニットは通常の自動車のバスにも診断バスにも接続できる。このバスシステムも診断制御ユニット１５内で形成されるので、バス欠陥も識別できる。

本発明の第２の実施形態による自動車システムは図２に示される。システムの構造は図１の実施形態にほぼ相当する。診断制御ユニット２５は診断制御ユニット１５と同じである。しかしこの場合、機能制御ユニット２１〜２４はモデルに基づく自己診断を有している。このことは、このシステムが階層的にモデルに基づくことを意味する。個々の構成要素あるいは機能制御ユニット２１〜２４には自己診断用の構成要素モデルが入っているが、一方、診断制御ユニット２５にはシステム全体の診断のため欠陥モデルが入っている。言い換えれば、モデルに基づく診断はどの制御ユニットにおいても制御ユニットレベルで行われ、この診断によって局部的欠陥が制御ユニットおよびその周辺で検知できる。システム欠陥を検知するために、制御ユニット診断の結果もバスシステムを介して診断制御ユニット２５に伝達され、システム全体のモデルに基づく診断によって必要に応じて、さらなる内部データまたは外部データ、例えばさらなる欠陥兆候情報によってシステム欠陥候補が決定される。

図１および図２による実施例を組み合わせたものも考えられる。

本発明の第１の実施形態による自動車システムのブロック図。 本発明の第２の実施形態による自動車システムのブロック図。

Claims (13)

1. 互いにネットワークで結ばれ、少なくとも２つは制御ユニットである複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）を備えた乗り物システムのオンボード診断を行う装置であって、
   接続装置（Ｉ，ＩＩ）を介して複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）に結合可能な計算装置（１５、２５）を備え、
   前記計算装置は複数の機能的構成要素から、機能的構成要素にて処理前の構成要素データを取得し、
   前記計算装置（１５、２５）は数学的モデルとしてのモデルベースの欠陥診断エンジンを有し、
   前記欠陥診断エンジンを使用して接続装置（Ｉ，ＩＩ）を選択的に含む複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の機能的な関連が計算可能であるので、前記構成要素データから機能的構成要素全体の欠陥及び／又は接続装置（Ｉ，ＩＩ）に関する欠陥が乗り物の目的にそって決定可能となる
   ことを特徴とする装置。
2. 接続装置（Ｉ，ＩＩ）を含む乗り物システムの複数の機能的構成要素全体の欠陥診断を、中央で実施される請求項１に記載の装置。
3. 欠陥診断に関する複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の構成要素データには、処理されていない状態データが含まれる、請求項１または２に記載の装置。
4. 欠陥診断に関する複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の構成要素データには、処理前の状態データまたは欠陥データが含まれる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
5. 乗り物の機能を実行するため機能装置を備える、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 互いにネットワークで結ばれ、接続装置（Ｉ，ＩＩ）を含む複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）と、少なくとも請求項１、３，４および５のいずれか１項に記載の装置とを備えた乗り物システム。
7. 複数の機能的構成要素（２１〜２４）のうち少なくとも１つの機能的構成要素を使用してモデルベースに基づく自己診断が行える請求項６に記載の乗り物システム。
8. 互いにネットワークで結ばれた複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）を備えた乗り物システムのオンボード診断を行う方法であって、
   複数の機能的構成要素から、機能的構成要素にて処理前の構成要素データを取得し、
   前記構成要素データを利用するため数学的モデルとしてのモデルベースの欠陥診断エンジンを使用し、
   前記欠陥診断エンジンを使用して機能的構成要素をネットワークで結ぶために接続装置（Ｉ，ＩＩ）を選択的に含む複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の機能的な関連を計算し、
   前記構成要素データから機能的構成要素全体の欠陥及び／又は接続装置（Ｉ，ＩＩ）に関する欠陥を乗り物の目的にそって決定可能とする
   ことを特徴とする方法。
9. 複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）全体のために欠陥診断を中央で実施する、請求項８に記載の方法。
10. 欠陥診断に関する複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の構成要素データには処理されていない状態データが含まれる、請求項８または９に記載の方法。
11. 欠陥診断に関する複数の機能的構成要素（１１〜１４、２１〜２４）の構成要素データには処理前の状態データまたは欠陥データが含まれる、請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 機能的構成要素全体のモデルに基づく診断を複数の機能的構成要素のうち少なくとも２つの機能的構成要素で実施する、請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 複数の機能的構成要素（２１〜２４）のうち少なくとも１つの機能的構成要素でモデルベースに基づく自己診断を実施する、請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の方法。

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