JP2010181212A - System and method of diagnosing fault - Google Patents
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Abstract
Description
複数のECU(Electronic Control Unit)を搭載する車載システムの故障を診断する故障診断システム、故障診断方法に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis system and a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs (Electronic Control Units).
近年、複数のECUを搭載する車載システムにおいて、システムの複雑化、大規模化に伴い、故障箇所を特定することが難しくなってきている。通常、各ECUは、自らが正常に動作できないときには、正常に動作できないことを示す異常信号を出力する。複雑で大規模な車載システムでは、故障原因の事象が一つ発生すると、故障が伝搬し、複数のECUが正常に動作できなくなる。このとき、それぞれのECUが異常信号を出力するため、故障原因の事象を特定することが困難となる。 In recent years, in an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs, it has become difficult to identify a failure location as the system becomes more complex and larger. Normally, each ECU outputs an abnormal signal indicating that it cannot operate normally when it cannot operate normally. In a complex and large-scale in-vehicle system, if one event that causes a failure occurs, the failure propagates and a plurality of ECUs cannot operate normally. At this time, since each ECU outputs an abnormal signal, it becomes difficult to specify the event causing the failure.
特許文献1に記載された仕組みでは、故障症状を入力することにより、整備者が逐次的に故障原因となる部位を推論する。故障要因には確率情報を付加し、機能連鎖を表現したルールベースを用いて逐次的な推論を行っている。
In the mechanism described in
しかしながら、特許文献1に記載された仕組みでは、整備者が推論システムを扱うための教育訓練を受ける必要があり、推論結果が整備者に依存する。また、逐次的な推論のために診断に時間がかかる。また、診断結果が曖昧になり易い。そこで、素早く正確に故障診断を行う故障診断システムが望まれる。
However, in the mechanism described in
前述の通り、各ECUは異常信号を出力する機能を備える。従って、各ECUが出力した異常信号を基に、故障原因となる事象を特定することを考えれば良い。故障原因となる事象を特定するための技術としては、例えば、故障木解析(FTA:Fault Tree Analysis)が考えられる。一方、車載システムが複雑かつ大規模なものになったことから、各ECUは独立して開発、設計されている。従って、故障木は、ECUごとにしか構築することができない。ECUごとに構築した故障木では、故障の伝搬などを把握することができず、複数のECUから異常信号が出力された場合に真の故障原因となる事象(=故障伝搬元の事象)を正確に特定することができない。 As described above, each ECU has a function of outputting an abnormality signal. Therefore, it may be considered to identify an event that causes a failure based on an abnormal signal output from each ECU. As a technique for identifying an event that causes a failure, for example, a failure tree analysis (FTA) can be considered. On the other hand, since the in-vehicle system has become complicated and large-scale, each ECU is independently developed and designed. Therefore, a failure tree can be constructed only for each ECU. The failure tree constructed for each ECU cannot grasp the propagation of the failure, etc., and when the abnormal signal is output from multiple ECUs, the event that causes the true failure (the failure propagation source event) is accurate. Cannot be specified.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のECUから異常信号が出力された場合であっても、真の故障原因となる事象を素早く正確に特定することができる故障診断システム等を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to quickly and accurately identify an event that causes a true failure even when abnormal signals are output from a plurality of ECUs. It is to provide a failure diagnosis system and the like that can be used.
前述した目的を達成するために第1の発明は、複数のECUを搭載する車載システムの故障を診断する故障診断システムであって、前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出する故障伝搬経路算出手段と、前記故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある前記故障木同士を故障木グループとしてグループ化する故障木グループ化手段と、を具備する故障木構築装置と、前記故障木グループと前記故障伝搬経路を保持する故障木データベースと、前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木データベースを探索し、故障診断を行う故障診断手段と、前記故障診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、を具備する故障診断装置と、から構成されることを特徴とする故障診断システムである。第1の発明によって、複数のECUから異常信号が出力された場合であっても、真の故障原因となる事象を正確に特定することができる。 In order to achieve the above-described object, a first invention is a failure diagnosis system for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs, and inputs a failure tree having a failure event detected by the ECU as a top event. And, based on a fault propagation model that models a path through which a fault propagates between the ECUs, a fault propagation path calculation means for calculating a fault propagation path between the fault trees, and an overlap of basic events between the fault trees. A fault tree grouping means for searching and grouping the fault trees having overlapping basic events as a fault tree group; and a fault that holds the fault tree group and the fault propagation path When a signal indicating the occurrence of the failure event is output from the tree database and the ECU, the failure diagnosis means that searches the failure tree database and performs failure diagnosis, and A fault diagnosis system, wherein the fault diagnosis apparatus, in that they are composed of comprising a diagnosis result output means for outputting a diagnosis result of impaired diagnosing means. According to the first invention, even if an abnormal signal is output from a plurality of ECUs, an event that causes a true failure can be accurately identified.
第1の発明における故障診断手段は、前記ECUから前記信号が出力された故障事象の情報と、前記ECUから前記信号が出力されなかった故障事象の情報とを用いて、前記故障木データベースを検索し、故障診断を行うことが望ましい。これによって、素早く故障診断の処理を行うことができる。 According to a first aspect of the present invention, the failure diagnosis means searches the failure tree database using information on a failure event for which the signal is output from the ECU and information on a failure event for which the signal is not output from the ECU. It is desirable to perform failure diagnosis. As a result, failure diagnosis processing can be performed quickly.
また、例えば、第1の発明における故障診断手段は、故障原因の基本事象が最少という制約下で、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを故障原因として特定する。 Further, for example, the failure diagnosis means in the first invention specifies a combination of basic events satisfying the generated failure event as a failure cause under the constraint that the basic events of the failure cause are minimum.
また、例えば、第1の発明における故障木データベースは、各基本事象が発生する確率を更に保持し、故障診断手段は、全体確率が最大という制約下で、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを故障原因として特定する。 In addition, for example, the failure tree database in the first invention further holds the probability that each basic event will occur, and the failure diagnosis means has a basic event that satisfies the generated failure event under the constraint that the overall probability is maximum. Identify the combination as the cause of failure.
第2の発明は、複数のECUを搭載する車載システムの故障を診断する故障診断システムであって、前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出する故障伝搬経路算出手段、を具備する故障木構築装置と、前記故障木と前記故障伝搬経路を保持する故障木データベースと、前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木同士の基本事象の重複を考慮して前記故障木データベースを探索し、故障診断を行う故障診断手段と、前記故障診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、を具備する故障診断装置と、から構成されることを特徴とする故障診断システムである。第2の発明によって、複数のECUから異常信号が出力された場合であっても、真の故障原因となる事象を正確に特定することができる。 A second invention is a failure diagnosis system for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs, wherein a failure tree having a failure event detected by the ECU as a top event is input, and a failure occurs between the ECUs. A fault tree construction device comprising fault propagation path calculation means for calculating a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model that models a propagation path, and holds the fault tree and the fault propagation path A fault tree database, and when a signal indicating the occurrence of the fault event is output from the ECU, the fault tree database is searched in consideration of duplication of basic events between the fault trees and a fault diagnosis is performed. And a failure diagnosis apparatus comprising: a diagnosis result output means for outputting a diagnosis result of the failure diagnosis means. According to the second invention, even if an abnormal signal is output from a plurality of ECUs, an event that causes a true failure can be accurately specified.
第3の発明は、複数のECUを搭載する車載システムの故障を診断する故障診断方法であって、前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出し、前記故障伝搬経路を故障木データベースに登録するステップと、前記故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある前記故障木同士を故障木グループとしてグループ化し、前記故障木グループを前記故障木データベースに登録するステップと、前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木データベースを探索し、故障診断を行うステップと、故障診断の診断結果を出力するステップと、を含むことを特徴とする故障診断方法である。 A third invention is a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs, wherein a failure tree having a failure event detected by the ECU as a top event is input, and a failure occurs between the ECUs. Based on a fault propagation model that models a propagation path, calculating a fault propagation path between the fault trees, registering the fault propagation path in a fault tree database, and duplication of basic events between the fault trees Searching, grouping the fault trees having overlapping basic events as a fault tree group, registering the fault tree group in the fault tree database, and outputting a signal indicating the occurrence of the fault event from the ECU Then, searching for the fault tree database, performing fault diagnosis, and outputting a diagnosis result of the fault diagnosis is included. It is a disabled diagnostic methods.
第4の発明は、複数のECUを搭載する車載システムの故障を診断する故障診断方法であって、前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出し、前記故障木と前記故障伝搬経路を故障木データベースに登録するステップと、前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木同士の基本事象の重複を考慮して前記故障木データベースを探索し、故障診断を行うステップと、故障診断の診断結果を出力するステップと、を含むことを特徴とする故障診断方法である。 A fourth invention is a failure diagnosis method for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs, wherein a failure tree having a failure event detected by the ECU as a top event is input, and a failure occurs between the ECUs. Calculating a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model that models a propagation path, and registering the fault tree and the fault propagation path in a fault tree database; When a signal indicating the occurrence of a fault is output, the fault tree database is searched in consideration of duplication of basic events between the fault trees, a fault diagnosis is performed, and a diagnosis result of the fault diagnosis is output. A fault diagnosis method characterized by including:
本発明により、複数のECUから異常信号が出力された場合であっても、真の故障原因となる事象を素早く正確に特定することができる故障診断システム等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a failure diagnosis system and the like that can quickly and accurately identify an event that causes a true failure even when abnormal signals are output from a plurality of ECUs.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態では、診断対象の車載システムにおいて、ECUごとに故障木が構築されていることが前提となる。また、診断対象の車載システムの構造をモデル化した構造モデル(図8参照)、またはECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデル(図9参照)が構築されていることが前提となる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, it is assumed that a fault tree is constructed for each ECU in the in-vehicle system to be diagnosed. In addition, it is assumed that a structural model (see FIG. 8) that models the structure of the in-vehicle system to be diagnosed or a failure propagation model (see FIG. 9) that models a path through which a fault propagates between ECUs is built. It becomes.
図1は、故障診断システム1の概略構成を示す図である。故障診断システム1は、複数のECUを搭載する車載システムの故障を診断するシステムである。図1に示すように、故障診断システム1は、故障木構築装置3、故障診断装置5、故障伝搬データベース7、故障木データベース9等から構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
故障木構築装置3は、例えば、コンピュータであって、診断対象の車載システムに搭載される必要はない。故障木構築装置3は、故障伝搬データベース7のデータ、ECUごとに構築された故障木のデータ(図示しない)等から、故障診断に用いられる故障木グループを構築し、故障木データベース9に登録する。 The fault tree construction device 3 is, for example, a computer, and does not need to be mounted on the in-vehicle system to be diagnosed. The failure tree construction device 3 constructs a failure tree group used for failure diagnosis from the data of the failure propagation database 7, the failure tree data (not shown) constructed for each ECU, etc., and registers the failure tree group in the failure tree database 9. .
故障診断装置5は、例えば、故障診断の機能を果たすECUとして、診断対象の車載システムに搭載される。故障診断装置5は、ECUから異常信号が出力されると、故障木データベース9を基に故障診断を行い、診断結果を出力する。尚、故障診断装置5は、修理・整備前の故障診断を行う目的であれば、診断対象の車載システムに搭載せずに、コンピュータとして構成しても良い。以下では、故障診断装置5は、診断対象の車載システムに搭載されるECUとして説明する。 The failure diagnosis device 5 is mounted on an in-vehicle system to be diagnosed, for example, as an ECU that performs a failure diagnosis function. When an abnormality signal is output from the ECU, the failure diagnosis device 5 performs failure diagnosis based on the failure tree database 9 and outputs a diagnosis result. Note that the failure diagnosis device 5 may be configured as a computer without being mounted in the in-vehicle system to be diagnosed for the purpose of performing failure diagnosis before repair and maintenance. Hereinafter, the failure diagnosis apparatus 5 will be described as an ECU mounted on the in-vehicle system to be diagnosed.
図2は、故障木構築装置3を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。尚、図2のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。 FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a computer that implements the fault tree construction apparatus 3. Note that the hardware configuration in FIG. 2 is an example, and various configurations can be adopted depending on the application and purpose.
故障木構築装置3は、制御部31、記憶部32、メディア入出力部33、通信制御部34、入力部35、表示部36、周辺機器I/F部37等が、バス38を介して接続される。
The fault tree construction apparatus 3 includes a
制御部31は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
The
CPUは、記憶部32、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス38を介して接続された各装置を駆動制御し、故障木構築装置3が行う後述する処理を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部32、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部31が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls a program stored in the
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores a program, data, and the like loaded from the
記憶部32は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部31が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部31により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The
Each of these program codes is read by the
メディア入出力部33(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、MOドライブ等のメディア入出力装置を有する。
通信制御部34は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク39間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク39を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。
The media input / output unit 33 (drive device) inputs / outputs data, for example, a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), MO drive, etc. And other media input / output devices.
The
入力部35は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部35を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部36は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。
The
An operation instruction, an operation instruction, data input, and the like can be performed on the computer via the
The
周辺機器I/F(インタフェース)部37は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部37を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部37は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
バス38は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The peripheral device I / F (interface)
The bus 38 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.
図3は、故障診断装置5のハードウェア構成図である。尚、図3のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。 FIG. 3 is a hardware configuration diagram of the failure diagnosis apparatus 5. Note that the hardware configuration shown in FIG. 3 is merely an example, and various configurations can be adopted depending on the application and purpose.
図3に示すように、故障診断装置5は、制御部51、記憶部52、通信インタフェース53等で構成される。
As shown in FIG. 3, the failure diagnosis apparatus 5 includes a
制御部51は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。
The
CPUは、記憶部52、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、故障診断装置5全体を駆動制御する。
ROMは、不揮発性メモリであり、処理に必要なプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部52、ROM等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部51が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls and executes a program stored in the
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds programs, data, and the like necessary for processing.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores a program, data, and the like loaded from the
記憶部52は、制御部51が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。
これらの各プログラムコードは、制御部51により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The
Each of these program codes is read by the
通信インタフェース53は、故障診断装置5とCAN(Controller Area Network)などの車載LAN54間の通信を媒介する。
The
次に、図4、図6〜図13を参照しながら、故障木構築装置3の動作の詳細について説明する。 Next, details of the operation of the fault tree construction device 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 6 to 13.
図4は、故障木構築装置3の動作の詳細を示すフローチャートである。図4に示すように、故障木構築装置3の制御部31は、故障木を入力する(S101)。入力される故障木は、ECUごとに定義した故障事象をトップ事象として構築されたものである。トップ事象は、故障木の根(Root)である。ECUは、故障事象が発生すると、対応するダイアグ信号(Diagnostic Signal:診断信号)を出力する機能を有する。故障事象は、ECUごとに複数定義しても良い。以下では、説明を簡単にするため、一つのECUに対して一つの故障事象を定義するものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing details of the operation of the fault tree construction apparatus 3. As shown in FIG. 4, the
図6は、車速演算ECUの故障木の一例を示す図である。車速演算ECU61は、例えば、故障事象として内部回路故障62が定義されているものとする。図6に示す故障木は、内部回路故障62をトップ事象として構築されている。図6に示す記号は、62がトップ事象、63がORゲート、64〜66が基本事象を意味する。基本事象は、これ以上展開されない基本的な事象、または発生確率が単独で得られる最も低いレベルでの基本的な事象であって、故障木の葉(Leaf)である。図6では、マイコン故障64、記憶回路故障65、通信回路故障66のいずれかが発生すると、トップ事象の内部回路故障62が発生し、車速演算ECU61がダイアグ信号を出力することを示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a failure tree of the vehicle speed calculation ECU. In the vehicle
図7は、EPS(Electric Power Steering) ECUの故障木の一例を示す図である。EPS ECU71は、例えば、故障事象としてEPS制御停止72が定義されているものとする。図7に示す記号は、72がトップ事象、73がORゲート、77がANDゲート、75が中間事象、74、76、78、79が基本事象である。中間事象は、基本事象などの組み合わせにより起こる事象であって、トップ事象でもなく、基本事象でもない事象である。図7では、舵角センサ74、トルク値出力停止75、車速データ停止76のいずれかが発生すると、トップ事象のEPS制御停止72が発生し、EPS ECU71がダイアグ信号を出力することを示している。また、トルクセンサ1故障78、トルクセンサ2故障79の両方が発生すると、中間事象のトルク値出力停止75が発生することを示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a failure tree of an EPS (Electric Power Steering) ECU. The
図4の説明に戻る。次に、制御部31は、故障伝搬モデルを構築する(S102)。制御部31は、故障伝搬データベース7から診断対象のシステムの構造を示す構造モデル(図8参照)を参照し、故障伝搬モデル(図9参照)を構築することができる。また、故障伝搬モデルを事前に故障伝搬データベース7に入力しておいても良い。
Returning to the description of FIG. Next, the
図8は、構造モデルの一例を示す図である。図8に示す例は、車速ECU61とEPS ECU71とが車載LAN54を介して接続された車載システムの構造を示している。車速ECU61は、プロセッサ、メモリ、通信ICを備える。車速ECU61のプロセッサは、車輪速センサからの信号を入力として車速を算出し、通信ICを介して、EPS ECU71に車速を出力する。EPS ECU71は、プロセッサ、メモリ、通信ICを備える。EPS ECU71は、トルクセンサ1、トルクセンサ2、舵角センサ、通信ICを介した車速ECU61からの信号を入力として制御値を算出し、モータに出力する。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a structural model. The example shown in FIG. 8 shows the structure of an in-vehicle system in which a
図9は、故障伝搬モデルの一例を示す図である。故障伝搬モデルは、故障伝搬の様子を状態遷移図で示している。車速ECU61の通信ICが「通信停止」状態になると、EPS ECU71の通信ICが「通信停止」状態になる。また、車速ECU61の通信ICが「通信エラー」状態になると、EPS ECU71の通信ICが「通信エラー」状態になる。また、車載LAN54が「断線」状態になると、EPS ECU71の通信ICが「通信停止」状態になる。また、車載LAN54が「ノイズ」状態になると、EPS ECU71の通信ICが「通信エラー」状態になる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a failure propagation model. The failure propagation model shows the state of failure propagation in a state transition diagram. When the communication IC of the
更に、EPS ECU71の通信ICが「通信停止」状態になると、車速データは「データ停止」状態になる。また、EPS ECU71の通信ICが「通信エラー」状態になると、車速データは「データ異常」状態になる。
Furthermore, when the communication IC of the
図4の説明に戻る。次に、制御部31は、S102において構築した故障伝搬モデルから、故障木間の故障伝搬経路を算出する(S103)。故障伝搬経路とは、他の構成要素を介して、故障木間で故障が伝搬していく経路である。
Returning to the description of FIG. Next, the
図10は、故障伝搬経路の一例を示す図である。図10に示す例では、車速演算ECU61において、通信回路故障66が発生すると、EPS ECU71において、車速データ停止76が発生する。この場合、故障伝搬経路は、通信回路故障66から車速データ停止76への経路である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a failure propagation path. In the example shown in FIG. 10, when a
図11は、故障木と故障伝搬経路の模式図である。故障木Aでは、トップ事象が故障事象1、基本事象が事象a、b、c、dである。故障木Bでは、トップ事象が故障事象2、基本事象が事象e、f、g、hである。事象i、kは、S103にて算出する故障伝搬経路に含まれる事象である。図11に示す故障伝搬経路は、事象cを伝搬元とし、事象i、事象kを介して、事象hを伝搬先とする経路である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a fault tree and a fault propagation path. In the fault tree A, the top event is the
図4の説明に戻る。次に、制御部31は、故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある故障木同士を故障木グループとしてグループ化する(S104)。
Returning to the description of FIG. Next, the
図12は、基本事象の重複がある故障木同士の模式図である。故障木Cでは、トップ事象が故障事象3、基本事象が事象a、b、c、dである。故障木Dでは、トップ事象が故障事象4、基本事象が事象d、e、fである。重複している基本事象は、事象dである。この場合、制御部31は、故障木C、故障木Dを故障木グループとしてグループ化する。
FIG. 12 is a schematic diagram of fault trees having overlapping basic events. In the fault tree C, the top event is the fault event 3, and the basic events are the events a, b, c, and d. In the failure tree D, the top event is the failure event 4 and the basic events are the events d, e, and f. The overlapping basic event is event d. In this case, the
図13は、基本事象の重複がない故障木同士の模式図である。故障木Eでは、トップ事象が故障事象5、基本事象が事象h、i、j、kである。故障木Fでは、トップ事象が故障事象6、基本事象が事象m、n、oである。重複している基本事象はない。この場合、制御部31は、故障木E、故障木Fを異なる故障木グループとして扱う。
FIG. 13 is a schematic diagram of fault trees with no overlapping of basic events. In the failure tree E, the top event is the failure event 5 and the basic events are the events h, i, j, and k. In the fault tree F, the top event is the fault event 6 and the basic events are the events m, n, and o. There are no overlapping basic events. In this case, the
図4の説明に戻る。次に、制御部31は、故障木グループと故障伝搬経路を故障木データベース9に登録する(S105)。故障木データベース9は、口述する故障診断装置5の記憶部52に保持される。
Returning to the description of FIG. Next, the
次に、図5、図14〜図18を参照しながら、故障診断装置5の動作の詳細について説明する。前提として、故障木グループと故障伝搬経路が登録されている故障木データベース9が、故障診断装置5の記憶部52に保持されているものとする。
Next, details of the operation of the failure diagnosis apparatus 5 will be described with reference to FIGS. 5 and 14 to 18. As a premise, it is assumed that a fault tree database 9 in which a fault tree group and a fault propagation path are registered is held in the
図5は、故障診断装置5の動作の詳細を示すフローチャートである。図5に示すように、故障診断装置5の制御部51は、ECUからのダイアグ信号を受信し、発生した故障事象を入力すると(S201)、故障木データベース9を探索し(S202)、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを故障原因として特定し(S203)、特定した故障原因を診断結果として出力する(S204)。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the operation of the failure diagnosis apparatus 5. As shown in FIG. 5, the
S202およびS203では、故障診断装置5の制御部51は、ECUからダイアグ信号が出力された故障事象の情報と、ECUからダイアグ信号が出力されなかった故障事象の情報とを用いて、故障木データベース9を検索し、故障診断を行う。
In S202 and S203, the
発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせの探索は、最大充足可能性問題として捉えることができる。ここで、最大充足割当問題とは、重み付きの節(clause)の集合が与えられたときに、充足する節の重みの和を最大にする割り当てを求める問題である。節とは、n個の変数y1,・・・,ynとその否定¬y1,・・・, ¬ynの中から、いくつかを論理和でつなげた論理式である。 A search for a combination of basic events that satisfies a failure event that has occurred can be viewed as a maximum satisfiability problem. Here, the maximum satisfaction assignment problem is a problem of obtaining an assignment that maximizes the sum of weights of satisfying clauses when a set of weighted clauses is given. The section, n-number of variables y 1, ···, y n and its negative ¬y 1, ···, from among the ¬y n, is a logical expression that connect the some logical sum.
例えば、故障診断装置5の制御部51は、故障原因の基本事象が最少という制約(以下、「第1の制約」という。)下で、最大充足可能性問題のソルバーを用いることで、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを特定する。第1の制約は、同時に多くの故障は発生しないという思想に基づく。ここで、例えば、事象aの発生が伝搬して事象bが発生した場合、故障原因の基本事象は事象aのみであって、事象bは故障原因の基本事象ではないと考える。すなわち、故障原因の基本事象とは、故障伝搬がある場合には故障伝搬元の事象のみを意味する。
For example, the
また、例えば、故障木データベース9に各基本事象が発生する確率を保持させ、故障診断装置5の制御部51は、全体確率が最大という制約(以下、「第2の制約」という。)下で、最大充足可能性問題のソルバーを用いることで、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを特定する。いずれの制約下であっても、最大充足可能性問題のソルバーを用いることで、高速に故障診断を行うことができる。
Further, for example, the failure tree database 9 holds the probability of occurrence of each basic event, and the
以下では、具体的な例を用いて、故障診断装置5の制御部51が行う処理を説明する。図14から図18に示す記号「1」は、事象発生を意味する。記号「0」は、事象不発生を意味する。記号「△」は、他の故障木からの事象発生の伝搬を意味する。記号「×」は、不明を意味する。
Below, the process which the
図14は、第1の故障診断結果を示す図である。図14に示す例では、故障木Gのトップ事象である故障事象7、および故障木Hのトップ事象である故障事象8に対応するダイアグ信号が出力されているものとする。また、故障診断装置5の制御部51は、第1の制約を用いることとする。
FIG. 14 is a diagram illustrating a first failure diagnosis result. In the example illustrated in FIG. 14, it is assumed that diagnostic signals corresponding to the failure event 7 that is the top event of the failure tree G and the failure event 8 that is the top event of the failure tree H are output. The
この例では、ダイアグ信号が出力された故障事象は、故障事象7および故障事象8である。また、故障木Gと故障木Hの間には、事象cから事象eへの故障伝搬経路が存在する。故障原因の基本事象の組み合わせは、例えば、(c)、(a、d)、(a、e)、(a、f)、(b、d)、(b、e)、(b、f)等が考えられる。第1の制約から、故障診断装置5の制御部51は、事象cを「1」(事象発生)とし、事象eを「△」(他の事象発生の伝搬)として、故障原因の基本事象の組み合わせは(c)(1個)と特定する。
In this example, the failure events for which the diagnosis signal is output are the failure event 7 and the failure event 8. A fault propagation path from event c to event e exists between the fault tree G and the fault tree H. The combinations of basic events that cause the failure are, for example, (c), (a, d), (a, e), (a, f), (b, d), (b, e), (b, f) Etc. are considered. From the first restriction, the
尚、同一の故障木間に複数の故障伝搬経路が存在する場合、例えば、故障木間の距離の短い経路を採用する。故障木間の距離は、例えば、ホップ数で計算する。5つの構成要素(部品)を経由する場合、ホップ数(故障木間の論理的距離)は4となる。また、構成要素(部品)の故障確率等に応じた重みを付けるようにしても良い。 When a plurality of fault propagation paths exist between the same fault trees, for example, a path with a short distance between the fault trees is employed. The distance between the fault trees is calculated by the number of hops, for example. When going through five components (parts), the number of hops (logical distance between fault trees) is 4. Moreover, you may make it attach the weight according to the failure probability etc. of a component (component).
図15は、第2の故障診断結果を示す図である。図15に示す例では、故障木Gのトップ事象である故障事象7、および故障木Hのトップ事象である故障事象8に対応するダイアグ信号が出力されているものとする。また、故障診断装置5の制御部51は、第2の制約を用いることとする。
FIG. 15 is a diagram illustrating a second failure diagnosis result. In the example illustrated in FIG. 15, it is assumed that diagnostic signals corresponding to the failure event 7 that is the top event of the failure tree G and the failure event 8 that is the top event of the failure tree H are output. Further, the
この例では、ダイアグ信号が出力されなかった故障事象は、故障事象9である。故障事象9は「0」であるから、基本事象の事象mも「0」である。事象mは、事象cから事象kへの故障伝搬経路に含まれていることから、事象cも「0」であることが決まる。ダイアグ信号が出力されなかった故障事象の情報を用いることで、探索範囲が限定され、探索処理を高速に終えることができる。故障原因の基本事象の組み合わせは、例えば、(a、d)、(a、e)、(a、f)、(b、d)、(b、e)、(b、f)等が考えられる。ここで、事象aが発生する確率は、事象bが発生する確率よりも高く、事象dが発生する確率は、事象e、fが発生する確率よりも高いとする。第2の制約から、故障診断装置5の制御部51は、事象a、dを「1」(事象発生)とし、事象b、e、fを「0」(事象不発生)として、故障原因の基本事象の組み合わせは(a、d)と特定する。第2の制約では全体確率が判定基準であることから、第1の制約を用いる場合と異なり、全ての基本事象が「0」または「1」のいずれかとなることを特定する。
In this example, the failure event for which the diagnosis signal has not been output is the failure event 9. Since the failure event 9 is “0”, the event m of the basic event is also “0”. Since event m is included in the failure propagation path from event c to event k, it is determined that event c is also “0”. By using the information on the failure event for which the diagnosis signal has not been output, the search range is limited, and the search process can be completed at high speed. For example, (a, d), (a, e), (a, f), (b, d), (b, e), (b, f) may be considered as combinations of basic causes of failure. . Here, the probability that the event a occurs is higher than the probability that the event b occurs, and the probability that the event d occurs is higher than the probability that the events e and f occur. From the second restriction, the
図16は、第3の故障診断結果を示す図である。図16に示す例では、故障木Jのトップ事象である故障事象10、および故障木Kのトップ事象である故障事象11に対応するダイアグ信号が出力されているものとする。また、故障診断装置5の制御部51は、第1の制約を用いることとする。
FIG. 16 is a diagram illustrating a third failure diagnosis result. In the example illustrated in FIG. 16, it is assumed that diagnostic signals corresponding to the failure event 10 that is the top event of the failure tree J and the failure event 11 that is the top event of the failure tree K are output. The
この例では、故障木Jと故障木Kは、基本事象の重複があることから(事象dが重複)、故障木グループとしてグループ化されている。故障原因の基本事象の組み合わせは、例えば、(c、d)、(a、b、d)、(a、b、e、f)等が考えられる。第1の制約から、故障診断装置5の制御部51は、事象c、dを「1」(事象発生)として、故障原因の基本事象の組み合わせは(c、d)(2個)と特定する。
In this example, the failure tree J and the failure tree K are grouped as a failure tree group because there is an overlap of basic events (event d is overlapped). For example, (c, d), (a, b, d), (a, b, e, f) can be considered as combinations of basic causes of failure. From the first constraint, the
図17は、第4の故障診断結果を示す図である。図17に示す例では、故障木Jのトップ事象である故障事象10に対応するダイアグ信号が出力されているものとする。また、故障診断装置5の制御部51は、第1の制約を用いることとする。
FIG. 17 is a diagram illustrating a fourth failure diagnosis result. In the example illustrated in FIG. 17, it is assumed that a diagnosis signal corresponding to the failure event 10 that is the top event of the failure tree J is output. The
この例では、故障木Jと故障木Kは、基本事象の重複があることから(事象dが重複)、故障木グループとしてグループ化されている。故障事象11は、ダイアグ信号が出力されなかった故障事象であるから、事象dは「0」、事象eとfのいずれか一方は「0」と決まる。故障原因の基本事象の組み合わせは、例えば、(a、b)、(a、b、c)等が考えられる。第1の制約から、故障診断装置5の制御部51は、事象a、bを「1」(事象発生)として、故障原因の基本事象の組み合わせは(a、b)(2個)と特定する。
In this example, the failure tree J and the failure tree K are grouped as a failure tree group because there is an overlap of basic events (event d is overlapped). Since the failure event 11 is a failure event for which no diagnosis signal is output, the event d is determined to be “0”, and one of the events e and f is determined to be “0”. For example, (a, b), (a, b, c), and the like are conceivable as combinations of basic causes of failure. From the first restriction, the
図18は、第5の故障診断結果を示す図である。図18に示す例では、故障木Lのトップ事象である故障事象12、および故障木Mのトップ事象である故障事象13に対応するダイアグ信号が出力されているものとする。また、故障診断装置5の制御部51は、第2の制約を用いることとする。
FIG. 18 is a diagram illustrating a fifth failure diagnosis result. In the example illustrated in FIG. 18, it is assumed that diagnostic signals corresponding to the failure event 12 that is the top event of the failure tree L and the failure event 13 that is the top event of the failure tree M are output. Further, the
この例では、ダイアグ信号が出力された故障事象は、故障事象12および故障事象13である。故障木Gと故障木Hの間には、故障伝搬経路が存在しないことから、故障事象12と故障事象13は独立に発生したと考える。故障原因の基本事象の組み合わせは、例えば、(h、i、m)、(h、i、n、o)、(j、k、m)、(j、k、n、o)等が考えられる。ここで、事象hとiが同時に発生する確率は、事象jと事象kが同時に発生する確率よりも高く、事象mが発生する確率は、事象nとfが同時に発生する確率よりも高いとする。第2の制約から、故障診断装置5の制御部51は、事象h、i、mを「1」(事象発生)とし、事象j、k、n、oを「0」(事象不発生)として、故障原因の基本事象の組み合わせは(h、i、m)と特定する。
In this example, the failure events for which the diagnosis signal is output are the failure event 12 and the failure event 13. Since no fault propagation path exists between the fault tree G and the fault tree H, it is considered that the fault event 12 and the fault event 13 occurred independently. For example, (h, i, m), (h, i, n, o), (j, k, m), (j, k, n, o) can be considered as combinations of basic causes of failure. . Here, the probability that events h and i occur simultaneously is higher than the probability that events j and k occur simultaneously, and the probability that event m occurs is higher than the probability that events n and f occur simultaneously. . From the second constraint, the
以上の説明では、故障原因の基本事象の組み合わせを一つに特定したが、制約の条件をソート条件と考えて、複数の組み合わせを診断結果として出力しても良い。例えば、第1の制約の場合、故障原因の基本事象の個数の昇順にソートして、故障原因の基本事象の組み合わせを出力しても良い。また、例えば、第2の制約の場合、全体確率の降順にソートして、故障原因の基本事象の組み合わせを出力しても良い。 In the above description, the combination of the basic events that cause the failure is specified as one. However, it is also possible to output a plurality of combinations as diagnosis results by considering the constraint condition as the sort condition. For example, in the case of the first constraint, a combination of failure-causing basic events may be output by sorting in ascending order of the number of failure-causing basic events. Also, for example, in the case of the second constraint, the combinations of basic events that cause the failure may be output by sorting in descending order of the overall probabilities.
また、以上の説明では、故障木構築装置3が故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある故障木同士を故障木グループとしてグループ化し、故障木グループおよび故障伝搬経路を故障木データベース9に登録することとした。故障診断システムの他の構成として、故障木データベース9には故障木と故障伝搬経路を登録し、故障木構築装置5が故障木同士の基本事象の重複を考慮して故障木データベースを探索し、故障診断を行うようにしても良い。この構成の場合、故障診断の処理時間が増えるというデメリットがあるが、故障木データベース9の構築が一部のECUの開発の遅れに影響され難いというメリットもある。 Further, in the above description, the fault tree construction device 3 searches for an overlap of basic events between fault trees, groups fault trees with overlapping basic events as fault tree groups, and sets the fault tree group and the fault propagation path. It was decided to register in the fault tree database 9. As another configuration of the failure diagnosis system, a failure tree and a failure propagation path are registered in the failure tree database 9, and the failure tree construction device 5 searches the failure tree database in consideration of the overlapping of basic events between the failure trees. Failure diagnosis may be performed. In the case of this configuration, there is a demerit that the processing time of failure diagnosis increases, but there is also an advantage that the construction of the failure tree database 9 is hardly affected by the delay in the development of some ECUs.
本発明の実施の形態に係る故障診断システム1によって、複数のECUから異常信号が出力された場合であっても、真の故障原因となる事象を素早く正確に特定することができる。
The
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る故障診断システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the failure diagnosis system and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………故障診断システム
3………故障木構築装置
5………故障診断装置
7………故障伝搬データベース
9………故障木データベース
31………制御部
32………記憶部
33………メディア入出力部
34………通信制御部
35………入力部
36………表示部
37………周辺機器I/F部
38………バス
39………ネットワーク
51………制御部
52………記憶部
53………通信インタフェース
54………車載LAN
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出する故障伝搬経路算出手段と、
前記故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある前記故障木同士を故障木グループとしてグループ化する故障木グループ化手段と、
を具備する故障木構築装置と、
前記故障木グループと前記故障伝搬経路を保持する故障木データベースと、
前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木データベースを探索し、故障診断を行う故障診断手段と、
前記故障診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、
を具備する故障診断装置と、
から構成されることを特徴とする故障診断システム。 A failure diagnosis system for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs,
A fault that calculates a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model in which a fault tree having a fault event detected by the ECU as a top event is input and a path through which the fault propagates between the ECUs is modeled Propagation path calculation means;
A fault tree grouping means for searching for a duplication of basic events between the fault trees and grouping the fault trees with duplication of basic events as a fault tree group;
A fault tree construction device comprising:
A fault tree database that holds the fault tree group and the fault propagation path;
When a signal indicating the occurrence of the failure event is output from the ECU, a failure diagnosis unit that searches the failure tree database and performs failure diagnosis;
A diagnostic result output means for outputting a diagnostic result of the failure diagnostic means;
A fault diagnosis device comprising:
A failure diagnosis system comprising:
前記故障診断手段は、全体確率が最大という制約下で、発生した故障事象を満足する基本事象の組み合わせを故障原因として特定することを特徴とする請求項1に記載の故障診断システム。 The fault tree database further holds the probability that each basic event will occur,
The fault diagnosis system according to claim 1, wherein the fault diagnosis unit specifies a combination of basic events satisfying the generated fault event as a cause of failure under a constraint that the overall probability is maximum.
前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出する故障伝搬経路算出手段、
を具備する故障木構築装置と、
前記故障木と前記故障伝搬経路を保持する故障木データベースと、
前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木同士の基本事象の重複を考慮して前記故障木データベースを探索し、故障診断を行う故障診断手段と、
前記故障診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、
を具備する故障診断装置と、
から構成されることを特徴とする故障診断システム。 A failure diagnosis system for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs,
A fault that calculates a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model in which a fault tree having a fault event detected by the ECU as a top event is input and a path through which the fault propagates between the ECUs is modeled Propagation path calculation means,
A fault tree construction device comprising:
A fault tree database holding the fault tree and the fault propagation path;
When a signal indicating the occurrence of the failure event is output from the ECU, a failure diagnosis unit that searches the failure tree database in consideration of duplication of basic events between the failure trees and performs failure diagnosis,
A diagnostic result output means for outputting a diagnostic result of the failure diagnostic means;
A fault diagnosis device comprising:
A failure diagnosis system comprising:
前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出し、前記故障伝搬経路を故障木データベースに登録するステップと、
前記故障木同士の基本事象の重複を探索し、基本事象の重複がある前記故障木同士を故障木グループとしてグループ化し、前記故障木グループを前記故障木データベースに登録するステップと、
前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木データベースを探索し、故障診断を行うステップと、
故障診断の診断結果を出力するステップと、
を含むことを特徴とする故障診断方法。 A failure diagnosis method for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs,
Input a fault tree having a fault event detected by the ECU as a top event, and calculate a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model that models a path through which a fault propagates between the ECUs. Registering the fault propagation path in a fault tree database;
Searching for the duplication of basic events between the fault trees, grouping the fault trees with duplication of basic events as a fault tree group, and registering the fault tree group in the fault tree database;
When a signal indicating the occurrence of the failure event is output from the ECU, searching the failure tree database and performing a failure diagnosis;
Outputting a diagnosis result of failure diagnosis;
A failure diagnosis method comprising:
前記ECUが検知する故障事象をトップ事象とする故障木を入力し、前記ECU間で故障が伝搬する経路をモデル化した故障伝搬モデルに基づいて、前記故障木間の故障伝搬経路を算出し、前記故障木と前記故障伝搬経路を故障木データベースに登録するステップと、
前記ECUから前記故障事象の発生を示す信号が出力されると、前記故障木同士の基本事象の重複を考慮して前記故障木データベースを探索し、故障診断を行うステップと、
故障診断の診断結果を出力するステップと、
を含むことを特徴とする故障診断方法。 A failure diagnosis method for diagnosing a failure of an in-vehicle system equipped with a plurality of ECUs,
Input a fault tree having a fault event detected by the ECU as a top event, and calculate a fault propagation path between the fault trees based on a fault propagation model that models a path through which a fault propagates between the ECUs. Registering the fault tree and the fault propagation path in a fault tree database;
When a signal indicating the occurrence of the failure event is output from the ECU, searching the failure tree database in consideration of duplication of basic events between the failure trees, and performing a failure diagnosis;
Outputting a diagnosis result of failure diagnosis;
A failure diagnosis method comprising:
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