CN103631252B - 主动定位总线故障的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供用于分析通信系统中的故障的方法和系统。所述系统包括诊断模块。所述诊断模块具有第一至第五控制逻辑。第一控制逻辑配置成确定通信系统的布局。第二控制逻辑配置成请求来自于与通信系统电子通信的至少一个模块的响应。第三控制逻辑配置成接收所述响应。第四控制逻辑配置成分析响应的特征。第五控制逻辑配置成基于响应的特征来确定故障的特征。

Description

主动定位总线故障的方法和系统
技术领域
技术领域总体上涉及通信系统中的故障检测，且更具体地涉及主动地定位车辆通信系统中的故障。
背景技术
典型的机动车包括带有30个或更多模块的通信系统，其通过构成车辆系统的超过千个导线中的数百个（功率、接地、信号每个单元）电子地通信。总导线使用的组合长度可以是一英里或更长。失效或故障的可能性以及寻找失效或故障的困难随着添加到通信系统的每个导线和连接而增加。此外，由于试图隐藏导线以用于美观目的的整体包装，通常难以到达导线和连接。
寻找通信系统中的故障的一种方法是被动地倾听通信系统且将时域反射测定方法应用于信号以确定故障位置。被动方法可以检测现代机动车中模块之间的部段位置。例如，取决于车辆的安装选择，信号源可能不频繁地传送或者位于通信系统上的不同位置。被动时域反射测定分析因而被限制，以通过位置获得哪个模块部段配对受影响。
因此，期望更可靠地定位通信系统中的故障。此外，本发明的其它期望特征和特性将从随后的详细说明和所附权利要求结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。
发明内容
提供一种用于分析故障的设备。在一个实施例中，所述设备包括诊断模块。所述诊断模块具有第一至第五控制逻辑。第一控制逻辑配置成确定通信系统的布局。第二控制逻辑配置成请求来自于与通信系统电子通信的至少一个模块的响应。第三控制逻辑配置成接收所述响应。第四控制逻辑配置成分析响应的特征。第五控制逻辑配置成基于响应的特征来确定故障的特征。
在另一个实施例中，一种车辆包括通信总线、至少一个总线模块和诊断模块。所述通信总线包括多个导线。因而，所述至少一个总线模块与所述多个导线电子地联接，且配置成响应于诊断请求通过电子信号发送诊断消息。所述导线和所述至少一个总线模块的物理设置和特征限定布局。所述诊断模块分析故障且包括第一至第五控制逻辑。第一控制逻辑配置成确定布局。第二控制逻辑配置成将诊断请求发送给所述至少一个总线模块。第三控制逻辑配置成接收诊断消息。第四控制逻辑配置成分析电子信号的尾端、时间延迟和幅度中的至少一个。第五控制逻辑配置成基于电子信号的分析来确定故障的位置和故障的类型。
提供一种用于分析通信系统中的故障的方法。在一个实施例中，所述方法包括：确定通信系统的布局；请求来自于与通信系统电子通信的至少一个模块的响应；在与通信系统电子通信的诊断模块处接收所述响应；分析响应的特征；以及基于响应的特征来确定故障的特征。
方案1. 一种用于分析故障的系统，所述系统包括：
诊断模块，所述诊断模块包括：
第一控制逻辑，所述第一控制逻辑配置成确定通信系统的布局；
第二控制逻辑，所述第二控制逻辑配置成请求来自于与通信系统电子通信的至少一个模块的响应；
第三控制逻辑，所述第三控制逻辑配置成接收所述响应；
第四控制逻辑，所述第四控制逻辑配置成分析响应的特征；和
第五控制逻辑，所述第五控制逻辑配置成基于响应的特征来确定故障的特征。
方案2. 根据方案1所述的系统，其中，所述第一控制逻辑还配置成确定通信系统的多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下通信系统的预期阻抗。
方案3. 根据方案1所述的系统，其中，所述第二控制逻辑还配置成接收故障指示符消息，且响应于故障指示符消息将诊断请求从诊断模块发送给所述至少一个模块。
方案4. 根据方案1所述的系统，其中，所述第二控制逻辑还配置成接收通信系统中哪个导线部段包括故障的指示符，且选择所述至少一个模块，从而所述响应传送经过该故障。
方案5. 根据方案1所述的系统，其中，所述响应是由电子信号传送的诊断报告，且其中，第四控制逻辑配置成分析的响应的特征是电子信号的高部分的尾端。
方案6. 根据方案5所述的系统，其中，响应的特征是尾端的宽度。
方案7. 根据方案1所述的系统，其中，故障的特征是故障的位置和故障的类型中的至少一个。
方案8. 根据方案1所述的系统，其中，所述第五控制逻辑还配置成基于布局来确定预期时间延迟，且其中，第四控制逻辑配置成分析的响应的特征是响应的实际时间延迟，且其中，所述第五控制逻辑还配置成将预期时间延迟与响应的实际时间延迟进行比较。
方案9. 根据方案1所述的系统，还包括所述至少一个模块以及在所述至少一个模块和诊断模块之间联接用于电子通信的多个导线。
方案10. 一种车辆，包括：
通信总线，所述通信总线包括多个导线；
至少一个总线模块，所述至少一个总线模块与所述多个导线电子地联接，且配置成响应于诊断请求通过电子信号发送诊断消息；
其中，所述多个导线和所述至少一个总线模块的物理设置和多个特征限定布局；和
诊断模块，用于分析故障，所述诊断模块包括：
第一控制逻辑，所述第一控制逻辑配置成确定布局；
第二控制逻辑，所述第二控制逻辑配置成将诊断请求发送给所述至少一个总线模块；
第三控制逻辑，所述第三控制逻辑配置成接收诊断消息；
第四控制逻辑，所述第四控制逻辑配置成分析电子信号的尾端、时间延迟和幅度中的至少一个；和
第五控制逻辑，所述第五控制逻辑配置成基于电子信号的分析来确定故障的位置和故障的类型中的至少一个。
方案11. 根据方案10所述的车辆，其中，所述第一控制逻辑还配置成确定通信总线的多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下每个导线的预期阻抗，以确定布局。
方案12. 根据方案10所述的车辆，其中，所述第五控制逻辑还配置成在没有故障的情况下基于布局来确定电子信号的预期时间延迟，且其中，第四控制逻辑配置成确定电子信号的实际时间延迟，且其中，所述第五控制逻辑还配置成将预期时间延迟与实际时间延迟进行比较，以确定故障的位置和类型中的至少一个。
方案13. 一种用于分析通信系统中的故障的方法，所述方法包括：
确定通信系统的布局；
请求来自于与通信系统电子通信的至少一个模块的响应；
在与通信系统电子通信的诊断模块处接收所述响应；
分析响应的特征；以及
基于响应的特征来确定故障的特征。
方案14. 根据方案13所述的方法，其中，确定布局还包括：确定多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下通信系统的预期阻抗。
方案15. 根据方案13所述的方法，其中，请求响应还包括：响应于接收故障指示符消息将诊断请求从诊断模块发送给所述至少一个模块。
方案16. 根据方案13所述的方法，其中，所述方法还包括：接收通信系统中哪个导线部段包括故障的指示符，且其中，请求响应还包括：选择所述模块，从而所述响应传送经过该故障。
方案17. 根据方案13所述的方法，其中，接收响应还包括：接收由电子信号传送的诊断报告，且其中，分析响应的特征包括：分析电子信号的时间延迟和幅度中的至少一个。
方案18. 根据方案17所述的方法，其中，分析电子信号包括：确定电子信号的高部分的尾端的宽度。
方案19. 根据方案13所述的方法，其中，确定故障的特征还包括：确定故障的位置和故障的类型中的至少一个。
方案20. 根据方案13所述的方法，其中，确定故障的特征还包括：基于布局来确定预期时间延迟，且其中，分析响应的特征包括：确定响应的实际时间延迟，且其中，确定故障的特征还包括：将预期时间延迟与响应的实际时间延迟进行比较。
附图说明
在下文结合如下附图描述示例性实施例，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件，且其中：
图1是根据实施例的车辆和通信系统的简化框图；
图2是根据实施例的通信系统的简化框图；
图3是根据实施例的诊断模块的简化框图；
图4是根据实施例的通过通信系统传送的信号的图形图；和
图5是图示根据实施例的分析通信系统中的故障的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，且并不旨在限制应用和使用。此外，并不旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明确的或隐含的理论。
通常，各种原始设备制造商（OEM）车辆诊断系统使用已知的七层开放系统互连（OSI）模型设立。最终结果是每个OEM使用上部应用层来报告诊断故障码（DTC），其报告回到层1，物理层。服务技术人员读取码且开始长时间的故障树询问以找到实际物理故障位于哪里。所提供的实施例使用相同诊断方法。然而，当诊断消息在模块之间发送出时，DTC虽然重要，但是不是之后寻找的参数。相反，信号响应的质量在时间和幅度两个方面测量。这与在不存在故障时接收的正常消息响应进行比较。车辆然后分析通过通信总线的信号传播和失真延迟，以确定通信总线中的故障位置。
现在参考图1，示出了图示具有控制器域网（CAN）总线102的车辆100的简化框图。所示车辆100为机动车。在可选实施例中，车辆100具有不同类型，例如船舶或航空器。
CAN总线102包括多个电气导线110；第一、第二、第三、第四和第五模块112A-D；以及诊断模块114。模块112A-D，114通过第一、第二、第三、第四和第五连接器120A-E与导线110电子地联接。导线110的物理特征和模块112A-D，114的设置至少部分地确定CAN总线102的布局（或拓扑结构）。例如，模块112A-D，114之间的导线110的长度、模块112A-D的数量、导线110的分支以及贯穿CAN总线102的阻抗均有助于确定CAN总线102的布局。例如，机动车可以用各种选择预定，添加模块且改变CAN总线102的布局。布局影响通过CAN总线102发送的电子信号的传播延迟，如下文参考图4所述。应当理解的是，可以包含除了CAN总线102之外的通信系统和具有除了所示分布式线性配置之外的配置的布局。
模块112A-D中的每个与车辆的部件相接。模块可以是任何类型。例如，模块112A-E可包括发动机控制模块、制动控制模块、变速器控制模块、适应性巡航模块或电子驻车制动模块。模块112A-D中的每个配置成从诊断模块114接收诊断请求。响应于诊断请求，所请求模块112A-D发送诊断报告，包括各种故障码和与模块112A-D的检测状态有关的信息。每个诊断报告由电子信号传送通过导线110，如下文参考图2-4所述。
现在参考图2，图示了可选CAN总线102'的简化框图。CAN总线102'类似于CAN总线102，其中，相同附图标记指代相同部件。CAN总线102'包括与导线110和CAN总线102布局不同的多个导线130和布局。导线130包括第一导线132、第二导线134、第三导线136和第四导线138。第一导线132将第一模块112A与第三模块112C电子地联接。在所提供的示例中，第一导线132包括故障140。故障140可以是任何类型的故障，例如欠佳端子接触、端子腐蚀、连接中的流体或其它故障类型。第二导线134将第三模块112C与第二总线模块112B电子地联接。第三导线136将第四模块112D与第三模块112C电子地联接。第三导线136与第一导线132电子地联接，以将携带诊断报告的电子信号传送给诊断模块114。
进一步参考图3和4且继续参考图2，图3中示出了诊断模块114的简化框图，图4中示出了电子信号的曲线图。诊断模块114可以是专用模块或者可以包含任何模块112A-D的功能。此外，诊断模块114可以是通信系统中的安装部件或者可以是插入式诊断工具。诊断模块114包括收发器150和信号分析控制器152。收发器150产生和接收数字电子信号，所述数字电子信号包括高和低电压的序列。高和低电压的序列包括高电压部分154和低电压部分156，如图4所示。在所提供的示例中，收发器150产生和接收高和低部分154，156，作为CAN高导线160和CAN低导线162之间的电压差。
信号分析控制器152包括第一、第二、第三、第四和第五控制逻辑（分别为170，172，174，176，178）。第一控制逻辑配置成确定CAN总线102或102'的布局。例如，第一控制逻辑170可取回预先编程的布局信息或者可使用查询表来基于安装模块112A-D确定布局。如上所述，布局信息可包括导线110的长度、导线和模块之间的连接配置、以及在没有故障的情况下每个导线的预期阻抗。
第二控制逻辑172配置成将诊断请求发送给模块112A-D。每个请求引导给单个模块。例如，第二控制逻辑172可将第一诊断请求发送给第一模块112A且将第二诊断请求发送给第二总线模块112B。诊断请求通过电子信号180传送，如图2象征性地表示。
第三控制逻辑174配置成接收从模块112A-D传送诊断报告的诊断电子信号。所接收的电子信号来自于第二控制逻辑172中的诊断请求所针对的模块。所接收的诊断电子信号包括多个高电压脉冲182，每个高电压脉冲182均为原始诊断脉冲184和反射诊断脉冲186的组合，如图4所示。原始诊断脉冲184具有由发送诊断请求的模块112A-D发送的脉冲曲线。反射诊断脉冲186是通过故障140处的阻抗变化而改变的脉冲能量。
第四控制逻辑176配置成分析所接收脉冲186以确定反射脉冲186的特征。第四控制逻辑176包含已知时域反射测定技术以分析所接收脉冲186的幅度、持续时间或形状。诊断信号具有对于模块的给定状态总体上一致的高脉冲154和低脉冲156的模式。因而，第四控制逻辑176使用高脉冲154的可预测模式来分析所接收脉冲186。在所提供的示例中，第四控制逻辑176分析所接收脉冲186的尾端188的宽度。尾端188的宽度通常表示由于故障140处的阻抗变化引起的时间延迟，且测量为脉冲186从第一电压到第二较低电压所花费的时间量。可以使用可选曲线和尾端特征来确定反射脉冲186的特征。
第五控制逻辑178配置成基于响应的特征来确定故障140的位置和故障140的类型中的至少一个。在所提供的示例中，第五控制逻辑178在已知缺陷曲线表中查询尾端188的曲线以确定故障类型。例如，可以使用各个阻抗异常的时间延迟库来确定故障是否为断开连接、欠佳端子接触、端子腐蚀、连接中的流体、或其它故障。
第五控制逻辑178还基于在第四控制逻辑176处执行的已知时域反射测定分析来确定故障140的位置。例如，第五控制逻辑178可将预期时间延迟或尾端188的宽度与预期时间延迟或尾端188的宽度进行比较。尾端188的预期宽度是对于给定布局在没有故障140的情况下尾端188的测量宽度。故障的位置引起信号的传播延迟，其在尾端188测量以确定故障140的位置。
现在参考图5，流程图图示了用于分析通信系统中的故障的方法200。在步骤202，确定通信系统的布局。例如，诊断模块的第一控制逻辑170可以使用表来查询导线110的长度、模块112A-D的配置和通过CAN总线102的预期阻抗。在所提供的实施例中，诊断模块114在步骤204取回线路部段故障码。线路部段故障码表示模块112A-D中的两个之间的导线110的哪个部段包括故障。在可选实施例中，方法在没有接收故障码的情况下执行。例如，方法可以在车辆建造以确认没有故障存在之后在制造厂执行。
在步骤206，诊断请求发送给故障附近的模块。例如，诊断模块114的第二控制逻辑172可以将诊断请求发送给位于导线132上的故障140后的第一模块112A。第一模块112A发送诊断报告，其由电子信号通过通信系统传送。在步骤208，接收电子信号。例如，第三控制逻辑174可以接收电子信号，类似于来自于第一模块112A的脉冲182。
在步骤210，然后分析电子信号的尾端以确定电子信号的时间延迟。例如，诊断模块114的第四控制逻辑176可以确定脉冲182的尾端188的宽度，其表示反射脉冲186的曲线。信号的信号质量独立于由信号传送的诊断报告的内容分析。
在步骤212，基于在步骤210中执行的分析来确定故障的类型和故障位置。例如，诊断模块114的第五控制逻辑178可以使用查询表来将实际时间延迟与对应于各种故障位置和类型的时间延迟列表进行比较。在步骤214，然后发送出故障类型和故障位置。例如，诊断模块114可以在屏幕上显示故障类型和位置或者将故障类型和位置发送给独立装置，以给车辆的技术人员或使用者显示。
虽然已经在上述详细描述中说明了至少一个示例性实施例，但应当理解，存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例仅仅是示例，并不旨在以任何方式对本公开的范围、应用或构造构成限制。相反，上述详细描述将向本领域的技术人员提供应用示例性实施例的便捷路径。应当理解，可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离所附权利要求及其合法等价物界定的本公开范围。

Claims (19)

1.一种用于分析车辆故障的系统，所述系统包括：
通信总线，所述通信总线包括多个导线；
至少一个总线模块，所述至少一个总线模块与所述多个导线电子地联接，且与车辆部件相接；
其中，所述多个导线和所述至少一个总线模块的物理设置和多个特征限定布局；
诊断模块，所述诊断模块包括：
第一控制逻辑，所述第一控制逻辑配置成确定通信系统的布局；
第二控制逻辑，所述第二控制逻辑配置成请求来自于与通信系统电子通信的至少一个总线模块的响应；
第三控制逻辑，所述第三控制逻辑配置成接收所述响应；
第四控制逻辑，所述第四控制逻辑配置成分析响应的特征；和
第五控制逻辑，所述第五控制逻辑配置成基于响应的特征来确定故障的特征。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一控制逻辑还配置成确定通信系统的多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下通信系统的预期阻抗。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二控制逻辑还配置成接收故障指示符消息，且响应于故障指示符消息将诊断请求从诊断模块发送给所述至少一个总线模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二控制逻辑还配置成接收通信系统中哪个导线部段包括故障的指示符，且选择所述至少一个总线模块，从而所述响应传送经过该故障。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述响应是由电子信号传送的诊断报告，且其中，第四控制逻辑配置成分析的响应的特征是电子信号的高部分的尾端。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，响应的特征是尾端的宽度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，故障的特征是故障的位置和故障的类型中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第五控制逻辑还配置成基于布局来确定预期时间延迟，且其中，第四控制逻辑配置成分析的响应的特征是响应的实际时间延迟，且其中，所述第五控制逻辑还配置成将预期时间延迟与响应的实际时间延迟进行比较。
9.一种车辆，包括：
通信总线，所述通信总线包括多个导线；
至少一个总线模块，所述至少一个总线模块与所述多个导线电子地联接，且配置成响应于诊断请求通过电子信号发送诊断消息；
其中，所述多个导线和所述至少一个总线模块的物理设置和多个特征限定布局；和
诊断模块，用于分析故障，所述诊断模块包括：
第一控制逻辑，所述第一控制逻辑配置成确定布局；
第二控制逻辑，所述第二控制逻辑配置成将诊断请求发送给所述至少一个总线模块；
第三控制逻辑，所述第三控制逻辑配置成接收诊断消息；
第四控制逻辑，所述第四控制逻辑配置成分析电子信号的尾端、时间延迟和幅度中的至少一个；和
第五控制逻辑，所述第五控制逻辑配置成基于电子信号的分析来确定故障的位置和故障的类型中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述第一控制逻辑还配置成确定通信总线的多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下每个导线的预期阻抗，以确定布局。
11.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述第五控制逻辑还配置成在没有故障的情况下基于布局来确定电子信号的预期时间延迟，且其中，第四控制逻辑配置成确定电子信号的实际时间延迟，且其中，所述第五控制逻辑还配置成将预期时间延迟与实际时间延迟进行比较，以确定故障的位置和类型中的至少一个。
12.一种用于分析车辆通信系统中的故障的方法，所述方法包括：
确定通信系统的布局，所述通信系统包括：通信总线，所述通信总线包括多个导线；以及至少一个总线模块，所述至少一个总线模块与所述多个导线电子地联接，且与车辆部件相接，其中，所述多个导线和所述至少一个总线模块的物理设置和多个特征限定布局；
请求来自于与通信系统电子通信的至少一个总线模块的响应；
在与通信系统电子通信的诊断模块处接收所述响应；
分析响应的特征；以及
基于响应的特征来确定故障的特征。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定布局还包括：确定多个导线的长度、导线之间的连接配置、以及在没有故障的情况下通信系统的预期阻抗。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，请求响应还包括：响应于接收故障指示符消息将诊断请求从诊断模块发送给所述至少一个总线模块。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括：接收通信系统中哪个导线部段包括故障的指示符，且其中，请求响应还包括：选择所述模块，从而所述响应传送经过该故障。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，接收响应还包括：接收由电子信号传送的诊断报告，且其中，分析响应的特征包括：分析电子信号的时间延迟和幅度中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，分析电子信号包括：确定电子信号的高部分的尾端的宽度。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，确定故障的特征还包括：确定故障的位置和故障的类型中的至少一个。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，确定故障的特征还包括：基于布局来确定预期时间延迟，且其中，分析响应的特征包括：确定响应的实际时间延迟，且其中，确定故障的特征还包括：将预期时间延迟与响应的实际时间延迟进行比较。
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