CN110176087A - 用于在车辆中进行诊断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在车辆（50）中进行诊断的方法，其中在该车辆（50）运行中基于测量数据（62）来确定是否存在故障并且获得该故障的原因，其中在第一步骤中该车辆（50）中的计算单元估算至少一个物理参数的所接收的值，以便确定是否存在故障嫌疑，并且在存在故障嫌疑的情况下，在第二步骤中将测量数据（62）转发到外部的计算单元，在该外部的计算单元中借助于诊断模型来辨别故障并且获得该故障的原因。

Description

用于在车辆中进行诊断的方法

本发明涉及一种用于在车辆中进行诊断的方法以及一种用于实施该方法的组件。

背景技术

为了确保车辆的工作能力，需要监控车辆中的部件并且接收和分析车辆内部和车辆外部的参数。如果确定存在故障或失效，则可以在诊断的范围内确定或测定此故障的原因。

在实际的发动机控制设备上，对内燃发动机的诊断占软件范围的约40至50%。在此诊断可以分成两个主要类别，车载诊断（OBD）和非车载诊断。前者直接在车辆上实现，而非车载诊断为在发动机的某些工作区域中进行的车间诊断。

通过车载诊断试图实现如下目标：在部件有故障的情况下尽可能准确地对部件进行定位，以便由此标识最小的可更换单元。然而这并非是在所有情况下都可行的，其原因在于车辆上传感器的数量较少以及发动机控制设备的有限的计算能力。

由文件DE 10 2015 217 110 A1已知一种用于在车辆中进行诊断的方法，其中在车辆运行中记录至少一个物理参数的时间曲线，使该时间曲线经受频率分析，从而获得由频谱数据表征的频谱，其中分析这些频谱数据并且在车辆运行时将该分析纳入考虑。在该文件中描述了通过使用各种控制设备以及至少部分地还有云服务的计算能力来进行该方法。

发明内容

在此背景下，提出了一种具有权利要求1所述特征的方法以及一种根据权利要求8所述的组件。另外根据权利要求9提出了一种计算机程序并且根据权利要求10提出了一种机器可读的存储介质。实施方式由从属权利要求和说明书得出。

所提出的方法为，接收至少一个物理参数的值，并且基于该至少一个值来确定是否存在故障并且获得该故障的原因。在该方法中，在第一步骤中首先通过车辆中的计算单元来估算该至少一个值，以便确定是否存在故障嫌疑。对于存在故障嫌疑的情况，为了研究这种故障嫌疑，在第二步骤中将所需的测量数据转发到外部的计算单元，在该外部的计算单元中辨别故障并且获得该故障的原因。

所描述的组件用于执行该方法。这个组件可以例如包括电子控制设备（ECU：Electronic Control Unit）和所谓的车辆控制单元（VCU）。

该方法通过使用联网的车辆提供了改进的诊断。因为发动机控制设备具有非常有限的计算能力和存储能力，所以可以将复杂的算法外置到外部的计算单元、例如服务器（在适当时与所谓的云相关）上，由此在理论上改进对发动机的诊断。云形成了外部的存储区域，典型地注册用户可以访问该外部的存储区域。对云的这种访问可以通过加密方法来确保安全。

在此诊断理解为如下过程：其中基于所辨识的故障来获得或确定该故障的原因。在此尤其得知哪个部件有错误并且为该故障负责。

已知的是，联网的车辆提供了以下可能性：诊断软件的一部分从车辆外置或者在需要时从服务器下载新的软件。在此可以看到两个明显的优点。一方面可以减小在控制设备上的用于诊断的软件范围，由此提供更多的资源用于其他功能，例如调节或控制算法。另一方面，通过将软件从车辆外置到云或服务器上，可以使用计算密集型诊断算法，因为与车辆相比云具有高出数倍的计算能力。由此可以在各种故障之间实现准确的定位（也称为定点（Pinpointing））。

此外，首先在车辆上检测故障嫌疑，然后将所需的车辆测量数据发送到云（例如通过移动无线方式）并且随后通过外部的计算单元例如在服务器上实施诊断。然后再次将诊断结果传送回车辆。

在此提出的用于对发动机部件进行诊断的方法基本上分为两个部分，其中第一部分在车辆上实现，而第二部分在外部例如在云上实现。在车辆上的计算进而可以划分成在控制设备或ECU（电子控制单元）上的计算和在VCU（车辆控制单元）上的计算。

本发明的其他优点和设计从说明书和附图得出。

显然，上述的以及还将在下文中说明的特征不仅可以按照相应给出的组合来使用，也可以按照其他组合或单独地使用，而不背离本发明的范围。

附图说明

图1示出一种车辆，在该车辆中进行所提出的方法。

图2示出所提出的方法的可能的过程。

图3示出所提出的方法的一方面的过程的流程图。

具体实施方式

借助于实施方式在附图中示意性展示本发明并且在下文中参照附图详细描述本发明。

图1示出联网的车辆的硬件，该车辆整体上用附图标记10表示。除了发动机控制设备（ECU）12之外，在车辆上还安装了所谓的VCU 14，该VCU用作对环境的中介设备或网关并且提供额外的计算能力。通过VCU 14产生了通向云18的移动网络连接16。云18或提供云并包括电子计算单元的服务器通过移动网络连接16（例如通过移动无线网来产生）与联网的车辆10相连。

VCU 14形成了能够进行信息或数据交换的中介单元。该中介单元由此提供了一类调制解调器。另外还要考虑到，VCU 14通过数据总线（例如CAN（控制器局域网络）)与发动机控制设备12相连并且可以从该发动机控制设备接收任何计算参数。还通过VCU 14将云18的数据转发到ECU 12。

图2示出对所提出的方法的可能的实施方式的概览。图示展示了具有控制设备（ECU）52以及VCU 54的车辆50和云56。

在第一步骤60中方法开始。然后由控制设备52分析测量数据62。测量数据62在此可以包括一个时间点的测量值、不同时间点的多个测量值、测量值的曲线、多个测量值的曲线或所提及的数据的任意组合。从车辆中的一个或多个传感器记录测量数据62并且测量数据可以涉及车辆内部的以及车辆外部的参数。

在下一个步骤64中决定是否存在故障嫌疑。为此可以使用单独的测量值或多个测量值的组合。典型地在此检验是否超过或低于测量值的阈值。如果不存在故障嫌疑，则在步骤66中确定车辆是完好的，即不存在故障。该方法然后可以直接地或在一定时间段之后以步骤60再次开始。

术语故障嫌疑基本上描述了在传感器参数中出现了不合理的情况。

如果确定存在故障嫌疑，则将其作为可能故障的“状态（Status）”传输到云56。接着可以通知云56需要哪些测量数据以进行诊断，这无需是与造成故障嫌疑的测量数据或参数相同的测量数据或参数，但也可以是相同的。VCU 54将代表故障嫌疑的信号发送到诊断协调器72，该诊断协调器通过云56来提供。诊断协调器将软件包74发送回车辆50或VCU 54，该软件包允许分析在车辆50处所积累的测量数据62并且因此形成分析软件，并且在步骤76中借助于软件包74通过这些测量数据来检验或确定这些测量数据例如测量段是否与诊断相关。

检验测量段是否相关可以通过参数估算器来进行。参数估算器例如得出结论：当在测量段（例如10 s）中参数估算变化下降至少一个数值x时，该测量段就可以被分类为是相关的。最后，在此可以使用所谓的Fisher信息。理论上在此还可以使用其他适合的方法。这些方法在这一点上用于减少数据量。

一旦进行了诊断并且与车辆50共享了诊断结果，就可以再次删除软件包74。但是并非必然是这种情况。

如果测量数据或测量段或测量窗口不相关，则在步骤80中将其丢弃或删除。如果是相关的，则将其写入存储器82中并且在考虑到过程模型84的情况下进行研究。由此得出标准行为或公称行为，将其输入到等价等式（Paritätsgleichungen）86中。其残差得出指示故障原因的故障标识88。将诊断结果返回，由此以步骤90结束该方法。等价理解为对比（Gegenüberstellung）。因此等价等式在数学上描述了完好的行为和有错误的行为的对比。在所展示的算法中残差或差数通过完好的行为和有错误的行为的差值来计算。如果差数不等于0，则存在错误。

控制设备52由此具有如下主要目的：生产故障嫌疑，即一旦在车辆50的测量数据62或传感器数据中出现不合理性，它必须在早期触发警报。

在此处遵循的概念中VCU 54一方面用作车辆50与云56之间的中介设备或网关，但还用作测量数据的分析器和过滤器。

在此，遵循如下原理：首先将故障嫌疑从控制设备52路由到云56，由此将用于测量数据的分析软件从云56下载到车辆50。这个分析软件现在在VCU 54上分析测量段（例如全部五秒钟）的信息内容。如果测量段有足够的信息，则将这个测量段对应地上传到云上，否则将其丢弃。随后在云上进行实际的诊断，该诊断分析所提供的测量数据62。

基于模型的诊断如下工作：通过将数学过程模型86与车辆50的测量数据62对比，导出在症候与故障原因之间的临时的关系。

图3示出该方法的可能的过程。在此将输入数据u输入到过程100和数学模型102中。数学模型102对应于数学过程模型。

将过程100的输出数据y和数学模型102的模型输出数据y’输入到用于预处理的单元104中。将通过预处理产生的参数输入到用于记录变化的单元106。由此得出症候，这些症候被输入用于估算或估计108的单元中。由此得出一个或多个故障的记录。要注意的是，症候尚未形成故障，但是从症候导出故障。如果例如排气背压高于预期，则这例如可能导致VTG涡轮卡住。于是，症候“排气背压过高”和所属的故障“VTG涡轮卡住”。

图3展示了该诊断，即确定在症候与故障原因之间的临时关系。这是基于所谓的等价等式来完成的。

理论上还可以将其他概念用于云上的诊断，例如基于知识的诊断方法。在进行诊断之后将诊断结果传送回车辆并且可以引入发动机方面的对应措施。

Claims (11)

1.一种用于在车辆（10，50）中进行诊断的方法，其中在该车辆（10，50）运行中基于测量数据（62）来确定是否存在故障并且获得该故障的原因，其中在第一步骤中该车辆（10，50）中的计算单元估算至少一个物理参数的所接收的值，以便确定是否存在故障嫌疑，并且在存在故障嫌疑的情况下，在第二步骤中将测量数据（62）转发到外部的计算单元，在该外部的计算单元中借助于诊断模型来辨别故障并且获得该故障的原因。

2.根据权利要求1所述的方法，其中接收这些测量数据（62）的曲线，从而获得这些测量数据（62）的测量段，该测量段包括多个值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在该第一步骤与该第二步骤之间，当存在故障嫌疑时，用分析软件来分析这些测量数据（62）是否与该诊断相关。

4.根据权利要求3所述的方法，其中用参数估计法来分析这些测量数据，以便减少数据量。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中通过该分析软件在该车辆（10，50）中进行对这些测量数据（62）的分析，其中该分析软件预先由该外部的计算单元提供。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中进行基于模型的诊断。

7.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中进行基于知识的诊断。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其中使用与云（18，56）相关的计算单元作为外部的计算单元。

9.一种用于进行车辆诊断的组件，该组件被适配为用于进行根据权利要求1至8之一所述的方法。

10.一种计算机程序，该计算机程序具有程序代码，当在计算机、尤其控制设备中的计算单元上实施该程序代码时，该程序代码实施根据权利要求1至8之一所述的方法。

11.一种机器可读的存储介质，在该存储介质上储存有根据权利要求10所述的计算机程序。