CN114175121A - 电子控制模块的数字化孪生体 - Google Patents

Abstract

系统和装置包括车辆系统致动器、与车辆系统致动器相关联的传感器阵列、车辆控制器和远程处理电路。车辆控制器被构造为从所述传感器阵列接收传感器信息、基于所述传感器信息使用控制方案确定本地控制参数、基于所述本地控制参数向致动器提供本地致动信息、并通过远程信息处理设备传输所述传感器信息。远程处理电路被构造为从所述远程信息处理设备接收传感器信息、基于所述传感器信息使用控制方案确定远程控制参数、并使用所述远程控制参数执行诊断。

Description

电子控制模块的数字化孪生体

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月22日提交的申请号为62/877089的美国临时专利申请的权益，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开涉及一种用于车辆的控制系统。更具体地，本公开涉及利用远程数字化孪生体进行监测以执行控制器(尤其是车辆控制器)的诊断、预测和/或控制的系统和方法。

发明内容

一个实施例涉及一种系统，所述系统包括车辆系统致动器、与车辆系统致动器相关联的传感器阵列、车辆控制器以及远程处理电路。车辆控制器包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：从所述传感器阵列接收传感器信息、基于所述传感器信息使用控制方案确定本地控制参数、基于所述本地控制参数向致动器提供本地致动信息、并通过远程信息处理设备传输所述传感器信息。远程处理电路位于远离车辆的位置，并且包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：从所述远程信息处理设备接收传感器信息、基于所述传感器信息使用控制方案确定远程控制参数、并使用所述远程控制参数执行诊断。

另一实施例涉及一种处理电路，其包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：从安装在车辆中的传感器阵列接收传感器信息，基于所述传感器信息使用控制方案确定本地控制参数、通过远程信息处理设备将传感器信息传输到远离车辆定位的数字化孪生体处理电路、通过远程信息处理设备接收由数字化孪生体处理电路使用控制方案确定的远程控制参数、并使用远程控制参数更新本地控制参数。

另一实施例涉及一种处理电路，其位于远离车辆的位置并且包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：从车辆控制器的远程信息处理设备接收传感器信息、基于传感器信息确定远程控制参数以复制车辆控制器的本地控制参数、并且分析远程控制参数以提供诊断、预测性维护或利用远程处理电路重建车辆控制器的故障条件中的至少一种。

本发明内容仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文描述的设备或过程的其他方面、创造性特征和优点将变得显而易见，其中相似的附图标记指代相似的元件。

附图说明

图1是根据一些实施例的与远程系统通信的车辆的透视图。

图2是根据一些实施例的图1的与远程系统通信的车辆的示意图。

图3是根据一些实施例的图1的车辆的控制器的示意图。

图4是根据一些实施例的图1的车辆的操作方法的流程图。

具体实施方式

以下是与用于车辆的方法、装置和系统相关的各种概念和实施的更详细描述，所述车辆包括与被构造为提供诊断能力的远程系统通信的控制系统(例如，电子控制单元(ECU)，诸如发动机控制单元)。在转向详细示出某些示例实施例的附图之前，应当理解，本公开不限于说明书中阐述的或在附图中示出的细节或方法。还应理解，本文使用的术语仅用于描述目的，而不应被视为限制。

总体上参照附图，本文公开的各种实施例涉及用于车辆的远程数字化孪生体的系统、装置和方法及其操作。车辆包括形式为电子控制单元(例如，发动机控制单元)的车辆控制器，该电子控制单元从位于车辆内的传感器接收传感器信息、处理传感器信息以确定致动器输出、并且根据致动器输出控制致动器(例如，燃料处理系统、空气处理系统、变速器、选择性催化还原(SCR)系统中的柴油机排气流体加料器等)的操作。车辆控制器还包括远程信息处理电路，该远程信息处理电路被构造为通过例如远程信息处理单元将传感器信息和致动器输出打包或以其他方式传送到远程计算机系统。远程系统包括车辆控制器的数字化孪生体，其被构造为以与车辆控制器相同或相似的方式处理传感器信息和致动器输出。根据本公开并且在一个实施例中，数字化孪生体控制器允许远程再现车辆控制器的控制方案所使用的每个参数。每个控制参数的再现允许对车辆控制器的操作进行更彻底的诊断分析。换句话说，远程系统不依赖于从车辆控制器传送的控制参数的缩短列表(例如，几百个参数)。替代地，车辆控制器将传感器信息(即控制方案的输入)和致动器输出传送到远程系统。与车辆控制器使用的控制参数的总列表(例如，数万个控制参数的数量级)相比，传感器信息和致动器输出包括明显更少量的数据或信息(例如，数十条信息的数量级)。因此，数字化孪生体控制器允许使用一整套控制参数执行远程诊断，从而减少需要在车辆和远程系统之间传递的信息量。

通常，发动机控制模块或发动机控制单元具有以20毫秒到1秒的频率计算的大约10,000到20,000个参数。为了节省成本，发动机控制模块或单元(以及类似的其他类型的电子控制单元，例如变速器控制单元)包括最少的数据存储，并且大多数参数仅用于当前或主动计算(active calculations)。为了更好地了解各种条件下的控制行为，数据记录器可以安装在选定的或少数几辆单独的车辆上。数据记录器的使用可以增加数据存储量，并且包括将蜂窝信号数据传输到远程数据服务器。然而，以1秒的速率传输数据可能会限制为400到500个参数。有限的可用带宽促使以前的工程团队试图预测他们需要哪些控制参数子集进行分析或诊断。由于只有少于约5％的控制参数的总列表可以被实际地传送，因此很多时候远程诊断系统无法获得所有需要的信息。本文所公开的系统的各方面可以最小化通过蜂窝信号连接的数据传输，并且显著地增加信息的丰富性。这可以通过仅传输输入、积分器状态(用于历史记录)和输出(用于检查结果)来完成。然后可以使用完整的系统控制模拟作为发动机控制模块或单元的数字化孪生体在云(例如远程系统)上计算全套参数。

现在参考图1，示出了根据示例性实施例的车辆10。车辆10被构造为用于在公路上行驶。如本文所述，本文所述的概念适用于车辆，例如车辆10。在其他实施例中，本文讨论的概念可以应用于非公路车辆、发电机组和其他机械(例如，轮式装载机、推土机、发电机等)。

车辆10包括车辆控制器14，其被构造为至少部分地控制车辆10的操作并与远程系统18通信。在一些实施例中，车辆控制器14通过蜂窝连接或任何其他无线技术与远程系统通信。远程系统18被构造为从车辆控制器14接收信息并执行诊断、预测和/或在一些实施例中的控制操作。

如图2所示，车辆包括车辆控制器14；传感器阵列22，传感器阵列22构造成向车辆控制器14提供指示车辆10的各种操作参数(例如，发动机输出温度、NOx水平、车辆速度、发动机扭矩、悬架行驶距离等)的信号；致动器26(例如，马达、气动装置、伺服系统、线性致动器、压电致动器、阀、调节器等)，致动器26被布置成至少在其方面控制各种车辆系统(例如，燃料处理系统、空气处理系统、变速器、火花正时系统、制动系统、用于选择性催化还原后处理系统的柴油机排气流体加料器等)；发动机30或构造成向车辆10提供动力的其他原动机；连接到发动机并构造成推动车辆10进行地面运动的传动系统34；以及，构造成在由发动机30产生的废气释放到大气之前对其进行处理的后处理系统38。在一些实施例中，车辆控制器14构造成用于与远程系统18进行无线通信。在一些实施例中，车辆控制器14可以构造成(例如，通过以太网电缆或另一种类型的有线连接)与远程系统18周期性的有线通信。

传感器阵列22可以包括构造成直接测量操作参数的物理传感器(例如，氧气传感器、NOx传感器、温度传感器、压力传感器、应变仪等)和/或基于由其他物理传感器和算法或模型收集的信息确定操作参数的虚拟传感器(例如，基于从应变仪接收信息的车辆重量传感器)。另外，传感器阵列22包括提供指示用户输入的信号的一个或多个用户接口或控制件(例如，方向盘、加速踏板等)。在一些实施例中，例如，致动器26为燃料喷射系统中的燃料阀、空气处理系统中的空气阀和DEF给料系统中的DEF阀的形式。在一些实施例中，致动器26可以包括构造成物理地或虚拟地控制与车辆控制器14相关的车辆系统的任何设备，并且不限于与发动机30、传动系统34和后处理系统38相关的致动器。车辆10可以包括其他致动器26，并且车辆控制器14被配置为经由控制信号来控制致动器26。发动机30可包括压燃式发动机(例如柴油发动机)、火花点火式发动机(例如汽油发动机)或其他类型的原动机(例如电动或混合动力系统)。传动系统34和后处理系统38可以是构造成与发动机30一起操作的任何系统。

由于图1的组件被示为体现在车辆10中，因此车辆控制器14可以构造为一个或多个电子控制单元(ECU)。车辆控制器14可以与变速器控制单元、排气后处理控制单元、动力系控制模块、发动机控制模块等中的至少一个分离或包括在其中。在图3中更详细地描述了车辆控制器14的功能和结构。

现在参考图3，根据示例实施例示出了图1的车辆10的车辆控制器14的示意图。如图3所示，车辆控制器14包括具有处理器46和存储器设备50的处理电路42、控制系统54和通信接口74，其中，控制系统54具有构造成从传感器阵列22接收信息的输入电路58、构造成从输入电路58接收信息并确定控制参数的控制逻辑电路62、构造成接收控制参数并向致动器26发送指令的输出电路66以及构造成打包传感器信息和控制参数以与远程系统18通信的的远程信息处理电路70。通常，车辆控制器14被构造为至少部分地控制一个或多个车辆系统的操作。车辆控制器14还可被构造为对一个或多个车辆系统或组件执行一种或多种诊断和/或预测。输入电路58从包括任何用户接口或控制的传感器阵列22收集信息，并且控制逻辑电路62确定经由输出电路66提供给致动器26的控制参数以实施对车辆10的控制。

在一种配置中，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70被实施为可由处理器(例如处理器46)执行的机器或计算机可读介质。如本文所述以及其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。计算机可读介质可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此连接。

在另一种配置中，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70被实施为硬件单元，例如电子控制单元。这样，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以体现为包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等的一个或多个电路部件。在一些实施例中，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以采用一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路、和任何其他类型的“电路”的形式。在这方面，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以包括用于完成或促进本文所述操作实现的任何类型的部件。例如，这里描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等。输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70还可包括可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以包括一个或多个用于存储可由输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70的(一个或多个)处理器执行的指令的存储器设备。一个或多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于存储器设备50和处理器46提供的相同的定义。在一些硬件单元配置中，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以在地理上分散在车辆中的各个单独的位置。替代地并且如图所示，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以体现在单个单元/壳体中或内部，其示为车辆控制器14。

在所示的示例中，车辆控制器14包括具有处理器46和存储器设备50的处理电路42。处理电路42可以被构造或配置为执行或实现本文所描述的关于输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置将输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70表示为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着限制，因为本公开考虑了其他实施例，其中输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70或输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70中的至少一个电路被配置为硬件单元。所有这些组合和变化都旨在落入本公开的范围内。

处理器46可以被实现为旨在执行本文所述的功能的通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其任何组合。通用处理器可以是微处理器，或者任何常规处理器或状态机。处理器46还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储的或以其他方式访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。

存储器设备50(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个用于存储数据和/或计算机代码的设备(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储)，以完成或促进本公开中描述的各种处理、层和模块。存储器设备50可以可通信地连接到处理器46，以向处理器46提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，存储器设备50可以是或包括有形的、非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器设备50可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。

输入电路58被构造为经由通信接口74从传感器阵列22接收传感器信息。输入电路58可以修改或格式化传感器信息(例如，经由模拟/数字转换器)，使得控制逻辑电路62可以容易地使用传感器信息。在一个实施例中，传感器信息可以是来自巡航控制系统的速度调整请求。

控制逻辑电路62被构造为从输入电路58接收传感器信息，并基于传感器信息确定控制参数。“控制参数”是指在控制逻辑电路62内由嵌入式控制逻辑、模型、算法或其他控制方案确定的值或信息。“控制参数”是相对于输入和输出的中间值或信息。在这方面，控制参数可以包括表示车辆系统的状况或状态的值或信息、预测状态信息或任何其他值或信息，或者控制逻辑电路62用来确定控制器14应该做什么或输出应该是什么的中间值或信息。在一些实施例中，控制逻辑电路62在操作期间生成数万个控制参数。“控制参数”用于生成和确定被传输到用于控制车辆系统的一个或多个致动器的输出。

对于现代内燃发动机(例如发动机30)，需要复杂的控制方案来平衡要求以尽可能最佳的燃料经济性提供动力，同时确保控制排放。发动机30被操作以满足耐久性期望，并且车辆控制器14可以诊断执行或排放中的各种问题。在各种占空比、环境条件以及部分到部分变化中进行操作和控制。为了控制满足这些要求所需的技术，使用“控制参数”来了解组件的当前状态以及如何调整致动器。在典型的现代柴油发动机上，大约有三十个传感器和十五个致动器。因此，发动机30可以包括多种传感器和致动器。这包括以下条目：空气处理组件，包括可变几何涡轮增压器、EGR阀、节气门、可变阀致动器等；燃烧，包括在数量和时间、燃料压力等方面变化的多次燃料喷射事件；和后处理，包括催化剂床温度、储存的成分(如氨或颗粒物)、催化剂填充或再生的进展、特殊清洁事件等。对于能够诊断发动机30以进行维修并确认没有传感器、致动器或组件性能不佳并导致排放增加也是有利的。

在一些实施例中，控制逻辑电路62包括算法或传统控制逻辑(例如，PID等)。在一些实施例中，控制逻辑电路62包括用于组件集成或其他基于模型的逻辑的建模架构(例如，利用查找表的物理建模系统)。在一些实施例中，控制逻辑电路62利用存储在存储器设备50上的一个或多个查找表来确定控制参数。在一些实施例中，控制逻辑电路62可以根据需要包括人工智能或机器学习电路、或模糊逻辑电路。在一个实施例中，控制逻辑电路62可以接收速度调整请求，并确定燃料流量形式的控制参数。

输出电路66被构造为从控制逻辑电路62接收控制参数，并且基于控制参数经由通信接口74以致动信息(即，“输出”)的形式向致动器26提供输出。在一个实施例中，输出电路66接收来自控制逻辑电路62的燃料流量并将脉宽调制信号输出到燃料喷射器以实现燃料流量。

远程信息处理电路70被构造为接收来自输入电路58的传感器信息和来自输出电路66的致动信息。在一些实施例中，远程信息处理电路70直接从输入电路58和输出电路66接收传感器信息和致动信息。在一些实施例中，输入信息和致动信息被存储在存储器设备50中，并且远程信息处理电路从存储器设备50检索传感器信息和致动信息。远程信息处理电路70还被构造为将传感器信息和致动信息格式化成可以经由无线通信系统有效地发送到远程系统18的数据包。在一些实施例中，该数据包被构造用于通过蜂窝网络或调制解调器传输。在一些实施例中，可以使用不同的通信网络/结构(例如，

WiFi、卫星通信、车辆对X(例如，“X”是基础设施、另一辆车辆等)。远程信息处理电路70被构造为与远程系统18连接和通信。在一些实施例中，远程信息处理电路70通过通信接口74与远程系统18通信。在一些实施例中，远程信息处理电路70是单独的控制器系统，其被构造为接收传感器信息和致动信息并且独立于通信接口74与外部系统(例如，远程系统18)通信。

远程系统18可以是云计算组件。远程系统18可以包括一个或多个服务器。远程系统18被构造为与一个或多个车辆控制器14通信。在图3中更详细地描述了远程系统18的功能和结构。

现在参考图3，根据示例实施例示出了图1的车辆10的远程系统18的示意图。如图3所示，远程系统18包括具有远程处理器82和远程存储器设备86的远程处理电路78、远程控制系统90和远程通信接口106，其中，远程控制系统90具有构造成从车辆控制器14的远程信息处理电路70接收传感器信息的远程输入电路94、构造成虚拟地重建车辆控制器14的控制逻辑电路62的控制逻辑的远程孪生体电路98、构造成从车辆控制器14的远程信息处理电路70接收致动信息并将致动信息与由远程孪生体电路98确定的虚拟输出信息进行比较的远程输出电路102、以及构造成分析传感器信息、致动信息和控制参数的诊断电路104。通常，远程系统18被构造为从车辆控制器14的远程信息处理电路70接收数据包、解包数据包、在远程孪生体电路98内重新创建控制逻辑电路62的控制逻辑、并且利用在远程孪生体电路98内创建的参数进行诊断分析。

在一种配置中，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104被实施为可由处理器(例如远程处理器82)执行的机器或计算机可读介质。如本文所述以及其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可包括定义数据采集(或数据传输)频率的可编程逻辑。计算机可读介质可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此连接。

在另一配置中，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104被实施为硬件单元，例如电子控制单元。这样，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以被实施为包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等的一个或多个电路组件。在一些实施例中，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以采用一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路、和任何其他类型的“电路”的形式。在这方面，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以包括用于实现或促进实现本文所述操作实现的任何类型的组件。例如，这里描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等。远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104还可以包括可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以包括一个或多个用于存储可由远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104的(一个或多个)处理器执行的指令的存储器设备。一个或多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于远程存储器设备86和远程处理器82提供的相同的定义。在一些硬件单元配置中，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以地理上分散在车辆中的各个单独的位置。替代地并且如图所示，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以体现在单个单元/壳体中或内部，其显示为远程系统18。

在所示的示例中，远程系统18包括具有远程处理器82和远程存储器设备86的远程处理电路78。远程处理电路78可以被构造或配置为执行或实现本文所描述的关于远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104的指令、命令和/或控制过程。所描绘的配置将远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104表示为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着限制，因为本公开考虑了其他实施例，其中远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104或远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104中的至少一个电路被配置为硬件单元。所有这些组合和变化都旨在落入本公开的范围内。

用于实现结合本文所公开的实施例描述的各种过程、操作、说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理组件(例如，远程处理器82)可以用旨在执行本文所述的功能的通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或者任何常规处理器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，远程输入电路94、远程孪生体电路98、远程输出电路102和诊断电路104可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储的或以其他方式访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。

远程存储器设备86(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个用于存储数据和/或计算机代码的设备(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储)，以完成或促进本公开中描述的各种处理、层和模块。远程存储器设备86可以可通信地连接到远程处理器82，以向远程处理器82提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，远程存储器设备86可以是或包括有形的、非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，远程存储器设备86可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。

远程输入电路94被构造为从车辆控制器14的远程信息处理电路70接收数据包并且解包或检索传感器信息。在一些实施例中，传感器信息直接从远程信息处理电路70接收，而不使用数据包或其他格式化或压缩。与输入电路58类似，远程输入电路94可以修改或格式化传感器信息(例如，经由模拟/数字转换器)，使得远程孪生体电路98可以容易地使用传感器信息来产生与车辆控制器14的控制逻辑电路62产生的结果基本相同的结果(例如控制参数)。

远程孪生体电路98(例如，远程孪生体ECU)的结构与控制逻辑电路62类似，使得远程孪生体电路98在与给定相同传感器信息的控制逻辑电路62相比时能够再现相同的控制参数。远程孪生体电路98被构造为从远程输入电路94接收传感器信息，并基于传感器信息确定控制参数。在一些实施例中，远程孪生体电路98包括算法或传统控制逻辑(例如，PID等)。在一些实施例中，远程孪生体电路98包括用于组件集成或其他基于模型的逻辑的建模架构(例如，利用查找表的物理建模系统)。在一些实施例中，远程孪生体电路98利用存储在远程存储器设备86上的一个或多个查找表来确定控制参数。在一些实施例中，远程孪生体电路98可以根据需要包括人工智能或机器学习电路、或模糊逻辑电路。在一些实施例中，远程孪生体电路98是可执行软件形式的虚拟电路。

类似于输出电路66，远程输出电路102被构造为从远程孪生体电路98接收控制参数并且基于控制参数确定致动信息。

诊断电路104被构造成分析传感器信息、控制参数和致动信息以诊断车辆控制器14的问题或操作动作。如上所述，车辆控制器14的控制逻辑电路62在操作期间产生数以万计的控制参数并且该数量的数据点在无线网络上传送是不可行的。远程孪生体电路98被构造为在远程系统18中再现那些数以万计的控制参数，其中可以分析控制参数以及传感器信息和致动信息以用于诊断目的。访问全套控制参数允许工程师比以前仅访问几百个预选控制参数更好地了解车辆10的操作模式。

如图4所示，操作车辆控制器14和远程系统18的方法110包括在步骤114，在输入电路58处接收传感器信息。输入电路58将传感器信息提供给控制逻辑电路62，并且在步骤118，控制逻辑电路62确定控制参数并且在步骤122确定输出。在步骤126，输出电路66确定致动信息并控制致动器26的致动。

在步骤130，远程信息处理电路70将传感器信息和致动信息打包成数据包，并且在步骤134，数据包被传送到远程系统18。在步骤138，远程系统18解包数据包，使得远程输入电路94接收传感器信息并且诊断电路104接收致动信息。在步骤142，远程孪生体电路98响应于接收到的传感器信息确定控制参数和输出。在步骤146，由远程输出电路102确定远程致动信息。

在步骤150，诊断电路104接收传感器信息、控制参数、致动信息和远程致动信息并进行诊断活动。在一些实施例中，诊断活动包括确定车辆10的失灵、故障或异常动作的原因。访问所有控制参数(而不仅仅是一个预定的子集)的能力，为准确确定任何问题或异常的根本原因提供了更大的机会。

更具体地，远程系统18和远程孪生体电路98允许控制逻辑电路62的精确复制，从而可以提取所有操作状态、控制参数和计算/确定，以用于诊断目的。远程孪生体电路98可以被称为控制逻辑电路62的数字化孪生体，并且可以与用于组件集成的建模架构结合使用，以深入了解系统(例如，发动机30、后处理系统给料器等)如何运行。

如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有广泛的含义，与本公开的主题所属领域的普通技术人员的普通和公认的用法相一致。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求中所述的本公开的范围内。

应当注意的是，如本文中用来描述各种实施例的术语“示例”及其变体旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示或说明(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必须是非凡的或最优的示例)。

如本文所用，术语“联接”及其变型是指两个构件彼此直接或间接地连接。这样的连接可以是静止的(例如，永久的或固定的)或可移动的(例如，可移动的或可释放的)。可以通过将两个构件直接彼此联接、使用一个或多个单独的中间构件将两个构件彼此联接、或者使用与两个构件中的一个一体形成为单个整体的中间构件将两个构件彼此联接来实现这种连接。如果通过附加术语(例如，直接联接)对“联接”或其变体进行了修改，则上面提供的“联接”的通用定义将通过附加术语的简单语言含义进行修改(例如，“直接联接”是指没有任何单独的中间构件的两个构件的连接)，所得到的定义比上面提供的“联接”的通用定义要窄。这样的联接可以是机械的、电子的或流体的。例如，电路A可通信地“联接”到电路B的可表示电路A直接与电路B通信(即没有中间媒介)或与电路B间接通信(例如通过一个或多个中间媒介)。

本文对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”)的引用仅用于描述图中各种元件的方向。应当注意，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这些变型旨在被本公开所涵盖。

虽然在图3中示出了具有特定功能的各种电路，但是应当理解，车辆控制器14和/或远程系统18可以包括用于完成本文描述的功能的任何数量的电路。例如，输入电路58、控制逻辑电路62、输出电路66和远程信息处理电路70的活动和功能可以组合成多个电路或作为单个电路。还可以包括具有附加功能的附加电路。此外，控制器14还可以控制超出本公开范围的其他活动。

如上所述，在一种配置中，“电路”可以在机器可读介质中实现，以由各种类型的处理器(例如图3的处理器46)执行。例如，所识别的可执行代码的电路可以包括计算机指令的一个或多个例如被组织为对象，过程或功能的物理或逻辑块。然而，所识别的电路的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的分散指令，这些指令当逻辑地连接在一起时，构成电路并实现电路的所述目的。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令，甚至可以分布在几个不同的代码段上，不同的程序之间，以及几个存储器设备上。类似地，可以在电路内识别和说明操作数据，并且可以以任何合适的形式实现操作数据并且在任何合适类型的数据结构内组织操作数据。操作数据可以收集作为单个数据集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。

尽管以上简要地定义了术语“处理器”，但是术语“处理器”和“处理电路”意在被广泛地解释。就此而言并且如上所述，“处理器”可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理组件。一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等形式。在一些实施例中，一个或多个处理器可以在装置外部，例如，一个或多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。优选地或另外地，一个或多个处理器可以是在装置的内部和/或本地的。在这方面，给定电路或其组件可以布置在本地(例如，作为本地服务器、本地计算系统等的一部分)或远程(例如，作为远程服务器的一部分，例如基于云的服务器)。为此，如本文所述的“电路”可包括分布在一个或多个位置上的组件。

在本公开范围内的实施例包含包括用于携带或在其上存储机器可执行指令或数据结构的机器可读介质的程序产品。这种机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。作为示例，这种机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁性存储设备、或可用于以机器可执行指令或数据结构形式携带或存储所需程序代码并可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何其他介质。上述组合也包括在机器可读介质的范围内。例如，机器可执行指令包括使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某些功能或一组功能的指令和数据。

尽管附图和描述可以示出方法步骤的特定顺序，但是除非上文另外指定，否则这些步骤的顺序可能与所描绘和描述的步骤不同。另外，除非以上另外指定，否则可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化可以例如取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都在本公开的范围内。同样，可以使用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成所描述方法的软件实现，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

重要的是要注意，如各种示例性实施例所示的车辆控制器和远程系统的构造和布置仅是说明性的。另外，一个实施例中公开的任何元件可以与本文公开的任何其他实施例结合或利用。例如，至少在段落[0026]中描述的示例性实施例的输出电路66可以结合在至少在段落[0025]中描述的示例性实施例的控制逻辑电路62中。尽管上面仅描述了来自一个实施例的可以在另一实施例中结合或利用的元件的一个示例，但是应当理解，各种实施例的其他元件可以与本文公开的任何其他实施例结合或利用。

Claims (20)

1.一种系统，其特征在于，所述系统包括：

车辆的车辆系统致动器；

与所述车辆系统致动器相关联的传感器阵列；

车辆控制器，所述车辆控制器包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：

从所述传感器阵列接收传感器信息；

基于所述传感器信息使用控制方案确定本地控制参数；

基于所述本地控制参数向致动器提供本地致动信息；以及

通过远程信息处理设备传输所述传感器信息；以及

远程处理电路，所述远程处理电路位于远离所述车辆的位置，所述远程处理电路包括耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：

从所述远程信息处理设备接收所述传感器信息；

基于所述传感器信息使用所述控制方案确定远程控制参数；以及

使用所述远程控制参数执行诊断。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程处理电路被构造为：

从所述远程信息处理设备接收所述本地致动信息；

基于所述远程控制参数生成远程致动信息；以及

将所述远程致动信息与所述本地致动信息进行比较。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程控制参数与所述本地控制参数相同。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，传输所述传感器信息包括将所述传感器信息组装成通过蜂窝网络传输的压缩数据包。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆系统致动器与发动机、变速器或后处理系统相关联。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程处理电路被构造为独立于所述车辆控制器确定所述远程控制参数。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程处理电路被构造为基于所述诊断来实施预测性维护。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程处理电路被构造为利用所述诊断重建所述车辆控制器的故障状况。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆控制器是所述车辆的发动机控制单元。

10.一种处理电路，其特征在于，所述处理电路包括：

耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：

从安装在车辆中的传感器阵列接收传感器信息，

基于所述传感器信息使用控制方案确定本地控制参数；

通过远程信息处理设备将所述传感器信息传输到远离所述车辆定位的数字化孪生体处理电路；

通过所述远程信息处理设备接收由所述数字化孪生体处理电路使用所述控制方案确定的远程控制参数；和

使用所述远程控制参数更新所述本地控制参数。

11.根据权利要求10所述的处理电路，其特征在于，所述一个或多个处理器被构造为基于所述本地控制参数向致动器提供本地致动信息。

12.根据权利要求11所述的处理电路，其特征在于，所述一个或多个处理器被构造为经由所述远程信息处理设备将所述本地致动信息传输到所述数字孪生体处理电路。

13.根据权利要求10所述的处理电路，其特征在于，传输所述传感器信息包括将所述传感器信息组装成通过蜂窝网络传输的压缩数据包。

14.根据权利要求10所述的处理电路，其特征在于，所述处理电路是所述车辆的发动机控制单元。

15.一种处理电路，其特征在于，所述处理电路位于远离车辆的位置，并且所述处理电路包括：

耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器设备，所述一个或多个存储器设备被配置为在其上存储指令，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器：

从车辆控制器的远程信息处理设备接收传感器信息；

基于所述传感器信息确定远程控制参数以复制所述车辆控制器的本地控制参数；和

分析所述远程控制参数以提供所述车辆控制器的诊断、预测性维护或故障状况再现中的至少一种。

16.根据权利要求15所述的处理电路，其特征在于，所述远程控制参数与所述本地控制参数相同。

17.根据权利要求15所述的处理电路，其特征在于，所述一个或多个处理器被构造为：

从所述远程信息处理设备接收本地致动信息；

基于所述远程控制参数生成远程致动信息；以及

将所述远程致动信息与所述本地致动信息进行比较。

18.根据权利要求15所述的处理电路，其特征在于，所述一个或多个处理器被构造为独立地确定所述远程控制参数。

19.根据权利要求15所述的处理电路，其特征在于，接收所述传感器信息包括：通过蜂窝网络接收压缩数据包，以及解包所述压缩数据包。

20.根据权利要求15所述的处理电路，其特征在于，所述一个或多个处理器被构造围将所述远程控制参数传输到所述车辆控制器的所述远程信息处理设备。

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