DE102007006715A1

DE102007006715A1 - Diagnosesystem und Diagnoseverfahren für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Kraftfahrzeugsystem

Info

Publication number: DE102007006715A1
Application number: DE200710006715
Authority: DE
Inventors: Olaf Krieger; Andreas Breuer; Tobias Müller; Ulrich Dr.-Ing. Siebel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-02-10
Filing date: 2007-02-10
Publication date: 2008-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Kraftfahrzeugsystem (57).
Das Diagnoseverfahren umfasst die Schritte:
a) Bereitstellen eines Strukturdatensatzes (61, 61' 81), wobei der Strukturdatensatz (61, 61', 81) einen Stromlaufplan des elektrischen Systems (57), in dem die Komponenten und Messstellen umfasst sind, und für jede der Komponenten einen Ausfallwahrscheinlichkeitswert und für jede der Messstellen einen Zugangsaufwandswert umfasst,
b) Ermitteln aller möglichen Messungen anhand des Strukturdatensatzes (61, 61' 81),
c) Bestimmen eines Vorschlagswertes für jede der möglichen Messungen anhand der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und Messaufwandswerte, die, basierend auf den Zugangsaufwandswerten, ermittelt werden,
d) Ermitteln eines Optimums der Vorschlagswerte und
e) Ausgeben eines Messvorschlags, der die Messung angibt, die mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem und ein Diagnoseverfahren für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Kraftfahrzeugsystem.
Bei im Stand der Technik bekannten Diagnoseverfahren und Diagnosesystemen für ein Diagnostizieren elektrischer Systeme werden heutzutage auf Expertenwissen beruhende Prüfabläufe ausgeführt. Treten in einem elektrischen System, beispielsweise an einem elektrischen Fahrzeugsystem, welches eine Vielzahl von Komponenten umfasst, Fehler auf, so werden häufig in einzelnen als Steuergeräte ausgebildeten Komponenten Fehlercodes abgespeichert. Diese ermöglichen meistens eine erste Eingrenzung einer möglichen Fehlerursache. Um die Komponente, die tatsächlich schadhaft ist, festzustellen, ist es jedoch in der Regel notwendig, eine Reihe von Messungen durchzuführen, die anhand eines vorfestgelegten Prüfplanes abgearbeitet werden. Hierbei werden häufig Diagnosesysteme eingesetzt, die einen Servicetechniker bei der Diagnosearbeit unterstützen. Ein solches Diagnosesystem weist einen Servicetechniker beispielsweise an, bestimmte Messungen auszuführen, um den Fehler einzugrenzen. Hierfür ist es notwendig, dass das Diagnosesystem einen auf das entsprechende zu diagnostizierende elektrische System abgestimmten Prüfplan umfasst.
Solche Systeme und Verfahren haben sich in der Vergangenheit als nützlich erwiesen. Mit einer zunehmenden Variantenvielfalt, mit der beispielsweise Kraftfahrzeuge heutzutage hergestellt werden, ist es jedoch kaum noch möglich, Prüfpläne zu erstellen, die eine Abprüfung der elektrischen Fahrzeugsysteme eines bestimmten Kraftfahrzeugs sinnvoll ermöglichen. Entweder umfassen die Prüfpläne eine Vielzahl von Messungen, die eine systematische Fehleranalyse für alle möglichen Fahrzeugvarianten und somit Varianten des elektrischen Fahrzeugsystems ermöglichen, oder sie sind nicht in der Lage, für alle tatsächlich hergestellten elektrischen Fahrzeugsysteme, d. h. alle hergestellten Fahrzeugvarianten, eine Fehlereingrenzung zielführend zu begleiten.
Unter elektrischen Komponenten werden im Folgenden alle Bestandteile eines elektrischen Systems verstanden. Elektrische Komponenten umfassen somit Leitungen, Knotenpunkte, Stecker, Steuergeräte, elektrische und/oder elektronische Messsensoren, Aktoren, Splices usw.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Diagnoseverfahren und ein Diagnosesystem für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Fahrzeugsystem, zu schaffen, die in der Lage sind, sinnvoll mit einer Vielzahl von Varianten des elektrischen Systems eingesetzt zu werden, ohne im Voraus für jede der Varianten einen speziellen Prüfplan zu umfassen.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Diagnoseverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Diagnosesystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zur Lösung der technischen Aufgabe wird ein Diagnoseverfahren für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Kraftfahrzeugsystem, vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines Strukturdatensatzes, wobei der Strukturdatensatz einen Stromlaufplan des elektrischen Systems, in dem die Komponenten und Messstellen umfasst sind, und für jede der Komponenten einen Ausfallwahrscheinlichkeitswert und für jede der Messstellen einen Zugangsaufwandswert umfasst,
b) Ermitteln aller möglichen Messungen anhand des Strukturdatensatzes,
c) Bestimmen eines Vorschlagswertes für jede der möglichen Messungen anhand der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und Messaufwandswerten, die basierend auf den Zugangsaufwandswerten ermittelt werden,
d) Ermitteln eines Optimums der Vorschlagswerte und
e) Ausgeben eines Messvorschlags, der eine Messung angibt, die mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondiert.

Ferner wird ein Diagnosesystem zum Diagnostizieren eines elektrische Komponenten umfassenden elektrischen Systems, insbesondere eines Kraftfahrzeugsystems, vorgeschlagen, das umfasst: mindestens eine Speichervorrichtung, in der ein Programmcode abgelegt ist, eine programmgesteuerte Steuereinrichtung zum Ausführen des Programmcodes und eine durch die Steuereinrichtung ansteuerbare Ausgabeeinheit, wobei der Programmcode so ausgestaltet ist, dass ein Strukturdatensatz, der einen Stromlaufplan des elektrischen Systems, in dem die Komponenten und Messstellen umfasst sind, und für jede der Komponenten einen Ausfallwahrscheinlichkeitswert und für jede der Messstellen einen Zugangsaufwandswert umfasst, analysierbar ist, um alle möglichen Messungen anhand des Strukturdatensatzes zu ermitteln, für jede der möglichen Messungen anhand der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und Messaufwandswerten, die basierend auf den Zugangsaufwandswerten ermittelbar sind, Vorschlagswerte zu bestimmen und ein Optimum der Vorschlagswerte zu bestimmen und einen Messvorschlag über die Ausgabeeinheit auszugeben, der die Messung angibt, die mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondiert. Hierüber wird es möglich, basierend auf der Kenntnis des Strukturdatensatzes, der zum einen eine Topologie der zu dem elektrischen System zusammengefügten Komponenten und Messstellen (einen Stromlaufplan) sowie andererseits die Ausfallswahrscheinlichkeiten der Komponenten und ferner für Messstellen jeweils einen so genannten Zugangsaufwandswert umfasst, individuell für das jeweilige elektrische System zumindest einen optimalen Messvorschlag für eine Diagnose des Systems zu unterbreiten. In manchen Fällen können mehrere gleichwertige Messvorschläge existieren. Die Zugangsaufwandswerte sind jeweils ein Maß dafür, wie aufwendig es ist, die jeweilige Messstelle für eine Messung zu verwenden. Ist die Messstelle beispielsweise frei zugänglich, so wird ein Zugangsaufwandswert geringer sein als bei einer Messstelle, die erst zugänglich ist, nachdem eine Komponente mechanisch entfernt wurde. Die Berücksichtigung des Zugangsaufwands für die einzelnen Messstellen ist bei einem elektrischen System wie einem Fahrzeugsystem von besonderer Bedeutung, das in ein komplexes Produkt, hier ein Kraftfahrzeug, integriert ist. Ein Zugangsaufwandswert kann beispielsweise in Zeiteinheiten angegeben werden, die ein durchschnittlich geschulter Techniker benötigt, um sich einen Messzugang zu der entsprechenden Messstelle zu verschaffen.
Ein Strukturdatensatz des elektrischen Systems kann in der Regel ohne einen allzu großen Aufwand während des Fertigungsprozesses erstellt werden. Bei Kraftfahrzeugen werden heutzutage beispielsweise die in einem Kraftfahrzeug verbauten Kabelbäume fahrzeugindividuell hergestellt. Die für diese Herstellung zur Verfügung stehenden Informationen können zusammengetragen und verwendet werden, um einen Stromlaufplan und mittels der weiteren notwendigen Daten über Messstellenzugangswerte und Ausfallwahrscheinlichkeiten einen Strukturdatensatz des elektrischen Fahrzeugsystems zu erstellen. Ebenso ist es möglich, die zur Erstellung eines Strukturdatensatzes notwendigen Informationen in einer Datenbank des Herstellers abzuspeichern und einen Strukturdatensatz erst bei Anforderung zu erstellen. Zur Identifizierung des individuellen Fahrzeugs kann hierbei beispielsweise dessen Fahrgestellnummer verwendet werden.
Einen vollständigen individuellen Prüfungsablauf erhält man bei einem Diagnoseverfahren, das zusätzlich die Schritte umfasst:

f) Erfassen eines Messergebnisses,
g) Modifizieren des Strukturdatensatzes anhand des Messergebnisses und
h) Iterieren der Schritte b) bis h).

Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die erzielten Messergebnisse einer Messung während der Diagnose verwendet werden, um einen nächsten Messschritt vorzuschlagen. Kann aufgrund eines Messergebnisses für eine Reihe von Komponenten deren Fehlerhaftigkeit ausgeschlossen werden, so beeinflusst dieses die Auswahl eines nächsten Messvorschlags. Bereits als nicht schadhaft erkannte Komponente werden so vorzugsweise nicht erneut untersucht.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Diagnoseverfahrens sieht vor, dass das Modifizieren ein Verändern einer Topologie des Strukturdatensatzes, eines der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und/oder eines der Zugangsaufwandswerte umfasst. Wird beispielsweise ein Stecker innerhalb des elektrischen Systems abgezogen, um eine Messstelle freizulegen, so wird dieses als Folge des Erfassens des entsprechenden Messergebnisses registriert und führt zu einer Modifikation der Topologie, die nun das elektrische System mit dem abgezogenen Stecker widerspiegelt. Hierdurch kann sich ebenfalls ein Zugangsaufwand zu einer anderen Messstelle verändern. Ebenso ist es in der Regel möglich, anhand des Messergebnisses die Fehlerausfallwahrscheinlichkeit einzelner Komponenten neu zu bewerten. So wird beispielsweise der Messzugangsaufwandswert einer Messstelle, die freigelegt ist, erniedrigt. Ferner werden Ausfallwahrscheinlichkeitswerte von Komponenten, die bereits als fehlerfrei diagnostiziert wurden, auf null gesetzt. Hierdurch lässt sich eine Eingrenzung eines Fehlers deutlich beschleunigen.
Um eine Fehleranalyse auszuführen, werden häufig unterschiedliche Messverfahren eingesetzt. Daher sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zum Ausführen der Messungen mindestens zwei unterschiedliche Messverfahren zur Verfügung stehen, wobei jedem der Messverfahren ein Messverfahrenaufwandswert zugeordnet ist und beim Bestimmen der Messaufwandswerte zusätzlich zu den Zugangsaufwandswerten die entsprechenden Messverfahrenaufwandswerte einbezogen werden. Benötigt beispielsweise ein erstes Messverfahren eine Zeiteinheit, um ausgeführt zu werden, und ein zweites Messverfahren zehn Zeiteinheiten, so ist dies im Hinblick auf eine möglichst effiziente und schnelle Beseitigung und Eingrenzung des Fehlers bei der Diagnose zu berücksichtigen. Eine Messung gemäß dem ersten Messverfahren wird somit gegenüber einer Messung mit dem zweiten Messverfahren bevorzugt, sofern an derselben Messstelle dieselben Komponenten hinsichtlich einer Fehlerhaftigkeit mit den beiden Messverfahren untersucht werden können.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, bei der Berechnung der Vorschlagswerte einen Quotienten aus einer Summe der Ausfallwahrscheinlichkeiten der mittels der entsprechenden Messung überprüften Komponenten und einer Summe des oder der für die entsprechende Messung relevanten Messzugangsaufwandswerte und des Messverfahrenaufwandswertes zu bilden. Dieser Quotient kann zusätzlich beispielsweise mittels eines Faktors gewichtet werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorschlagswerte basierend auf einem mit der entsprechenden der möglichen Messungen erzielbaren Informationsgewinn im Verhältnis zu dem entsprechenden Messaufwand ermittelt werden. Hierdurch wird eine besonders schnelle Eingrenzung des Fehlers erreicht. Sind beispielsweise acht dieselbe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisende Komponenten miteinander in Reihe verschaltet und ist ferner zwischen jeweils zwei benachbarten Komponenten eine Messstelle vorgesehen, die jeweils denselben Zugangsaufwandswert aufweisen, und kann durch eine Messung jeweils festgestellt werden, ob die in die Messung einbezogenen Komponenten fehlerhaft oder fehlerfrei sind, so kann unter Berücksichtigung des Informationsgewinns jeweils innerhalb von höchstens drei Messungen die fehlerhafte Komponente aufgespürt werden, wie unten ausgeführt ist.
Liegt zu Beginn des Diagnoseverfahrens bereits eine Fehlerbeschreibung oder ein Fehlercode vor, so ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass anhand eines Fehlercodes der Strukturdatensatz modifiziert wird, so dass der nun modifizierte Strukturdatensatz nur noch einen zu berücksichtigenden Teil des ursprünglichen Strukturdatensatzes umfasst. Hierdurch kann eine Diagnose erheblich beschleunigt werden, da Komponenten, die mit Sicherheit nicht zu der Fehlerursache beitragen können, von vornherein unberücksichtigt bleiben. Eine Fehlerbeschreibung eines Nutzers kann beispielsweise anhand einer Tabelle, in der Fehler und Fehlercodes einander zugeordnet sind, in einen Fehlercode umgesetzt werden. Aufgrund des Fehlercodes ist in der Regel eine Eingrenzung des Fehlerortes als auch der Fehlerart möglich. Hierdurch ist somit sowohl eine topologische Eingrenzung des Strukturdatensatzes als auch gegebenenfalls der sinnvollerweise auszuführenden Messverfahren möglich.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass anhand des Messergebnisses und des Strukturdatensatzes ermittelt wird, ob eine fehlerhafte Komponente oder mehrere nicht weiter eingrenzbare möglicherweise fehlerhafte Komponenten eingegrenzt sind, und sofern dies der Fall ist, die Iteration beendet und eine die fehlerhafte Komponente oder die mehreren möglicherweise fehlerhaften Komponenten angebende Ausgabe ausgegeben wird. Nicht weiter eingrenzbar ist eine fehlerhafte Komponente beispielsweise dann, wenn sie in Reihe mit anderen Komponenten verschaltet ist und zwischen diesen Komponenten keine Messstellen existieren.
Der Strukturdatensatz kann in der Speichervorrichtung des Diagnosesystems oder einer weiteren Speichervorrichtung abgelegt sein. Beispielsweise kann der Strukturdatensatz ursprünglich in einer Speichervorrichtung des elektrischen Systems oder einem hierzu gehörigen Speichermedium, beispielsweise einer DVD, einer Memorycard usw. gespeichert sein. Vorteilhafterweise wird zumindest der modifizierte Strukturdatensatz teilweise in einem wieher-beschreibbaren Speicher abgelegt. Ferner kann es vorteilhaft sein, den Strukturdatensatz mit Informationen einer Datenbank abzugleichen, in der beispielsweise aktualisierte Ausfallswahrscheinlichkeiten der einzelnen Komponenten abgelegt sind. So kann beispielsweise der Strukturdatensatz eines individuellen Fahrzeugs durch neue Erkenntnisse, die sich im Laufe eines Produktzyklusses des elektrischen Systems ergeben haben und eine Veränderung der Ausfallswahrscheinlichkeiten nahe liegen, ergänzt werden. Ebenso vorteilhaft ist es, den Strukturdatensatz in einer Datenbank vorzuhalten, die Beispielsweise der Hersteller des elektrischen Systems unterhält. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Strukturdatensatz auf Anforderung anhand von Informationen, die in einer Datenbank abgelegt sind, erzeugt und bereitgestellt wird.
Die übrigen Merkmale des erfindungsgemäßen Diagnosesystems weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des Diagnoseverfahrens auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Diagnoseverfahrens;
2 eine Ausführungsform eines Diagnosesystems; und
3 eine schematische Darstellung eines Strukturdatensatzes eines elektrischen Systems.
In 1 ist ein Ablaufdiagramm 1 eines Diagnoseverfahrens abgebildet. Nach einem Start 3 wird zunächst ein Strukturdatensatz (SDS) bereitgestellt 5. Das Bereitstellen des Strukturdatensatzes kann u. a. das Einlesen des Strukturdatensatzes aus einem Kraftfahrzeug (KFZ) umfassen 7. Alternativ kann der Strukturdatensatz aus einem Speichermedium eingelesen werden bzw. bereits in einem Speichermedium des Diagnosesystems vorhanden sein. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Bereitstellen des Strukturdatensatzes ein Abgleichen 9 des Strukturdatensatzes mit einer Datenbank des Kraftfahrzeugherstellers umfasst. Hierdurch ist es möglich, in dem Strukturdatensatz enthaltene Ausfallwahrscheinlichkeitswerte zu aktualisieren. Hat sich beispielsweise gezeigt, dass eine bestimmte Komponente in Kraftfahrzeugen eine höhere Fehlerauswahlwahrscheinlichkeit aufweist, als dies ursprünglich durch den Hersteller der Komponente angegeben war, so kann der Strukturdatensatz in diesem Punkt aktualisiert werden. Auf diese Weise können Informationen, die bei einer Analyse anderer vergleichbarer Systeme gewonnen wurden, mit berücksichtigt werden. Ebenso vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Strukturdatensatz des Kraftfahrzeugs 1 aus der Datenbank des Herstellers eingelesen wird. Hierbei können das Einlesen und Aktualisieren gemeinsam ausgeführt sein. Dieses gilt insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen in der Datenbank des Herstellers nicht die Strukturdatensätze selbst, sondern nur Informationen abgelegt sind, die eine automatische Generierung bei Bedarf (on demand) erlauben. Das Bereitstellen des Strukturdatensatzes kann somit das Einlesen aus einer externen Datenbank umfassen. Zur Generierung und/oder Identifizierung des Fahrzeugs bzw. der Strukturdaten in der Datenbank kann beispielsweise eine Fahrgestellnummer des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Aus dem Kraftfahrzeug bzw. einem Steuergerät, welches einen Fehlerspeicher aufweist, kann ein Fehlercode eingelesen werden 11. Der Fehlercode kann auch manuell über eine Erfassungseinheit erfasst werden. Eine Fehlerbeschreibung eines Nutzers kann beispielsweise mittels einer Tabelle, in der Fehlerbeschreibungen Fehlercodes zugeordnet sind, vor dem Erfassen in einen Fehlercode umgesetzt werden. Anschließend wird der Strukturdatensatz modifiziert, so dass er entsprechend des Fehlercodes auf einen relevanten Teil eingegrenzt wird 13. Das Erfassen eines Fehlercodes und das Eingrenzen des Strukturdatensatzes sind jeweils optional.
Zum Ermitteln eines Messvorschlags wird der Strukturdatensatz analysiert 15. Zunächst werden alle möglichen Messungen ermittelt 17, d. h. alle ausführbaren Messungen. Anschließend werden für alle ermittelten möglichen Messungen Vorschlagswerte bestimmt 19. Anhand der ermittelten Vorschlagswerte wird ein Optimum der Vorschlagswerte ermittelt 21. Eine mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondierende Messung wird als Messvorschlag ausgegeben 23. Weisen mehrere Messungen denselben Vorschlagswert auf, so kann bei einer Ausführungsform beispielsweise ein beliebiger dieser Messvorschläge ausgegeben werden. Vorzugsweise wird dann der Messvorschlag ausgegeben, dessen Messaufwand am geringsten ist. Es können jedoch auch mehrere oder alle gleichwertigen Messvorschläge ausgegeben werden, deren Vorschlagswerte mit dem Optimum der Vorschlagswerte übereinstimmen.
Anschließend wird vorzugsweise ein Messergebnis erfasst 25. Hier sei angemerkt, dass ein Servicetechniker von der vorgeschlagenen Messung abweichen kann oder bei einigen Ausführungsformen eine von mehreren gleichwertig vorgeschlagenen Messungen auswählen kann. Daher umfasst ein Messergebnis sinnvollerweise auch eine Angabe über die ausgeführte Messung. Somit ist es anhand des erfassten Messergebnisses möglich, flexibel auf die tatsächlich ausgeführten Messungen zu reagieren und gegebenenfalls, wie unten erläutert, den Strukturdatensatz entsprechend anzupassen.
Das erfasste Messergebnis wird anhand des Strukturdatensatzes ausgewertet 27. Hierbei wird überprüft, ob ein Fehler eingegrenzt ist 29. Ist dies nicht der Fall, so wird der Strukturdatensatz modifiziert 31. Hierbei wird die Topologie angepasst, sofern beispielsweise eine elektrische Verbindung auftrennt wurde, um eine Messung durchzuführen. Beim Modifizieren des Strukturdatensatzes können ferner Ausfallswahrscheinlichkeitswerte auf null gesetzt werden, die Komponenten zugeordnet sind, die anhand des Messergebnisses als fehlerfrei diagnostiziert worden sind. Ferner werden die Zugangsaufwandswerte verringert, deren Messstellen freigelegt wurden oder deren Zugang durch die Freilegung einer Messstelle vereinfacht wurde.
Anschließend wird ein nächster Messvorschlag bestimmt, indem das Verfahren ab dem Verfahrensschritt Analysieren des Strukturdatensatzes 15 wiederholt wird. Hat die Abfrage, ob der Fehler eingegrenzt ist 29, ergeben, dass dieses der Fall ist, so wird eine Fehlerausgabe über eine Ausgabeeinrichtung ausgegeben 33 und das Diagnoseverfahren beendet 35.
In 2 ist schematisch ein Diagnosesystem 41 dargestellt. Eine Diagnosevorrichtung 43, die auch als Tester bezeichnet wird, umfasst eine programmgesteuerte Steuereinrichtung 45. Die Steuereinrichtung ist mit einer Speichervorrichtung 47 verbunden. In der Speichervorrichtung 47 ist ein Programmcode 49 abgelegt. Mit Hilfe des Programmcodes 49 wird im Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung 45 ein Diagnoseverfahren, wie es exemplarisch im Zusammenhang mit 1 erläutert ist, ausgeführt. Über eine Schnittstelle 51 ist die Diagnosevorrichtung 43 mit einem Kraftfahrzeug 53 informationstechnisch verbunden. Hierzu verfügt das Kraftfahrzeug 53 über eine Kraftfahrzeugschnittstelle 55. Die Kraftfahrzeugschnittstelle 55 ist im dargestellten Beispiel Bestandteil eines elektrischen Fahrzeugsystems 57, welches mit dem Diagnosesystem 41 diagnostiziert werden soll. Das elektrische Fahrzeugsystem 57 umfasst eine Reihe von Komponenten, die neben elektrischen Leitungen und der Kraftfahrzeugschnittstelle 55 insbesondere ein Diagnosesteuergerät 59 umfasst. In dem Diagnosesteuergerät 59 ist ein Strukturdatensatz 61 für das elektrische Kraftfahrzeugsystem 57 abgelegt. Dieser wird von der Diagnosevorrichtung 43 ausgelesen und als Arbeitskopie 61' in der Speichervorrichtung 47 abgelegt. Um den Strukturdatensatz 61', der zu analysieren ist, einzugrenzen, wird aus dem Diagnosesteuergerät 59 ferner ein Fehlercode aus einem Fehlercodespeicher 63 eingelesen. Über eine weitere Schnittstelle 65, die beispielsweise als Internetschnittstelle ausgebildet sein kann, ist die Diagnosevorrichtung 43 mit einer Datenbank 67 eines Herstellers des Kraftfahrzeugs 53 verbunden. Hierfür ist die Datenbank 67 mit einer, insbesondere ebenfalls als Internetschnittstelle ausgebildeten, zusätzlichen Schnittstelle 65 verbunden. Über die Datenbank kann ein Abgleich einzelner Werte der Kopie des Strukturdatensatzes 61' vorgenommen werden. Ferner kann, nachdem eine fehlerhafte Komponente diagnostiziert worden ist, dieses an die Datenbank des Herstellers übermittelt werden, so dass dieser die Fehlerausfallwahrscheinlichkeiten einzelner Komponenten neu bestimmen kann. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen der Strukturdatensatz direkt aus der Datenbank 67 eingelesen wird. Der Strukturdatensatz kann auch erst auf Anforderung anhand von in der Datenbank gespeicherten Informationen vom Hersteller oder einem anderen Dienstleister erstellt und bereitgestellt werden.
Um mit einem Servicetechniker kommunizieren zu können, weist die Diagnosevorrichtung eine als Bildschirm ausgebildete Ausgabeeinheit 71 sowie eine beispielsweise als Tastatur ausgebildete Erfassungseinheit 73 auf. Die Diagnosevorrichtung 43 weist ferner ein Speichermedienlesegerät 75 auf, über das ein Strukturdatensatz alternativ zu der Kommunikation über die Schnittstelle 51 oder die weitere Schnittstelle 65 in die Diagnosevorrichtung 43 einlesbar ist. Hierfür ist es vorteilhaft, dass der zu dem elektrischen System 57 gehörige Strukturdatensatz auf einem Wechselspeichermedium, beispielsweise einer CD, DVD, Memorycard usw., abgespeichert ist.
In 3 ist ein beispielhafter Strukturdatensatz 81 schematisch dargestellt. Der Strukturdatensatz des elektrischen Systems umfasst ein Steuergerät 82, welches einen überwachten Ausgang 83 aufweist. Ferner umfasst der Strukturdatensatz Stecker 85 bis 97, die jeweils eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 5% aufweisen. Zusätzlich umfasst der Strukturdatensatz 81 Splice (Verbindungen) 101 bis 107, die jeweils eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 2% aufweisen. Darüber hinaus umfasst der Strukturdatensatz 81 Leitungen 111 bis 129, die jeweils eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 0,5% aufweisen. Als Funktionsbauteile sind eine erste Lampe 131 mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 10%, eine zweite Lampe 133 mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 12% und eine dritte Lampe 135 mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 20% vorgesehen. Schließlich weist eine Kontaktstelle 139 mit Masse eine Ausfallwahrscheinlichkeit von 5% auf. Die Lampen 131 bis 135 weisen Pins 141 bis 151 auf. Diese stellen jeweils Messstellen dar. Der Zugangsaufwand für die Pins 141, 143 der ersten Lampe 131 beträgt 30 Zeiteinheiten. Der Zugangsaufwand für die Pins 145, 147 der zweiten Lampe 133 beträgt 20 Zeiteinheiten. Der Zugangsaufwand für die Pins 149, 151 der dritten Lampe 135 beträgt schließlich 10 Zeiteinheiten. Exemplarisch sind sechs mögliche Messungen M1 bis M6 161 bis 171 eingezeichnet. Die mit einem ungeraden Index versehenen Messungen M1 161, M3 165 und M5 169 sind jeweils Spannungsmessungen. Die mit einem geraden Index versehenen Messungen M2 163, M4 167 und M6 171 sind jeweils Widerstandsmessungen.
Im Folgenden wird angenommen, dass die Leitung 119 eine Unterbrechung 175 aufweist. Es wird nun exemplarisch die Ermittlung dieser fehlerhaften Komponente anhand einer lediglich beispielhaften Ausführungsform erläutert.
Vorschlagswerte F_i für die einzelnen Messungen M1 bis M6 werden hier beispielhaft anhand folgender Formel berechnet:
wobei K₁...K_m diejenigen Komponenten sind, die mit der Messung überprüft werden, M_P1...M_P die Messstellen sind, zu denen man sich Zugang verschaffen muss, um die Messung auszuführen, P(K_k) die Ausfallwahrscheinlichkeit der Komponente k angibt und C(M_PL) den Zugangsaufwandwert für die entsprechende Messstelle L angibt. Der Term c_mess gibt den Messverfahrenaufwandswert an. Der Faktor a wird im Folgenden gleich 100 gewählt.
Exemplarisch soll erläutert werden, wie der Vorschlagswert für die Messung 1 ermittelt werden kann. Hierzu werden die Ausfallwahrscheinlichkeiten entlang eines Pfeils 173 addiert. Dies bedeutet, dass die Ausfallwahrscheinlichkeiten des Steuergerätes 82, des Steckers 85 und des Steckers 87, der Leitungen 111 und 117 sowie des Splices 101 addiert werden. Der Nenner ergibt sich aus dem Zugangsaufwandswert des Pins 141 und einem Messverfahrenaufwandswert, der für alle hier verwendeten Messverfahren jeweils eine Zeiteinheit beträgt. Folglich ergibt sich als Vorschlagswert:
Bei der Spannungsmessung M1 werden somit die Komponenten zwischen Steuergerät und Pin 141 überprüft. Bei einer Widerstandsmessung am Pin 143 der ersten Lampe 131 werden entsprechend die Komponenten zwischen dem Pin 143 und Masse überprüft. Folglich gilt für den Vorschlagswert F₂, dass hier die Ausfallwahrscheinlichkeit des Steckers 89, der Leitung 127 und 125 sowie die Ausfallwahrscheinlichkeit des Splices 105 und des Kontaktes 139 addiert werden. Der Nenner ist identisch zu dem der Messung M1, da der Zugangsaufwandswert des Pins 143 ebenfalls 30 Zeiteinheiten beträgt. Der Vorschlagswert F₂ beträgt somit
Für die übrigen Messungen M3 bis M6 ergeben sich folgende Werte:
Hieraus ergibt sich, dass die Messung M5 einen maximalen, d. h. optimalen, Vorschlagswert aufweist. Einem Servicetechniker wird somit vorgeschlagen, die Messung M5 auszuführen. Das Messergebnis wird anzeigen, dass die überprüften Komponenten in Ordnung sind. Hieraus ergibt sich, dass die Ausfallwahrscheinlichkeiten der überprüften Komponenten, d. h. des Steuergerätes 82, der Stecker 85 und 87, der Leitungen 111 und 117 sowie des Splices 101, jeweils auf 0% gesetzt werden können. Ferner wird davon ausgegangen, dass die Pins 149 und 151 der dritten Lampe 135 beide freigelegt sind. Somit kann der Zugangsaufwandswert für den Pin 151 der dritten Lampe 135, an dem die Messung 6 angreift, auf null gesetzt werden.
Berechnet man nun die Vorschlagswerte F_i neu, so erhält man folgende Werte:
Hieraus folgt, dass nun die Messung M6 vorgeschlagen wird. Das Ergebnis der Messung M6 ergibt, dass die hierbei überprüften Komponenten in Ordnung sind. Somit können jetzt die Ausfallwahrscheinlichkeitswerte des Steckers 97, der Leitungen 121, 123 und 125 sowie der Splice 105 und 107 sowie des Kontaktes 139 auf null gesetzt werden.
Die in einem dritten Schritt ermittelten Vorschlagswerte sind Folgende:
Es ergibt sich, dass nun die Messung M4 oder M3 vorgeschlagen werden könnten. Liegen wie in diesem Falle keine weiteren Kriterien vor, anhand derer die Auswahl vorgenommen werden kann, so wird eine der Messungen, hier die Messung 4, vorgeschlagen. Als Ergebnis der Messung 4 erhält man, dass die überprüften Komponenten in Ordnung sind. Folglich können die Ausfallwahrscheinlichkeiten des Steckers 99 und der Leitung 129 auf null gesetzt werden.
Eine erneute Berechnung der Vorschlagswerte ergibt:
Es ergibt sich somit, dass nun die Messung M3 vorgeschlagen wird. Bei der Durchführung der Messung M3 erhält man als Ergebnis, dass die hierbei überprüften Komponenten nicht in Ordnung sind. Dies bedeutet, dass eine Unterbrechung zwischen dem Stecker 91 und dem Splice 103 liegen muss, sofern der Stecker 91 selbst nicht defekt ist.
Das hier soeben mathematisch erläuterte Beispiel ist nur exemplarisch zu verstehen. Eine schnelle Eingrenzung erreicht man ebenfalls mit einem Verfahren, das den Informationsgewinn der einzelnen Messungen analysiert. Es wird beispielsweise angenommen, dass acht Komponenten in Reihe miteinander verschaltet sind und jeweils dieselbe Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen und zwischen jeweils zwei benachbarten Komponenten eine Messstelle ist, wobei alle Messstellen denselben Zugangsaufwandswert aufweisen. Wird nun ein informationsgewinnbasiertes Diagnoseverfahren ausgeführt, so würde der erste Messvorschlag sein, eine erste Messstelle an einem Ende der linearen Kette und eine zweite Messstelle in der Mitte, d. h. nach der vierten Komponente, zu wählen. Je nach Ergebnis der Messung, in Ordnung oder nicht in Ordnung, würde neben der Messstelle nach der vierten Komponente eine nun zweite Messstelle nach der sechsten Komponente oder nach der zweiten Komponente gewählt. Ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit wird angenommen, dass die erste Messung ergeben hat, dass eine der Komponenten 1 bis 4 nicht in Ordnung ist. Somit würde für die zweite Messung als zweite Messstelle neben der Messstelle nach der vierten Komponente die Messstelle nach der zweiten Komponente gewählt. Wird angenommen, dass diese Messung ergibt, dass die Komponenten 3 und 4 in Ordnung sind, so würde als abschließende Messung eine Messung zwischen der Messstelle nach der zweiten Komponente und einer Messstelle nach der ersten Komponente ausgeführt. Ergibt diese Messung, dass die zweite Komponente in Ordnung ist, so kann geschlussfolgert werden, dass die erste Komponente defekt ist.
Für den Fachmann ergibt es sich, dass bei dem hier gewählten Beispiel jeweils die dritte Messung eindeutig die fehlerhafte Komponente eingrenzt. Analog lässt sich dieses Verfahren auf komplexere elektrische Systeme übertragen.
Für den Fachmann ergibt es sich, dass die oben beschriebenen Verfahren nicht nur dann abbrechen, wenn eine einzelne Komponente als fehlerhaft erkannt ist. Auch wenn eine weitere Eingrenzung möglicherweise fehlerhafter Komponenten nicht mehr möglich ist, brechen die Verfahren ab und geben die möglicherweise fehlerhaften Komponenten an. Angemerkt wird hier, dass es jederzeit anhand des laufend modifizierten Strukturdatensatzes möglich ist, die möglicherweise fehlerhaften Komponenten zu selektieren und gegebenenfalls auszugeben. Jede Komponente, deren Ausfallwahrscheinlichkeit nicht auf null gesetzt wurde, gilt als möglicherweise fehlerhaft.

1: Ablaufdiagramm
3: Start
5: Bereitstellen Strukturdatensatz
7: Einlesen Strukturdatensatz aus KFZ
9: Abgleichen Strukturdatensatz mit Datenbank des KFZ-Herstellers
11: Erfassen/Einlesen eines Fehlercodes
13: Modifizieren des Stromlaufplanes (Eingrenzen auf relevanten Teil)
15: Analysieren des Strukturdatensatzes
17: Ermitteln aller möglichen Messungen
19: Bestimmen von Vorschlagswerten
21: Ermitteln des Optimums der Vorschlagswerte
23: Ausgeben des Messvorschlags
25: Erfassen eines Messergebnisses
27: Auswerten des Messergebnisses anhand des Stromlaufplanes
29: Abfrage, ob Fehler eingegrenzt?
31: Modifizieren des Stromlaufplanes
33: Fehlerausgabe
35: Ende
41: Diagnosesystem
43: Diagnosevorrichtung
45: Steuereinrichtung
47: Speichervorrichtung
49: Programmcode
51: Schnittstelle
53: Kraftfahrzeug
55: Kraftfahrzeugschnittstelle
57: elektrisches Fahrzeugsystem
59: Diagnosesteuergerät
61: Strukturdatensatz
61': Arbeitskopie des Stromlaufplanes
63: Fehlercodespeicher
65: weitere Schnittstelle
67: Datenbank
69: zusätzliche Schnittstelle
71: Ausgabeeinheit
73: Erfassungseinheit
75: Speichermedienlesegerät
81: Strukturdatensatz
82: Steuergerät
83: überwachter Ausgang des Steuergerätes
85–97: Stecker
101–107: Splice
111–129: Leitungen
131: erste Lampe
133: zweite Lampe
135: dritte Lampe
139: Kontaktstelle
141–151: Pins
161–171: Messungen M1 bis M6
173: Pfeil
175: Unterbrechung

Claims

Diagnoseverfahren für ein elektrische Komponenten umfassendes elektrisches System, insbesondere ein Kraftfahrzeugsystem (57), umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Strukturdatensatzes (61, 61', 81), wobei der Strukturdatensatz (61, 61', 81) einen Stromlaufplan des elektrischen Systems (57), in dem die Komponenten und Messstellen umfasst sind, und für jede der Komponenten einen Ausfallwahrscheinlichkeitswert und für jede der Messstellen einen Zugangsaufwandswert umfasst, b) Ermitteln aller möglichen Messungen anhand des Strukturdatensatzes (61, 61', 81), c) Bestimmen eines Vorschlagswertes für jede der möglichen Messungen anhand der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und Messaufwandswerten, die basierend auf den Zugangsaufwandswerten ermittelt werden, d) Ermitteln eines Optimums der Vorschlagswerte und e) Ausgeben eines Messvorschlags, der die Messung angibt, die mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondiert.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: f) Erfassen eines Messergebnisses, g) Modifizieren des Strukturdatensatzes (61, 61', 81) anhand des Messergebnisses und h) Iterieren der Schritte b) bis h).
Diagnoseverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifizieren ein Verändern einer Topologie des Strukturdatensatzes (61, 61', 81), eines der Ausfallwahrscheinlichkeitswert und/oder eines der Zugangsaufwandswerte umfasst.
Diagnoseverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausführen der Messungen mindestens zwei unterschiedliche Messverfahren zur Verfügung stehen, wobei jedem der Messverfahren ein Messverfahrenaufwandswert zugeordnet ist und beim Bestimmen der Messaufwandswerte zusätzlich zu den Zugangsaufwandswerten die entsprechenden Messverfahrenaufwandswerte einbezogen werden.
Diagnoseverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Vorschlagswerte ein Quotient aus einer Summe der Ausfallwahrscheinlichkeiten der mittels der entsprechenden Messung überprüften Komponenten und einer Summe des oder der für die entsprechende Messung relevanten Messzugangsaufwandswerte und des Messverfahrenaufwandswertes gebildet wird.
Diagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagswerte basierend auf einem mit der entsprechenden der möglichen Messungen erzielbaren Informationsgewinn im Verhältnis zu dem entsprechenden Messaufwand ermittelt werden.
Diagnoseverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines Fehlercodes der Strukturdatensatz (61, 61', 81) modifiziert wird, sodass der Strukturdatensatz (61, 61', 81) nur noch einen zu berücksichtigenden Teil des ursprünglichen Strukturdatensatzes (61, 61', 81) umfasst.
Diagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Messergebnisses und des Strukturdatensatzes (61, 61', 81) ermittelt wird, ob eine fehlerhafte Komponente oder mehrere nicht weiter eingrenzbare möglicherweise fehlerhafte Komponenten eingegrenzt sind, und falls dieses der Fall ist, die Iteration abgebrochen wird und eine die fehlerhafte Komponente oder die mehreren möglicherweise fehlerhaften Komponenten angebende Fehlerausgabe ausgegeben wird.
Diagnosesystem (41) zum Diagnostizieren von elektrischen und elektronischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs (53), umfassend mindestens eine Speichervorrichtung (47), in der ein Programmcode (49) abgelegt ist, eine programmgesteuerte Steuereinrichtung (45) zum Ausführen des Programmcodes (49) und eine durch die Steuereinrichtung (45) ansteuerbare Ausgabeeinheit (71), wobei der Programmcode (49) so ausgestaltet ist, dass ein Strukturdatensatz (61, 61', 81), der einen Stromlaufplan des elektrischen Systems, in dem die Komponenten und Messstellen umfasst sind, und für jede der Komponenten einen Ausfallwahrscheinlichkeitswert und für jede der Messstellen einen Zugangsaufwandswert umfasst, analysierbar ist, um alle möglichen Messungen anhand des Strukturdatensatzes (61, 61', 81) zu ermitteln, für jede der möglichen Messungen anhand der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und Messaufwandswerten, die basierend auf den Zugangsaufwandswerten ermittelbar sind, Vorschlagswerte zu bestimmen und ein Optimum der Vorschlagswerte zu bestimmen und einen Messvorschlag über die Ausgabeeinheit (71) auszugeben, der die Messung angibt, die mit dem Optimum der Vorschlagswerte korrespondiert.
Diagnosesystem (41) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinheit (73) zum Erfassen eines Messergebnisses, wobei der Programmcode (49) ausgebildet ist, den Strukturdatensatz (61, 61', 81) anhand des Messergebnisses zu modifizieren und anhand des modifizierten Strukturdatensatzes (61, 61', 81) erneut einen Messvorschlag zu ermitteln und auszugeben.
Diagnosesystem (41) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifizieren des Strukturdatensatzes (61, 61', 81) ein Verändern einer Topologie, eines der Ausfallwahrscheinlichkeitswerte und/oder eines der Zugangsaufwandswerte umfasst.
Diagnosesystem (41) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausführen der Messungen mindestens zwei unterschiedliche Messverfahren zur Verfügung stehen, wobei jedem der Messverfahren ein Messverfahrenaufwandswert zugeordnet ist und der Programmcode (49) ausgebildet ist, dass beim Bestimmen der Messaufwandswerte zusätzlich zu den Zugangsaufwandswerten die entsprechenden Messverfahrenaufwandswerte einbeziehbar sind.
Diagnosesystem (41) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Vorschlagswerte ein Quotient aus einer Summe der Ausfallswahrscheinlichkeiten der mittels der entsprechenden Messung überprüften Komponenten und einer Summe des oder der für die entsprechende Messung relevanten Messzugangsaufwandswerte und des Messverfahrenaufwandswertes gebildet wird.
Diagnosesystem (41) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschlagswerte basierend auf einem mit der entsprechenden der möglichen Messungen erzielbaren Informationsgewinn im Verhältnis zu dem entsprechenden Messaufwand ermittelbar sind.
Diagnosesystem (41) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode (49) ausgestaltet ist, dass anhand eines erfassten Fehlercodes der Strukturdatensatz (61, 61', 81) so modifizierbar ist, dass der Strukturdatensatz (61, 61', 81) anschließend nur noch einen zu berücksichtigenden Teil des ursprünglichen Strukturdatensatzes (61, 61', 81) umfasst, in dem ein dem Fehlercode zugehöriger Fehler auftreten kann.
Diagnosesystem (49) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (59), über die eine Kommunikationsverbindung mit dem Kraftfahrzeug (53) ausbildbar ist.
Diagnosesystem (49) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der modifizierte Strukturdatensatz (61, 61', 81) zumindest teilweise in einem wieder beschreibbaren Speicher (47) ablegbar ist.
Diagnosesystem (41) nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode (49) ausgestaltet ist, anhand des Messergebnisses und des Strukturdatensatzes (61, 61', 81) zu ermitteln, ob eine fehlerhafte Komponente oder mehrere nicht weiter eingrenzbare möglicherweise fehlerhafte Komponenten eingegrenzt sind, und falls dieses der Fall ist, die Iteration des Ermittelns und Ausgebens eines neuen Messvorschlags abzubrechen und eine die fehlerhafte Komponente oder die mehreren möglicherweise fehlerhaften Komponenten angebende Fehlerausgabe auszugeben.