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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Diagnosedaten
in einem Kraftfahrzeug mittels eines flüchtigen Ringspeichers
und anschließender Datenreduktion in einen nichtflüchtigen
Speicher.
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Der
Einsatz von Ringspeichern für die Erfassung von Diagnosedaten
ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird in der
DE 10360125 A1 ein
Datenlogger in Form eines Ringspeichers, der zyklisch überschrieben
wird, für die Aufzeichnung von Diagnosedaten vorgeschlagen.
Aufgezeichnet werden für eine spätere Diagnose
relevante Daten, die beispielsweise von einem oder mehreren Datenbusen
im Fahrzeug mitgelesen werden. Die dermaßen zwischengespeicherten
Nachrichten können mit einem Übertragungsprogramm
gezielt auf interessierende Merkmale untersucht werden. Mittels
definierbarer Triggerereignisse, die beispielsweise aus einzelnen
Merkmalen oder mehreren Merkmalen der Nachrichten bestehen, kann
ein Abspeichern der zwischengespeicherten Nachrichten in ein nichtflüchtiges
zweites Speichermittel initiiert werden. Der damit hauptsächlich
erzielbare Vorteil liegt in der Rückverfolgbarkeit des
Busverkehrs. Im Rahmen der Speicherkapazität des Ringspeichers
können die zwischengespeicherten Nachrichten zeitlich rückverfolgt werden
und geben damit Aufschluss darüber, welche Vorgänge
vor dem Triggerereignis stattgefunden haben. Dies hilft entscheidend
bei der Fehlersuche in komplexen Kommunikationsnetzwerken. Die Fehlerdiagnose
selbst wird nach dem Auslesen des nichtflüchtigen Speichermittels
mit einem externen Diagnosesystem durchgeführt.
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Ein
geeignetes Diagnosesystem ist zum Beispiel aus der
DE 10323384 A1 bekannt.
Hierbei handelt es sich um ein Telediagnosesystem. Geeignete Diagnosesystem
können aber auch herkömmliche Werkstattdiagnosesysteme
oder Werkstatttester sein, wie sie beispielsweise unter den Firmenbezeichnungen
DAS, für das Diagnosesystem und Assistenzsystem der Daimler
AG oder unter DIS für das Diagnose und Informationssystem
der BMW AG eingeführt sind.
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Weiterhin
ist es aus dem Stand der Technik bekannt, in Kraftfahrzeugen Beobachter
einzusetzen, um Systeme zu überwachen. Beispielsweise offenbart
die
DE 10338623 A1 ein
Verfahren zur Überwachung und Korrektur des Motormomentensignals mit
einem Beobachtermodell. Derartige Beobachter sind grundsätzlich
in der Lage Abweichungen von Systemzuständen oder von zu
beobachtenden Parametern zu erkennen und daraus abgeleitete Maßnahmen
zu ergreifen.
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Es
ist beispielsweise aus der
DE
19607429 A1 auch bekannt Beobachter für die Fehlererkennung
in Fahrzeugen einzusetzen.
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Bei
der Komplexität von Kraftfahrzeugen und der damit einhergehenden
großen Zahl von elektronischen Komponenten, welche Daten
zur Verfügung stellen, ist der gesamte Datenanfall sehr
hoch. Dies bedeutet, dass der nichtflüchtige Speicher möglicherweise
relativ schnell voll geschrieben ist, so dass die Daten in relativ
kurzen Intervallen von der kraftfahrzeugexternen Diagnoseeinheit
ausgelesen werden müsste.
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Erfindungsgemäße
Aufgabe ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem diagnoserelevante Daten über
einen möglichst langen Zeitraum aufgezeichnet werden können,
ohne dass man hierzu die Speicherkapazitäten an nichtflüchtigen
Speichermedien gegenüber dem Stand der Technik bedeutend erhöhen
müsste.
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Die
Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung offenbart.
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Die
Aufgabe wird gelöst, indem für jeden Betriebszustand
des Fahrzeugs ein spezifischer Beobachter aktiviert wird. Dieser
Betriebszustand spezifische Beobachter überwacht die ihm
entsprechend seiner Aufgabe zugeordneten und vorgegebenen Ereignisse
auf deren Auftreten in seinem Überwachungsbereich. Die
vorgegebenen Ereignisse können hierbei durch Busnachrichten
definiert sein oder durch spezifische Mess- und Steuergrößen
der zu überwachenden Sensoren oder Aktoren. Tritt ein zu überwachendes
Ereignis ein, ermittelt der Beobachter, welche Informationen für
die Beurteilung dieses Ereignisses aufgezeichnet werden sollen.
Die ereignisspezifisch relevanten Informationen sind hierbei beispielsweise
in einer Look-up-table den zu überwachenden Ereignissen
zugeordnet. In einem weiteren Schritt wird dann, vorzugsweise von
dem Beobachter selbst, der Dateninhalt eines zyklisch überschreibbaren
flüchtigen Ringspeichers nach den relevanten Informationen
durchsucht. Bei der Durchsuchung des Ringspeichers nach den relevanten
Informationen werden die chronologisch im Ringspeicher aufgezeichneten
Informationen hinsichtlich Anzahl und Menge reduziert, bevor sie
in einem nichtflüchtigen zweiten Speichermedium abgelegt
werden.
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Eine
erste Datenreduktion während des Durchsuchens des Ringspeichers
erfolgt mittels eines dem aufgetretenen Ereignis zugeordneten Zeitfensters,
das sich über ein vorgegebenes Zeitintervall um das Ereignis
erstreckt. Das Zeitintervall deckt also eine Vorlaufzeit und eine
Nachlaufzeit um das oder die Ereignisse ab. Nur Informationen aus
diesem festgelegten Zeitfenster werden für die nichtflüchtige
Speicherung ausgewählt. Zusätzlich zur Auswahl
mittels Zeitfenster erfolgt während des Durchsuchens eine
weitere Reduzierung der auszuwählenden Informationen, indem
die innerhalb des Zeitfensters chronologisch aufgezeichneten Informationen
mittels einer diskretisierenden Auswahl in Anzahl oder Menge weiter
reduziert werden.
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Die
Diskretisierung erfolgt vorzugsweise, indem nur jede n-te Wiederholung
der interessierenden Informationen ausgewählt wird, oder
indem im Falle von kontinuierlichen Zeitreihen die Zeitreihen zeitlich
diskretisiert werden und dann nur jede n-te Stützstelle
der Diskretisierung ausgewählt wird. Im nichtflüchtigen,
zweiten Speicher werden lediglich die mittels Diskretisierung ausgewählten
Informationen abgelegt. In beiden Fällen kann n eine geeignet gewählte
natürliche Zahl größer als 1 sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
können die mittels Diskretisierung bereits ausgewählten
Informationen zwischengespeichert werden. Der Datenumfang der zwischengespeicherten
Informationen kann mit einem an sich bekannten nicht verlustbehafteten
Datenkompressionsverfahren weiter reduziert werden, bevor eine Abspeicherung
im zweiten nichtflüchtigen Speicher erfolgt.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Daten, die zu
einem Fehlerereignis an sich gehörig sind, weil sie in
derselben Nachricht enthalten sind oder zeitnah aufgenommen sind,
nicht unbedingt sämtlich notwendig sind, um eine Aussage über eine
Fehlerursache, die zu dem Fehlerereignis in den Daten geführt
hat, machen zu können. Durch die Erfindung wird das Konzept
einer Vorauswahl der Daten im Kraftfahrzeug bereitgestellt, die
zu einer Reduktion der auf dem nichtflüchtigen Speicher
abgelegten Datenmenge führt. Die mit der Erfindung erzielbaren
Vorteile liegen hauptsächlich in einer bei gegebener Speichergröße
längeren Betriebsdauer des Fahrzeugs, aus dem ausgewählte
Informationen mitgespeichert werden können, ohne dass der
nichtflüchtige Speicher ausgelesen werden muss.
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Ein
Ausführungsbeispiel einer Hardware Umgebung, in der das
erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann
und ein Ablaufschema der Datenerfassung werden im Folgenden anhand
von Zeichnungen erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1:
ein Blockdiagramm einer möglichen Hardwareumgebung
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2:
ein Ablaufschema für die erfindungsgemäße
Datenerfassung
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In
einem Kraftfahrzeug sind vielfältige Kommunikationsverbindungen
enthalten. Diese Kommunikationsverbindungen bestehen aus verschiedenen BUS
Systemen, Steuerleitungen, einfacher direkter Datenleitungen, drahtlosen
Kommunikationssystemen und Steuergeräte internen Kommunikationsverbindungen
zwischen Speicherelementen, Mikroprozessoren und verschiedenen Interfaces. Über
die verschiedensten Schnittstellen können die einzelnen Kommunikationssysteme
miteinander vernetzt sein. In der Regel sind in einem Fahrzeug eine
Vielzahl von Steuergeräten verbaut, die jeweils einen eigenen Mikroprozessor
mit zugehörigen flüchtigen und nicht flüchtigen
Speichermitteln unterschiedlichster Art haben. Für den
Betrieb des Fahrzeugs notwendige Betriebssoftware oder Anwenderprogramme
können hierbei in einzelnen Steuergeräten implementiert sein
oder als verteilte Systeme in verschiednen Steuergeräten
implementiert sein. Auf derartige bekannte Kommunikationsstrukturen
und Bordnetze baut die erfindungsgemäße Datenerfassung
auf.
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Ein
Blockschaltbild einer Hardwareumgebung für die erfindungsgemäße
Datenerfassung ist in 1 dargestellt. Über
eine Datenschnittstelle 1 kann ein in einer Mikroprozessorumgebung
implementierter Beobachter 2 Daten auf ausgewählten Leitungen
des Kommunikationsnetzes im Fahrzeug mitlesen und beobachten. Über
die gleiche und oder über eine andere geeignete Schnittstelle
werden die mitgelesenen Daten in einem zyklisch überschreibbaren
Ringspeicher 3 mitgespeichert. Sowohl Beobachter als auch
Ringspeicher stehen in einer bidirektionalen programmtechnischen
Wirkverbindung mit einer Datenselektion 4 und optional
mit einer zusätzlichen Datenkompression. Die Datenselektion
kann als eigenständiges Programm Modul ausgebildet sein
und in einem vom Beobachter getrennten Steuergerät implementiert
sein oder kann im Programm Modul des Beobachters integriert sein.
Die gleichen Überlegungen treffen grundsätzlich
auch für die Datenkompression zu. Allerdings wird man hier
zweckmäßiger Weise auf bestehende Datenkompressionsprogramme
zurückgreifen, so dass die Realisierung über ein
eigenständiges Programm Modul für die Datenkompression
zweckmäßiger ist. In jedem Fall ist ein zweites
nichtflüchtiges Speichermittel 5 notwendig, in
das die Daten nach Datenselektion und nach optional möglicher
Datenkompression abgespeichert werden. Aus diesem nicht flüchtigen
Speichermittel können nachgeordnete Diagnosesysteme die
abgelegten Daten auslesen und weiterverarbeiten.
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Die
in 1 dargestellten Strukturen für eine Datenerfassungseinheit
können in einem eigenen Steuergerät innerhalb
des Fahrzeugs als intelligenter Datenlogger zusammengefasst sein.
Dies ist in der Regel die bevorzugte Ausführungsform. Diese
Ausführungsform hat den Vorzug, dass der Datenlogger als
portables Gerät ausgebildet werden kann, das man lediglich
für eine bestimmte Zeit an das Kommunikationsnetz eines
Fahrzeugs anschließt, bis man genügend Informationen
gesammelt hat, und dass danach wieder aus dem Fahrzeug entfernt
wird.
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Für
permanente Installation in einem Fahrzeug wird man entweder ein
zusätzliches Steuergerät ins Fahrzeug bringen
oder ein geeignetes im Fahrzeug bereits vorhandenes Steuergerät
für die Implementierung der erfindungsgemäßen
Datenerfassung auswählen und bei Bedarf mit den in 1 gezeigten
Hardwarestrukturen und Programm Modulen aufrüsten.
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Die
Datenerfassung selbst ist als Verfahren in einer der im Zusammenhang
mit 1 genannten, möglichen Hardwareumgebung
implementiert. Das Verfahren arbeitet nach einem in 2 dargestellten Funktionsdiagramm.
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In
einem ersten Schritt 20 wird der Betriebszustand festgestellt,
in dem sich das Fahrzeug gerade befindet. Der Betriebszustand kann
z. B. vom Motorsteuergerät oder vorzugsweise vom SAM-Steuergerät
(SAM = Signal- und Applikations Modul) festgestellt werden und im
Kommunikationsnetz des Fahrzeugs kommuniziert werden. Es sind in
der Regel eine Vielzahl von Betriebszuständen systemtechnisch
festgelegt. Als Betriebszustände kommen insbesondere in
Betracht: Motor an, Fahrzeug steht, Fahrzeug fährt, Zündung
ein, Zündung aus, Gang eingelegt, kein Gang eingelegt,
Gangschaltung wird durchgeführt usw.
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Erfindungsgemäß ist
nun in einem weiteren Schritt 21 jedem dieser festgelegten
Betriebszuständen des Fahrzeugs mindestens ein Betriebszustand spezifischer
Beobachter zugeordnet, der aktiviert wird oder sich selbst aktiviert,
sobald ein Betriebszustand festgestellt und kommuniziert wurde.
Aufgabe des Beobachters ist es, die im Ringspeicher mitprotokollierten,
zur Verfügung stehenden, ankommenden Daten auf beobachterspezifisch
festgelegte Informationen zu beobachten und bei Auftreten bestimmter
Ereignisse die weiteren Verfahrensschritte einzuleiten und zu steuern.
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Je
nach Betriebszustand können ein oder mehrere spezifische
Beobachter aktiv sein. Jeder der aktivierten Beobachter hat eine
Liste der zu überwachenden Ereignisse, die er in seinem
Zugriffsbereich zu überwachen hat. Tritt ein in der Liste
aufgeführtes Ereignis ein, wählt der Beobachter
in einem weiteren Verfahrensschritt 22 (z. B. aus einer
Look-up Table) ereignisspezifische Mess- und Steuergrößen
der beteiligten Aktuatoren und Sensoren oder ereignisspezifische
Nachrichten aus den Kommunikationsverbindungen aus. Beim gleichzeitigen
Eintreffen mehrerer unterschiedlicher Ereignisse nimmt der Beobachter eine
geeignete Priorisierung oder Kombinierung der Ereignisse vor. Die
zugehörige Informationsauswahl erfolgt über die
im flüchtigen Ringspeicher mitprotokollierten Gesamtdatenmenge.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt 23 werden die ausgewählten
Informationen einer Datenreduktion unterzogen. Im zyklisch überschreibbaren Ringspeicher
werden die Daten zeitlich chronologisch, sowohl hinsichtlich des
Auftretens von bestimmten Bus Nachrichten als auch zeitlich chronologisch
hinsichtlich der Signalverläufe von Mess- und Steuergrößen
aus Sensoren oder Aktuatoren, abgelegt. Die aus dem flüchtigen
Ringspeicher selektierten Informationen werden bei dieser ersten
Datenreduktion nicht in Ihrer gesamten zeitlichen Entwicklung beibehalten,
sondern erfahren eine erste Datenreduktion, indem das interessierende
Zeitfenster und die für eine spätere Analyse notwendige
Genauigkeit mittels einer Diskretisierung angepasst werden.
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Das
interessierende Zeitfenster kann beobachterspezifisch oder ereignisspezifisch
festgelegt sein. Im ersten Fall entspricht das Zeitfenster der Dauer
eines Betriebszustandes und damit der Dauer, in der der Beobachter
aktiviert ist. Im zweiten Fall ist jedem vom Beobachter feststellbaren
Ereignis ein Zeitfenster zugeordnet. Das Zeitfenster erstreckt sich dann
hierbei um den Zeitpunkt des Auftretens des Ereignisses um einen
festgelegten Bereich in die Vergangenheit und die Zukunft. Auftreten
des Ereignisses und Zeitfenster ermittelt der Beobachter aus dem Zeitformat,
der im Ringspeicher abgelegten Daten oder wahlweise aus den online
verfügbaren Daten.
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Zusätzlich
zur Auswahl mittels Zeitfenster erfolgt während des Durchsuchens
eine weitere Reduzierung der auszuwählenden Informationen,
indem die innerhalb des Zeitfensters chronologisch aufgezeichneten
Informationen mittels einer diskretisierenden Auswahl in Anzahl
oder Menge weiter reduziert werden.
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Die
Diskretisierung erfolgt vorzugsweise, indem nur jede n-te Wiederholung
der interessierenden Informationen ausgewählt wird, oder
indem im Falle von kontinuierlichen Zeitreihen die Zeitreihen zeitlich
diskretisiert werden und dann nur jede n-te Stützstelle
der Diskretisierung ausgewählt wird. Im nichtflüchtigen,
zweiten Speicher werden lediglich die mittels Diskretisierung ausgewählten
Informationen abgelegt. In beiden Fällen kann n eine geeignet gewählte
natürliche Zahl größer als 1 sein.
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Damit
der Beobachter nicht unmittelbar reagieren muss, ist es sinnvoll,
die beständig erfassten Daten in einen flüchtigen
Speicher zwischenzuspeichern, wobei bevorzugt ein Ringspeicher bereitgestellt
wird. Der Beobachter kann dann deutlich langsamer arbeiten als die
Daten eintreffen. Optional kann ein Steuergerätenachlauf
nach "Zündung aus" realisiert werden, damit der aufgestaute
Inhalt noch abgearbeitet werden kann, sonst ist dieser Inhalt verloren.
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Die
Informationsauswahl und die Datenselektion sind vorzugsweise in
den Beobachter integriert. Alternativ können Informationsauswahl
und Datenselektion sowie Datenreduktion mittels Diskretisierung
auch unabhängig und außerhalb des Beobachters
als eigenständige Module verwirklicht sein. In diesem Fall
erhalten sie bei Feststellen eines Ereigniseintritts vom Beobachter
ein Startsignal, um mit den Prozessen der Informationsauswahl, Diskretisierung
und Datenreduktion zu starten. Dieser Sachverhalt wird mit der Blockdarstellung
in 1 dargestellt.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt werden die dermaßen ausgewählten
und reduzierten Informationen in einem zweiten nichtflüchtigen
Speicher abgelegt.
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Vor
dem Ablegen der Informationen im zweiten nichtflüchtigen
Speicher können die Daten bei Bedarf mit einem geeigneten
nicht verlustbehafteten Datenkompressionsverfahren weiter reduziert
werden. Dieser zuletzt genannte Schritt ist vorzugsweise als Alternative
zur Ergänzung des eigentlichen Kerns der Datenerfassung
vorgesehen.
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Auf
die im nichtflüchtigen Speichermedium abgelegten Daten
können weitere Systeme, insbesondere Diagnosesysteme, Zugriff
nehmen und anschließend Analysen vornehmen.
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Der
Beobachter kann zusätzlich die Aufgabe haben, ein detektiertes
Ereignis eines bestimmten Typs in seiner Schwere zu bewerten. Dadurch
ist er in der Lage zu entscheiden, ob ein bereits im nichtflüchtigen
Speicher abgelegtes Ereignis desselben Typs überschrieben
oder erhalten werden soll. Das ist insbesondere bei begrenzter Größe
des nichtflüchtigen Speichers wichtig, damit nach dem Auftreten
mehrerer Ereignisse nicht evtl. ein schwerwiegendes von einem weniger
schwerwiegenden Ereignis überschrieben wird.
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Wenn
dagegen sehr viel nichtflüchtiger Speicher zur Verfügung
steht, kann eine Sortierung und Priorisierung nach der Ereignisschwere
in dem nachgelagerten Offlineprozess erfolgen. Ein Blockieren der
anderen Ereignisüberwachungsroutinen tritt aber trotzdem
auf, wenn der Ringspeicher durch ein relativ belangloses Ereignis
zum Auslesen getriggert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10360125
A1 [0002]
- - DE 10323384 A1 [0003]
- - DE 10338623 A1 [0004]
- - DE 19607429 A1 [0005]