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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug für ein Fahrzeugflotten-Qualitätsmanagement.
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In modernen Kraftfahrzeugen sind vielfältige Anstrengungen unternommen worden, um mittels Diagnoseverfahren Fehler zu finden. Dennoch kommt es vor, dass Störungen auftreten, deren Ursache nicht einfach diagnostizierbar ist. So ist es bekannt, dass sich einige Fehler in einem Kraftfahrzeug akustisch bemerkbar machen. Allerdings bleibt dann häufig die genaue Bestimmung der Fehlerursache schwierig, wobei teilweise nur die Erfahrung des Service-Technikers weiter hilft.
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Aus dem Fachartikel Car 2 Car Communication Consortium: Car 2 Car Communication Consortium Manifesto, 2007 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend Mittel zum Erlernen von Fehlerzuständen, einen Fehlerspeicher zum Abspeichern der Fehlerzustände und ein Luftschnittstellen-Interface für eine drahtlose Car2Car-Kommunikation.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und ein für das Verfahren geeignetes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Fahrzeugflotten-Qualitätsmanagement verbessert werden kann.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu umfasst das Kraftfahrzeug Mittel zum Erfassen von Fehlerzuständen, einen Fehlerspeicher zum Abspeichern der Fehlerzustände und ein Interface für eine drahtlose Car2-Car-Kommunikation, wobei über das Interface mögliche gelernte Fehlerzustände in Form eines Fehlerprotokolls gesendet und empfangen werden, wobei die gelernten Fehlerzustände als auch die empfangenen Fehlerprotokolle bei einer Fehler-Diagnose berücksichtigt werden. Die gesamte Fahrzeugflotte stellt somit eine schnell lernende verteilte Diagnosedatenbank dar im Vergleich zu einer zentralen Datenbank, die die einzelnen Kraftfahrzeuge nur periodisch (beispielsweise bei den jährlichen Inspektionen) aktualisieren. Die Kommunikation zwischen den Kraftfahrzeugen kann dabei beispielsweise mittels Bluetooth, WLAN, UMTS, WiMax, 802.11 p oder 5,8 GHz DSRC erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden neben den gelernten Fehlerzuständen die Auftrittshäufigkeit und/oder bereits geklärte Ursachen und Lösungsmöglichkeiten übermittelt. Insbesondere letztere werden bei erfolgreicher Reparatur durch den Werkstatttester dem reparierten Fahrzeug mitgeteilt und im Fehlerspeicher abgespeichert, so dass diese Informationen für eine Übertragung an andere Fahrzeuge zur Verfügung stehen. Aber auch die anderen Informationen können durch einen Werkstatttester in den Fehlerspeicher eingeschrieben werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Fehlerprotokoll zusätzlich Daten über den Bauzustand des übermittelnden Fahrzeuges. Diese Daten können beispielsweise eine Fahrzeug-ID und/oder Herstellungsdaten, -ort sowie gegebenenfalls Varianten mit Bauteil-Charakteristika (beispielsweise Sportfahrwerk) sein. Alternativ oder zusätzlich können eine Fehler-ID und/oder eine Fehlerbeschreibung (z.B. akustischer Fingerabdruck) übermittelt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kraftfahrzeuge mit einem Vorfilter ausgebildet. Dieser Vorfilter filtert die Fehlernachrichten gezielt anhand des Fahrzeugtyps und/oder Fahrzeugbauzuständen und/oder Fahrzeugausstattungsvarianten und realisiert somit eine ressourcenoptimierte Car2SameCar- oder Car2similarCar-Kommunikation.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird abhängig von einem Diagnoseergebnis eine Nachricht automatisch an einen Kundendienstrechner übermittelt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem sicher diagnostizierten Fehler, der noch keine Kundenbelästigung zur Folge hatte, dieser direkt an einen Kundendienstrechner übermittelt wird, damit dieser entscheiden kann, ob der Fehler direkt ohne große Zusatzkosten repariert werden kann (z.B. durch Fetten von Lagern). Kann der Fehler beispielsweise nicht sicher diagnostiziert werden, bekommt der Kundendienst beispielsweise die Information, mit welcher Wahrscheinlichkeit welcher Fehler vorliegt, um den Reparaturaufwand zu minimieren. Ist beispielsweise hingegen der Fehler so auffällig und stellt ein deutlich wahrnehmbares Kundenärgernis dar, erfolgt beispielsweise eine Anzeige oder ähnliche Benachrichtigung im Kraftfahrzeug, wozu beispielsweise Navigationsdaten zur nächsten Werkstatt und/oder voraussichtliche Wartezeiten und Reparaturkosten angezeigt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zum Erfassen von Fehlerzuständen einen akustischen Klassifikator.
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Vorzugsweise werden mittels mindestens eines Mikrofons akustische Signale des Kraftfahrzeuges aufgenommen und vorverarbeitet, wobei mittels Analyseverfahren aus den vorverarbeiteten Signalen Merkmale ermittelt werden, die dann in Klassen klassifiziert werden, wobei dann die Klassifizierungsergebnisse mit einer Referenz-Klassifizierung verglichen werden. Anschaulich stellt das Klassifizierungsergebnis den akustischen Fingerabdruck des Kraftfahrzeuges dar. Dieser akustische Fingerabdruck kann dann beispielsweise mit dem Serienklang, das dann die Referenz-Klassifizierung darstellt, verglichen werden. Bei auffälligen Abweichungen kann dann beispielsweise eine Anfrage an einen zentralen Datenbankrechner gestartet werden, ob dieser Fehlerursachen kennt, die zu solch einer Abweichung führen können. Hierzu wird der zentrale Datenbankrechner derart ausgebildet, dass dieser Zugriff zu allen Bauteilständen hat, Seriennummern zuordnen und Serienklangbilder der Fahrzeugreihen verwalten kann.
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Durch Mustererkennung kann dann der zentrale Datenbankrechner typische Fehlerbilder (Fehlermuster + Fehlerursachen + Zusatzinformationen) anbieten, wobei die zentrale Datenbank die übermittelten realen Klangbilder sowie die Abweichungen der realen Klangbilder von den bisherigen Serienklangbildern gleichzeitig vorzugsweise zur adaptiven Anpassung seiner Serienklangbilder verwendet. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kraftfahrzeuge wiederholt ihre realen Klangbilder an den Datenbankrechner übermitteln, auch wenn kein Fehler aufgetreten ist. Alternativ kann der Vergleich des Klassifizierungs-Ergebnisses mit einer Referenz-Klassifizierung auch im Kraftfahrzeug selbst erfolgen. Auch dabei kann die Referenz-Klassifizierung ein Serienklangbild sein oder aber das zuvor aufgenommene eigene Klangbild des Kraftfahrzeuges, dessen Veränderung dann beobachtet wird. Vorzugsweise erfolgt die Klassifizierung kontinuierlich, so dass es sich um ein lernendes System handelt. Vorzugsweise kommen mehrere Mikrofone zur Anwendung, wobei vorzugsweise auf die ohnehin verbauten Mikrofone im Kraftfahrzeug zurückgegriffen wird. Dies sind beispielsweise das oder die Mikrofone einer Freisprecheinrichtung. Bei der Entwicklungsphase oder bei Vorserien können auch zusätzliche Mikrofone an definierten Stellen angeordnet werden.
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Vorzugsweise werden auch die Signale von Beschleunigungssensoren ausgewertet, die insbesondere Körperschall des Kraftfahrzeuges erfassen. Weiter vorzugsweise werden zusätzlich Fahrzeugzustandsdaten wie Drehzahl, Last, Gang, Lenkwinkel, weitere fahrdynamische Größen wie beispielsweise Gierwinkel, Nickwinkel und deren Ableitungen oder Ähnliches erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt. Diese Daten können der Auswerteeinheit beispielsweise über einen Fahrzeugbus von anderen Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden. Weiter können Zustandssignale an das System übermittelt werden, wie beispielsweise ob die Fenster und/oder ein Schiebedach offen sind, ob Lüfter eingeschaltet sind, sowie die eingestellte Gebläsestärke. Auch diese Daten können über einen Fahrzeugbus übermittelt werden. Des Weiteren können über den Fahrzeugbus auch Informationen übermittelt werden, ob beispielsweise eine Audioquelle, wie beispielsweise das Radio oder ein Telefon, aktiv sind. Diese Informationen können dann bei der nachfolgend beschriebenen Vorverarbeitung berücksichtigt werden. Weitere Informationen, die dem System zur Verfügung gestellt werden können, sind beispielsweise die Position einer Rückbank und/oder andere Ausstattungsmerkmale, die das akustische Klangbild des Kraftfahrzeuges beeinflussen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorverarbeitung mindestens eine Filterung auf einen begrenzten Frequenzbereich. Beispielsweise wird der Luftschall nur im Bereich von 20 Hz - 15 kHz und der Körperschall nur im Bereich von 20 Hz - 3 kHz ausgewertet. Dies führt bereits zu einer erheblichen Datenreduktion ohne wesentlichen Informationsverlust. Bei bestimmten Ausführungsformen kann es sinnvoll sein, den Luftschall auf einen Frequenzbereich von 20 Hz - 12 kHz, weiter vorzugsweise auf 20 Hz - 8 kHz zu beschränken. Hierdurch werden zwar einzelne hochfrequente Störgeräusche nicht mehr erfasst, allerdings wird die zu verarbeitende Datenmenge erheblich reduziert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden in der Vorverarbeitung der akustischen Signale akustische Sprachsignale und/oder andere Audio-Signale herausgefiltert. Auch dies führt zu einer erheblichen Datenreduktion ohne wesentlichen Informationsverlust. Bei der Herausfilterung von Audiosignalen kann dabei auf die oben beschriebenen übermittelten Zustandsinformationen zurückgegriffen werden, ob bestimmte Audioquellen aktiv sind.
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Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass akustische Sprachsignale und/oder Audio-Signale erfasst werden, wobei eine Durchführung der Analyseverfahren nur in den Phasen erfolgt, in denen keine akustischen Sprachsignale und/oder Audio-Signale erfasst werden. Manuell kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Kraftfahrzeugführer oder ein Servicetechniker ein zu untersuchendes Geräusch herbeiführt, einen PTT-Taster (Push to Talk) betätigt und nicht spricht, wobei alle Audio-Quellen vorher ausgeschaltet wurden. In beiden Fällen müssen dann Sprachsignale und/oder Audio-Signale nicht mehr in der Vorverarbeitung gefiltert werden. Insbesondere bei der manuellen Herbeiführung des Störgeräusches und der manuellen Abschaltung der Audioquellen kann es vorteilhaft sein, auch die Fenster zu schließen, ein möglicherweise vorhandenes Schiebedach zu schließen, und/oder einen Lüfter auszuschalten. Dies alles kann in Form einer handbuchähnlichen Anweisung an einen Servicetechniker zusammengefasst werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorverarbeitung eine Normierung auf Führungsgrößen und/oder eine Sortierung der akustischen Signale bzw. der normierten Signale. Die Führungsgrößen sind vorzugsweise der Gang und/oder die Drehzahl und/oder die Last. Dies führt zu einer weiteren Datenreduktion, insbesondere wenn a priori Zusammenhänge zwischen Grund- und Oberschwingungen vorhanden sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Analyseverfahren eine Fourier-Analyse und/oder Wavelet-Analyse und/oder eine Terzanalyse und/oder eine Ordnungsanalyse und/oder Korrelationen zwischen Signalen verschiedener Mikrofone.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden als Merkmale psychoakustische Größen und/oder Koeffizienten und/oder Beträge und/oder Phasen und/oder Frequenzen und/oder Laufzeiten und/oder Resonanzparameter und/oder Korrelationen bestimmt. Als psychoakustische Parameter werden vorzugsweise die Lautheit und/oder die Schärfe und/oder die Tonhöhe und/oder die Rauigkeit und/oder die Schwankungsstärke und/oder die Tonhaltigkeit und/oder die Impulshaltigkeit ermittelt. Die Lautheit gibt dabei an, wie laut Schall subjektiv empfunden wird, wobei die Messung der Lautheit jedoch automatisch beispielsweise unter Berücksichtigung von Modellen der Innenohrmechanik erfolgen kann. Die Schärfe ist eine psychoakustische Empfindungsgröße, die bei schmalbandigen Geräuschen auftritt. Die Tonhöhe ist in der Psychoakustik eine Empfindungsgröße, anhand derer man Schallereignisse bezüglich ihrer empfundenen Tonlage ordnen kann. Die Rauigkeit ist eine psychoakustische Empfindungsgröße, deren Wert durch Hörversuche ermittelt wird, aber auch durch Rechenverfahren nachgebildet werden kann. Die Rauigkeit eines Geräusches wird in der Maßeinheit asper angegeben, wobei ein asper der Rauigkeit eines zu 100 % mit 70 Hz modulierten 1-kHz-Sinustons bei einem Schalldruckpegel von 60 dBSPL entspricht. Schall mit Modulationsfrequenzen im Bereich von 20 bis 150 Hz wird als rau empfunden. Die Schwankungsstärke ist eine Messgröße für die subjektiv empfundene Schwankung der Lautstärke. Die Einheit der Schwankungsstärke ist vacil, wobei ein vacil definiert ist als Schwankungsstärke eines amplitudenmodulierten 1-kHz-Tons von 60 dB Schalldruck bei einer Modulationsfrequenz von 4 Hz und einem Modulationsgrad von 100 %.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mittels mindestens eines Verfahrens die Anzahl der Merkmale zur Trennung der Klassen minimiert. Als Verfahren kommen insbesondere Karhunen-Loeve-Transformationen, Add-On-Verfahren, Knock-Out-Verfahren, Fisher-Diskriminante und/oder F-Ratio zur Anwendung.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Referenz-Klassifizierung modellbasiert oder adaptiv oder durch überwachtes oder nicht überwachtes Lernen ermittelt. Dabei kann auch die modellbasierte Methode im genaueren Sinn adaptiv ausgebildet sein, indem beispielsweise das Alter der Bauteile im Modell berücksichtigt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Klassifizierung der Merkmale in Klassen durch Schwellwerte und/oder Mittelwert-Abstände und/oder gewichtete Abstände und/oder die Methode des nächsten Nachbarn und/oder eines Bayes-Klassifikator und/oder eine Fuzzy-Logik und/oder ein neuronales Netz.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt zwei Kraftfahrzeuge für ein Fahrzeugflotten-Qualitätsmanagement.
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In der 1 sind zwei Kraftfahrzeuge 1 dargestellt, die jeweils ein Luftschnittstellen-Interface 2, einen Vorfilter 3, einen Fehlerspeicher 4, einen akustischen Klassifikator 5 sowie mindestens ein weiteres Steuergerät 6 umfassen. Mittels des akustischen Klassifikators 5 kann das aktuelle Klangbild des Kraftfahrzeugs 1 erfasst und klassifiziert werden, so dass Abweichungen und gegebenenfalls Ursachen für die Abweichungen von einem Referenz- bzw. Serienklang ermittelt werden. Diese Ergebnisse werden im Fehlerspeicher 4 zusammen mit anderen Fehlerzuständen und/oder Ursachen bzw. Abhilfemaßnahmen abgespeichert. Die anderen Fehlerzustände werden beispielsweise von Steuergeräten oder internen Diagnoseeinheiten erfasst, wobei die Ursachen und Abhilfemaßnahmen vorzugsweise von einem Werkstatttester in den Fehlerspeicher 4 eingeschrieben werden. Dies kann entweder über das Luftschnittstellen-Interface 2 erfolgen oder aber über das Steuergerät 6.
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Ereignisgesteuert oder aber periodisch senden die Kraftfahrzeuge 1 mindestens Teile ihres Fehlerspeichers 4 in Form eines Fehlerprotokolls über das Luftschnittstellen-Interface 2 aus. Empfängt nun ein anderes Kraftfahrzeug dieses Fehlerprotokoll, so wird zunächst im Vorfilter 3 geprüft, ob die empfangene Nachricht für das Kraftfahrzeug relevant ist (gleicher Fahrzeug-Typ, Bauzustand etc.). Ist die Nachricht nicht relevant, so wird diese verworfen.
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Andernfalls wird diese in den Fehlerspeicher oder einen anderen Speicher geschrieben und ausgewertet. Mittels der übermittelten Informationen wird dann gegebenenfalls das Serienklangbild adaptiert und/oder eine Fehlerdiagnose durchgeführt (sind bei mir Anzeichen vorhanden, die bei dem anderen Fahrzeug zu einem Fehler geführt haben). Entsprechend dem Diagnoseergebnis wird dann beispielsweise eine Anzeige im Kraftfahrzeug angesteuert und/oder eine Werkstatt informiert.