DE102009027375A1

DE102009027375A1 - Diagnoseverfahren zum Durchführen einer Diagnose eines Systems

Info

Publication number: DE102009027375A1
Application number: DE102009027375A
Authority: DE
Inventors: Damian Dyrbusch; Dean Sarcevic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-03-10
Also published as: WO2011000876A1; US20120166036A1; CN102473012A; EP2449439A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, insbesondere eines physikalischen Systems, mit Überführen (201) des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen, Erfassen (203) einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten, und Analysieren (205) des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.

Description

Die folgende Erfindung betrifft das Gebiet der Diagnose von Systemen, insbesondere von fahrzeugspezifischen Systemen.
Stand der Technik
Zur Überwachung und Diagnose von komplexen physikalischen Systemen, wie beispielsweise hydraulischen Systemen oder Einspritzsystemen in Fahrzeugen, werden die Systemkomponenten üblicherweise nach einem vorbestimmten Prüfschema unter Verwendung von Überwachungs- und Diagnosefunktionen geprüft.
In 1 ist eine beispielhafte Realisierung von Diagnose- und Überwachungsfunktionen 101, 103, 105, 107 und 109 mit unterschiedlichen Startbedingungen dargestellt. So weisen beispielsweise die Funktionen 101 und 105 die Startbedingung A, die Funktion 109 die Startbedingung B, die Funktion 107 die Startbedingung C und die Funktion 103 die Startbedingung D auf. Mit den in 1 dargestellten Pfeilen 111 ist ferner die gegenseitige Funktionssperrung dargestellt. Demnach wird beispielsweise beim Ausführen der Funktion 101 die Funktion 107 gesperrt, so dass diese erst nach dem Ausführen der Funktion 101 ausgeführt werden kann. Die Funktionen 101 bis 109 können nacheinander ausgeführt werden, wobei jeweils eine Ergebnisanalyse durchgeführt wird, wie es in der Druckschrift von Tonguc Ünlüyurt, Sequential Testing of Complex Systems: A Review, Elsevier, Discrete Applied Mathematics, 142 (2004), beschrieben ist.
Nachteilig an den bekannten Diagnosekonzepten ist, insbesondere zum Durchführen einer Systemdiagnose in Einspritzsystemen, die oft mangelnde Übersicht über die implementierten Überwachungs- und Diagnosefunktionen. Darüber hinaus kann oft nur mit einem erhöhten Aufwand festgestellt werden, welche Diagnosefunktion zu welchem Zeitpunkt ausgeführt wird, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Überwachungs- und Diagnosefunktionen unterschiedliche Freigabebedingungen aufweisen. Weiterhin ermöglichen die bekannten Diagnosekonzepte keine rasche und aufwandsreduzierte Diagnose eines Gesamtsystems, weil sie stets eine vollständige Diagnose der einzelnen Systemkomponenten zum Gegenstand haben.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Diagnose eines Systems, die sowohl die Überprüfung als auch die Überwachung des Systems beinhalten kann, das mehrere Systemkomponenten aufweisen kann, effizient und aufwandsreduziert durchgeführt werden kann, wenn sie zweistufig durchgeführt wird. Die Diagnose des Systems ist bevorzugt gegliedert in einzelne Teiltests, d. h. Diagnosefunktionen, welche nacheinander, d. h. sequenziell, ablaufen, wobei eine Zeitdauer und eine Reihenfolge der Teiltests definiert werden kann. Die einzelnen Teiltests werden bevorzugt nacheinander ausgeführt, ohne dass in dieser ersten Stufe eine Analyse der Diagnoseergebnisse durchgeführt wird. Vielmehr liefert die jeweilige Diagnosefunktion die dieser beispielsweise zugeordnete Systemcharakteristik, sodass am Ende der ersten Stufe ein funktions- bzw. zustandsspezifischer Verlauf der Systemcharakteristik bereitgestellt wird. Um das System zu diagnostizieren, kann in einer zweiten Stufe der Verlauf der Systemcharakteristik analysiert werden, wobei beispielsweise unterschiedliche, zustandsspezifische Systemcharakteristika miteinander verknüpft werden können, um das System zu diagnostizieren. Somit wird ein einziger Test für das gesamte System durchgeführt, ohne dass während der Durchführung des Tests die einzelnen Systemkomponenten auf das Vorliegen eines Fehlers hin überprüft werden, was eine rasche Systemdiagnose ermöglicht. Darüber hinaus kann die Systemdiagnose mit einem einzigen, für alle Funktionen gemeinsamen, Signal ausgelöst werden, so dass der gegenwärtige Diagnosezustand stets bekannt ist.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Diagnoseverfahren zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, insbesondere eines physikalischen Systems, mit den Schritten des Überführens des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen, des Erfassens einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten, und des Analysierens des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten. Das System wird jeweils beispielsweise dann in einen Systemzustand überführt, wenn eine Diagnosefunktion ausgeführt wird. Hierzu kann beispielsweise eine der Systemkomponenten in einen systemkomponentenspezifischen Zustand überführt, beispielsweise ein- oder ausgeschaltet, werden. Die jeweilige Systemcharakteristik ist somit eine Antwort des Systems auf das Ausführen der jeweiligen Diagnosefunktion, d. h. das Verhalten des Systems in dem jeweiligen Systemzustand, welcher beispielsweise mittels eines Systemtests herbeigeführt werden kann. So kann der Verlauf der Systemcharakteristik beispielsweise einen Verlauf von Testergebnissen oder von Teil-Testergebnissen umfassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Systemcharakteristik in dem Schritt des Erfassens derselben nicht analysiert, so dass die Diagnose rasch durchgeführt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Reihenfolge der Systemzustände und/oder die Verweildauer des Systems in dem jeweiligen Systemzustand vorbestimmt. Dadurch kann die Diagnose des Systems stets definiert und systemkomponentenspezifisch durchgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Systemcharakteristik in jedem vorbestimmten Systemzustand der Mehrzahl der Systemzustände erfasst, so dass rasch eine umfassende Diagnose des Systems durchgeführt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das System sequenziell in die Mehrzahl der vorbestimmten, nacheinander auftretenden Systemzustände überführt, so dass in vorteilhafter Weise ein gegenseitiges Sperren der Diagnosefunktion, welche das System in den jeweiligen Zustand überführen, effizient verhindert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das System eine Mehrzahl von Systemkomponenten, wobei zum Überführen des Systems in die Systemzustände zumindest eine der Systemkomponenten in einen vorbestimmten Systemkomponentenzustand oder in eine sequenzielle Abfolge von Systemkomponentenzuständen überführt wird oder wobei mehrere Systemkomponenten jeweils in eine sequenzielle Abfolge von Systemkomponentenzuständen überführt werden oder wobei das System zum Überführen desselben in die Systemzustände eingangsseitig und/oder ausgangsseitig sequenziell und beispielsweise jeweils unterschiedlich angeregt wird. Dadurch wird in einfacher Weise ein sukzessives Erfassen des Verlaufs der Systemcharakteristik ermöglicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das System eine Mehrzahl von Systemkomponenten, wobei die Systemcharakteristik einer Funktionsweise oder einem Systemkomponentenzustand der jeweiligen Systemkomponente des Systems zugeordnet ist. Dadurch wird in einfacher Weise sichergestellt, dass die Systemcharakteristik bzw. der Verlauf derselben systemkomponentenbezogen ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Systemzustände Drücke, beispielsweise Luftdrücke oder Kraftstoffdrücke, oder Drehmomente oder Ströme oder Spannungen. Im Allgemeinen sind die Systemzustände physikalische Zustände des Systems, welche sich auf eine physikalische Anregung desselben hin einstellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das System ein Fahrzeugsystem oder ein hydraulisches System, beispielsweise ein hydraulisches Betätigungssystem für eine Fahrzeugkupplung, oder ein Kraftstoffeinspritzsystem oder ein Fahrzeugelektroniksystem oder ein Fahrzeugenergieversorgungssystem, beispielsweise ein Fahrzeugbordnetz, oder ein Fahrzeugantriebssystem, beispielsweise ein Hybridantrieb mit zumindest zwei Antriebsquellen, oder ein Fahrzeugsteuerungssystem.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das System ein Kraftstoffeinspritzsystem sein, das ein eingangsseitiges Schließventil, ein dem eingangsseitigen Schließventil nachgeordnetes Dosierventil, einen zwischen dem eingangsseitigen Schließventil und dem Dosierventil angeordneten ersten Sensor, beispielsweise einen Druck- oder einen Temperatursensor, und einen dem Dosierventil nachgeschalteten zweiten Sensor aufweist, wobei das System durch ein Öffnen und/oder ein Schließen des eingangsseitigen Schließventils oder eines Dosierventils, das dem Schließventil nachgeordnet ist in die Mehrzahl der Systemzustände überführt wird und wobei der Verlauf der Systemcharakteristik mit dem ersten Sensor und ein weiterer Verlauf der Systemcharakteristik mit dem zweiten Sensor erfasst werden. Bevorzugt wird eine gemeinsame Analyse des Verlaufs und des weiteren Verlaufs der Systemcharakteristika durchgeführt, um das Diagnoseergebnis zu erhalten. Der Verlauf und der weitere Verlauf der Systemcharakteristika können hierzu auch miteinander verknüpft werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden zur Erfassung der Systemcharakteristik bzw. des Verlaufs desselben physikalische Signale, insbesondere Drucksignale oder elektronische Signale, erfasst, so dass in vorteilhafter Weise eine signalbasierte Analyse des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik durchgeführt werden kann.
Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Fahrzeugsteuergerät zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, mit einer Einrichtung zum Überführen des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen, einer Einrichtung zum Erfassen einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten, und einer Einrichtung zum Analysieren des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.
Weitere Merkmale des Fahrzeugsteuergerätes ergeben sich unmittelbar aus den Merkmalen des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Einrichtungen des Fahrzeugsteuergerätes in Software oder in Hardware realisiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Diagnoseverfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine programmtechnisch eingerichtete Diagnosevorrichtung, beispielsweise ein Steuergerät, welche ausgebildet ist, das Computerprogramm auszuführen.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ablauf einer Systemdiagnose;
2 ein Diagramm eines Diagnoseverfahrens;
3 ein Diagramm eines Diagnoseverfahrens;
4 ein zu diagnostizierendes System; und
5 Verläufe der Systemcharakteristika.
2 zeigt ein Diagnoseverfahren zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, mit dem Schritt 201 des Überführens des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen, dem Schritt 203 des Erfassens einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten, und dem Schritt 205 des Analysierens des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.
Das in 2 dargestellte Ablaufdiagramm verdeutlicht gleichzeitig eine Struktur eines Fahrzeugsteuergerätes mit einer Einrichtung zum Überführen 201 des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen, einer Einrichtung zum Erfassen 203 einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten, und einer Einrichtung zum Analysieren 205 des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.
3 zeigt einen Ablauf eines Diagnoseverfahrens, das zum Systemtest durchgeführt wird, bei dem das System ansprechend auf eine Freigabe 301 in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen 303, 305, 307, 309 und 311 durch Ausführen einer jeweiligen Diagnosefunktion überführt wird. In jedem der Zustände 303 bis 311 wird eine Systemcharakteristik erfasst, wobei der resultierende Verlauf der Systemcharakteristik anschließend analysiert wird. Das Beenden der Diagnose wird beispielsweise mit einem Exit-Signal 313 angezeigt.
4 zeigt ein beispielhaftes, zu diagnostizierendes System mit einem eingangsseitig angeordneten Schließventil 401, einem dem Schließventil 401 nachgeordneten Dosierventil 403, einem dem Dosierventil 403 nachgeordneten Injektionsventil 405, einem Druck- bzw. Temperatursensor 407, welcher zwischen den Ventilen 401 und 403 angeordnet ist, einem weiteren Druck- bzw. Temperatursensor 409, welcher zwischen den Ventilen 403 und 405 angeordnet ist, sowie einem Überlaufadapter 410, welcher zwischen den Ventilen 401 und 403 angeordnet ist.
Das in 4 dargestellte System ist beispielsweise ein Kraftfahrzeugeinspritzsystem, das eingangsseitig mit Druck 411 beaufschlagt wird. Zum Diagnostizieren des Systems können beispielsweise die Ventile 401, 403 oder 405 nach einem vorgegebenen Schema geöffnet oder geschlossen werden, wodurch das System in eine Abfolge von sequenziellen Zuständen überführt wird. Das Ventil 405 kann jedoch druckgesteuert werden und bei Vorliegen eines Öffnungsdrucks geöffnet bzw. bei Nichtvorliegen des Öffnungsdrucks geschlossen werden, wobei der Öffnungsdruck von einem Zustand der Ventile 401 und/oder 403 abhängen kann. Die Systemcharakteristik bzw. der zeitliche oder zustandsspezifische Verlauf derselben kann beispielsweise mittels des Sensors 407 erfasst werden. Mithilfe des Sensors 409 kann die Systemcharakteristik oder ein weiterer Verlauf derselben an einem anderen Systemort erfasst werden. Beide Verläufe der Systemcharakteristika können dazu herangezogen werden, das Systemverhalten zu analysieren.
In 5 sind Verläufe der wie vorstehend beschrieben erfassten Systemcharakteristika dargestellt, wobei 5a einen Verlauf 501 der mittels des Sensors 407 erfassten Systemcharakteristik und die 5b einen Verlauf 503 der mittels des Sensors 409 erfassten Systemcharakteristik über Zeit darstellen. Das System wird bevorzugt sequenziell in eine Folge von Zuständen 505 bis 519 überführt, wobei in jedem Zustand eine Systemcharakteristik, beispielsweise ein Systemdruck P, erfasst wird.
Zum Überführen des Systems in den in 5a gezeigten Zustand 505 werden beispielsweise das Ventil 401 geöffnet und das Ventil 403 geschlossen. Zum anschließenden Überführen des Systems in den Zustand 507 werden das Ventil 401 geschlossen und das Ventil 403 geöffnet. Zum anschließenden Überführen des Systems in den Zustand 509 werden das Ventil 401 geöffnet und das Ventil 403 geöffnet.
Die in den 5a und 5b dargestellten Systemcharakteristika 501 und 503 sind beispielsweise resultierende Druckverläufe, welcher mittels des Sensors 407 bzw. des Sensors 409 erfasst werden. Beide Druckverläufe 501 und 503 repräsentieren jeweils einen Verlauf der Systemcharakteristik, welche an unterschiedlichen Systemstellen abgegriffen bzw. erfasst wird. Anhand einer gemeinsamen Analyse der in den 5a und 5b dargestellten Systemcharakteristika kann das in 4 dargestellte System umfassend diagnostiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Tonguc Ünlüyurt, Sequential Testing of Complex Systems: A Review, Elsevier, Discrete Applied Mathematics, 142 (2004) [0003]

Claims

Diagnoseverfahren zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, insbesondere eines physikalischen Systems, mit: Überführen (201) des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen; Erfassen (203) einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten; und Analysieren (205) des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt des Erfassens (203) der Systemcharakteristik diese nicht analysiert wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Reihenfolge der Systemzustände und/oder eine Verweildauer des Systems in dem jeweiligen Systemzustand vorbestimmt sind.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Systemcharakteristik in jedem vorbestimmten Systemzustand erfasst wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System sequentiell in die Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände überführt wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System eine Mehrzahl von Systemkomponenten aufweist und wobei zum Überführen (201) des Systems in die Systemzustände zumindest eine der Systemkomponenten in einen vorbestimmten Systemkomponentenzustand oder in eine sequentielle Abfolge von Systemkomponentenzuständen überführt wird oder wobei mehrere Systemkomponenten jeweils in eine sequentielle Abfolge von Systemkomponentenzuständen überführt werden oder wobei das System zum Überführen (201) desselben in die Systemzustände eingangsseitig und/oder ausgangsseitig sequentiell angeregt wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System eine Mehrzahl von Systemkomponenten aufweist und wobei die Systemcharakteristik einer Funktionsweise oder einem Systemkomponentenzustand einer jeweiligen Systemkomponente des Systems zugeordnet ist.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Systemzustände Drücke, insbesondere Luftdrücke oder Kraftstoffdrücke, oder Drehmomente oder Ströme oder Spannungen sind.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System ein Fahrzeugsystem oder ein hydraulisches System, insbesondere ein hydraulisches Betätigungssystem für eine Fahrzeugkupplung, oder ein Kraftstoffeinspritzsystem oder ein Fahrzeugelektroniksystem oder ein Fahrzeugenergieversorgungssystem oder ein Fahrzeugantriebssystem, insbesondere ein Hybridantrieb mit zumindest zwei Antriebsquellen, oder ein Fahrzeugsteuerungssystem ist.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System ein eingangsseitiges Schließventil, ein dem eingangsseitigen Schließventil nachgeordnetes Dosierventil, einen zwischen dem eingangsseitigen Schließventil und dem Dosierventil angeordneten ersten Sensor, insbesondere einen Druck- oder einen Temperatursensor, und einen dem Dosierventil nachgeschalteten zweiten Sensor aufweist, wobei das System durch ein Öffnen und/oder ein Schließen des eingangsseitigen Schließventils in die Mehrzahl der Systemzustände überführt wird und wobei der Verlauf der Systemcharakteristika mit dem ersten Sensor, wobei ein weiterer Verlauf von Systemcharakteristika mit dem zweiten Sensor erfasst werden und wobei eine gemeinsame Analyse des Verlaufs und des weiteren Verlaufs der Systemcharakteristika durchgeführt wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Erfassung (203) der Systemcharakteristik physikalische Signale, insbesondere Drucksignale oder elektronische Signale, erfasst werden.
Fahrzeugsteuergerät mit einer Diagnosefunktion zum Durchführen einer Diagnose eines Systems, mit: einer Einrichtung zum Überführen (201) des Systems in eine Mehrzahl von vorbestimmten Systemzuständen; einer Einrichtung zum Erfassen (203) einer Systemcharakteristik des Systems in zumindest zwei Systemzuständen der Mehrzahl der vorbestimmten Systemzustände, um einen zustandsspezifischen Verlauf der Systemcharakteristik zu erhalten; und einer Einrichtung zum Analysieren (205) des zustandsspezifischen Verlaufs der Systemcharakteristik, um ein Diagnoseergebnis zu erhalten.
Fahrzeugsteuergerät gemäß Anspruch 12, wobei die Einrichtungen in Software oder in Hardware realisiert sind.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Diagnoseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn das Computerprogramm auf einem elektronischen Computer ausgeführt wird.
Programmtechnisch eingerichtete Diagnosevorrichtung, welche ausgebildet ist, das Computerprogramm gemäß Anspruch 14 zum Ausführen des Diagnoseverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.