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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugdiagnose und insbesondere auf eine Methodologie zum Ermitteln der Betriebsfähigkeit eines Fahrzeugnetzes unter Verwendung einer Fahrzeugdiagnose.
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HINTERGRUND
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Das Durchführen einer Fahrzeugnetzdiagnose kann aufgrund der typischerweise erforderlichen Geräte kostspielig sein. Ferner erfordern Fahrzeugnetzdiagnoseverfahren typischerweise einen Typ von Training auf Seiten des Testers. Beispielsweise umfasst ein Verfahren zum Durchführen einer Fahrzeugnetzdiagnose das Verwenden eines Spannungsmessgeräts zum Messen der Busspannung. Dieses Verfahren umfasst die physikalische Verbindung eines digitalen Volt-Ohm-Messgeräts (DVOM von digital volt ohm meter) durch einen Bediener mit Anschluss-Pins an einem Data Link Connector (DLC) oder OBDII eines Fahrzeugs. Die Ausführung dieses Prozesses nimmt Zeit in Anspruch. Ferner kann dieser Prozess an einem aktiven Controller Area Network-Bus (CAN-Bus) schwierig sein, da die CAN-Signale die Messungen stören können.
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Andere Verfahren umfassen das Verwenden eines Oszilloskops, um Kurvenformen auszuwerten, was eine Einarbeitung erfordert, und ein Widerstandsmessgerät, um den Widerstand zu messen; hierfür muss das Fahrzeug jedoch ausgeschaltet sein.
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Daher ist eine Möglichkeit erwünscht, um eine kostengünstige und vereinfachte Fahrzeugnetzdiagnose durchzuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass über einen Computerprozessor eine Anforderung an eine Gateway-Einrichtung zum Initiieren eines Diagnosetests für ein Fahrzeugnetz gesendet wird. Die Anforderung umfasst eine Anweisung, um für eine vordefinierte Zeitspanne eine Spannung zu messen, die durch die Gateway-Einrichtung während des Diagnosetests erzeugt wird. Die Gateway-Einrichtung ist verbindend mit dem Fahrzeugnetz und dem Computerprozessor gekoppelt. Das Verfahren umfasst auch, dass die Anforderung über die Gateway-Einrichtung in ein Testsignal umgewandelt wird und das Testsignal an differenziellen Busleitungen des Fahrzeugnetzes in einen aktiven Zustand gebracht wird. Das Testsignal ist ausgestaltet, um einen Knoten an dem Fahrzeugnetz in einen dominanten Zustand zu aktivieren. Das Verfahren umfasst ferner, dass für die vordefinierte Zeitspanne eine Spannung an einer High-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird und eine Spannung an einer Low-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine Differenz zwischen der Spannung, die an der High-Busleitung gemessen wird, und der Spannung, die an der Low-Busleitung gemessen wird, berechnet wird, die Differenz mit einem vorbestimmten Normspannungswert verglichen wird und ein Betriebsfähigkeitsstatus des Fahrzeugnetzes als Funktion des Vergleichs ermittelt wird.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein System bereitgestellt. Das System umfasst einen Computerprozessor, eine Gateway-Einrichtung, die verbindend mit dem Computerprozessor und mit einem Fahrzeugnetz eines Fahrzeugs gekoppelt ist, und eine durch den Computerprozessor ausführbare Anwendung. Die Anwendung ist ausgestaltet, um ein Verfahren zu realisieren. Das Verfahren umfasst, dass über den Computerprozessor eine Anforderung an die Gateway-Einrichtung zum Initiieren eines Diagnosetests für das Fahrzeugnetz gesendet wird. Die Anforderung umfasst eine Anweisung, um für eine vordefinierte Zeitspanne eine Spannung zu messen, die durch die Gateway-Einrichtung während des Diagnosetests erzeugt wird. Das Verfahren umfasst auch, dass die Anforderung über die Gateway-Einrichtung in ein Testsignal umgewandelt wird und das Testsignal an differenziellen Busleitungen des Fahrzeugnetzes in einen aktiven Zustand gebracht wird. Das Testsignal ist ausgestaltet, um einen Knoten an dem Fahrzeugnetz in einen dominanten Zustand zu aktivieren. Das Verfahren umfasst ferner, dass für die vordefinierte Zeitspanne eine Spannung an einer High-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird und eine Spannung an einer Low-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird, eine Differenz zwischen der Spannung, die an der High-Busleitung gemessen wird, und der Spannung, die an der Low-Busleitung gemessen wird, berechnet wird, die Differenz mit einem vorbestimmten Normspannungswert verglichen wird und ein Betriebsfähigkeitsstatus des Fahrzeugnetzes als Funktion des Vergleichs ermittelt wird.
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Bei noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt. Das Computerprogrammprodukt umfasst ein von einem Computer lesbares Speichermedium, das Programmcode enthält, der, wenn er durch einen Computerprozessor ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computerprozessor ein Verfahren realisiert. Das Verfahren umfasst, dass über den Computerprozessor eine Anforderung an die Gateway-Einrichtung gesendet wird, um einen Diagnosetest für ein Fahrzeugnetz zu initiieren. Die Anforderung umfasst eine Anweisung, um für eine vordefinierte Zeitspanne eine Spannung zu messen, die durch die Gateway-Einrichtung während des Diagnosetests erzeugt wird. Das Verfahren umfasst auch, dass die Anforderung über die Gateway-Einrichtung in ein Testsignal umgewandelt wird und das Testsignal an differenziellen Busleitungen des Fahrzeugnetzes in einen aktiven Zustand gebracht wird. Das Testsignal ist ausgestaltet, um einen Knoten an dem Fahrzeugnetz in einen dominanten Zustand zu aktivieren. Das Verfahren umfasst ferner, dass für die vordefinierte Zeitspanne eine Spannung an einer High-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird und eine Spannung an einer Low-Busleitung der differenziellen Busleitungen gemessen wird, eine Differenz zwischen der Spannung, die an der High-Busleitung gemessen wird, und der Spannung, die an der Low-Busleitung gemessen wird, berechnet wird, die Differenz mit einem vorbestimmten Normspannungswert verglichen wird und ein Betriebsfähigkeitsstatus des Fahrzeugnetzes als Funktion des Vergleichs ermittelt wird.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Details werden lediglich beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen erläutert, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
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1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Ermitteln einer Betriebsfähigkeit eines Fahrzeugnetzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln einer Betriebsfähigkeit eines Fahrzeugnetzes beschreibt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
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3 eine graphische Darstellung von Spannungsmessungen, die von einem Diagnosetest abgeleitet werden, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
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4 eine graphische Darstellung von Spannungsmessungen, die von einem Diagnosetest abgeleitet werden, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; und
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5 eine graphische Darstellung von Spannungsmessungen, die von einem Diagnosetest abgeleitet werden, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum Ermitteln der Betriebsfähigkeit bzw. Gesundheit eines Fahrzeugnetzes unter Verwendung von Diagnosetestprozessen bereitgestellt. Die Diagnosetestprozesse identifizieren, ob intermittierende Probleme an einem Fahrzeugnetz auftreten können. Die Diagnosetestprozesse senden periodische Testsignale (hierin auch als digitale Signale bezeichnet) an das Fahrzeugnetz und messen die an dem Netz erzeugten Spannungen. Die Spannungsmessungen werden mit einem Spannungsnormwert verglichen, um zu ermitteln, ob ein Fehlerzustand an dem Netz existiert.
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Nun auf 1 Bezug nehmend umfasst ein System 100 einen Computerprozessor 102 und einen Abschnitt eines Fahrzeugs 104, die jeweils verbindend mit einer Gateway-Einrichtung 106 gekoppelt sind. Das Fahrzeug 104 umfasst wiederum Knoten 108a–108n, die jeweils eine entsprechende elektronische Steuereinheit (ECU von electronic control unit) unterhalten. Bei einer Ausführungsform sind die Knoten 108a–108n mit ihren entsprechenden ECUs einstückig.
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Der Computerprozessor 102 umfasst Hardwareelemente (z. B. Schaltungen, Logikkerne, Register etc.) zum Verarbeiten von Daten, die ausgestaltet sind, um ein Diagnosetesten an den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 104, wie beispielsweise jenen, die einem Motorsteuermodul des Fahrzeugs zugehörig sind, zu ermöglichen. Der Computerprozessor 102 kommuniziert mit der Gateway-Einrichtung 106, um eine Information zu senden und zu empfangen, die bei einem Diagnosetest an dem Fahrzeug 104 verwendet wird, wie es hierin beschrieben wird. Bei einer Ausführungsform ist der Computerprozessor 102 eine entfernte Einrichtung, die mit der Gateway-Einrichtung 106 über eine Schnittstellenverbindung, z. B. ein USB-Kabel) gekoppelt ist.
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Die Knoten 108a–108n dienen als Verbindungspunkte zu ihren jeweiligen ECUs in dem Fahrzeug 104 und sind verbindend mit einem Kommunikationsnetz 110 des Fahrzeugs 104 gekoppelt. Die Knoten 108a–108n sind ausgestaltet, um mit ihren jeweiligen ECUs sowie miteinander über das Netz 110 zu kommunizieren. Die Knoten 108a–108n können jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren und Speicher umfassen. Die Knoten 108a–108n verwenden in Verbindung mit ihren ECUs die Mikroprozessoren, um Eingänge von Fahrzeugsensoren (z. B. Motorsensoren, wie beispielsweise Kraftstoffeinspritzsensoren, Timing-Einrichtungen, Lambdasonden, Kühlmittelsensoren, Lufteinlasssensoren etc.) zu verarbeiten und um diese Information an Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise andere ECUs oder Module in dem Fahrzeug gemäß ihren jeweiligen Funktionen zu übermitteln, die wiederum eine Maßnahme, wie beispielsweise Treiben entsprechender Aktoren, die die Fahrzeugfunktionen durchführen, realisieren.
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Die Knoten 108a–108n empfangen Nachrichten und leiten diese weiter, wobei die Nachrichten für eine Übertragung an die entsprechenden Knoten 108a–108n z. B. über eine Netzadresse, die für den jeweiligen Knoten in dem Kommunikationsnetz 110 verwendet wird, identifiziert werden. Die Netzadresse kann auf ähnliche Weise verwendet werden, um Pakete durch das Netz 110 zu leiten.
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Das Kommunikationsnetz 110 kann einen seriellen Datenbus, einen parallelen Bus oder eine Verbindung eines anderen Typs umfassen. Das Kommunikationsnetz 110 kann Drahtloskommunikationstechnologien (z. B. unter Verwendung einer Hochfrequenzsignalübertragung) umfassen. Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen ist das Kommunikationsnetz 110 ein Controller Area Network (CAN), das dafür definierte Standardprotokolle verwendet.
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Es sei angemerkt, dass, während in Bezug auf das Fahrzeug 104 von 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur einige Komponenten gezeigt sind, das Kommunikationsnetz 110 viele zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Sensoren, Controller, Transceiver etc., umfassen kann.
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Die Gateway-Einrichtung 106 kann in Hardware, Software oder einer Kombination hiervon realisiert sein. Die Gateway-Einrichtung 106 wandelt Programmanweisungen, die von dem Computerprozessor 102 empfangen werden, in elektrische Signale um, die als Testsignale an dem Netz 110 in einen aktiven Zustand gebracht werden. Die Testsignale werden durch eine elektronische Schaltung, die in der Gateway-Einrichtung 106 vorhanden ist, an dem Netz 110 angelegt. Die Gateway-Einrichtung 106 kann für diesen Zweck einen Analog-Digital- und einen Digital-Analog-Wandler umfassen.
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Bei einer Ausführungsform kann die Gateway-Einrichtung 106 fest an dem Fahrzeug 104 eingebaut sein (z. B. zum Zeitpunkt der Herstellung in dem Fahrzeug 104 ausgeführt) oder kann sie eine separate Einrichtung sein, die über eine Schnittstellenverbindung mit dem Fahrzeug 104 gekoppelt ist. Die Gateway-Einrichtung 106 kann als Fahrzeugkommunikationsschnittstelle (VCI von vehicle communication interface) realisiert sein.
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Während in dem System 100 von 1 zwei separate Einrichtungen gezeigt sind, sei angemerkt, dass die Ausführungsformen nicht derart eingeschränkt sind. Beispielsweise kann der Computerprozessor 102 mit der Gateway-Einrichtung 106 integriert sein, um eine einzelne Einheit zu bilden, die beim Realisieren des hierin beschriebenen Diagnosetestens verwendet wird.
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Der Computerprozessor 102 kann als beliebige Recheneinrichtung, wie beispielsweise als Allzweck-Desktop oder Laptop, realisiert sein, oder kann eine tragbare Einrichtung, wie beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet PC, sein. Der Computerprozessor 102 kann drahtlos mit der Gateway-Einrichtung 106 verbunden sein oder kann physikalisch damit verbunden sein. Der Computerprozessor 102 führt eine Anwendung 112 zum Realisieren des hierin beschriebenen beispielhaften Diagnosetestens aus.
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Nun auf 2 Bezug nehmend wird ein Prozess zum Realisieren des Diagnosetestens bei einer Ausführungsform beschrieben.
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In Schritt 202 sendet der Computerprozessor 102 eine Anforderung über die Anwendung 112 an die Gateway-Einrichtung 106, um die Gateway-Einrichtung 106 zu aktivieren und ein Diagnosetesten zu initiieren. Die Anforderung umfasst Anweisungen, um für einen vordefinierten Umfang an Zeit eine durch die Gateway-Einrichtung 106 erzeugte Spannung während des Testens zu messen. Diese Zeitspanne kann auf der Grundlage des Typs von Netz 110 ermittelt und angepasst werden. Wenn das Netz 110 beispielsweise ein CAN-Netz ist, wird die gewünschte Zeitspanne durch den Umfang an Zeit bestimmt, der durch die teilnehmenden Netzknoten benötigt wird, um eine spezifizierte Fehlersequenz abzuschließen. Daher weist ein Testimpuls an einem CAN-Netz eine Pulsbreite von mindestens 12 Bit auf.
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In Schritt 204 wandelt die Gateway-Einrichtung 106 die Anforderung über ihren Wandlermechanismus in ein Testsignal (hierin auch als Testimpuls und digitales Signal bezeichnet) um und bringt das Testsignal an der Gateway-Einrichtung 106 in einen aktiven Zustand. Das Testsignal wird an differenziellen Busleitungen (z. B. einer High-Busleitung und einer Low-Busleitung) des Kommunikationsnetzes 110 in einen aktiven Zustand gebracht. Der Knoten wird beim Empfangen des Testsignals in einen dominanten Zustand aktiviert.
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In Schritt 206 werden nach einer kleinen Verzögerungsperiode für die vordefinierte Zeitspanne Spannungsmessungen an der High-Busleitung und der Low-Busleitung durchgeführt. Die Messungen können das Messen der Spannung an der High-Busleitung und an der Low-Busleitung nacheinander umfassen (z. B. zuerst die High-Busleitung und dann die Low-Busleitung). Diese Merkmale sind in 3–5 gezeigt und beschrieben.
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In Schritt 208 berechnet die Anwendung 112 eine Differenz zwischen den beiden Spannungsmessungen (d. h. den Messungen von der High-Busleitung und der Low-Busleitung), und in Schritt 210 vergleicht die Anwendung 112 die von Schritt 208 abgeleitete Differenz der Spannungen mit einem vorbestimmten Normspannungswert, der als gewünschtes Spannungsniveau, wenn das Kommunikationsnetz 110 betriebsfähig ist, identifiziert wird. In Schritt 212 geben die Ergebnisse von Schritt 210 den Betriebsfähigkeitsstatus des Netzes 110 an. Bei einem betriebsfähigen CAN-Netz beträgt diese Messung beispielsweise ungefähr 2,5 Volt. Bei einem unterbrochenen Bus beträgt die Spannung ungefähr 3,0 Volt, und kurzgeschlossene Busse umfassen ungefähr 0,0 Volt. Das Testsignal kann periodisch (z. B. 1/Sekunde) in einen aktiven Zustand gebracht werden, ohne das Leistungsvermögen des Netzes 110 signifikant zu beeinflussen.
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3–5 zeigen graphische Darstellungen von Spannungsdaten für das Netz 110 als CAN-Netz, wobei jede der Darstellungen verschiedene Spannungszustände zeigt. In 3–5 reflektiert eine ”x”-Achse die Zeit in Einheiten von 25 Mikrosekunden und stellt eine ”y”-Achse Spannungseinheiten dar.
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Wie in 3 gezeigt ist ein CAN-Busspannungstest für einen normalen betriebsfähigen Bus gezeigt. Wie allgemein bei 310 gezeigt wird der CAN-Bus in einen aktiven Zustand getrieben, gefolgt von einer Verzögerung während eines Intervalls 320. Nach dieser Verzögerung wird der Spannungswert der High-CAN-Busleitung (CANH) gemessen (wie bei 330 gezeigt), und wird der Spannungswert der Low-CAN-Busleitung (CANL) gemessen (wie bei 340 gezeigt). Die Differenz zwischen den beiden Messungen ist bei 350 gezeigt. Wie in 3 gezeigt beträgt die CANH-Messung somit 3,6 Volt, beträgt die CANL-Messung 1,13333 Volt und beträgt die Differenz 2,46667 Volt. Diese Differenz reflektiert, da sie nahe an dem Normwert von 2,5 liegt, ein betriebsfähiges Netz.
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In 4 ist ein CAN-Busspannungstest gezeigt, wobei ein Abschlusswiderstand entfernt wurde. Wie bei 410 gezeigt wird der CAN-Bus in einen aktiven Zustand getrieben, gefolgt von einer Verzögerung während eines Intervalls 420. Nach diesem Intervall wird der Spannungswert der High-CAN-Busleitung (CANH) gemessen (wie bei 430 gezeigt) und wird der Spannungswert der Low-CAN-Busleitung (CANL) gemessen (wie bei 440 gezeigt). Die Differenz zwischen den beiden Messungen ist bei 450 gezeigt. Somit beträgt, wie in 4 gezeigt, die CANH-Messung 3,84444 Volt, beträgt die CANL-Messung 0,93333 Volt und beträgt die Differenz 2,91111. Diese Differenz ist 0,44 Volt höher als die Differenz in 3, was ein Problem an dem Netz reflektiert.
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In 5 ist ein CAN-Busspannungstest ohne Abschluss dargestellt. Ohne Abschluss erhöht sich die Spannungsdifferenz (CANH – CANL) noch stärker. Wie in 5 gezeigt wird der CAN-Bus bei 510 in einen aktiven Zustand getrieben, gefolgt von einer Verzögerung während Intervall 520. Nach dem Intervall wird der Spannungswert der High-CAN-Busleitung (CANH) gemessen (wie bei 530 gezeigt) und wird der Spannungswert der Low-CAN-Busleitung (CANL) gemessen (wie bei 540 gezeigt). Die Differenz zwischen den beiden Messungen ist bei 550 gezeigt. Somit beträgt die CANH-Messung wie in 5 gezeigt 4,55556 Volt, beträgt die CANL-Messung 0,53334 Volt und beträgt die Differenz 4,02222 Volt.
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Während die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente dieser durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Abwandlungen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang hiervon abzuweichen. Daher wird beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.
