DE102018218566A1 - Device and method for fault diagnosis in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Fahrzeug, umfassend Bestimmen (404) eines ersten Werts für eine erste Größe abhängig von Information über eine Betriebsgröße des Fahrzeugs, Bestimmen (404) eines zweiten Werts für eine zweite Größe abhängig von Information über die Betriebsgröße des Fahrzeugs, wobei die Größen von verschiedenen Funktionseinheiten voneinander unabhängig erfasste Information über die Betriebsgröße definieren, Bestimmen (406) eines Diagnoseergebnisses abhängig vom ersten Wert, vom zweiten Wert und von einem physikalischen Systemmodell des Fahrzeugs, welches einen den Funktionseinheiten übergeordneten Zusammenhang zwischen erster Größe und zweiter Größe definiert.Device and method for fault diagnosis in a vehicle, comprising determining (404) a first value for a first variable depending on information about an operating variable of the vehicle, determining (404) a second value for a second variable depending on information about the operating variable of the vehicle, wherein the sizes of different functional units define information about the operating variable that is acquired independently of one another, determining (406) a diagnostic result depending on the first value, the second value and a physical system model of the vehicle, which defines a relationship between the first variable and the second variable that is superior to the functional units .
Description
Stand der TechnikState of the art
In einer Fehlerdiagnose für ein Fahrzeug werden in einer Funktionseinheit, d.h. einem Subsystem oder einer Komponente des Fahrzeugs, von Sensoren in einem Fahrzeug gemessene Sensorsignale eingesetzt. Abhängig von den gemessenen Sensorsignalen wird geprüft ob ein Fehler vorliegt. Beispielweise werden redundante Sensoren verwendet, um die redundanten Sensorsignale gegeneinander zu plausibilisieren. Um einen Fehler zu isolieren, d.h. das fehlerhafte Sensorsignal zu lokalisieren, können drei redundante Sensorsignale eingesetzt werden.In a fault diagnosis for a vehicle, a functional unit, i.e. a subsystem or a component of the vehicle, sensor signals measured by sensors in a vehicle. Depending on the measured sensor signals, it is checked whether there is an error. For example, redundant sensors are used to plausibility check the redundant sensor signals. To isolate a fault, i.e. To locate the faulty sensor signal, three redundant sensor signals can be used.
Wünschenswert ist es, die Fehlerdiagnose demgegenüber weiter zu verbessern.In contrast, it is desirable to further improve the fault diagnosis.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.This is achieved through the subject matter of the independent claims.
Das Verfahren zur Fehlerdiagnose in einem Fahrzeug umfasst die Schritte Bestimmen eines ersten Werts für eine erste Größe abhängig von Information über eine Betriebsgröße eines Fahrzeugs, Bestimmen eines zweiten Werts für eine zweite Größe abhängig von Information über die Betriebsgröße des Fahrzeugs, wobei die Größen von verschiedenen Funktionseinheiten voneinander unabhängig erfasste Information über die Betriebsgröße definieren, Bestimmen eines Diagnoseergebnisses abhängig vom ersten Wert, vom zweiten Wert und von einem physikalischen Systemmodell des Fahrzeugs, welches einen den Funktionseinheit übergeordneten Zusammenhang zwischen erster Größe und zweiter Größe definiert. Damit ist das Vorliegen eines Fehlers im System erkennbar.The method for fault diagnosis in a vehicle comprises the steps of determining a first value for a first variable depending on information about an operating variable of a vehicle, determining a second value for a second variable depending on information about the operating variable of the vehicle, the sizes of different functional units Define information about the operating variable that is acquired independently of one another, determine a diagnostic result depending on the first value, the second value and a physical system model of the vehicle, which defines a relationship between the first variable and the second variable that is superior to the functional unit. This indicates the presence of an error in the system.
Unter Größe, die von den Funktionseinheiten erfasste Information über die Betriebsgröße definiert, wird im Folgenden beispielsweise eine Variable verstanden, deren Wert eine Betriebsgröße charakterisiert, die in der Fehlerdiagnose zu überwachen ist.In the following, size, which defines information about the operating size recorded by the functional units, is understood to mean, for example, a variable whose value characterizes an operating size that is to be monitored in the error diagnosis.
Betriebsgrößen wie beispielsweise Ströme, Spannungen, Drehzahlen werden durch Sensoren erfasst.Operating variables such as currents, voltages and speeds are recorded by sensors.
Unter einer Information über eine Betriebsgröße wird beispielsweise ein Sensorsignal oder ein aus wenigstens einem Sensorsignal durch eine Berechnungsvorschrift bestimmtes Signal verstanden.Information about an operating variable is understood to mean, for example, a sensor signal or a signal determined from at least one sensor signal by a calculation rule.
Das Sensorsignal ist beispielsweise eine Drehzahl eines Motors, eines Getriebes oder eines Rades des Fahrzeugs.The sensor signal is, for example, a rotational speed of an engine, a transmission or a wheel of the vehicle.
Das aus Sensorsignalen durch eine Berechnungsvorschrift bestimmte Signal ist beispielsweise eine Motordrehzahl, die aus Sensorsignalen für eine Getriebeabtriebsdrehzahl mittels einer momentanen Getriebeübersetzung bestimmt wird. Weiter Beispiele sind eine Getriebedrehzahl, die aus Sensorsignalen für eine Motorabtriebsdrehzahl mittels einer momentanen Getriebeübersetzung bestimmt wird oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus einer Raddrehzahl bestimmt wird.The signal determined from sensor signals by a calculation rule is, for example, an engine speed which is determined from sensor signals for a transmission output speed by means of an instantaneous transmission ratio. Further examples are a transmission speed that is determined from sensor signals for an engine output speed by means of an instantaneous gear ratio or a vehicle speed that is determined from a wheel speed.
Unter Funktionseinheit ist im Folgenden beispielsweise ein Steuergerät oder ein Subsystem oder eine Komponente des Fahrzeugs zu verstehen.In the following, a functional unit is to be understood as a control unit or a subsystem or a component of the vehicle, for example.
Die Fehlerdiagnose sieht beispielsweise vor, das Diagnoseergebnis für eine Betriebsgröße des Fahrzeugs abhängig von zwei unabhängig voneinander bestimmten Werten, dem ersten Wert und dem zweiten Wert, zu bestimmen, die beide Information über dieselbe Betriebsgröße enthalten.The fault diagnosis provides, for example, to determine the diagnostic result for an operating variable of the vehicle as a function of two independently determined values, the first value and the second value, both of which contain information about the same operating variable.
Der Zusammenhang charakterisiert beispielsweise eine Berechnungsvorschrift oder eine Gleichung. Durch den Zusammenhang zwischen der ersten Größe und der zweiten Größe sind Werte dieser Größen ineinander überführbar. Das Diagnoseergebnis wird beispielsweise bestimmt, indem geprüft wird, ob der erste Wert und der zweite Wert durch den Zusammenhang ineinander umrechenbar sind.The relationship characterizes, for example, a calculation rule or an equation. Due to the relationship between the first variable and the second variable, values of these variables can be converted into one another. The diagnostic result is determined, for example, by checking whether the first value and the second value can be converted into one another by the relationship.
Das physikalische Systemmodell des Fahrzeugs charakterisiert einen Zusammenhang einer ersten physikalischen Betriebsgröße und einer zweiten physikalischen Betriebsgröße. Die erste physikalische Betriebsgröße ist beispielsweise eine Drehzahl eines Motors des Fahrzeugs. Die zweite physikalische Betriebsgröße ist beispielsweise eine Drehzahl an einem Abtrieb eines Getriebes des Fahrzeugs, das vom Motor antreibbar ist.The physical system model of the vehicle characterizes a relationship between a first physical operating variable and a second physical operating variable. The first physical operating variable is, for example, a rotational speed of an engine of the vehicle. The second physical operating variable is, for example, a rotational speed on an output of a transmission of the vehicle, which can be driven by the engine.
Beide physikalischen Betriebsgrößen werden beispielweise als Information über Betriebsgrößen von verschiedenen Sensoren und verschiedenen Funktionseinheiten erfasst. Abhängig davon werden die zwei Größen bestimmt und deren Werte mittels des Zusammenhangs verglichen. Der Zusammenhang charakterisiert in diesem Beispiel die Getriebeübersetzung.Both physical operating variables are recorded, for example, as information about operating variables from different sensors and different functional units. Depending on this, the two quantities are determined and their values compared using the relationship. The relationship characterizes the gear ratio in this example.
Als Diagnoseergebnis wird beispielsweise ein Fehler ausgegeben, wenn die Werte zu sehr voneinander abweichen.For example, an error is output as the diagnosis result if the values differ too much from one another.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Empfangen von Information über eine Betriebsgröße eines Fahrzeugs von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Funktionseinheiten des Fahrzeugs.The method preferably includes receiving information about an operating variable of a vehicle from at least two different functional units of the vehicle.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Zusammenhang einen überbestimmten bipartiten Graph umfasst, der Gleichungen des Systemmodells und unbekannte Variablen des Systemmodells zuordnet, und das Diagnoseergebnis abhängig von den Gleichungen aus dem überbestimmten bipartiten Graph bestimmt wird. Damit ist das Vorliegen eines Fehlers im System erkennbar. It is preferably provided that the relationship comprises an overdetermined bipartite graph, which assigns equations of the system model and unknown variables of the system model, and the diagnosis result is determined depending on the equations from the overdetermined bipartite graph. This indicates the presence of an error in the system.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Information über die Betriebsgröße durch Sensordaten definiert ist, und wobei das Systemmodell eine Vielzahl Sensordaten unterschiedlicher Funktionseinheiten des Fahrzeugs und ihre physikalische Relation zueinander abbildet. Dies ist eine besonders gut geeignete Repräsentation.It is preferably provided that the information about the operating variable is defined by sensor data, and the system model depicts a large number of sensor data of different functional units of the vehicle and their physical relationship to one another. This is a particularly well-suited representation.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Systemmodell einen bipartiten Graph definiert, der den überbestimmten bipariten Graph umfasst. Dies ist eine besonders gut geeignete Vorgehensweise.It is preferably provided that the system model defines a bipartite graph that includes the overdetermined biparite graph. This is a particularly well-suited procedure.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Bestimmen eines dritten Werts für eine dritte Größe abhängig von Information über die Betriebsgröße des Fahrzeugs, die von einer dritten Funktionseinheit des Fahrzeugs erfasst wird, Bestimmen des Diagnoseergebnisses abhängig vom ersten Wert, vom zweiten Wert, vom dritten Wert und von einem überbestimmten physikalischen Systemmodell des Fahrzeugs, welches einen den Funktionseinheit übergeordneten Zusammenhang zwischen erster Größe, zweiter Größe und dritter Größe definiert, wobei ein Fehler durch einen Vergleich der ersten Größe, der zweiten Größe und der dritten Größe erkannt wird, wobei die Größen abhängig von durch den übergeordneten Zusammenhang definierten Relationen zwischen den Größen verglichen werden. Dadurch werden Sensorsignale derselben Betriebsgrößen lokalisiert und identifiziert.The method preferably includes determining a third value for a third variable depending on information about the operating variable of the vehicle, which is recorded by a third functional unit of the vehicle, determining the diagnostic result depending on the first value, the second value, the third value and one overdetermined physical system model of the vehicle, which defines a superordinate relationship between the first size, second size and third size of the functional unit, an error being identified by a comparison of the first size, the second size and the third size, the sizes depending on the parent context defined relations between the sizes are compared. In this way, sensor signals of the same operating parameters are localized and identified.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass abhängig von den Gleichungen des überbestimmten bipartiten Graphs ein Rest bestimmt wird, und überprüft wird ob der Rest einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn der Rest größer als der Grenzwert ist. Damit wird der Fehler durch eine einfache Auswertung von analytischen Redundanzbeziehungen der Gleichungen aus dem überbestimmten Graph bestimmt.It is preferably provided that a remainder is determined depending on the equations of the overdetermined bipartite graph, and a check is carried out to determine whether the remainder has reached or fallen below a limit value, an error being recognized if the remainder is greater than the limit value. The error is thus determined by a simple evaluation of analytical redundancy relationships of the equations from the overdetermined graph.
Eine Vorrichtung zur Fehlerdiagnose in einem Fahrzeug umfasst einen Mikroprozessor und einen Speicher mit Instruktionen, bei deren Ausführung durch den Mikroprozessor, das Verfahren abläuft.A device for fault diagnosis in a vehicle comprises a microprocessor and a memory with instructions, the method of which, when executed by the microprocessor, is carried out.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
-
1 schematisch Teile eines Fahrzeugs, -
2 schematisch Teile einer Vorrichtung zur Fehlerdiagnose, -
3 Teile eines Systemmodells, -
4 Schritte in einem Verfahren zur Fehlerdiagnose.
-
1 schematically parts of a vehicle, -
2nd schematically parts of a device for fault diagnosis, -
3rd Parts of a system model, -
4th Steps in a troubleshooting procedure.
Der Motor
Das Fahrwerk
Eine Batterie
Die zweite Batterieklemme
Der Motor
Eine Vorrichtung
Die Recheneinrichtung
Im Beispiel ist die erste Funktionseinheit
Funktionseinheiten sind Steuergeräte für Subsysteme oder Komponenten des Fahrzeugs. Für die Funktionseinheiten benötigte Sensorsignale werden von Sensoren erfasst. Die Sensoren liefern Information über Betriebsgrößen des Fahrzeugs, wie beispielsweise Ströme, Spannungen, Drehzahlen.Functional units are control units for subsystems or components of the vehicle. Sensor signals required for the functional units are recorded by sensors. The sensors provide information about the operating parameters of the vehicle, such as currents, voltages and speeds.
Die erste Funktionseinheit
Alternativ oder zusätzlich zu Spannungen können auch andere Größen erfasst oder verwendet werden. Beispiele für diese Größen sind der Strom zu den Funktionseinheiten, die Drehzahl
Die Sensoren liefern Information über Betriebsgrößen für die Fehlerdiagnose und können in die jeweilige Funktionseinheit integriert sein, oder über eine jeweilige Sensorleitung
Die Vorrichtung
Mit einem derartigen Systemmodell
Für die Plausibilisierung der Sensorsignale ist ausreichend, wenn der Zusammenhang zwischen zwei der Größen definiert ist.It is sufficient for the plausibility check of the sensor signals if the relationship between two of the variables is defined.
Für eine Vielzahl Sensorsignale einer Vielzahl verschiedener Funktionseinheiten wird die Zuordnung von einer Vielzahl Größen zu einer Vielzahl Relationen verwendet. Die Relationen können beispielsweise durch Gleichungen eines Fahrzeugmodells oder eines Teils davon definiert sein.For a large number of sensor signals of a large number of different functional units, the assignment of a large number of sizes to a large number of relations is used. The relations can be defined, for example, by equations of a vehicle model or a part thereof.
Der Zusammenhang umfasst beispielweise einen überbestimmten bipartiten Graph, der Gleichungen des Systemmodells
Das Diagnoseergebnis wird im Beispiel abhängig von den Gleichungen aus dem überbestimmten bipartiten Graph bestimmt, die die zu plausibilisierenden Größen betreffen. Die Variablen der Gleichungen entsprechen den Größen für die Fehlerdiagnose und die Werte der Größen werden durch Berechnen der Werte der Variablen plausibilisiert. Da der Graph überbestimmt ist, ist das Vorliegen eines Fehlers im System erkennbar.In the example, the diagnosis result is determined depending on the equations from the overdetermined bipartite graph, which relate to the variables to be checked for plausibility. The variables of the equations correspond to the variables for fault diagnosis and the values of the variables are checked for plausibility by calculating the values of the variables. Since the graph is overdetermined, the presence of an error in the system can be recognized.
Abhängig von den Gleichungen des überbestimmten bipartiten Graphs wird beispielsweise zunächst ein Rest, d.h. ein Wert bestimmt, um den der Wert einer oder um den die Werte mehrere Variablen von den Werten abweichen, die zu einer Lösung der Gleichung führen. Depending on the equations of the overdetermined bipartite graph, for example, a remainder, ie a value by which the value of one or the values of several variables deviate from the values that lead to a solution of the equation, is first determined.
In diesem Fall wird überprüft, ob der Rest einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Wenn der Rest Null ist, sind die Gleichungen erfüllt und es liegt kein Fehler vor. Kleine Abweichungen können Toleranzen sein, die noch keinen Fehler bedeuten. Ein Fehler wird erkannt, wenn der Rest größer als der Grenzwert ist. Damit wird der Fehler durch eine einfache Auswertung von analytischen Redundanzbeziehungen der Gleichungen aus dem überbestimmten Graph bestimmt.In this case it is checked whether the rest reaches or falls below a limit value. If the remainder is zero, the equations are satisfied and there is no error. Small deviations can be tolerances that do not mean errors. An error is detected when the rest is greater than the limit. The error is thus determined by a simple evaluation of analytical redundancy relationships of the equations from the overdetermined graph.
Der Rest charakterisiert im Beispiel einen Fehleranteil eines gemessenen Signals bezüglich eines fehlerfreien Signals. Das fehlerfreie Signal ist für den fehlerfreien Fall definiert.The rest characterizes in the example an error component of a measured signal with respect to an error-free signal. The error-free signal is defined for the error-free case.
Das Verfahren sieht in einem Schritt
Im Beispiel wird als erste Größe die Batteriespannung
Als zweite Größe wird die Inverterspannung
Optional wird zusätzlich als dritte Größe die Wandlerspannung
Optional können weitere Größen, wie die Spannung Uhvac an der Klimaanlage empfangen werden.Optionally, other variables such as the voltage Uhvac can be received at the air conditioning system.
Anschließend wird ein Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Optional wird im Schritt
Anschließend wird ein Schritt
Im Schritt
Der übergeordnete Zusammenhang umfasst den überbestimmten bipartiten Graph, der Gleichungen des Systemmodells
Die Information über die Betriebsgröße ist durch die Sensordaten definiert. Das Systemmodell
Ein Fehler wird beispielsweise durch einen Vergleich der ersten Größe, der zweiten Größe und optional der dritten Größe erkannt, wobei die Größen abhängig von durch den Zusammenhang definierten Relationen zwischen den Größen verglichen werden.An error is identified, for example, by comparing the first variable, the second variable and optionally the third variable, the variables being compared depending on the relationships between the variables defined by the relationship.
In einem Aspekt wird aus den Gleichungen des überbestimmten bipartiten Graphs ein Rest bestimmt. In diesem Aspekt wird überprüft ob der Rest einen Grenzwert erreicht oder unterschreitet und ein Fehler erkannt, wenn der Rest größer als der Grenzwert ist. Damit wird der Fehler durch eine einfache Auswertung von analytischen Redundanzbeziehungen der Gleichungen aus dem überbestimmten Graph bestimmt.In one aspect, a remainder is determined from the equations of the overdetermined bipartite graph. In this aspect, it is checked whether the remainder reaches or falls below a limit value and an error is recognized if the remainder is greater than the limit value. The error is thus determined by a simple evaluation of analytical redundancy relationships of the equations from the overdetermined graph.
Anschließend werden beispielsweise die Schritte
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2018
- 2018-10-30 DE DE102018218566.2A patent/DE102018218566A1/en active Pending
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