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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zur Diagnose einer Komponente eines Fahrzeugs.
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DE 10319493 A1 offenbart allgemein eine Ferndiagnose und -prognose für komplexe Systeme wie z. B. Fahrzeuge und andere Maschinen, und insbesondere ein Fahrzeug-Telematik-System und -verfahren, um die an Bord eines Fahrzeugs erfassten Betriebsdaten an ein zentrales Diagnosezentrum zu übertragen.
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Ein derartiges System erkennt Fehler und ist auch geeignet einem Kunden, insbesondere einem Fahrer des Fahrzeugs, eine Fehlerinformation anzuzeigen.
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Die Entwicklung eines derartigen komplexen Systems ist ebenfalls sehr komplex. Um zuverlässig erkannte Fehler anzuzeigen, wird eine Diagnose des Systems in der Entwicklung umfassend parametriert und getestet. Dazu wird das System während der Entwicklung beispielsweise in Dauerversuchen oder Absicherungsversuchen bei unterschiedlichen Umweltbedingungen bestmöglich für den Einsatz qualifiziert. Dabei wird die Diagnose so eingestellt, dass tatsächliche Fehler bei den Versuchen erkannt und Fehlerkennungen vermieden werden. Wenn eine Diagnose fehlerhaft oder zu sensibel parametriert wurde besteht allerdings die Möglichkeit, dass dies in den Versuchen nicht erkannt wird, da zwar im Versuch keine unnötige Fehlererkennung auftrat, die Diagnose jedoch in einer anderen Situation unnötiger Weise einen Fehler erkennt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber robustere Diagnose bereitzustellen.
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Dies wird durch das Verfahren und die Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen erreicht.
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Bezüglich des Verfahrens zur Diagnose einer Komponente eines Fahrzeugs ist vorgesehen, dass Information über einen Betriebszustand der Komponente oder des Fahrzeugs erfasst wird, abhängig von der Information ein Maß für einen Fehlerstatus bestimmt wird, in einem Vergleich das Maß für den Fehlerstatus mit wenigstens einem von zwei voneinander verschiedenen Schwellwerten verglichen wird, wobei abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Ausgangssignal für ein Fahrerinformationssystem bestimmt wird, und wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zusätzlich Daten für eine Analyse gespeichert und/oder gesendet werden, wenn das Maß für den Fehlerstatus zwischen den verschiedenen Schwellwerten liegt. Dadurch wird ein Ausgangssignal für ein Diagnoseergebnis für das Fahrerinformationssystem bestimmt. Zusätzlich werden in bestimmten Fällen, Daten für die Analyse bereitgestellt. Die Schwellwerte werden für die Entwicklung derart parametriert, dass in einem Bereich zwischen den Schwellwerten der Betriebszustand nicht mehr normal ist, aber noch kein Fehler erkannt wird. Daten für die Analyse werden in der Entwicklung dann gesammelt und gespeichert und/oder an ein Diagnosesystem im Fahrzeug oder außerhalb gesendet, wenn das Maß zwischen den Schwellwerten liegt.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass ein Sendebedarf angemeldet wird, bevor die Daten gesendet werden. Dadurch wird ein Sender oder das Diagnosesystem auf das Senden der Daten vorbereitet.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass ein Fehlerheilungsprozess gestartet wird, wenn der Fehlerstatus zwischen den verschiedenen Schwellwerten liegt. Sofern die spezifischen Diagnoseergebnisse diese zulassen, ermöglicht eine Fehlerheilung eine robustere Diagnose.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass ein Fehlereintrag gespeichert wird und/oder das Ausgangssignal entweder einen Fehler anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus beide Schwellwerte erreicht oder überschreitet, wobei das Ausgangssignal einen Normalzustand anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus nur einen der Schwellwerte erreicht oder unterschreitet, oder wobei das Ausgangssignal einen Fehler anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus beide Schwellwerte erreicht oder unterschreitet, wobei das Ausgangssignal einen Normalzustand anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus nur einen der Schwellwerte erreicht oder überschreitet. Dem Fahrerinformationssystem wird somit auch dann der Normalzustand angezeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus bereits den Schwellwert für den Normalzustand passiert hat. Ein Fehler wird jedoch erst angezeigt, wenn das Maß beide Schwellwerte passiert. In der Diagnose sind somit zu- und abnehmende Verläufe des Maßes für den Fehlerstatus nachvollziehbar. Aus diesen Verläufen und aus der Nähe des Maßes zu den Schwellwerten ist Information über die Sensibilität der Diagnose möglich, die bei der Entwicklung hilfreich ist.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Maß für den Fehlerstatus im Vergleich mit weiteren Schwellwert verglichen wird, die zwischen den zwei Schwellwerten liegen, wobei abhängig davon, zwischen welchen Schwellwerten das Maß liegt, ein Diagnosekonzept bestimmt wird. Dieser mehrstufige Fehlerstatus ermöglicht es unterschiedliche Reaktionen der Diagnose zu schalten. Dies ermöglicht es in der Entwicklung und im Serienbetrieb hilfreiche Funktionen einzuschalten oder auszuschalten.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Diagnosekonzept abhängig vom Maß für den Fehlerstatus eine Heilung, ein Heilungsversuch, ein Bauteileschutz, eine Meldung an ein Diagnosesystem, oder eine Meldung an einen Fahrer vorsieht. Diese Funktionen sind besonders hilfreich.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Maß ein über die Zeit veränderlicher Wert ist, dessen Änderungsrichtung davon abhängt, ob ein anormaler Betriebszustand erfasst wird, oder ob ein normaler Betriebszustand erfasst wird, und/oder dessen Änderung davon abhängt, ob ein Ereignis erfasst wird, und/oder davon ob ein Ereignis mit einer vorgegebenen Häufigkeit in einem vorgegebenen Zeitintervall erfasst wird. Dadurch sind auch der zeitliche Verlauf des Maßes und seine Nähe zu den jeweiligen Schwellwerten besonders gut in Diagnosedaten visualisierbar.
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Bezüglich des Steuergeräts ist vorgesehen, dass das Steuergerät einen Prozessor und Software mit Instruktionen umfasst, wodurch das Steuergerät ausgebildet ist zur Diagnose einer Komponente des Fahrzeugs, wobei das Steuergerät eine Datenschnittstelle umfasst, die ausgebildet ist Information über einen Betriebszustand der Komponente oder des Fahrzeugs zu erfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet ist abhängig von der Information ein Maß für einen Fehlerstatus zu bestimmen, in einem Vergleich das Maß für den Fehlerstatus mit wenigstens einem von zwei voneinander verschiedenen Schwellwerten zu vergleichen, und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Ausgangssignal für ein Fahrerinformationssystem zu bestimmen, wobei das Steuergerät einen Speicher für Analysedaten umfasst, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zusätzlich Daten für eine Analyse im Speicher zu speichert und/oder über die Datenschnittstelle und einen Sender an ein Diagnosesystem zu senden, wenn das Maß für den Fehlerstatus zwischen den verschiedenen Schwellwerten liegt.
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Vorzugsweise ist das Steuergerät zur Durchführung eines der genannten Verfahren ausgebildet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 schematisch einen Teil eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät zur Diagnose und einem Sender,
- 2 schematisch einen zeitlichen Verlauf einer zeitgesteuerten Diagnose,
- 3 schematisch einen zeitlichen Verlauf einer ereignisgesteuerten Diagnose,
- 4 schematisch eine beispielshafte Arbeitsweise einer Fehlerprädiktion mittels der Diagnose.
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1 zeigt schematisch einen Teil eines Fahrzeugs 100 mit einem Steuergerät 102 zur Diagnose und einem Sender 104. Der Sender 104 ist im Beispiel ein Over The Air (OTA) Sender, der ausgebildet ist mit einem Diagnosesystem 106 außerhalb des Fahrzeugs 100 zu kommunizieren. Das Diagnosesystem 106 umfasst im Beispiel eine Datenbank mit der Analysedaten gespeichert und ausgewertet werden können.
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Das Steuergerät 102 für das Fahrzeug 100 umfasst einen Prozessor 108 und Software mit Instruktionen. Das Steuergerät 102 ist zur Diagnose einer Komponente des Fahrzeugs 100 ausgebildet. Dazu ist im Steuergerät 102 vorzugsweise ein Beobachter implementiert, der die Analysedaten beobachtet. Die Komponente ist beispielsweise ein Getriebe des Fahrzeugs 100.
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Das Steuergerät 102 umfasst eine Datenschnittstelle 110, die ausgebildet ist Information über einen Betriebszustand der Komponente oder des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Die Information ist dabei ein Symptom eines möglicherweise vorliegenden oder in Entstehung befindlichen Fehlers der Komponente. Beispielsweise handelt es sich um ein Ereignis, dessen Auftreten über die Datenschnittstelle 110 festgestellt wird.
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Das Steuergerät 102 ist ausgebildet abhängig von der Information ein Maß für einen Fehlerstatus zu bestimmen. Das Maß ist beispielsweise ein über die Zeit veränderlicher Wert, dessen Änderungsrichtung davon abhängt, ob ein anormaler Betriebszustand erfasst wird, oder ob ein normaler Betriebszustand erfasst wird. Das Maß kann auch zusätzlich oder stattdessen eine Maß sein, dessen Änderung davon abhängt, ob ein Ereignis erfasst wird, und/oder davon ob ein Ereignis mit einer vorgegebenen Häufigkeit in einem vorgegebenen Zeitintervall erfasst wird.
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Beispielsweise ist das Maß ein mit der Zeit veränderlicher Wert, der mit der Zeit ansteigt, solange ein anormaler Betriebszustand erfasst wird, und der mit der Zeit sinkt, solange ein normaler Betriebszustand erfasst wird. Alternativ dazu kann das Maß ein mit der Zeit veränderlicher Wert sein, der mit der Zeit sinkt, wenn ein anormaler Betriebszustand erfasst wird, und der mit der Zeit steigt, solange ein normaler Betriebszustand erfasst wird.
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Das Steuergerät 102 ist ausgebildet, in einem Vergleich das Maß für den Fehlerstatus mit wenigstens einem von zwei voneinander verschiedenen Schwellwerten zu vergleichen, und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs ein Ausgangssignal für ein Fahrerinformationssystem zu bestimmen.
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Das Steuergerät 102 umfasst einen Speicher 112 für Analysedaten. Das Steuergerät 102 ist ausgebildet, abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zusätzlich Daten für eine Analyse im Speicher 112 zu speichert und/oder über die Datenschnittstelle 110 und einen Sender 104 an das Diagnosesystem 106 zu senden, wenn das Maß für den Fehlerstatus zwischen den verschiedenen Schwellwerten liegt.
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Das Steuergerät 102 ist vorzugsweise ausgebildet, einen Sendebedarf bei dem Sender anzumelden, bevor die Daten gesendet werden.
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Das Steuergerät 102 ist vorzugsweise ausgebildet einen Fehlerheilungsprozess zu starten, wenn der Fehlerstatus zwischen den verschiedenen Schwellwerten liegt.
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Das Steuergerät 102 ist vorzugsweise ausgebildet, einen Fehlereintrag zu speichern, wobei das Ausgangssignal entweder einen Fehler anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus beide Schwellwerte erreicht oder überschreitet, oder wobei das Ausgangssignal einen Normalzustand anzeigt, wenn das Maß für den Fehlerstatus nur einen der Schwellwerte erreicht oder unterschreitet. Das Ausgangssignal kann auch ausgebildet sein, einen Fehler anzuzeigen, wenn das Maß für den Fehlerstatus beide Schwellwerte erreicht oder unterschreitet, oder einen Normalzustand anzeigen, wenn das Maß für den Fehlerstatus nur einen der Schwellwerte erreicht oder überschreitet.
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Das Steuergerät 102 ist vorzugsweise ausgebildet, das Maß für den Fehlerstatus im Vergleich mit weiteren Schwellwerten zu vergleichen, die zwischen den zwei Schwellwerten liegen, wobei abhängig davon, zwischen welchen Schwellwerten das Maß liegt, ein Diagnosekonzept bestimmt wird. Das Diagnosekonzept sieht beispielsweise abhängig vom Maß für den Fehlerstatus eine Heilung, ein Heilungsversuch, ein Bauteileschutz, eine Meldung an ein Diagnosesystem, oder eine Meldung an einen Fahrer vor.
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Das Steuergerät 102 und der Sender 104 kommunizieren vorzugsweise über ein Kommunikationsnetzwerk 114 im Fahrzeug 100. Die Information zur Diagnose der Komponente wird beispielsweise ebenfalls über das Kommunikationsnetzwerk 114 von der Komponente selbst oder von Sensoren oder anderen Steuergeräten übertragen.
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Ein Verfahren zur Diagnose der Komponente wird im Folgenden mittels eines zeitlichen Verlaufs der Diagnose an zwei Beispielen beschrieben.
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Zunächst wird, vorzugsweise zyklisch, Information über den Betriebszustand der Komponente oder des Fahrzeugs 100 erfasst. Abhängig von der Information wird vorzugsweise zyklisch das Maß für den Fehlerstatus bestimmt.
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Anschließend erfolgt, vorzugsweise zyklisch, der Vergleich des Maßes für den Fehlerstatus mit den Schwellwerten, wobei abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs das Ausgangssignal für das Fahrerinformationssystem bestimmt wird, und wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zusätzlich Daten für eine Analyse gespeichert und/oder gesendet werden können, wenn das Maß für den Fehlerstatus wie im Folgenden beschrieben zwischen verschiedenen Schwellwerten liegt.
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2 stellt schematisch einen zeitlichen Verlauf einer zeitgesteuerten Diagnose dar.
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In 2 ist das Maß MF über der Zeit t dargestellt. Für das Maß MF sind im Beispiel mit zunehmenden MF ein erster Schwellwert S1, ein zweiter Schwellwert S2, ein dritter Schwellwert S3, ein vierter Schwellwert S4 und ein fünfter Schwellwert S5 dargestellt. Dies ermöglicht ein mehrstufiges Fehlerdiagnoseverfahren. Die Stufen sind im Beispiel folgendermaßen definiert:
- Normalzustand: MF ≤ S1
- Analyse: S1< MF ≤ S2
- Fehlerprädiktion: S2< MF ≤S3
- Heilung: S3< MF ≤ S4
- Bauteileschutz: S4< MF < S5
- Fehlerfall: MF ≥ S5
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Anhand der Stufen wird das entsprechende Diagnosekonzept bestimmt und ausgeführt. Das Diagnosekonzept sieht abhängig vom Maß MF für den Fehlerstatus eine Heilung, ein Heilungsversuch, ein Bauteileschutz, eine Meldung an ein Diagnosesystem, oder eine Meldung an einen Fahrer vor.
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Im Beispiel wird in 2 als Information ein Zustandsflag Z überwacht. Zu einem Zeitpunkt t1 tritt ein Symptom in Form einer positiven Flanke des Zustandsflags Z von 0 nach 1 auf. Zum Zeitpunkt t1 hat das Maß MF den Wert S1. Über die Zeit t steigt das Maß MF an, bis es bei einem Zeitpunkt t2 den Wert S2, bei einem Zeitpunkt t3 den Wert S3, bei einem Zeitpunkt t4 den Wert S4 passiert und bei einem Zeitpunkt t5 den Wert S5 erreicht. Im Beispiel ist der Anstieg über die Zeit linear mit der Zeit t.
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Die Diagnose durchläuft dabei zeitgesteuert die entsprechenden Stufen. Solange das Maß MF den Wert S5 noch nicht erreicht hat, signalisiert das Ausgangssignal im Beispiel den Normalzustand. Trotzdem werden bereits ab dem Zeitpunkt t1 Analysedaten gesammelt, gespeichert und an das Diagnosesystem gesendet. Dadurch ist der zeitliche Verlauf bereits analysierbar, bevor der Fahrer über das Fahrerinformationssystem über einen Fehler informiert wird.
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Das Symptom, das den Fehler anzeigt, ist bis zu einem Zeitpunkt t6 vorhanden. Anschließend verschwindet das Symptom. Dies ist durch eine negative Flanke des Zustandsfags Z auf 0 bei t6 dargestellt. Nach dem Verschwinden wird eine Fehlerrückrampe für das Maß MF ausgeführt. Diese verläuft im Beispiel zeitlich linear beginnend beim Wert S5 zurück zum Wert S1, der zum Zeitpunkt t7 erreicht wird.
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Sobald das Symptom erneut auftritt wird die Richtung der Änderung des Maß MF wieder verändert. Im Beispiel würde das Maß MF ausgehend vom aktuellen Wert des Maß MF wieder ansteigen. Der Verlauf kann bei anderer Definition der Schwellwerte und der Stufen auch andersherum sein.
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Vor dem Senden der Analysedaten kann ein Sendebedarf angemeldet werden. Dies erfolgt im Beispiel zwischen t1 und t2.
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Im Beispiel wird der Fehlerheilungsprozess gestartet, wenn der Fehlerstatus zwischen den Schwellwerten t3 und t4 liegt. Wenn dieser Erfolg hat, verschwindet das Symptom und die Fehlerrückrampe wird ausgeführt.
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Der Fehlereintrag wird gespeichert wenn der Wert S5 erreicht wird. Dann wird auch das Ausgangssignal einen Fehler anzeigen.
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Das Ausgangssignal zeigt im Beispiel den Normalzustand an, wenn das Maß MF für den Fehlerstatus den Schwellwerte S5 erreicht oder unterschreitet.
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3 stellt schematisch einen zeitlichen Verlauf einer ereignisgesteuerten Diagnose dar. Die Bezugszeichen aus 2 werden in 3 für gleiche Elemente verwendet und nicht erneut beschrieben.
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In 3 erfolgt eine Ereigniserkennung anhand beispielsweise der steigenden oder fallenden Flanke des Zustandsflags Z. Genauer wird eine Häufigkeit der hintereinander auftretenden Flanke festgestellt. Zum dem Zeitpunkt t1 wird beispielsweise ein Auftreten eines Ereignisses erstmalig registriert. Unmittelbar hintereinander wird ein zweites Ereignis festgestellt. Bis zum Zeitpunkt t2 wird dadurch das Maß MF auf den Wert S1 angehoben. Das anheben erfolgt im Beispiel linear, solange die Ereignisse sich wiederholen. Im Folgenden Verlauf treten vor den Zeitpunkten t3, t4 und t5 ausreichend viele sich wiederholende Ereignisse auf, so dass die jeweiligen Werte S3, S4 und S5 erreicht werden. Das Diagnosekonzept wird wie für 2 beschreiben entsprechend angepasst. Zum Zeitpunkt t6 beginnt auch in 3 die Fehlerrückrampe, durch die das Maß MF an zum Zeitpunkt t7 den Wert S1 erreicht.
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Allgemein gesagt ist das Maß MF ein über die Zeit veränderlicher Wert, dessen Änderungsrichtung davon abhängt, ob ein anormaler Betriebszustand erfasst wird, oder ob ein normaler Betriebszustand erfasst wird, und/oder dessen Änderung davon abhängt, ob ein Ereignis erfasst wird, und/oder davon ob ein Ereignis mit einer vorgegebenen Häufigkeit in einem vorgegebenen Zeitintervall erfasst wird.
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4 stellt schematisch eine beispielshafte Arbeitsweise 400 einer Fehlerprädiktion mittels der Diagnose dar. In der Entwicklung des Fahrzeugs 100 erfolgt zunächst in einem Schritt 402 eine Definition und Bedatung der Diagnose sowie eine Festlegung notwendiger Analysedaten. Beispielsweise wird festgelegt, welche Information über welchen Betriebszustand der zu diagnostizierenden Komponente für die Bestimmung des Maßes verwendet wird. Beispielsweise werden auch die Schwellwerte S1 bis S5 festgelegt. Es können auch mehrere Verschiedene Größen im Rahmen der Diagnose überwacht werden.
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Anschließend wird in einem Schritt 404 ein Versuch im Fahrzeug 100 unternommen, während dem die Diagnose das Fahrzeug 100 überwacht. Dabei wird Information über den Betriebszustand erfasst und das Maß bestimmt. Der Beobachter beobachtet in diesem Versuch beispielsweise während der Fehlerprädiktion die Analysedaten. Dazu vergleicht der Beobachter das Maß mit den Schwellwerten. Im Beispiel erfolgt dies bei Überschreiten des Schwellwerts S1 ohne dass der Fahrer informiert wird.
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Anschließend erfolgt in einem Schritt 406 die Übertragung der Analysedaten an das Diagnosesystem 106. Optional wird der Sendebedarf zuvor angemeldet. Das Ausgangssignal für das Fahrerinformationssystem wird ebenfalls bestimmt und ausgegeben.
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Anschließend werden die Analysedaten in einem Schritt 408 im Diagnosesystem 106 gespeichert. Optional wird vom Diagnosesystem 106 eine Information ausgegeben, dass vom Fahrzeug 100 Analysedaten zur Auswertung gesendet wurden.
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Anschließend werden die Analysedaten in einem Schritt 410 vom Diagnosesystem 106 ausgegeben. Beispielsweise werden die Analysedaten aus der Datenbank ausgelesen und zur Analyse angezeigt.
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Anschließend wird der Schritt 402 ausgeführt um beispielsweise neue Definitionen oder Bedatungen der Diagnose vorzugeben oder um eine Festlegung notwendiger anderer Analysedaten vorzunehmen.
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Bereits während der Entwicklung ist somit eine Übermittlung und Analyse der Analysedaten möglich, die für den jeweiligen Fahrer zunächst transparent ist.
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Es ist beispielsweise vorgesehen, das Maß selbst als Daten an das Diagnosesystem 106 zu übertragen. Damit kann die Nähe zu den Schwellwerten ausgewertet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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