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Device and method for decentralized on-board diagnosis for motor vehicles Download PDF

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Abstract

Die Diagnose von Kraftfahrzeugsystemen, die mehrere, miteinander vernetzte Steuergeräte aufweisen, soll verbessert werden. Hierzu werden in Diagnosemastern (11, 13, 14) steuergerätübergreifend Systemdiagnosen dezentral durchgeführt. Dies erfolgt gegebenenfalls modellbasiert. In einer darunter liegenden Ebene können in den einzelnen Steuergeräten (11, 12, 13, 14, 15) Eigendiagnosen ausgeführt werden. Durch die dezentrale Systemdiagnose können Buslasten für die Fehlerdiagnose besser verteilt und die Ausfallsicherheit gesteigert werden.The diagnosis of motor vehicle systems which have a plurality of control devices networked with one another is to be improved. For this purpose, system diagnoses are carried out decentrally in control masters (11, 13, 14) across control units. This may be model-based. Self-diagnosis can be carried out in the individual control units (11, 12, 13, 14, 15) on a level below. The decentralized system diagnosis enables bus loads for fault diagnosis to be better distributed and the reliability to be increased.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere, miteinander vernetzte Steuergeräte aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Kraftfahrzeugsystem mit On-Board-Diagnose.The present invention relates to a method for on-board diagnosis of a motor vehicle system, which has several control devices networked with one another. Furthermore concerns the present invention a corresponding motor vehicle system with on-board diagnosis.

Die Fehlerdiagnose von Steuergeräten und den damit gesteuerten Komponenten eines Kraftfahrzeugs wird vielfach ausschließlich mittels Eigendiagnose durch das Steuergerät selbst durchgeführt. Dies bedeutet, dass die Diagnose nur auf das Steuergerät mit den jeweils gesteuerten Komponenten beschränkt ist. Falls durch die Eigendiagnose ein Fehler ermittelt wird, wird eine Fehlermeldung in dem Steuergerät abgespeichert. In einer Werkstatt wird dann mit Hilfe eines Werkstatttesters die Fehlermeldung abgerufen. Da die Eigendiagnose nur jeweils ein Steuergerät beziehungsweise dess gesteuerte Komponenten betrifft, können damit keine komponenten- beziehungsweise systemübergreifenden Fehler detektiert werden. Da jedoch immer mehr Steuergeräte in Kraftfahrzeugen verbaut werden, die gegebenenfalls miteinander vernetzt sind, ist es zunehmend von Bedeutung, auch eine Fehlerdiagnose in diesen vernetzten Systemen vornehmen zu können.The fault diagnosis of control units and the components of a motor vehicle that are controlled in this way are common exclusively carried out by self-diagnosis by the control unit itself. This means that the diagnosis is only on the control unit with the controlled components is limited. If by self-diagnosis an error is determined, an error message is stored in the control unit. In a workshop, with the help of a workshop tester Retrieved error message. Since the self-diagnosis only one control unit respectively which affects controlled components, cannot or cross-system errors can be detected. However, as more and more control units in motor vehicles are installed, which may be networked with each other It is becoming increasingly important to also diagnose errors in these networks Systems.

Die Schwierigkeit einer systemübergreifenden Fehlerdiagnose besteht darin, dass die Steuergeräte und gesteuerten Komponenten in der Regel von verschiedenen Herstellern stammen, und daher unterschiedliche Realisierungen beziehungsweise Interpretationen von Spezifikationen erfolgen können.The difficulty of a cross-system Fault diagnosis is that the control units and controlled components usually come from different manufacturers, and therefore different Realizations or interpretations of specifications can be done.

Ein systemübergreifendes Diagnoseverfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 51 781 A1 bekannt. Dort erfolgt die Diagnose in zwei Stufen, nämlich einer Komponentendiagnose und einer zentralen Systemdiagnose, wobei von der Komponentendiagnose eine Systemgröße und ein der Systemgröße zugeordneter Zustand als Ergebnis an die zentrale Sys temdiagnose ausgegeben werden. Sogenannte Modelldaten der Komponenten und des Systems werden in einer Funktions-Matrix gespeichert. Die Verknüpfung der Zustände der Systemgrößen mit Funktionszuständen und die Bestimmung fehlerhafter Funktionen erfolgt mit Hilfe eines Funktions-Matrix-Tensors. Nachteilig dabei ist, dass die sehr umfangreiche Funktions-Matrix, die sämtliche funktionalen Zusammenhänge der Einzelkomponenten berücksichtigen müsste, in einem entsprechenden Diagnosegerät abgespeichert werden muss.A cross-system diagnostic procedure is from the German published application DE 100 51 781 A1 known. There, the diagnosis takes place in two stages, namely a component diagnosis and a central system diagnosis, a component and a state assigned to the system size being output as a result to the central system diagnosis by the component diagnosis. So-called model data of the components and the system are stored in a function matrix. The linking of the states of the system variables with functional states and the determination of faulty functions takes place with the help of a function matrix tensor. The disadvantage here is that the very extensive function matrix, which would have to take into account all the functional relationships of the individual components, must be stored in a corresponding diagnostic device.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein vereinfachtes On-Board-Diagnoseverfahren sowie ein entsprechendes vereinfachtes Kraftfahrzeugsystem mit On-Board-Diagnose vorzuschlagen.The object of the present invention is therefore a simplified on-board diagnostic procedure and to propose a corresponding simplified motor vehicle system with on-board diagnosis.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere miteinander vernetzte Steuergeräte aufweist, durch Ausführen von mehreren steuergeräteübergreifenden Teilsystemdiagnosen in jeweils vorbestimmten der mehreren Steuergeräte des Kraftfahrzeugsystems, den sogenannten Diagnosemastern, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral durchgeführt wird.According to the invention, this object is achieved by a procedure for on-board diagnosis a motor vehicle system which has a plurality of control units networked with one another, by running of multiple control units Subsystem diagnostics in each predetermined one of the plurality of control units of the motor vehicle system, the so-called diagnostic masters, so that the entire system diagnosis for the Motor vehicle system is carried out decentrally.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Kraftfahrzeugsystem mit mehreren miteinander vernetzten Steuergeräten, wobei in mindestens zwei der mehreren Steuergeräte, den Diagnosemastern, eine mehrere Steuergeräte übergreifende Teilsystemdiagnose durchführbar ist, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral ausführbar ist.It is also provided according to the invention a motor vehicle system with several networked control units, wherein in at least two of the several control units, the diagnostic masters, one several Spanning control units Subsystem diagnosis can be carried out is, so that the entire system diagnosis for the motor vehicle system is decentralized executable is.

Die dezentrale Durchführung einer Fehlerdiagnose hat den Vorteil, dass durch die Aufteilung die jeweiligen Buslasten reduziert werden können. Eine weitere Reduktion der Datentransfermengen beziehungsweise der Datenverarbeitungsmengen kann dadurch erfolgen, dass Funktionsmaster, in denen die notwendigen Informationen bereits vorhanden sind und die die jeweiligen Funktionen steuern beziehungsweise überwachen, auch als Diagnosemaster verwendet werden. Da bei der Funktionssteuerung vielfach eine Plausibilitätsprüfung notwendig ist beziehungsweise die Diagnose die Plausibilitätsprüfung durchführt, können die dabei gewonnenen Informationen auch für die Diagnose verwendet werden. Die dezentrale Diagnose hat weiterhin den Vorteil, dass es nicht ohne weiteres zu einem Gesamtausfall der Diagnose kommt, was hinsichtlich des Sicherheitsaspekts von Bedeutung ist.The decentralized implementation of a Fault diagnosis has the advantage that the respective Bus loads can be reduced. A further reduction in the amount of data transfer or Amounts of data can be processed in that function masters, in which the necessary information is already available and that control or monitor the respective functions, can also be used as a diagnostic master. Since in function control many times a plausibility check is necessary If the diagnosis or the diagnosis carries out the plausibility check, the information obtained can also for the diagnosis can be used. The decentralized diagnosis continues the advantage that it is not easily a total failure the diagnosis comes from what regarding the safety aspect of Meaning is.

Die Fehlerdiagnose in dem mindestens einen Steuergerät und/oder dem mindestens einen Diagnosemaster kann modellbasiert durchgeführt werden. Die modellbasierte Fehlerdiagnose hat den Vorteil, dass keine übermäßig großen Datenbanken in einzelnen Diagnose- oder Steuergeräten abgelegt werden müssen.The fault diagnosis in the least a control unit and / or the at least one diagnostic master can be model-based carried out become. The model-based fault diagnosis has the advantage that no overly large databases must be stored in individual diagnostic or control devices.

Des Weiteren können durch das modellbasierte Verfahren auch sogenannte unbekannte Fehlerursachen detektiert werden. Dabei handelt es sich um Fehlerursachen, die mit den bekannten Fehlercodes nicht abgedeckt sind. Diese Fehlerursachen lassen sich durch die im Modell hinterlegten Funktionsabhängigkeiten ermitteln. Dabei kann beispielsweise durch Schnittmengenbildung mehrerer Fehlersymptome beziehungsweise Wirkungszusammenhänge auf defekte Komponenten geschlossen werden.Furthermore, through the model-based So-called unknown error causes can also be detected. These are the causes of errors with the known error codes are not covered. These causes of errors can be solved by the Determine the functional dependencies stored in the model. there can, for example, by intersection of several error symptoms or causal relationships on defective components getting closed.

Die dezentrale Diagnose kann in einem eigens dafür vorgesehenen Diagnosenetzwerk, in dem die Steuergeräte speziell für die Diagnose miteinander verbunden sind, durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Diagnose unabhängig von spezifischen Steuerungsbussystemen durchgeführt werden kann.The decentralized diagnosis can be made in a specially provided diagnosis network, in which the control units are connected to each other specifically for diagnosis. This has the advantage that the diagnosis can be carried out independently of specific control bus systems.

Entsprechend einer erfindungsgemäßen Variante umfassen die Daten der mehreren Steuergeräte hinsichtlich einer Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten. Bei einer alternativen Variante umfassen die zu einem Diagnosemaster übertragenen Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten, wobei in den einzelnen Steuergeräten bereits Eigendiagnosen oder Vorstufen von Eigendiagnosen durchgeführt werden.According to a variant according to the invention include the data of the several control units with regard to fault diagnosis unprocessed status data. In an alternative variant, include the data transferred to a diagnostic master preprocessed status data with regard to the fault diagnosis, whereby in the individual control units self-diagnoses or preliminary stages of self-diagnosis have already been carried out.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.The present invention will now based on the attached Drawing closer explains which is a block diagram of a motor vehicle according to the present invention shows.

Die nachfolgend näher dargestellten Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.The embodiments shown in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

Die Figur gibt ein Blockschaltdiagramm eines vereinfachten Kraftfahrzeugsystems wieder. Das Kraftfahrzeugsystem umfasst fünf Funktionssteuergeräte 11, 12, 13, 14 und 15. Die Funktionssteuergeräte 11 und 12 sind über ein Bussystem II an das Funktionssteuergerät 15 angeschlossen. Weiterhin sind die Funktionssteuergeräte 13 und 14 über ein Bussystem I mit dem Funktionssteuergerät 15 verbunden.The figure shows a block circuit diagram of a simplified motor vehicle system. The motor vehicle system comprises five function control units 11 . 12 . 13 . 14 and 15 , The function control units 11 and 12 are to the function control unit via a bus system II 15 connected. Furthermore, the function control units 13 and 14 via a bus system I with the function control unit 15 connected.

Jedes dieser Funktionssteuergeräte 11 bis 15 verfügt über eine lokale, gegebenenfalls modellbasierte Diagnosefunktion. Zusätzlich sind die Funktionssteuergeräte 11, 13 und 14 mit Diagnosemasterfunktion ausgestattet. Die lokale Diagnose in den Funktionssteuergeräten 11 bis 15 detektiert Fehler in den jeweiligen Steuergeräten und ihren Umgebungen. Die Diagnosemaster 11, 13, 14 sind darüber hinaus für die systemübergreifenden Bereiche zuständig. Es handelt sich hier um ein dezentrales Diagnosesystem, denn die systemübergreifende Diagnose in der obersten Ebene wird hier von mehreren Funktionssteuergeräten wahrgenommen.Each of these function control devices 11 to 15 has a local, possibly model-based diagnostic function. In addition, the function control units 11 . 13 and 14 equipped with a diagnostic master function. The local diagnosis in the function control units 11 to 15 detects errors in the respective control units and their surroundings. The diagnostic master 11 . 13 . 14 are also responsible for the cross-system areas. This is a decentralized diagnostic system, because the cross-system diagnosis at the top level is carried out by several function control units.

Typischerweise können von einem Diagnosemaster gemeinsame Massepunkte überwacht werden, so dass es nicht zu Meldeschauern kommt, wenn zum Beispiel eine sogenannte „fliegende Masse" von mehreren Steuergeräten gleichzeitig festgestellt wird. Ein weiterer typischer Einsatzfall für Diagnosemaster ist die Überwachung der Kommunikation zwischen den einzelnen Funktionssteuergeräten. Es ist insbesondere dann sinnvoll, mehrere Diagnosemaster vorzusehen, wenn Funktionssteuergerätegruppen von mehreren Herstellern verwendet werden.Typically, from a diagnostic master common ground points monitored so that there are no showers, for example a so-called "flying Mass "of several ECUs is detected at the same time. Another typical application for diagnostic master is surveillance the communication between the individual function control units. It is It makes particular sense to provide several diagnostic masters if Function control device groups used by several manufacturers.

In jedem Diagnosemaster 11, 13, 14 läuft ein komplettes Modell der jeweils angeschlossenen Komponenten zur Detektierung von Fehlern. Es findet damit eine modellbasierte Diagnose in den Diagnosemastern statt. Mit Hilfe der erhaltenen Daten und der modellbasierten Diagnose werden in den Diagnosemastern 11, 13, 14 bei einem sogenannten nicht-in-Ordnung-Verhalten, z. B. bei zu starken Messabweichungen, die verursachenden Fehlerkandidaten ermittelt beziehungsweise Fehlereingrenzungen durchgeführt. Bei den vom jeweiligen Diagnosemaster 11, 13, 14 aufgenommenen Daten handelt es sich um Fehlerkandidaten beziehungsweise Fehlercodes, die von den Funktionssteuergeräten geliefert und durch Eigendiagnose ermittelt wurden und gegebenenfalls ergänzend um Zustands- beziehungsweise Messdaten. Optional besteht die Möglichkeit, dass den Diagnosemastern 11, 13, 14 Symptominformation, die der Fahrer oder Mechaniker ins Kraftfahrzeugsystem eingeben kann, zur Fehlerdiagnose zugeführt wird.In every diagnostic master 11 . 13 . 14 a complete model of the connected components is running to detect errors. A model-based diagnosis is thus carried out in the diagnosis masters. With the help of the data received and the model-based diagnosis, the diagnosis masters 11 . 13 . 14 in a so-called out-of-order behavior, e.g. B. in the case of excessive measurement deviations, the causing error candidates are determined or error restrictions are carried out. With the from the respective diagnostic master 11 . 13 . 14 The recorded data are error candidates or error codes that were delivered by the function control devices and determined by self-diagnosis and, if necessary, supplemented by status or measurement data. Optionally, there is the possibility that the diagnostic master 11 . 13 . 14 Symptom information, which the driver or mechanic can enter into the motor vehicle system, is supplied for fault diagnosis.

In die modellbasierten Diagnosegeräte ist jeweils eine sogenannte Diagnosemaschine integriert. Mit Hilfe dieser Diagnosemaschine, die nach dem Prinzip der „general diagnostic engine" nach de Kleer und darauf basierenden Weiterentwicklungen arbeitet und in der ein fahrzeugspezifisches Fehlerdiagnosemodell geladen ist, werden die Fehlercodes beziehungsweise Symptome analysiert. Dabei werden mögliche Fehlerkandidaten ermittelt.In the model-based diagnostic devices is each a so-called diagnostic machine integrated. With the help of this diagnostic machine, which are based on the principle of “general diagnostic engine " de Kleer and further developments based on it works and in which a vehicle-specific fault diagnosis model is loaded, the error codes or symptoms are analyzed. there become possible Error candidates identified.

Die Bussysteme I und II können die üblichen Bordnetzwerke darstellen. Als Alternative kann auch ein eigenes Diagnosenetzwerk (in der Figur nicht dargestellt) im Kraftfahrzeug verschaltet sein, so dass die einzelnen Funktionssteuergeräte sowohl einen Anschluss an einen üblichen Kraftfahrzeugbus als auch einen Anschluss an einen Diagnosebus besitzen. Auch diese Bussysteme sind in den Diagnosemastern zum jeweiligen Teil modelliert, so dass auch die Busfehler erkannt werden können.The bus systems I and II can do the usual on-board networks represent. As an alternative, you can also have your own diagnostic network (not shown in the figure) in the motor vehicle, so that the individual function control devices both connect to a usual Motor vehicle bus as well as a connection to a diagnostic bus. These bus systems are also in the diagnostic masters for each Part modeled so that bus errors can also be recognized.

Als Variante ist das Funktionssteuergerät und/oder der Diagnosemaster hinsichtlich der Fehlerdiagnose als nicht modellbasiertes, sondern z. B. wissensbasiertes oder regelbasiertes Steuergerät ausgestaltet.The function control device and / or is a variant the diagnostic master with regard to error diagnosis as a non-model-based, but z. B. configured knowledge-based or rule-based control unit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit in den Steuergeräten eine hierarchische Fehlerdiagnose modellbasiert oder nicht modellbasiert durchgeführt. Dabei ist die oberste Ebene der Diagnoseeinheiten stets dezentral organisiert.According to the present invention is thus in the control units hierarchical fault diagnosis model-based or not model-based carried out. The top level of the diagnostic units is always decentralized organized.

Claims (12)

Verfahren zur On-Board-Diagnose eines Kraftfahrzeugsystems, das mehrere miteinander vernetzte Steuergeräte (11 bis 15) aufweist, gekennzeichnet durch Ausführen von mehreren steuergeräteübergreifenden Teilsystemdiagnosen in jeweils vorbestimmten der mehreren Steuergeräte des Kraftfahrzeugsystems, den sogenannten Diagnosemastern (11, 13, 14), so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral durchgeführt wird.Method for on-board diagnosis of a motor vehicle system, which has several control devices ( 11 to 15 ), characterized by executing a plurality of subsystem diagnoses spanning control units in each predetermined one of the plurality of control units of the motor vehicle system, the so-called diagnostic masters ( 11 . 13 . 14 ), so that the entire system diagnosis for the motor vehicle system is carried out decentrally becomes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlerdiagnose in mindestens einem der Steuergeräte (11 bis 15) modellbasiert durchgeführt wird.The method of claim 1, wherein the fault diagnosis in at least one of the control devices ( 11 to 15 ) is carried out based on models. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fehlerdiagnose in mindestens einem der Diagnosemaster (11, 13, 14) modellbasiert durchgeführt wird.Method according to claim 1 or 2, wherein the fault diagnosis in at least one of the diagnosis masters ( 11 . 13 . 14 ) is carried out based on models. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dezentrale Fehlerdiagnose des Kraftfahrzeugsystems in einem eigenen Diagnosenetzwerk durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the decentralized Fault diagnosis of the motor vehicle system is carried out in a separate diagnosis network. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zu den mehreren Diagnosemastern (11, 13, 14) gesandten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten umfassen.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the to the several diagnostic masters ( 11 . 13 . 14 ) sent data with regard to fault diagnosis include unprocessed status data. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zu den mehreren Diagnosemastern (11, 13, 14) gesandten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten umfassen.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the to the several diagnostic masters ( 11 . 13 . 14 ) sent data with regard to error diagnosis include preprocessed status data. Kraftfahrzeugsystem mit mehreren miteinander vernetzten Steuergeräten (11 bis 15), dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens zwei der mehreren Steuergeräte, den Diagnosemastern (11, 13, 14), eine mehrere Steuergeräte übergreifende Teilsystemdiagnose durchführbar ist, so dass die gesamte Systemdiagnose für das Kraftfahrzeugsystem dezentral ausführbar ist.Motor vehicle system with several networked control units ( 11 to 15 ), characterized in that in at least two of the several control units, the diagnostic masters ( 11 . 13 . 14 ), a subsystem diagnosis spanning several control devices can be carried out, so that the entire system diagnosis can be carried out decentrally for the motor vehicle system. Kraftfahrzeugsystem nach Anspruch 7, wobei mindestens eines der Steuergeräte über ein Fehlermodell verfügt, so dass eine in ihm durchführbare Fehlerdiagnose modellbasiert ist.Motor vehicle system according to claim 7, wherein at least one of the control units via a Fault model, so that a fault diagnosis can be carried out in it is model-based. Kraftfahrzeugsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei mindestens einer der Diagnosemaster über ein Fehlermodell verfügt, so dass die in ihm durchführbare Fehlerdiagnose modellbasiert ist.Motor vehicle system according to claim 7 or 8, wherein at least one of the diagnostic masters has a fault model, so that the feasible in it Fault diagnosis is model-based. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das über ein eigenes Diagnosenetzwerk, mit dem die Steuergeräte miteinander vernetzt sind, und in dem die Zustands- und/oder Fehlerdaten zur Fehlerdiagnose übermittelt werden, besitzt.Motor vehicle system according to one of claims 7 to 9, that about its own diagnostic network, with which the control units work together are networked, and in which the status and / or error data is transmitted for error diagnosis are owned. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die von den Steuergeräten an die mehreren Diagnosemaster übermittelten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose unverarbeitete Zustandsdaten umfassen.Motor vehicle system according to one of claims 7 to 10, being that of the control units transmitted to the several diagnostic masters Data relating to fault diagnosis, unprocessed status data include. Kraftfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die von den Steuergeräten an die mehreren Diagnosemaster übermittelten Daten hinsichtlich der Fehlerdiagnose vorverarbeitete Zustandsdaten umfassen.Motor vehicle system according to one of claims 7 to 11, being that of the control units transmitted to the several diagnostic masters Data regarding the error diagnosis preprocessed status data include.
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