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Fachspezifischer
Bereich
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Informationen
in Form von Signalen von einem Steuerungssystem in einem Fahrzeug, wobei
Zähler
benutzt werden, um zu wiederholten Zeitpunkten festzuhalten, in
welchem Intervall sich ein Signal befindet.
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Die
Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren, eine Vorrichtung
und ein System zur Fehlerdiagnose und Wartung von Fahrzeugen.
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Technischer
Hintergrund
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Um
die Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen in einem Bus oder
einer Straßenbahn
zu beherrschen, wird bekanntermaßen ein System aus mehreren
Steuer- oder Recheneinheiten benutzt, die über einen Kommunikationskanal
(Datenbus) miteinander kommunizieren. Jede Einheit hat mehrere Ein- und Ausgänge und
eine Logikschaltung, um auf Basis der vorliegenden Informationen
zu jedem Zeitpunkt zu entscheiden und entsprechend zu handeln. Das
System kann Information von mehreren Messwertwandlermitteln empfangen,
die Signale generieren, welche die verschiedenen Zustände im Fahrzeug
repräsentieren,
wie z.B. Motoröltemperatur,
oder ob eine Tür
offen steht.
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Um
ein Fahrzeug zu überprüfen und
Fehler festzustellen, wird bekanntermaßen regelmäßig, z.B. einmal am Tag, eine
ausführliche
Untersuchung des Systems durchgeführt. Um diese Untersuchung durchzuführen, kann
ein separater Rechner an eine oder mehrere Einheiten des Steuerungssystems
angeschlossen werden, und er liest die Signale eines oder mehrerer
Messwertwandlermittel im System aus. Diese Information ergibt ein
zufriedenstellendes Vor-Ort-Bild vom Zustand des Fahrzeugs. Z.B.
stehen Informationen über
möglicherweise
fehlerhafte Spannungspegel zur Verfügung, die in einer Komponenten
oder Messwertwandlermittel vorhanden sein können.
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Wenn
eine derartige Untersuchung darauf hindeutet, dass ein Teil der
verschiedenen Teilsysteme des Fahrzeugs seltsame oder auf Fehler
hindeutende Werte ausgibt, so kann dieser Fehler mit etwas Glück behoben
werden. Häufig
ist es jedoch notwendig, eine noch ausführlichere Untersuchung durchzuführen, in
welcher die Messwerte eines oder mehrerer Messwertwandlermittel
gemessen und während einer
vollen Tagesfahrt aufgezeichnet werden. Während der Aufzeichnung werden
die Signale der Messwertwandlermittel abgetastet und in einer Speichereinheit,
die an das System angeschlossen wurde, gespeichert.
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Um
einen Fehler zu identifizieren, kann es notwendig sein, verschiedene
Signale über
einen ganzen Tag hinweg aufzu zeichnen. Da dies zu sehr großen Datenmengen
führt,
sind diese in Bezug auf Speicherung und Datenübertragung schwierig zu handhaben,
weswegen Messung und Diagnose ein komplizierter und teurer Prozess
sind.
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Um
Informationen von Messwertwandlermitteln platzsparend aufzuzeichnen,
werden bekanntlich (US-A-5,590,040) Zähler verwendet, von denen jeder ein
Intervall des Signalwerts des Messwertwandlermittels abbildet. Die
Vorrichtung gemäß dieses
Dokuments bestimmt, welchem Wertintervall welcher Abtastwert zugeordnet
ist und erhöht
den entsprechenden Zähler.
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Ein
Problem dieser Vorgehensweise ist, dass viel Information verloren
geht. Prinzipbedingt können
die Zähler
nur deutlich machen, ob ein Wert irgendwann einmal innerhalb eines
Fehlerintervalls lag. Signalwerte, die völlig unphysikalische Prozesse abbilden,
das sind Prozesse, die sich nicht mit der physikalischen Realität decken
und daher Fehler in z.B. einer Komponente oder einem Teilsystem
anzeigen, können
in einer solchen eingeschränkten
Darstellungsweise völlig
ordnungsgemäß erscheinen, solange
sie sich innerhalb ihres ordnungsgemäßen Werteintervalls befinden.
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1 zeigt,
wie diese Vorgehensweise, die in US-A-5,590,040 beschrieben wird, im Wesentlichen
identische Darstellungen zweier völlig unterschiedlicher Messreihen
erzeugt. Das Messsignal in den Messreihen könnte z.B. die Drehzahl oder Öltemperatur
sein. In der ersten Reihe (1a) findet eine
gleichmäßige Erhöhung der
Signalspannung von 0 auf 4 Volt statt. Eine Aufteilung der Messwerte auf
vier Intervalle und eine Erhöhung,
der dem jeweiligen Intervall zugeordneten Zähler, würde bei allen vier Zählern zum
im Wesentlichen gleichen Wert führen,
da sich das Signal in jedem Intervall etwa gleich lange aufgehalten
hat.
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In
der zweiten Messreihe ist das Signal hingegen sehr instabil und
schwankt stark während
des Anstiegs (1b). Im Mittel jedoch sind die
Messwerte relativ gleichmäßig verteilt
und das Signal hält sich
auch in etwa gleich lange in jedem Intervall auf. Somit würden sich
die Werte der vier Zähler
nicht grundlegend von denen der Zähler unterscheiden, die das
erste Signal aus 1a aufzeichnen.
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Die
Messreihe aus 1b könnte bereits auf einen Fehler,
z.B. einem Messwertwandlermittel, einem Kabel oder dem zugrundeliegenden
physikalischen Prozess, hinweisen. Dieser Fehler würde wahrscheinlich
nicht mit der in US-A-5,590,040 beschriebenen Vorgehensweise gefunden
werden.
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Des
Weiteren ist die Vorrichtung und die Methode gemäß US-A-5,590,040 in erster
Linie dafür vorgesehen,
in dem Moment, in dem ein Fehler auftritt, aufzudecken, wie es zu
diesem Fehler kommt. Somit können
diese nicht zur Fehlerprävention
eingesetzt werden.
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In
Systemen, die dem oben beschriebenen gleichen, steht, wie bereits
erwähnt,
zu jedem Zeitpunkt eine enorme Datenmenge zur Verfügung. Es wäre günstig, diese
Information auch im Hinblick auf Fehlerprävention und nicht nur auf Fehleranzeige verwenden
zu können.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten von einem Steuerungssystem
in einem Fahrzeug platzsparend aufzuzeichnen.
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Ein
zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten so aufzuzeichnen,
dass genügend
Informationen für
eine zu friedenstellende Fehlererkennung und Diagnose zur Verfügung steht.
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Ein
drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Daten so aufzuzeichnen,
dass genügend
Information zur Verfügung
steht, um Fehlern vorzubeugen, bevor sie auftreten oder zumindest
einen Fehler zu finden, bevor er für den Betrieb relevante Auswirkungen
hat.
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Diese
und andere Ziele können
mit der Vorgehensweise gemäß Anspruch
1 erreicht werden. Nach dieser Vorgehensweise wird Gebrauch von Änderungszählern gemacht,
um aufzuzeichnen, ob eine Signaländerung
größer als
ein bestimmter Änderungsschwellenwert
ist.
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In
diesem Zusammenhang bezieht sich Änderung normalerweise auf die
Beziehung zwischen einem abgetasteten Wert und den vorhergehenden abgetasteten
Werten. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform besteht die Änderung
aus der Differenz zweier Abtastwerte und verkörpert somit die Ableitung des
Signals. Natürlich
ist es gemäß dieser Vorgehensweise
auch möglich,
andere Änderungswerte
zu nutzen, wie z.B. die Divergenz zwischen zwei Differenzen, was
dann die zweite Ableitung wäre.
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Indem
Daten gemäß der Erfindung
aufgezeichnet werden, entsteht ein kompakter Datensatz, der eine
große
Menge Information über
den Zustand des Systems innerhalb eines festgelegten Zeitraums enthält. Eine
Messreihe mit Zehntausenden von Werten könnte somit in einer begrenzten
Menge Zählern gespeichert
werden. Zusätzlich
muss jeder Zähler nur
mit ganzen Zahlen umgehen, wodurch wenig Speicherplatz benötigt wird.
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Somit
ermöglicht
die erfindungsgemäße Verfahrensweise
Daten schnell und einfach zu handhaben, wobei diese Daten eine große Informationsmenge über den
Zustand des Fahrzeugs während
z.B. eines ganzen Tages verkörpert.
Daher kann Information kontinuierlich in einem Fahrzeug aufgezeichnet werden,
ohne dass eine aufwändige
Ausrüstung
notwendig wäre.
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Außerdem gewährleistet
diese Vorgehensweise zur Informationsaufzeichnung, in der Wertintervallzähler und Änderungszähler zum
Einsatz kommen, dass die Information trotz ihrer kompakten Form
immer noch eine große
Menge Information enthält.
Die Struktur, in der die Information gespeichert ist, ist zusätzlich sehr
gut zur Analyse des Fahrzeugzustandes geeignet.
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Z.B.
kann festgelegt werden, dass der physikalische Prozess, den ein
Messsignal abbildet, eine Änderungsgeschwindigkeit
hat, die in einem festgelegten Intervall liegen muss. Gemäß der Vorgehensweise
wird ein Änderungsschwellenwert
festgelegt, der dieses vorher bestimmte Intervall durch einen Zähler definiert.
Wird dieser Zähler
innerhalb eines gewissen Zeitraums erhöht, deutet das sofort darauf hin,
dass irgendetwas schief läuft.
Dies kann viele Gründe
haben, z.B., dass das Messwertwandlermittel fehlerhafte Messsignale
erzeugt, es einen Wackelkontakt in einem Kabel gibt, oder der zugrundeliegende
physikalische Prozess gestört
ist. Dabei muss klargestellt werden, dass der Signalpegel selbst
nicht unbedingt auf einen Fehler hinweist und daher Wertintervallzähler alleine
nicht ausreichen würden,
den Fehler zu finden.
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In
diesem Zusammenhang bezieht sich das Wort "Fehler" nicht nur auf Fehler, die eine sofortige Bereinigung
benötigen,
sondern auch auf Fehler, die nur über eine kurze Zeitspanne auftreten
oder bis jetzt noch nicht von praktischem Belang sind. Mittels der
erfindungsgemäßen Informationsspeicherung können solche
Fehler gefunden und durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch eine zusätzliche
Servicemaßnahme,
beseitigt werden, so dass der Fehler nicht weiter zunimmt. Somit
erlaubt die Erfindung eine verbesserte Wartung des Fahrzeugs.
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Ein
Beispiel für
den Gebrauch der erfindungsgemäßen Informationsspeicherung
ist die Aufzeichnung der Geschwindigkeit. Speicherung allein durch
Wertintervallzähler
zeigt nur auf, wie lange das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit
innerhalb eines Intervalls unterwegs war. Änderungszähler tragen dazu die Information
bei, wie sich die Geschwindigkeit geändert hat, als z.B. wann eine
Beschleunigung oder Bremsung einen gewissen Schwellenwert überschritten
hat, oder sich innerhalb eines vordefinierten Intervalls befand.
Diese Information zeigt an, bis zu welchem Grad ruckartig gefahren
wurde, und es können
geeignete Maßnahmen
ergriffen werden, um einen runderen Fahrstil zu fördern, z.B.
durch Fahrerschulung, Belohnungssysteme, u.s.w.
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Gemäß eines
Aspekts des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden mindestens zwei Schwellenwerte für zumindest eine Änderungsrichtung
definiert und es wird, sofern die Änderung in der Änderungsrichtung
zwischen zwei Schwellenwerten liegt, ein Zähler, der diesem Intervall
zugeordnet ist, erhöht. Dadurch
werden auch Intervalle für Änderungen
erzeugt, was dazu beiträgt,
die Informationen nutzmachbar zu machen.
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Nach
einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens können mehrere
Gruppen von Zählern
definiert und mit den verschiedenen Betriebszuständen des Fahrzeugs verknüpft werden. Mögliche Beispiele
für solche
Zustände
sind die Aktivierung, Starten des Motors, Heißlaufenlassen des Motors und
ordnungsgemäßer Betrieb.
Diese Bündelung
von Zählern
trägt dazu
bei die Informationen nutzbar zu machen.
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Außerdem bezieht
sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Speichern von Informationen von
einem Steuerungssystem in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 9.
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Das
Messwertabtastmittel und das Verarbeitungsmittel, bestehen vorzugsweise
aus wenigstens einem Prozessor, der für den Zweck programmiert ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann somit in einem existierenden Steuerungssystem realisiert werden,
indem das existierende System mit neuer Software mit Funktionalität gemäß der vorliegenden Erfindung
versehen wird.
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Gemäß eines
Aspekts der Erfindung beinhaltet die Vorrichtung mehrere Messwertabtastmittel, Speichermittel
und Verarbeitungsmittel, die mittels eines Kommunikationskanals
mit einer Verarbeitungseinheit kommunizieren. Die Informationen,
die. über jedes
Signal im Steuerungssystem gespeichert sind, können dann durch die Verarbeitungseinheit
ausgelesen und analysiert werden.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung umfasst die Verarbeitungseinheit
eine Datenbank, die Informationen speichert, welche mit den Werten
verglichen werden sollen, die aus jedem Zähler gelesen werden. Vorzugsweise
ist die Datenbank so beschaffen, dass sie kontinuierlich mit den
vom Steuerungssystem gelesenen Werten aktualisiert wird. Die Struktur,
nach der die Informationen gespeichert werden, ist zur numerischen
Analyse gut geeignet.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung ist die Verarbeitungseinheit außerhalb
des Fahrzeugs angeordnet. Daraus ergibt sich, dass die Einheit von
mehreren Fahrzeugen geteilt werden kann. Die Übertragung kann kontinuierlich
oder zu immer wiederkehrenden Zeitpunkten, z.B. jeden Tag, oder immer,
wenn das Fahrzeug sich in Ruhe befindet, stattfinden.
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Des
Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Diagnostizieren
von Fehlern in Fahrzeugen gemäß Anspruch
16. Das System umfasst mehrere Fahrzeuge, welche mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen
ausgestattet sind und welche so beschaffen sind, dass sie Informationen über einen Kommunikationskanal
an eine gemeinsame Verarbeitungseinheit übermitteln, die so beschaffen
ist, dass sie den Wert eines jeden Zählers liest, um dadurch Fehler
oder Fehlertendenzen im Fahrzeug zu erkennen.
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Die
platzsparende Speicherung von Informationen vom Steuerungssystem
im Fahrzeug erlaubt eine schnelle Übertragung von Daten vom jeweiligen Fahrzeug
zur Verarbeitungseinheit und die Information ist ebenso von solcher
Beschaffenheit, dass sie schnell analysiert werden kann. Daraus
ergibt sich, dass eine große
Anzahl von Fahrzeugen mit dem System verbunden sein kann, ohne dass
die Übertragung
oder Verarbeitung übermäßig langwierig
wird.
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Mit
vielen Fahrzeugen kann eine Datenbank auf Basis der Informationen,
die vom Steuerungssystem in den Fahrzeugen übertragen wurden, von beachtlicher
Größe aufgebaut
werden. Diese Datenbank kann dann nicht nur benutzt werden um Fehler zu
finden, die aufgetreten sind, oder bald auftreten werden, sondern
auch zur langfristigen Vorhersage von Fehlern. Der Verarbeitungseinheit
kann beigebracht werden, immer wiederkehrende Muster in den Informationen
zu "erkennen" und somit vorherzusagen,
was passieren könnte.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts des erfindungsgemäßen Systems ist die Verarbeitungseinheit so
beschaffen, dass sie Informationen über den Kommunikationskanal
zurück
zu den Fahr zeugen übermittelt.
Dadurch ist es möglich,
sobald ein Fehler in einem Fahrzeug identifiziert wurde, dies an
das fragliche Fahrzeug zurückzuübermitteln,
so dass z.B. der Fahrer in der Lage ist, geeignete Maßnahmen
zu ergreifen. Selbstverständlich
könnten
die Informationen auch an eine Koordinationseinheit oder Werkstatt übermittelt
werden, wo geeignete Maßnahmen ergriffen
werden können.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Derzeit
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden ausführlicher
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt bzw. zeigen:
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1a u. 1b zwei
Diagramme eines Signalwerts als Funktion der Zeit;
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2 ein
Blockdiagramm eines Steuerungssystems in einem Fahrzeug;
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3 ein
Blockdiagramm des RAM in einem Kommunikationsknoten entsprechend
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2;
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4 ein
Flussdiagramm, zur Vorgehensweise entsprechend der vorliegenden
Erfindung;
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5a eine
schematische Aufteilung einer Werteachse in Wertintervalle;
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5b zeigt
mehrere Schwellenwerte auf einer Werteachse;
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6 ein
Flussdiagramm der Messung von Änderungen
in der 4;
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7 ein
Blockdiagramm eines Systems zur Fehlerdiagnose entsprechend der
vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Blockdiagramm einer Datenbank in der Verarbeitungseinheit entsprechend 7.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Heutzutage
ist es üblich,
elektronische Steuerungssysteme in Nutzfahrzeugen, wie Bussen, Straßenbahnen,
Lkws u.s.w. einzubauen. Diese Steuerungssysteme können aus
mehreren Komponenten bestehen, die über einen Kommunikationskanal
miteinander verbunden sind. Ein Beispiel für solch ein System 10 ist
das ELSY-System der Anmelderin, das in 2 schematisch
dargestellt ist.
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Hier
ist der Kommunikationskanal ein serieller Kommunikationsbus 12,
der mehrere Kommunikationsknoten 14 miteinander und, gegebenenfalls mit
einem Fahrzeugcomputer 16, verbindet.
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Mindestens
ein analoges oder digitales Messwertwandlermittel (nicht dargestellt)
kann mit jedem Kommunikationsknoten 14 verbunden sein,
wobei diese Messwertwandlermittel den Kommunikationsknoten 14 über einen
Ein-/Ausgabeanschluss 19 mit Eingangssignalen 18 von
Antriebssystem, Klimaanlage, Instrumenten, Türen etc. versorgen. Analoge Eingangssignale
bestehen normalerweise aus Spannungspegeln, die eine gemessene physikalische Größe repräsentieren,
z.B. die Tempera tur des Motors. Digitale Eingangssignale zeigen
z.B. an, ob eine Tür
offen oder geschlossen ist.
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Des
Weiteren kann jeder Kommunikationsknoten 14 über den
Ein-/Ausgabeanschluss 19 durch Ausgangssignale 20 mindestens
ein Objekt (nicht dargestellt), wie z.B. Lampen, Ventilatoren, Magnetventilen
u.s.w. betätigen.
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Die
Signale 18, 20 sind über den Kommunikationsbus 12 allen
Knoten 14 im System bekannt und ebenso dem Fahrzeugcomputer 16.
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Jeder
Kommunikationsknoten 14 ist mit einem Prozessor 22 ausgestattet,
welcher dafür
eingerichtet ist auf der Basis der aktuellen Ein- und Ausgabesignale 18, 20 im
System 10 zu entscheiden, ob ein bestimmtes Objekt an die
Bordspannung angeschlossen werden soll oder nicht. Der Prozessor
benutzt dann Bedingungen, die z.B. in einem Flash-Speicher oder
einem ROM 24 im Kommunikationsknoten gespeichert wurden,
wobei diese Bedingungen aus logischen Bezügen zwischen verschiedenen
Eingabesignalen bestehen.
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Der
Fahrzeugcomputer 16 ist die Steuerungseinheit des Systems
und er ist mit einer Tastatur 27 und einem Anzeigeelement 28 zur
Kommunikation mit dem Fahrer oder einem anderen Anwender versehen.
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Des
Weiteren kann der Fahrzeugcomputer über serielle Datenkanäle 29 an
externe Geräte (nicht
dargestellt), wie z.B. Kartenausgabeautomaten, Anzeigenelemente,
die das Fahrziel anzeigen, Datenfunk u.s.w. angeschlossen werden.
Die seriellen Datenkanäle
können
beliebige Schnittstellen haben, z.B. RS232, RS422, IBIS oder CAN.
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Erfindungsgemäß ist der
Prozessor 22 in jedem Kommunikationsknoten ferner dafür vorgesehen,
kontinuierlich Informationen über
die Werte der Eingangssignale und Ausgangssignale in einem RAM 26 zu
speichern.
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Wie
in 3 dargestellt, ist das RAM 26 in jedem
Kommunikationsknoten 14 für diesen Zweck aufgeteilt in
mehrere Bereiche 30, wobei jeder Bereich einem vordefinierten
Eingangs- oder Ausgangssignal 18, 20 zugeordnet
ist. Jeder Bereich ist weiter aufgeteilt in eine Mehrzahl von Zählern 32a, 32b.
Im Flash-Speicher/ROM 24 ist eine Software gespeichert,
die Anweisungen enthält
für den
Prozessor, so dass der Prozessor die Werte der Zähler 32a, 32b entsprechend
einer Vorgehensweise, die in 4 dargestellt
ist, erhöht.
Die Schritte 40 bis 49, die in 4 dargestellt
sind, beziehen sich auf ein Signal 18, 20, aber
es ist vorzuziehen, dass jeder Prozessor 22 dafür vorgesehen
ist, mehrere Signale 18, 20 aufzunehmen und mehrere
Speicherbereiche 30 zu verwalten. In der nachstehenden
Beschreibung der Vorgehensweise wird auch Bezug auf die 5a und 5b genommen.
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Zuerst
werden eine Anzahl Wertintervalle 51 definiert (Schritt 40)
und mit dem entsprechenden Zähler 32a verknüpft (Schritt 41).
Die Wertintervalle 51 stellen Unterintervalle des Intervalls 52 dar,
in dem das fragliche Signal erwartet wird. Abhängig vom gewünschten
Genauigkeitsgrad kann die Anzahl an Intervallen, die für ein Signal
definiert sind, variieren. Je mehr Intervalle zur Verfügung stehen,
desto genauer ist die Information, die durch den Zähler 32a gespeichert
ist, aber genauso wird mehr Speicherkapazität benötigt.
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Danach
(Schritt 42) wird zumindest für eine Änderungsrichtung wenigstens
ein Änderungsschwellenwert
T1, T2 defi niert,
der mit einem Änderungszähler 32b verknüpft ist
(Schritt 43). In diesem Zusammenhang bezieht sich die Änderungsrichtung 56, 57 auf
eine geeignete mathematische Definition der möglichen Änderungen, im einfachsten Fall
auf eine positive Änderung 56 oder
negative Änderung einer
skalaren Größe und in
schwierigen Fällen
auf eine vektorielle Änderungsrichtung
einer mehrdimensionalen Größe.
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Wertintervalle 51 und
Schwellenwerte T1, T2 können in
der Software, die im Speicher 24 gespeichert ist, vordefiniert
werden. Alternativ können
sie auch als Funktion der abgetasteten. Signalwerte definiert werden
und sind somit dynamisch. Im Bedarfsfall kann Information über das
Wertintervall und den entsprechenden Schwellenwert, der mit einem
bestimmten Zähler
verknüpft
ist, im RAM 26 gespeichert werden.
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In
Schritt 44 wird ein Signal 18, 20 abgetastet und
ein Signalwert erhalten, der im RAM 26 abgelegt wird. Der
Prozessor 22 entscheidet dann (Schritt 45), in
welchem Wertintervall der Signalwert sich befindet und der entsprechende
Zähler 32a wird
um eins erhöht
(Schritt 46). Die Schritte 45 und 46 können durch
einen Programmcode implementiert werden, der für den Fachmann einfach ist.
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Danach,
in Schritt 47, misst der Prozessor 22 die Änderung
des Signals, relativ zu einem vorangegangenen Signalwert. In Schritt 48 entscheidet
der Prozessor, ob die gemessene Änderung
größer als der
Schwellenwert der Änderungsrichtung 56, 57 ist und
erhöht,
wenn das der Fall ist, den Zähler 32b,
der mit dem strittigen Schwellenwert verknüpft ist (Schritt 49).
Die Programmsteuerung kehrt dann zurück zu Schritt 44.
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Durch
die beiden Änderungsschwellenwerte T1, T2 bildet jeder
Zähler 32b ein
offenes Intervall 58, 59 in einer Änderungsrichtung 56, 57,
die vom jeweiligen Schwellenwert T1, T2 gezählt
wird. Entsprechend einer Ausgestaltung ist ein Schwellenwert T1 größer als
Null und entspricht einer Zunahme und ein Schwellenwert T2 ist kleiner als Null und entspricht einer
Abnahme. Diese Schwellenwerte definieren dann ein Intervall 53 und Änderungen
außerhalb
dieses Intervalls werden als Zunahme der Zählerwerte registriert. Das
Intervall 53 kann also Änderungen
entsprechen, die als normal für
das Signal angesehen werden.
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Entsprechend
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird nur ein Schwellenwert
definiert und mit dem absoluten Wert der Änderung verglichen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden mindestens zwei Schwellenwerte T1,
T3 auf zumindest einer Änderungsrichtung 56, 57 und
derart das Intervall 54 definiert. In diesem Fall wird
ein Zähler
mit dem Intervall 54 und ein weiterer Zähler mit dem offenen Intervall 55 verknüpft. Die
Anzahl der Schwellenwerte kann genauso wie die Anzahl der Wertintervalle 41 natürlich für verschiedene Signale
variieren, wobei mehr Werte eine höhere Auflösung der Information über die Änderung
des Signals ergeben.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie Schritt 47 der
Messung einer Signaländerung
realisiert werden kann.
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In
Schritt 60 wird festgestellt, ob die fragliche Messwertabtastung
die erste ist. Wenn dies der Fall ist, speichert der Prozessor 22 (Schritt 61)
einen ersten Signalwert in das RAM 26. Die Programmsteuerung
kehrt dann zu Schritt 48 in 4 zurück.
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Danach,
d.h. beim nächsten
und allen anderen folgenden Messwertabtastereignissen wird die Programmsteuerung
nach Schritt 60 bei Schritt 62 fortfahren, in
welchem der Prozessor 22 die Differenz zwischen dem letzten
gemessenen Signalwert und dem gespeicherten Signalwert bildet. Anschließend (Schritt 63)
wird der gespeicherte Signalwert durch den anderen Signalwert ersetzt
und die Programmsteuerung kehrt zurück zu Schritt 48 in 4.
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In
der oben erwähnten
Beschreibung der Änderungsrichtung
und des Änderungsschwellenwertes und
in dem Flussdiagramm der 6, ist also die gemessene Änderung
die Differenz zwischen Signalwerten. Diese Differenz kann als Ableitung
des Zustands betrachtet werden. Es ist natürlich ebenso möglich, dass
die Änderung
aus einer komplizierteren Funktion der vorherigen Abtastwerte besteht. Z.B.
könnte
die Divergenz zwischen zwei aufeinander folgenden Differenzen berechnet
werden, wobei diese Divergenz dann die zweite Ableitung des Zustands
repräsentiert.
Die Änderungsschwellenwerte könnten dann
entsprechend die Schwellwerte der normalen oder erwarteten differenziellen
Divergenzen repräsentieren.
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Vorzugsweise
werden die Zähler 32a, 32b so zusammengefasst,
dass sie Informationen über
die Signale des Systems 10 während verschiedener Betriebszustände des
Fahrzeugs speichern. Beispiele für
solche Zustände
könnten
die Aktivierung (Anschalten), Starten des Motors, Aufwärmphase
und ordnungsgemäßer Betrieb
sein, aber ebenso sind eine Vielzahl anderer Formen natürlich möglich. Diese
Unterteilung der Zähler
in Gruppen ermöglicht
es, verschiedene Änderungsschwellenwerte
für unterschiedliche
Betriebszustände
zu definieren, was es vereinfacht die Informationen auszuwerten.
Ein Prozess, der völlig
normal während
der Warm laufphase ist, könnte
ein Indiz für
einen schwerwiegenden Fehler sein, wenn er während des normalen Betriebs
auftritt.
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Entsprechend
einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Verarbeitungseinheit,
z.B. der Fahrzeugcomputer 16, so gestaltet, dass er die
Möglichkeit
hat, über
den Kommunikationsbus 12 den Wert eines jeden Zählers auszulesen.
Ein Prozessor 15 ist dann dazu programmiert, aufgrund von
vordefinierten Bedingungen zu entscheiden, ob der Wert eines Zählers, allein
oder in Kombination mit anderen Zählerwerten, angibt, dass ein
Fehler im Fahrzeug aufgetreten ist.
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Ein
Beispiel für
solch einen Fehler könnte sein,
dass ein Signal größere Änderungen
gezeigt hat, als ein Schwellenwert, der den gebilligten Änderungen
entspricht. Damit hat sich das Signal pro Zeiteinheit häufiger geändert, als
es als normal angesehen wird.
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Ein
anderes Beispiel könnte
sein, dass Zähler,
die hohe Motordrehzahlen repräsentieren,
deutlich höhere
Werte haben, als Zähler,
die hohe Drosselklappenwerte darstellen. Das könnte anzeigen, dass der Motor
hoch dreht, ohne dass dies vom Fahrer ausgelöst wurde.
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Um
Muster in den Werten der Zähler,
die verschiedene Fehler anzeigen, identifizieren zu können, kann
eine Datenbank 21 im Fahrzeugcomputer 16 gespeichert werden
und der Prozessor 15 kann dafür ausgelegt werden, die aktuellen
Zählerstände mit
der Datenbank 21 zu vergleichen.
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Der
Fahrzeugcomputer 16 oder ein Kommunikationsknoten 14 kann
angepasst werden, unter bestimmten Bedingungen, also z.B., wenn
ein vordefinierter Schwellenwert überschritten wird, sofort Informationen
an den Fahrer oder einen verant wortlichen Techniker über externe Übertragungswege
weiterzuleiten. So können
passende Vorkehrungen getroffen werden, um den Fehler oder die Fehlertendenz
zu beseitigen.
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Entsprechend
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Fahrzeugcomputer 16 oder
ein Kommunikationsknoten 14 dazu ausgebildet, Informationen über Kommunikationsmittel 17 oder 19 an eine
Verarbeitungseinheit 72 weiterzugeben, welche außerhalb
des Fahrzeugs 70 angeordnet ist, wie es schematisch in 7 dargestellt
ist.
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In
einem erfindungsgemäßen System
zur Fehlerdiagnose in Fahrzeugen kann die Verarbeitungseinheit 72 Informationen
von mehreren Fahrzeugen empfangen, z.B. von allen Fahrzeugen, die sich
im Stadtverkehr einer Stadt befinden. Alternativ können Fahrzeuge
so ausgestattet werden, dass sie von mehreren verschiedenen Orten
und sogar von mehreren verschiedenen Ländern aus mit ein und derselben
Verarbeitungseinheit 72 kommunizieren.
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Die
Verarbeitungseinheit 72 ist mit Kommunikationsmitteln 76 ausgestattet,
die es ihr erlauben Daten von jedem Fahrzeug 70 zu empfangen.
Die Datenübertragung
kann auf unterschiedlichem Weg erfolgen, z.B. durch Datenfunk oder
Telekommunikation 77 und beliebige Kommunikationsprotokolle
verwenden.
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Entsprechend
einer von der Anmelderin bevorzugten Vorgehensweise werden die Daten über Datenfunk
von mehreren Fahrzeugen an eine Koordinationseinheit 79 übertragen
und es werden Internet- und TCP/IP-Kommunikation zwischen der Koordinationseinheit
und der Verarbeitungseinheit benutzt. Die Koordinationseinheit 79 und
die Verarbeitungseinheit 72 weisen jeweils geeignete Mittel 73 auf,
die in bekannter Weise zur Kommunikation über TCP/IP ausgebildet sind,
und ebenso Sende- und Empfangsanlagen 76, die in bekannter
Weise einen TCP/IP-Kanal zwischen den Einheiten aufbauen. Selbstverständlich kann
die gesamte Kommunikation über
TCP/IP erfolgen.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems
empfängt
die Verarbeitungseinheit 72 Informationen zu immer wiederkehrenden
Zeitpunkten von einer Mehrzahl verschiedener Fahrzeuge, z.B. jeden
Tag. Diese Information wird in einer Datenbank 78 in der
Verarbeitungseinheit 72 .B. auf einer Festplatte oder einem
entsprechenden Speichermedium gespeichert. Zu jedem Fahrzeug ist
in der Datenbank 78 Information gespeichert, die zum einen
den Fahrzeugzustand und zum anderen die aufgetretenen Fehler betrifft
(siehe 8).
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Die
Information ist so strukturiert, dass ähnliche Fehler in einer Liste 80 zusammengefasst
werden, so dass es möglich
ist, von der Datenbank Informationen über eine gegebene Fehlerart 82 von
einer großen
Anzahl Fahrzeuge 83, in denen der fragliche Fehler aufgetreten
ist, zu erhalten. Des Weiteren kann die Information in der Datenbank 78z.B.
in Abhängigkeit
von der Fahrzeugart 84 aufgeteilt werden.
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Außerdem ist
der Prozessor 73 der Verarbeitungseinheit 72 dafür eingerichtet,
mit Hilfe von dafür vorgesehener
Software Analysen, wie z.B. verschiedene Formen der numerischen
Analyse durchzuführen,
um drohende Fehler in einem gegebenen Fahrzeug zu finden.
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Selbstverständlich gibt
es eine Vielzahl von Möglichkeiten
der oben beschriebenen Ausführungsformen
im Rahmen des Gedankenguts, das in den angehängten Ansprüchen vorgelegt wird.
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Folglich
sind natürlich
die Platzierung und Verbindung der im System verbauten Einheiten
nicht auf das Obige beschränkt.
Sowohl einfachere als auch kompliziertere Hard- und Softwaresysteme können entsprechend
der äußeren Umstände eingesetzt werden.
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Z.B.
kann die oben erwähnte
Koordinationseinheit weggelassen werden, so dass in diesem Fall das
Fahrzeug dafür
ausgestattet ist, direkt mit der Verarbeitungseinheit, z.B. über TCP/IP
zu kommunizieren.