JP2005512177A - 特に自動車における、電子システム集合体の機能の欠陥診断方法 - Google Patents

Abstract

この方法によれば、ａ）診断段階の活動開始において、特有の値（ｘ_ｉｐ）を呈するデータ（ｘ_ｉ）を選択し、ｂ）選択された各データ（ｘ_ｉ）について、そのデータ（ｘ_ｉ）によってとられた特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因であり得るデータの群（Ｘ∞_ｉ）を探求し、ｃ）データの群（Ｘ∞_ｉ）の積集合に含まれるデータのリスト（Ｘ∞）を確定し、ｄ）このリスト（Ｘ∞）を分析して、その機能の欠陥がデータ（ｘ_ｉ）によってとられた特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因である、集合体の単数または複数の構成要素を特定する。

Description

本発明は、多重化されたデータを受け取り、生成する、統合化された電子システム集合体の機能の欠陥診断方法に関し、上記データの少なくとも１つは、上記システムの少なくとも１つの構成要素の機能の欠陥の出現の結果として、あらかじめ定められた特有の値をとることが可能である。

特に自動車に装備するように考案された上述のタイプの電子システム集合体が知られている。このような車両は、一般に、それぞれ、車両の駆動エンジンの制御、車室の空調の管理、車両の地面との関係（ブレーキ、懸架装置等）の管理、電話通信の管理、等々の機能の実行を確保する複数のシステムを有する。

添付図面の図１にこれらのシステムの具体的な構成要素を図式化して示す。これらの構成要素は、主として、電子制御ユニットすなわち「計算機」ＵＣＥ_ｍを含んでなり、各計算機は、場合によっては、センサＣ^ｎ _ｉとアクチュエータＡ^ｍ _ｊとに接続され、すべての計算機は、そこで、バスＢに接続された他の計算機から来た、または他の計算機への、例えば多重化された情報を発信または受信するための、少なくとも１つの同じバスＢに接続される。

この多重化は、例えばバスＣＡＮとして周知であるように、数値信号のフレーム（ｔｒａｍｅｓ）の中に意図する情報を導入することによって得られる。

例示的な例として、「エンジン制御」のシステムＳ_２は、計算機ＵＣＥ_２と、例えば内燃エンジンのエンジン回転数、エンジンの吸気マニホールドの圧力、外気圧、エンジン冷却水の温度、空気の温度、バッテリーの状況等々のような値を検知できる複数のセンサＣ^２ _ｉと、複数のアクチュエータＡ^２ _ｊとを有する。計算機ＵＣＥ_２は、アイドリングの調節、空気／燃料混合物のリッチネスの調節、混合物の点火前進時期の調整、排気ガス再循環のような、エンジンを制御する複数の機能を実行するように適切にプログラムされる。このために、計算機ＵＣＥ_２は、上記のセンサＣ^２ _ｉからもたらされた情報を利用して、「アイドリングの調節」機能のための補助空気制御弁及び点火プラグの点火コイルと、「リッチネスの調節」機能のための燃料噴射器と、「混合物の点火前進時期の調整」のための上記のものと同じ点火コイルと、「排気ガス再循環」機能のためのバルブとからなる、アクチュエータＡ^２ _ｊの制御信号を作り出す。

上記に言及した、「車室の空調の管理」、「地面との関係」等々のその他の「機能」は、エンジンの制御について上記に示したものと類似の構造のシステムによって実行される。

同じバスＢによって連絡される全てのシステムは、多重化ネットワークを構成する。従って、異なるシステムに従属する複数の機能が、同じセンサから生じた情報を利用することが可能であることが分かり、例えば、このことがシステム集合体の構造の冗長性によるコストを回避する。また、多重ネットワークの使用は、システム集合体の異なる要素を連結する電気配線の長さを著しく減少させることを可能にする。また、このような多重化集合体は、従来の技術にはなくて、場合によっては複雑で、時には複数のシステムを参加させ、このために「トランスバーサル(横断的)」と呼ばれる機能の構成を可能にする。例示的で非限定的な例として、車両が衝突を受けたことを明示する「エアーバッグ起動」の情報の認識は、車両に搭載された移動電話装置による救助要請の発信を指令するようにその際に処理されることが可能である。

本出願人によって２０００年６月２７日に出願されたフランス国特許出願第００ ０８２５１号には、データを受け、データを生成する、統合化されたこのようなシステム集合体の機能の正確性の評価方法が記載されている。この方法は、その構想段階の間においてシステムにもたらされたあらゆる変更の影響を評価し、従って、その変更がシステム集合体の機能の正確性を大きく変更しないことを保証することを可能にする。このことは、乗客の安全性を保証するために、自動車環境において特に必要である。

しかしながら、センサ、アクチュエータ、計算機、バス、等々の、集合体の構成品の幾つかが、車両の有用寿命の間に、故障したり、不完全な機能に陥ったりすることが生じ、従って、これらの故障または機能の欠陥診断手段を設けることが望ましい。これらの手段は、車両の構想段階の全てに亘って、この段階の間に車両の中に搭載された電子システムにもたらされた変化が、これらの手段の診断能力を変化させることがないことを確認することを可能とするように作成されると有利である。

フランス国特許出願第００ ０８２５１号

本発明は、上述のタイプの電子システム集合体、すなわちその中でシステムが多重化されたデータを生成し交換する集合体に影響を及ぼす欠陥の診断方法を提供することをまさしく目的とする。

また本発明は、このような多重化システムの集合体が装備された自動車の構想段階の間のあらゆる瞬間に診断能力が評価される、このような方法を提供することを目的とする。

上記の目的、及び以下の説明を読むことによって明らかとなるその他の目的は、データを生成及び使用する構成要素を含んでなり、少なくとも１つの上記データ（ｘ_ｉ）は、少なくとも１つの上記構成要素の機能の欠陥の出現の結果として、あらかじめ定められた特有の値（ｘ_ｉｐ）をとることができる、電子システム集合体の機能の欠陥診断方法において、
ａ）診断段階の活動開始において、特有の値（ｘ_ｉｐ）を呈する上記データ（ｘ_ｉ）を選択し、
ｂ）選択された各上記データ（ｘ_ｉ）について、上記データ（ｘ_ｉ）によってとられた上記特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因であり得る上記データの群（Ｘ∞_ｉ）を探求し、
ｃ）上記データの群（Ｘ∞_ｉ）の積集合に属する上記データのリスト（Ｘ∞）を確定し、
ｄ）上記リスト（Ｘ∞）を分析して、その機能の欠陥が上記データ（ｘ_ｉ）によってとられた上記特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因である、上記集合体の単数または複数の上記構成要素を特定する、
段階を含むことを特徴とする、電子システム集合体の機能の欠陥診断方法によって達成される。

後に詳細に検討するように、この方法は、機能の欠陥によって察知された結果からその欠陥の原因へ遡及することを可能にするデータ処理のアルゴリズムによって、これらの欠陥によって影響された機関または装置を特定することを可能にし、このことは、それに対する対策を講じることを可能にする。

本発明のその他の特徴によれば、上記段階ｃ）またはｄ）において、上記データのリスト（Ｘ∞）から、機能の欠陥によって察知された結果に対応しない上記データと、例えば計算機またはバスのような上記システムのあらかじめ定められた少なくとも１つの構成要素から発生された上記データとの、少なくとも一方を除外する。

本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明を読み、添付の図面を検討することによって明らかとなるであろう。これらの図において、
図１は、本発明による機能の欠陥診断手段を設けることを意図する、本明細書の「背景技術」において説明した電子システム集合体を示す図であり、
図２は、本発明による診断方法のフローチャートである。

本発明を実施するために、電子システム集合体の物理的、機能的、作用的なアーキテクチャーを記述することを可能にする全ての情報を集めるデータベースを設ける。

上記のフランス国特許出願第００ ０８２５１号に記載されたものと類似の仕方で、以下に述べる機能の欠陥の原因を探求するアルゴリズムを実行するように、探索請求によってデータベースに質問するのに適したソフトウエアを構成する。例示的で非限定的な例として、このために、当業者に周知の質問言語ＳＱＬを使用することができる。

ｘをデータベースの対象として、以下、ｘに関する探索請求をＦ（ｘ）と記す。所定の集合を名付けるために大文字のＸを使用する。従って、Ｆ（Ｘ）は、Ｘに属するｘに関する集合Ｆ（ｘ）の和集合である。これは、探索請求の結果は、解の集合であるので、データベースの探索請求の利用と整合する。同次の要素に関する複数の探索請求は同次であるので、それらの和集合について論じることができる。

本発明によれば、機能の欠陥診断段階の開始後、データベースの中から、検討される電子システム集合体の単数または複数の構成要素、すなわち、センサまたはアクチュエータ、計算機、バス、等々、の機能の欠陥の出現を構成する事象の結果として、特有の値ｘ_ｉｐを取っている各データｘ_ｉ（ｉは１〜ｑ）を選択する。（図２の流れ図の段階ａ）
このように、データｘ_ｉは、そのデータが無効または誤りになっていること、あるいは計算機、バス、センサまたはアクチュエータが故障または機能低下状態にあること、さらに、そのデータを含む数値信号のフレームが無効または不在であること、等々を明示する、あらかじめ定められた特有の値をとることができる。

特有の値ｘ_ｉｐが充てられた各データｘ_ｉをこのように選択した後、本発明によれば、ｘ_ｉへの特有の値ｘ_ｉｐの充当の原因である可能性のあるデータの集合に遡及し（段階ｂ）、そこから、例示的であって非限定的な例として、上述のタイプの機能の欠陥のような、この事態の根本原因へ遡及する。

検討される電子システムの集合体の単数または複数の機能によって生成または使用された、特有の値ｘ_ｉｐが充てられたデータｘ_ｉを検討するとして、次のように書く。
−Ｆ（ｘ_ｉ）探索請求「出力としてｘ_ｉを有し、出力に生じるｘ_ｉに特有の値ｘ_ｉｐを充当することが可能な機能の集合」、
−Ｇ（ｆ，｛ｘ_ｊｐ｝）探索請求「機能ｆについての「危惧される」出来事を表すデータの集合であって、これに対して、欠陥を入力し、機能ｆが出力として特有の値ｘ_ｊｐを充てられるデータｘ_ｊを生成するようなもの。（機能ｆは、複数の「劣化された」モードまたは機能を有し得る。）」

従って、Ｘ_０＝｛ｘ_ｉｐ｝と置いて、Ｘ_１は、データｘ_ｉ＝ｘ_ｉｐの発生を引き起こすことができた出来事を表すデータの集合として、
Ｘ_１＝｛ｘ_ｉｐ｝∪Ｇ（（Ｆ｛ｘ_ｉｐ｝），｛ｘ_ｉｐ｝）
＝Ｘ_０∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_０），Ｘ_０）
と書くことができる。

同様に、ｘ_ｉを生じさせたことができ、その後でｘ_ｉを生じている全ての機能が多くても２回適用されるデータの集合Ｘ_２を、
Ｘ_２＝Ｘ_１∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_１），Ｘ_１）
と、定義する。

先行したものから、
Ｘ_０＝｛ｘ_ｉ｝ 及び
Ｘ_ｎ＋１＝Ｘ_ｎ∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_ｎ），Ｘ_ｎ）
のような、データの集合の回帰数列（Ｘ_０，…Ｘ_ｎ，Ｘ_ｎ＋１，…）を引き出す。

ｎが＋∞に向かうときの数列Ｘ_ｎの限界をＸ∞_ｉと呼ぶ。従って、Ｘ∞_ｉは、ｘ_ｉ＝ｘ_ｉｐの発生を引き起こすことができた出来事を表すデータの集合または群を意味する。

勿論、Ｘ∞の存在と、出来事の発見された集合Ｇ（Ｆ（Ｘ∞），Ｘ∞）がＸ∞に固有の部分集合であることを確認しなければならない。

第１の点に関しては、Ｘ_ｎ⊆Ｘ_ｎ＋１であることは明らかである。他方、Ｘ_ｎは、電子システム集合体の出来事の集合に含まれるので、それについてＸ_Ｎ＋１＝Ｘ_ＮであるインデックスＮが存在する。
そこで、
Ｘ_Ｎ＋２＝Ｘ_Ｎ＋１∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_Ｎ＋１），Ｘ_Ｎ＋１）
＝Ｘ_Ｎ∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_Ｎ），Ｘ_Ｎ）
＝Ｘ_Ｎ＋１
＝Ｘ_Ｎ
という結果になる。
その結果、繰返しによって、Ｘ∞＝Ｘ_Ｎとなり、このことは、Ｘ∞の存在を証明する。

第２の点に関しては、Ｘ_Ｎ＋１＝Ｘ_Ｎ∪Ｇ（Ｆ（Ｘ_Ｎ），Ｘ_Ｎ）だから、Ｘ_Ｎ＋１とＸ_ＮをＸ∞に置き換えて、
Ｘ∞＝Ｘ∞∪Ｇ（Ｆ（Ｘ∞），Ｘ∞）
を導きだす。
右から左へのこの等式を読み取ることによって、Ｇ（Ｆ（Ｘ∞），Ｘ∞）の全ての要素がＸ∞に属し、従って、Ｇ（Ｆ（Ｘ∞），Ｘ∞）がＸ∞の部分集合であることが明らかになる。

上述のアルゴリズムは、ｘ_ｉ＝ｘ_ｉｐであるようなｘ_ｉの全てについて繰返され（段階ｃ）、このことが、データのｑ群Ｘ∞_ｉ（ｉは１〜ｑ）を生じる。

本発明によれば、従って、これらの群の積集合に属する、データｘ_ｉ＝ｘ_ｉｐのリスト、
Ｘ∞＝Ｘ∞_１∩Ｘ∞_２…∩Ｘ∞_ｉ…
であるＸ∞を確定し（段階ｄ）、これらのデータを発生する構成要素に遡って、場合によっては機能の欠陥によって影響が及ぼされている、電子システム集合体の単数または複数の構成要素（センサ、アクチュエータ、計算機、バス、等々）を特定する（段階ｅ）。

これらの構成要素に影響を及ぼしている欠陥は、電子システム集合体の中で実行されている機能の入力または出力に影響を及ぼし得る。出力の欠陥には、「ネットワーク」データに特有のデータ、すなわち、間違ったデータ（その欠陥は診断されない）、欠陥として表示されるデータ、特有の値になったデータ、あるいはセンサまたはアクチュエータから発生された「有線の」データ、例えば間違ったデータまたは欠陥として表示されるデータがある。

機能の入力の欠陥には、上に挙げた欠陥の他に、計算機、フレームまたはバスの欠如、アクチュエータまたはセンサの故障、あるいはさらに、計算機内部の欠陥（「リセット」状態、ＣＲＣのエラー、電源または接地電圧のエラー、無言のＵＣＥ、等々。）がある。

データ集合Ｘ∞_ｉの積集合Ｘ∞に含まれるデータの数は大でありえる。しかしながら、電子システム集合体の構成要素（センサ、アクチュエータ、コネクタ、有線の接続、計算機、等々）の欠陥を表わすデータのみを検討対象とするべきである。

他方、車両の運転者は、車両に搭載された機能的な装置の良好な機能または幾つかの良好でない、すなわち故障した機能（例えば空調装置の故障のような）を察知することがある。
同様に、故障した車両の修理業者は、バス上に発信された診断データを使って、故障の原因を特定することが可能である。
これらの全ての観察は、データの群Ｘ∞_ｉの積集合Ｘ∞の中で、なされた観察と整合する観察データに限定することを可能にし、このことは、故障原因の探求の後で、その他のものを除外することを可能にする。

また同様に、完全に電子的な装置の信頼性は高められていると言う理由で、探求された故障の原因が、計算機またはバスの中にはないという合理的な仮説を立てるなら、これらの中に原因がある全てのデータをＸ∞から更に除外することができる。

このように、本発明によれば、たとえ観察された故障と、故障の原因との間の相関関係が明らかでなくても、運転者または修理業者が察知した機能の欠陥の原因であるセンサまたはアクチュエータを見い出すことができる。

このような状況の例示的で非限定的な例として、車両の燃料タンクの中に含まれる燃料のレベルが低レベル以下になったときには、再度燃料タンクを満たすことができるまで車両の燃料消費を減らすために、空調装置を使用しないようにプログラムされた車両において、運転者が空調装置の故障を察知した場合を挙げることができる。
本発明によるアルゴリズムの方法によって導かれるこの故障の原因の探求は、この故障の原因が、燃料タンクにおける燃料のレベルを計測するための測定装置の機能の欠陥に由来することを明らかにすることを可能にする。

本発明による欠陥診断方法は、多重化電子システムを装備された車両の構想段階の間においても、車両が一度使用されたときと同様に利用できることに気付くであろう。本発明によって追及される目的に応じて、この構想段階の間にこれらのシステムが受けた変更が、装備されたシステムの本発明による欠陥診断の能力を変更するものではないことを証明することも可能である。

勿論、本発明は、自動車に搭載された電子システム集合体に影響を及ぼす欠陥の診断に限定されるものではなく、バス上にアクセス可能なデータを受け、生成する、あらゆる電子システム集合体に適用可能である。

本発明による機能の欠陥診断手段を設けることを意図する、電子システム集合体を示す図であである。 本発明による診断方法のフローチャートである。

Claims (6)

1. データを生成及び使用する構成要素（Ａ^ｎ _ｉ；Ｃ^ｎ _ｉ；ＵＣＥ_ｎ；Ｂ）を含んでなり、少なくとも１つの上記データ（ｘ_ｉ）は、少なくとも１つの上記構成要素（Ａ^ｎ _ｉ；Ｃ^ｎ _ｉ；ＵＣＥ_ｎ；Ｂ）の機能の欠陥の出現の結果として、あらかじめ定められた特有の値（ｘ_ｉｐ）をとることができる、電子システム集合体の機能の欠陥診断方法において、
   ａ）診断段階の活動開始において、特有の値（ｘ_ｉｐ）を呈する上記データ（ｘ_ｉ）を選択し、
   ｂ）選択された各上記データ（ｘ_ｉ）について、上記データ（ｘ_ｉ）によってとられた上記特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因であり得る上記データの群（Ｘ∞_ｉ）を探求し、
   ｃ）上記データの群（Ｘ∞_ｉ）の積集合に含まれる上記データのリスト（Ｘ∞）を確定する、
   段階を含んでなることを特徴とする、電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。
2. ｄ）上記リスト（Ｘ∞）を分析して、その機能の欠陥が上記データ（ｘ_ｉ）によってとられた上記特有の値（ｘ_ｉｐ）の原因である、上記集合体の単数または複数の上記構成要素を特定する、
   段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。
3. 上記段階ｃ）またはｄ）において、上記リスト（Ｘ∞）から、機能の欠陥によって察知された結果に対応しない上記データを除外することを特徴とする、請求項１に記載の電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。
4. 上記段階ｃ）またはｄ）において、上記リスト（Ｘ∞）から、上記集合体の１つのシステムのあらかじめ定められた少なくとも１つの上記構成要素から発生された上記データを除外することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。
5. あらかじめ定められた上記構成要素は、計算機（ＵＣＥ_ｉ）またはバス（Ｂ）であることを特徴とする、請求項３に記載の電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。
6. 自動車に装備された電子システム集合体に適用されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子システム集合体の機能の欠陥診断方法。

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