JP4124514B2 - エラー診断装置およびエラー診断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、技術的機能、とりわけ自動車の技術的機能の監視およびエラー識別のためのエラー診断装置、並びに相応するエラー診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
任意の技術的システムにおけるエラー診断に適用することができるが、本発明並びにその基礎となる問題を、自動車の搭載電源にあるエラー診断装置に基づいて詳細に説明する。
【０００３】
自動車の搭載電源で動作する技術的機能がますます複雑になると共に、発生したエラーの場所を特定し、該当する素子を割り当てることはますます困難になっている。自動車のオンボード診断の枠内ではできるだけ多数の技術的機能を自動車内で監視し、エラーを識別し、故障素子をできるだけ正確に割り当てるべきである。これは素子のエラーの場合にはシステムの相応の応答、例えば故障素子の遮断を行うためである。
【０００４】
エラー診断では実際に次のような基本的問題点がある。すなわち、技術的機能を直接的に測定するのに少数のセンサしか使用できず、従って通常の機能の診断は間接的に症状監視を介して行わなければならないことである。
【０００５】
エラー診断のこの形式では多くの場合、個々の診断機能間に相互的な影響があるから、しばしばただ１つのエラーシステムから１つ以上のエラー原因が推定されることがある。従って本来の真のエラーといわゆる二次的エラーとを区別しなければならない。従ってこのようなエラー診断装置は妥当化装置を必要とし、この妥当化装置はエラー経路の該当する素子が実際にエラー症状に対して責任があるのか、または二次的影響を受けているだけなのかを検出する。
【０００６】
まず現在のエラー依存性の問題点について詳細に説明する。このエラーは簡単には物理的ないしは技術的相互作用に原因があるとする。
【０００７】
一方向にしか相互に影響しない機能がある。これはいわゆるマスタ−スレーブ機能であり、概略的に次のように示すことができる。
【０００８】
Ａ ――→ Ｂ
この例は触媒器監視である。触媒器監視は触媒器に後置されたラムダセンサ（酸素センサ）によって行われる。ここではまず、触媒器のエラーを推定できるようにする前にラムダセンサの正常な機能が確保されなければならない。反対に言えば、両方の診断でエラーがある場合にはラムダセンサのエラーが触媒器のエラーに対して責任があると考えられる。従ってラムダセンサがマスタであり、触媒器がスレーブである。
【０００９】
従来の技術では、独立したスレーブ機能は上位のマスタ機能の検査にエラーのないことを期待している。マスタ−スレーブ機能では、マスタ機能のエラーがスレーブ機能のエラーと取り違えられることがあるが、反対のことは生じない。さらに通常、相互に一方向にしか影響を及ぼさないマスタ−スレーブ機能では、マスタ機能にエラーが識別されるとスレーブ機能が阻止される。これは、スレーブ機能に再び依存するマスタ−スレーブ連鎖における機能でシーケンスエラーを回避するためである。
【００１０】
エラーの妥当化のためにこれまでは所定のエラー診断順序を必要としている。この場合に実際には問題がある。すなわち多くの診断機能は同時に所定の動作機能によって実行されてはならない。または同時に実行することはできない。とりわけエラー診断装置がいずれの場合でも所定の動作機能の存在を期待しなければならないような場合、エラー診断は場合によっては非常に緩慢になる。
【００１１】
さらに複雑な状況は、両方向で相互に影響する機能の場合である。すなわちいわゆる周期的マスタ−スレーブ依存関係の場合であり、これは最も簡単な場合には次のように存在する。
【００１２】
Ａ ――→ Ｂ ――→ Ａ または Ａ ←−→ Ｂ
機能Ａの診断にエラーが生じると、Ａにおけるエラーを妥当化するために機能Ｂの診断が必要になる。しかしＢの妥当化には再びＡが必要である。しかしこのことはこれらの機能ＡとＢから真のエラーと二次的エラーを求めることを不可能にしている。デッドロック状況に対する例として、二次空気弁の機能と吸気管の密閉度を、パラメータとしての空気率の測定を介した検査がある。
【００１３】
デッドロック状況または略してデッドロックは、２つの相互に影響する機能が両方ともエラーを支持し、相互を阻止する場合には常に生じる。そのためエラーを確認することもその除去を識別することもできない。
【００１４】
２つ以上の機能においてデッドロック状況が生じることもある。すなわち次のような依存性が存在する場合である。
【００１５】
Ａ ――→ Ｂ ――→ Ｃ ――→ Ａ
機能Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかがエラーを通報するとき、一般的デッドロックまたは間接的デッドロックという。
【００１６】
過去においてこのようなエラーの妥当化の際には、簡単なデッドロックまたは一般的デッドロックは無視された。すなわち通常は該当するエラーの生起確率に従う。最小の確率でエラーが予期された箇所で、閉じられたサイクルを壊すのである。
【００１７】
上記の公知技術の欠点として、デッドロックをシステマティックに考慮することができないというものがある。従って、任意のエラー検出シーケンスが相応に高速で可能であり、エラーが相互依存する場合には相応して相互に考慮することのできるエラー検出システムが望まれる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エラー通報をその予測力について検査し、できれば後から妥当化を可能にして、実際のエラー原因についての予測において確実性を得ることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、技術的機能がエラーを有しているか否かを監視するための多数の監視装置と、監視すべき機能の直接的相互依存関係を論理JA/NEINの形でマトリクス表示の形態で記憶するための記憶装置と、処理装置とを有し、
前記処理装置は、
ａ）監視の際にエラーが検出されると、相応する技術的機能の妥当性をマトリクス表示を考慮して決定し、
ｂ）監視を実行するための監視装置を制御し、
ｃ）妥当性がある場合、監視の際に検出されたエラーを妥当化する、
ことにより解決される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
請求項１の構成を有する本発明のエラー診断装置および請求項６によるエラー診断方法は公知の解決手段に対して、デッドロック状況の識別が格段に簡単であり、確実に実行されるという利点を有する。従ってデッドロック状況が存在するか否かだけに依存する統一的なシステム応答が可能になる。適切な機能が使用可能であれば、デッドロックを簡単に解除することができる。本発明のエラー診断装置のとくに有利な点は、技術的機能の監視が任意の順序で高速に実行可能であることであり、その際に監視機能は他の監視機能を待つことがない。従って有利には監視は妥当化手段によって制御されるのではなく、妥当化は監視の後に実行される。
【００２１】
本発明の基本思想は、技術的ないしは物理的な直接相互依存関係をペアで両方向でテーブル表示またはマトリクス表示することである。ここで表示は論理JA/NEINの形態で行われる。マトリクス表示の概念は一般的な意味に理解すべきである。すなわち、二重指数表示形態である。
【００２２】
技術的機能Ａが技術的機能Ｂに直接的に依存する関係とは、ＡがマスタＢのスレーブであると理解されたい。従ってＢにエラーが存在する場合には、Ａのエラー予測は信用できない。
【００２３】
従属請求項には、請求項１に記載されたエラー診断装置および請求項６に記載されたエラー診断方法の有利な改善形態が示されている。
【００２４】
有利な実施例によれば、２つの技術的機能のマトリクス表示が主対角線に対して２つの対称論理ＪＡプロットを有している場合、直接的デッドロックが検出される。このことは重要な利点である。なぜなら以前には、デッドロックの方向は単純に無視されていたからである。
【００２５】
別の有利な構成によれば、少なくとも３つの技術的機能が存在する場合、技術的機能の直接的依存性の、最高で３つまでの縮小されたすべてのマトリクス表示が形成される。次に、縮小されたマトリクス表示のそれぞれが線形独立論理列または行単位ベクトルから成るか否かが求められる。縮小されたマトリクス表示のそれぞれが線形独立論理列または行単位ベクトルから成っていれば、間接的デッドロックが検出される。
【００２６】
別の有利な実施例によれば、縮小されたマトリクス表示の行列式が計算される。これにより、間接的デッドロックを計算で簡単に求めることができる。
【００２７】
本発明の別の有利な構成では、デッドロックを受ける１つの技術的機能にだけ依存する技術的機能が存在するか否かが求められる。この場合、この機能が依存する別の機能にはエラーがなく、デッドロックを受ける機能が依存する別の機能にもエラーはない。この種の技術的機能が検出可能な場合、デッドロックはこのような技術的機能によって解除され、デッドロックを受けていて、エラーがあると検出された技術的機能のエラーが妥当化される。デッドロックの解除をシステマティックに求めることは本発明の方法によって初めて可能である。
【００２８】
【実施例】
図１には、本発明のエラー診断装置の重要な要素が概略的に示されている。
【００２９】
図１に示された参照符号１はエラー診断中央制御部、２はエラー診断フロー制御部、３はエラー診断妥当化装置である。
【００３０】
エラー診断中央制御部１は中央ユニットであり、ここには診断機能の結果が記憶され、診断に対して必要なすべてのデータが管理される。エラー診断中央制御部１は診断機能および機関機能に対するインターフェースとして用いる。
【００３１】
エラー診断フロー制御部２は診断機能の実行順序と、これに関連する複数の機関機能ないしはアクチュエータ機能を、優先原理に基づいて制御する。さらにエラー診断フロー制御部は、マスタの故障によるマスタ−スレーブ関係によって二次的エラーを受けている診断が作用しないようにする。
【００３２】
エラー診断妥当化装置３はエラー通報がある際に、エラーがあるとして通報された機能が真のエラーを示しているか、または二次的エラーを示しているかを、これがそれぞれ該当する場合であり得るならば決定する。エラー診断妥当化装置３はエラー診断フロー制御部２に、妥当化のために診断機能結果が必要な場合には照会することができる。
【００３３】
図２は、技術的機能ＡからＺの相互依存関係の部分マトリクス表示である。これは本発明の方法を、ＸとＹとの間の直接的デッドロックの場合に説明するものである。
【００３４】
図２に示されたマトリクス要素の“１”は、一方向での直接的技術依存関係を表し、“０”は直接的技術依存関係のないことを示す。機能Ａ，Ｂ，ＣとＸ，Ｙ，Ｚに対してだけ、Ａ，Ｂ，ＣとＸ，Ｙ，Ｚとの依存関係が完全に示されている。別の依存関係はわかりやすくするために省略されている。
【００３５】
例えば機能Ｃは、機能Ａの結果に依存しているが、反対に機能Ａは機能Ｃには依存していない。
【００３６】
さらに機能Ｘは機能Ｙの結果に依存しており、機能Ｙも機能Ｘの結果に依存している。これは主対角線に対して対称に“１”がプロットされることにより示されている。従ってここでは、両方の機能がエラーを指示するとデッドロック状況が発生することがある。
【００３７】
機能ＡとＢはデッドロックを解除できる。なぜならＡはＹにしか依存しておらず、Ｘには依存しないからである。ＢはＸにしか依存せず、Ｙには依存しない。またＸはＢには依存しない。Ａ，Ｂ，ＸまたはＹが別のマスタを有する場合でもこれが故障しない限りは問題とはならない。
【００３８】
従ってＡでのエラーと、Ｂでのエラー無しは、Ｙがエラーの原因であることを指示する。Ｂでのエラーと、Ａでのエラー無しは、Ｘがエラーの原因であることを指示する。
【００３９】
デッドロック状況の原因となる技術的機能の列の排他的ＯＲ結合は、機能ＡとＢのどちらがデッドロック解除できるかを指示する。
【００４０】
図３は、技術的機能ＡからＺの相互依存性の部分マトリクス表示である。これはＡ，Ｂ，ＸとＹとの間が間接的デッドロックである場合に本発明の方法を説明するものである。
【００４１】
本発明のマトリクス表示によりさらに、間接的デッドロックの簡単な識別が可能である。このような場合、すでに述べたように２つ以上の機能が次のように相互に影響し合う。すなわち、一方の機能の結果が他方の機能の結果に一方向で抱け影響し、反対方向には影響しない。しかし、相互の影響が閉じた連鎖を形成する。
【００４２】
図３によれば次の閉じた連鎖が示されている。
【００４３】
Ｂ −→ Ａ −→ Ｙ −→ Ｘ −→ Ｂ
図４は、図３に示された相互に依存する技術的機能Ａ，Ｂ，Ｘ，Ｙの縮小されたマトリクスを示す。これは本発明の方法を、Ａ，Ｂ，ＸおよびＹとの間の間接的デッドロックの場合に説明するためのものである。
【００４４】
ここでは規則性として、この機能Ａ，Ｂ，ＸおよびＹに縮小されたマトリクス表示が１次の独立列ないし独立行単位ベクトルから成ることがわかる。
【００４５】
この形態に縮小された少なくとも３つの機能の各任意の結合は間接的デッドロックを含む。
【００４６】
上記の列基準および行基準は数学的に同値の基準により置換される。これは例えば、縮小されたマトリクスの非特異性または縮小されたマトリクスの非消失行列式である。
【００４７】
可能な妥当化は、一般的デッドロックまたは間接的デッドロックの場合、直接的デッドロックの場合と同じように第３の機能を介して行われる。この第３の機能は、デッドロックを受ける機能に対してマスタ−スレーブ関係にある機能である。
【００４８】
本発明により、監視する技術的機能に同時にエラーが発生して時の依存関係を簡単にシステマチックに評価することができる。さらに本発明により、存在する妥当化手段についての完全な情報が得られる。
【００４９】
また本発明の実施例を別個のユニットとして説明したが、これらは実際にはマイクロコンピュータにより適切なソフトウェアによって実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエラー診断装置の重要な要素を示す概略図である。
【図２】機能ＡからＺの相互依存関係を示す部分マトリクスである。
【図３】機能ＡからＺの相互依存関係を示す部分マトリクスである。
【図４】機能Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｙの相互依存関係を示す縮小された部分マトリクスである。
【符号の説明】
１ エラー診断中央制御部
２ エラー診断フロー制御部
３ エラー診断妥当化装置

Claims (10)

1. 技術的機能、例えば自動車の技術的機能を監視およびエラー識別するためのエラー診断装置において、
   技術的機能がエラーを有しているか否かを監視するための多数の監視装置と、監視すべき機能の直接的相互依存関係を論理JA/NEINの形でマトリクス表示の形態で記憶するための記憶装置と、処理装置とを有し、
   前記処理装置は、
   ａ）監視の際にエラーが検出されると、相応する技術的機能の妥当性をマトリクス表示を考慮して決定し、
   ｂ）監視を実行するための監視装置を制御し、
   ｃ）妥当性がある場合、監視の際に検出されたエラーを妥当化する、
   ことを特徴とするエラー診断装置。
2. 処理装置は次のステップを実行するように構成されている、すなわち、２つの技術的機能のマトリクス表示が主対角線に対して対称の２つの論理ＪＡプロットを有する場合、直接的デッドロックを検出する、請求項１記載の装置。
3. 処理装置は次のステップを実行するように構成されている、すなわち、少なくとも３つの技術的機能が存在する場合に、これらすべてを最大で３つまでに縮小された、技術的機能の直接的依存関係のマトリクス表示を形成し、
   縮小されたマトリクス表示の各々が線形独立論理行単位ベクトルまたは列単位ベクトルから成るか否かを検出し、
   縮小されたマトリクス表示の各々が線形独立論理行単位ベクトルまたは列単位ベクトルから成る場合、間接的デッドロックを検出する、請求項１または２記載の装置。
4. 処理装置は次のステップを実行するように構成されている、すなわち、縮小されたマトリクス表示の行列式を計算する、請求項３記載の装置。
5. 処理装置は次のステップを実行するように構成されている、すなわち、デッドロックを受けている１つの技術的機能にだけ依存する技術的機能が存在するか否かを検出し、ここで当該機能が依存する他の機能にはエラーが無く、デッドロックを受けている機能が依存する依存する他の機能にもエラーが無く、
   この種の技術的機能が検出される場合、デッドロックの解除をこの種の技術的機能によって行い、デッドロックを受けていて、エラーがあると検出された技術的機能のエラーを妥当化する、請求項２から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 技術的機能、例えば自動車の技術的機能の監視およびエラー識別方法において、
   多数の監視すべき技術的機能を設定し、
   監視すべき機能の直接的相互の依存関係をマトリクス表示の形態に論理JA/NEINの形でプロットし、
   監視の際に検出されたエラーの妥当性を、マトリクス表示を考慮して決定し、
   監視装置を監視の実行のために制御し、
   妥当性がある場合には、監視の際に検出されたエラーを妥当化する、
   ことを特徴とするエラー診断方法。
7. ２つの機能のマトリクス表示が主対角線に対して対称のJAプロットを有している場合、直接的デッドロックを検出する、請求項６記載の方法。
8. 少なくとも３つの技術的機能が存在する場合、すべてを最大で３つまでに縮小した、技術的機能の直接的依存関係のマトリクス表示を形成し、
   縮小されたマトリクス表示の各々が、線形独立論理行単位ベクトルまたは列単位ベクトルから成るか否かを検出し、
   縮小されたマトリクス表示の各々が、線形独立論理行単位ベクトルまたは列単位ベクトルから成るとき、間接的デッドロックを検出する、請求項６または７記載の方法。
9. 縮小されたマトリクス表示の行列式を計算する、請求項８記載の方法。
10. デッドロックを受けている１つの技術的機能だけに依存する技術的機能が存在するか否かを検出し、
    ここで当該技術的機能に依存する別の機能にはエラーが無く、デッドロックを受けている機能が依存する他の機能にもエラーが無く、
    この種の技術的機能が検出可能な場合は、デッドロックをこの種の技術的機能により解除し、デッドロックを受けていて、エラーがあるとして検出された技術的機能のエラーを妥当化する、請求項７〜９までのいずれか１項記載の記載の方法。

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