KR20130136923A

KR20130136923A - 차량 내 제어 유닛에 연결된 기능 유닛을 진단하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20130136923A
Application number: KR1020130063960A
Authority: KR
Inventors: 에른스트 클로펜부르크; 마르쿠스 보우만스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2013-12-13
Also published as: KR102109736B1; CN103471855A; DE102012209443A1; DE102012209443B4; CN103471855B

Abstract

본 발명은 차량 내 제어 장치(201)에 연결된 하나 이상의 기능 유닛(202)을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서는 비교값(212)을 구하기 위해 기능 유닛(202)에 의해 결정된 하나 이상의 측정값(210)이 대응 모델값(211)과 비교되고, 이 경우 모델값(211)은 제어 장치(201) 내 데이터 기반 모델(205)에 기반하여 계산되어 모델(205)의 유효값(213)과 함께 출력되며, 유효값(213)과 사전설정된 문턱값(214)의 비교를 통해 진단(206)이 활성화되거나 비활성화되고, 진단(206)이 활성화되는 경우에만 비교값(212)이 평가된다. 또한, 본 발명은 이에 상응하는 시스템에 관한 것이다.

Description

차량 내 제어 유닛에 연결된 기능 유닛을 진단하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING A FUNCTIONAL UNIT CONNECTED TO A CONTROL UNIT IN A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 차량 내 제어 유닛에 연결된 하나 이상의 기능 유닛, 특히 센서 유닛을 진단하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량 진단은 차량 내 전기 및 전자 소자들의 에러에 위치를 정확하게 할당하는 것을 말한다. 차량 진단이란 개념하에서 일련의 기술적 방법들 및 응용들이 구성되며 예를 들어 수리시 에러 분석, 통계적 평가를 위한 품질 보증 및 차량 개발에 응용된다. 더 나아가서 차량 진단은 발생 에러에 대한 정보 또는 경고를 운전자에게 제공하기 위해, 그리고 차량 기능 유닛들의 작동이 분명하게 보장되지 않을 수도 있는 경우 차량 기능 유닛들의 비활성화의 도입을 위해 이용된다. 간헐적으로 다수의 진단 함수들이 각 제어 장치의 소프트웨어 안에 저장되어 있으므로, 제어 장치가 제어 장치 소프트웨어에 의해 특히 제어 장치에 연결된 센서 유닛들을 제어할 수 있다. 내연기관의 제어 영역에서 점점 더 많은 진단 함수들이 입법에 의해 추진되어 제어 장치 소프트웨어에서 사용된다. 스위치-온 조건들을 포함하는 진단 함수들의 보정은 상응하는 애플리케이션과 관련하여 적지 않은 비용을 필요로 한다.

진단 함수의 유형들 중 어떤 것은, 예를 들어 HFM 센서로 측정되는 공기량의 측정값과 대응 제어 장치에서 계산되는 모델값의 비교를 통해 결함이 있는 요소, 예컨대 센서 유닛을 검출한다. 그와 같은 함수 구조의 원리가 하기에서 도 1에 도시되어 있다. 제어 장치 안에 저장된 모델은 이 경우 물리적 접근법들 또는 발견법(heuristics)에 기반한다. 이 경우 모델값은 진단하려는 장치로부터 영향을 받지 않는 변수들에 기반하여 계산된다. 그러므로 예를 들어 스로틀 밸브 각도는 위에서 언급한 공기량의 계산에 이용되지만, 진단하려는 센서 유닛과 무관하다.

측정값과 모델값 사이의 비교값은 예를 들어 제산 또는 감산을 통해 계산될 수 있다. 많은 경우, 모델값의 계산에 기초가 되는 모델은 대응 센서 또는 차량의 전체 작동 범위에서 유효하지는 않다. 그러므로 모델값에 추가로 스위치-온 조건들이 제공되어야 하며, 스위치-온 조건들 하에서 진단 장치는 모델값에 기반하는 비교값을 사실상 평가할 수도 있으며, 그 결과 진단 결과가 나올 수 있다. 이를 위해서는, 기본 조건들 또는 스위치-온 조건들을 정확하게 정의할 수 있도록 다수의 문턱값의 적응이 필요하다. 이러한 문턱값들의 적응은 모델 고유의 파라미터의 적응 외에 추가의 보정 작업을 의미한다.

그외에도 언급한 스위치-온 조건들의 보정에서는 일반적으로 진단의 가능한 한 높은 활성 비율과 검출 오류의 방지 사이에서의 목표 충돌이 스위치-온 조건들의 제한에 의해 해결되어야 한다. 사용자에 대한 문제는 확실한 진단 결과들을 획득하기 위해 사용자가 보수적인 스위치-온 조건들을 선택할 수밖에 없다는 데 있으며, 이는 모델을 그다지 신뢰하지 않는 것을 의미한다. 그러나 이 경우, 진단 결과가 전혀 획득되지 않거나 소량만 획득되는 일이 빈번하게 발생할 수 있다. 반대로, 사용자가 스위치-온 조건들을 덜 보수적으로 선택하면, 즉 모델을 광범위하게 신뢰하면, 사용자는 진단 결과를 더 자주 획득하긴 하지만, 신뢰할 수 없는 모델 출력값들이 사용되었기 때문에 결함이 있는 진단 결과를 얻을 위험은 더 커지게 된다. 목표 충돌은, 사용자가 양자 모두를, 즉 신뢰할 수 있는 진단과 이러한 진단이 간헐적일 뿐만 아니라 비교적 빈번하기를 원하는 데에서 발생한다.

시간에 의존적일 수도 있는, 즉 과거의 값들도 조건에 포함시키는 더 복잡한 스위치-온 조건들이 의미가 있을 수 있지만, 잠재적인 보정 비용 때문에 일반적으로 회피된다.

그외에도 현재, 내연기관용 제어장치에서 소위 데이터 기반 모델, 예를 들어 신뢰 영역 또는 유효 영역의 출력이 배제된 신경망들의 사용이 확대되고 있다.

종래 기술의 이러한 배경으로부터 본 발명의 과제는, 진단 함수들의 품질 악화 없이 진단 함수들을 응용 작업을 줄이는 가능성을 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결을 위해 제1항의 특징들을 포함하는 방법 및 제8항의 특징들을 포함하는 시스템이 제공된다. 그외 실시예들은 각각의 종속항들에서 파악할 수 있다.

본 발명에 따라 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 방법에서 비교값을 구하기 위해 기능 유닛에 의해 결정된 하나 이상의 측정값이 대응 모델값과 비교된다. 이 경우 모델값은 제어 장치 내 데이터 기반 모델에 기반하여 계산되고 모델의 유효값과 함께 출력된다. 유효값과 사전설정된 문턱값의 비교를 통해 진단이 활성화되거나 비활성화되고, 진단이 활성화되는 경우에만 비교값이 평가된다.

본 발명에 따른 방법의 한 가능한 실시예에 따라, 데이터 기반 모델로서 가우스 프로세스 기반 모델이 사용된다.

또한, 데이터 기반 모델은 제어 장치 내 대응 제어 장치 소프트웨어의 통합 요소로서 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 유효값과 사전설정된 문턱값의 비교는 진단 입력 조건으로서 사전설정된, 유효값과 문턱값 사이의 함수 관계의 검사를 포함하며, 진단 조건이 충족되는 경우에만 진단이 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화되거나 유지된다. 상기 함수 관계는 예를 들어 유효값이 문턱값보다 더 큰지의 여부를 말하며, 즉 상기 유형의 진단 조건의 검사 시 유효값이 문턱값보다 더 큰지의 여부가 검사된다. 이를 충족하는 경우에만 진단이 활성화된다.

응용에 따라 필요한 경우, 진단 입력 조건으로서 검사될 수 있는, 유효값과 문턱값 사이의 다른 함수 관계도 고려될 수 있다.

또 다른 실시예에서는 기능 유닛으로서 사용되는 센서 유닛이 제어 장치와 연결되어 측정값을 검출하고, 이러한 측정값은 제어 장치에 통지될 수 있다. 진단이 활성화되면, 본 발명에 따라 결정된 비교값의 평가가 실시된다. 이 경우, 비교값을 평가할 때 비교값이 사전설정된 값 인터벌 안에 있는지의 여부를 검사하는 것이 고려될 수 있다. 이 경우 예를 들어 비교값이 사전설정된 최소값과 역시 사전설정된 최대값 사이에 있는지의 여부가 검사될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서는, 데이터 기반 모델을 대응하는 신규 데이터로 갱신함으로써 재보정이 실행된다. 이는 재보정이 매우 용이하고 시간 절약적으로 실행될 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 방법의 핵심은 모델 또는 측정값 모델을 위한 유효값 또는 신뢰값을 통합 출력하는 데이터 기반 모델의 사용이다. 유효값은 실시하려는 진단을 활성화하거나 비활성화하기 위해 사용된다. 이는 사전설정된 문턱 또는 사전설정된 문턱값과 모델의 유효값의 비교에 의해 달성된다. 이런 문턱값은 바람직하게는 제어 유닛 안에 저장되어 있다. 그럼으로써, 유효값과 문턱값 사이의 비교를 통해 모델 유효에 대한 질의에 이르기까지 종래 기술에 따라 필요한 스위치-온 조건들의 대부분이 제거될 수 있다.

이는 본 발명에 따른 방법을 통해 응용에 드는 수고가 덜어질 수 있음을 의미하는데, 예를 들어 지금까지 필요한 스위치-온 조건들이 더 이상 별도로 보정될 필요가 없기 때문이다. 그외에도 보정될 파라미터가 절약될 수 있다. 앞서 언급한, 에러 검출을 위한 최대 활성 시간과 최소 확률 사이의 목표 충돌은 더 용이하게 해결될 수 있다. 또한, 품질 이득이 달성될 수 있는데, 이는 모델과 스위치-온 조건 사이에 불일치가 생길 수 없기 때문이다. 이는, 기존에 가능했던 경우처럼, 충분히 정확한 결과를 제공하지 않는 작동 조건들에 대한 모델이 스위치-온 조건의 불충분한 보정에 의해 평가되는 경우가 배제됨을 의미한다.

그외에도 본 발명은 차량 내 하나 이상의 제어 장치의 진단 시스템에 관한 것으로서, 진단 시스템은 적어도, 하나 이상의 측정값을 판독하는 판독 모듈과, 모델값 및 유효값을 계산하여 제공하는 데이터 기반 모델과, 비교값을 구하여 모델값과 측정값을 비교하는 비교 모듈과, 유효값과 사전설정된 문턱값 사이의 비교를 실행하기 위한 제어 모듈을 포함하며, 그 결과 진단이 활성화되거나 비활성화되고, 진단이 활성화되는 경우에만 비교값이 평가될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템의 한 실시예에서, 유효값과 사전설정된 문턱값의 비교는 진단 입력 조건으로서 설정된, 유효값과 문턱값 사이의 함수 관계의 검사를 포함하며, 진단 조건이 충족되는 경우에만 진단이 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화될 수 있다. 사전설정된 함수 관계에서 특히 유효값이 사전설정된 문턱값보다 더 큰지의 여부가 검사된다.

본 발명에 따른 시스템의 또 다른 실시예에서는, 측정값이 시스템, 특히 판독 모듈에 연결된 센서 유닛에 의해 제공된다.

본 발명에 따른 시스템은 특히 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 적합하다.

본 발명의 그외 장점들과 실시예들은 상세한 설명과 첨부 도면들을 참조한다. 물론, 본 발명의 범주 내에서, 앞서 언급한 특징들 및 하기에 설명될 특징들은 각각 제시되는 조합뿐만 아니라 다른 조합의 형태로도, 또는 단독으로도 이용될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 공지된, 제어 장치의 통합 요소로서의 진단 시스템의 개략도이다.
도 2는 제어 장치에서 실행될 수 있는, 본 발명에 따른 시스템의 실시예에 관한 개략도이다.

본 발명은 실시예들을 토대로 도면에 개략적으로 도시되어 있으며, 하기에서 도면을 참고하여 상술된다.

도 1에는 센서 진단의 원리도가 도시되어 있으며, 제어 장치에 연결된 센서와 관련한 센서 진단은 제어 장치에 의해 실시될 수 있다. 이 경우 이용되는 모델은 종래 기술에 공지되어 있으며 물리적 접근들 또는 발견법에 기반한다. 진단 시스템(100)은 제어 장치(101)의 제어 장치 소프트웨어에 저장되어 있다. 진단될 센서(102)는 측정값(110)을 제공하고, 이 측정값은 연결(100_1)에 의해 센서(102)와 시스템(100)에 제공된 판독 모듈(103) 간에 전송된다. 측정값(110)은 판독 모듈(103)에 의해 판독되고, 이어서 연결(100_2)에 의해 비교 모듈(104)에 제공된다. 획득되어 전송될 값(여기에서는 측정값)은, 도 1에도 도 2에도 각각 대응 연결을 지시하는 화살표 아래에 제시되며, 각각의 연결 자체는 각각의 화살표 위에 표시되어 있다. 또한, 비교 모듈(104)은 연결(100_3)에 의해, 물리적인 또는 발견법에 기반한 측정값 모델(105)에 의해 계산되는 모델값(111)을 얻는다. 비교값(112)은 예를 들어 모델값(111)과 측정값(110) 사이의 제산을 통해 또는 상응하는 감산을 통해 계산될 수 있다. 비교값(112)은 연결(100_4)에 의해 실질적인 진단 유닛(106)에 제공된다. 진단 유닛(106)은 활성화될 수도 비활성화될 수도 있다. 진단 유닛(106)이 활성화되는지의 여부는 스위치-온 조건들에 의존하며, 스위치-온 조건들은 함수 모듈 "스위치-온 조건"(107)에서 검사될 수 있다. 모듈 "스위치-온 조건"(107)은 일련의 파라미터들(U1, U2, ... Un)을 가지고 있으며, 각각의 파라미터(U1, U2, ... Un)가 대응하는 각각의 인터벌(U1_min<U1<U1_max 또는 U2_min<U2<U2_max 또는 ... Un_min<Un<Un_max) 내에 있는지의 여부를 각각 검사한다. 이들 n개의 조건이 모두 충족되는 경우에만, 연결(100_5)에 의해 진단 유닛(106)에 통지되며, 그에 따라 진단 유닛(106)은 진단을 실시할 수 있고 비교값(112)을 평가할 수 있다. 비교값(112)의 평가는 예를 들어 비교값(112)이 사전설정된 최소값과 사전설정된 최대값 사이에 있는지의 여부에 대한 검사를 의미한다. 그 후 결과는 연결(100_6)에 의해 출력된다.

도 2에는 본 발명에 따른 시스템(200)이 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 시스템은 제어 장치(201) 내 대응 제어 장치 소프트웨어에서 실행될 수 있다. 또한, 센서 유닛(202)이 제공되며, 이 센서 유닛은 측정값(210)을 검출하여 연결(200_1)에 의해 시스템(200)의 판독 모듈(203)에 도달하도록 한다. 본 발명에 따른 시스템(200)의 판독 모듈(203)은 측정값(210)을 판독하여 연결(200_2)에 의해 비교 모듈(204)에 전송한다. 또한, 비교 모듈(204)은 데이터 기반 모델(205)로부터 이 모델에서 계산된 모델값(211)을 연결(200_3)에 의해 받는다. 비교값(212)은 비교 모듈(204)에서 예를 들어 측정값(210)과 모델값(211)의 감산을 통해 또는 측정값(210)과 모델값(211)의 제산을 통해 계산될 수 있다. 그 후 비교값(212)은 연결(200_4)에 의해 진단 모듈(206)에 제공된다. 이 경우 진단은, 진단이 활성화되어야만 실행된다. 활성화되어 있도록 또는 활성화되도록 하려면, 앞에서 도 1의 종래 기술과 관련하여 설명한 것처럼, 이 경우에도 일정한 스위치-온 조건이 충족되어야 한다. 그러나 위에서 도 1에 설명한 시스템(100)과 달리, 여기에 제공된 시스템(200)에서는 모델(205)에 의해서만 유효값(213)이 계산되고 출력되어 연결(200_7)에 의해 제어 모듈(207)에 제공된다. 제어 모듈(207)은 제어 모듈(207)에 제공되는 사전설정된 문턱값(214)과 유효값(213)을 비교하며, 문턱값은 일반적으로 제어 장치 안에 저장되어 있다. 이 경우 비교는 유효값(213)과 문턱값(214) 사이의 함수 관계의 검사, 예를 들어 유효값(213)이 문턱값(214)보다 더 큰지의 여부의 검사를 포함할 수 있다. 이와 같은 함수 관계는 진단 조건으로서 이용되며, 진단 조건이 충족되는 경우에만, 진단이 경로(200_5)에 의해 활성화된다. 진단이 활성화되면 비교값(212)이 평가된다. 이 경우 예를 들어 비교값(212)이 사전설정된 최소값(215)과 역시 사전설정된 최대값(216) 사이에 있는지의 여부, 즉 비교값(212)이 사전설정된 최소값(215)보다 더 크고 사전설정된 최대값(216)보다 더 작은지의 여부가 검사된다. 평가 결과에 따라서, 이는 연결(200_6)을 통해 결과로서 출력된다.

Claims

차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법으로서, 비교값(212)을 구하기 위해 기능 유닛(202)에 의해 결정되는 하나 이상의 측정값(210)이 대응 모델값(211)과 비교되고, 이 경우 모델값(211)은 제어 장치(201) 내 데이터 기반 모델(205)에 기반하여 계산되고, 모델(205)의 유효값(213)과 함께 출력되며, 유효값(213)과 사전설정된 문턱값(214)의 비교를 통해 진단(206)이 활성화되거나 비활성화되고, 진단(206)이 활성화되는 경우에만 비교값(212)이 평가되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항에 있어서, 데이터 기반 모델(205)로서 가우스 프로세스 기반 모델이 이용되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 데이터 기반 모델(205)이 대응 제어 장치 소프트웨어의 통합 요소로서 제공되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유효값(213)과 사전설정된 문턱값(214)의 비교는 진단 입력 조건으로서 사전설정된, 유효값(213)과 문턱값(214) 사이의 함수 관계의 검사를 포함하며, 진단 조건이 충족되면 진단(206)이 활성화되고, 그렇지 않으면 비활성화되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기능 유닛(202)으로서 센서 유닛이 사용되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 비교값(212)을 평가할 때 비교값(212)이 사전설정된 값 인터벌 안에 있는지의 여부가 검사되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 수행하려는 재보정은 데이터 기반 모델(205)을 대응하는 신규 데이터로 갱신함으로써 실행되는, 차량 내 제어 장치에 연결된 하나 이상의 기능 유닛을 진단하는 방법.
차량 내 하나 이상의 제어 장치의 진단 시스템으로서, 상기 진단 시스템은 적어도 하기의 요소, 즉 하나 이상의 측정값(210)을 판독하는 판독 모듈(203)과, 모델값(211) 및 유효값(213)을 계산하여 제공하는 데이터 기반 모델(205)과, 비교값(212)을 구하기 위해 모델값(211)과 측정값(210)을 비교하는 비교 모듈(204)과, 유효값(213)과 사전설정된 문턱값(214)의 비교를 실행하기 위한 제어 모듈(207)을 포함하며, 그 결과 진단(206)이 활성화되거나 비활성화되고, 진단이 활성화되는 경우에만 비교값(212)이 평가될 수 있는, 차량 내 하나 이상의 제어 장치의 진단 시스템.
제8항에 있어서, 유효값(213)과 사전설정된 문턱값(214)의 비교는 진단 입력 조건으로서 사전설정된, 유효값과 문턱값 사이의 함수 관계의 검사를 포함하며, 진단 조건이 충족되어야 진단이 활성화될 수 있고, 그렇지 않으면 비활성화되는, 차량 내 하나 이상의 제어 장치의 진단 시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서, 측정값(210)은 시스템(200)에 연결된 센서 유닛(202)에 의해 제공되는, 차량 내 하나 이상의 제어 장치의 진단 시스템.