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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerätesystem insbesondere
für Kraftfahrzeuge mit mehreren Steuergeräten,
wobei jedes der Steuergeräte eine Speichereinrichtung zum
Protokollieren von Daten und eine Triggereinrichtung zum Auslösen
eines Protokolliervorgangs aufweist. Darüber hinaus betrifft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Protokollieren von Daten
in einem aus mehreren Steuergeräten bestehenden Steuergerätesystem, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, durch Protokollieren von Daten in einem
der Steuergeräte nach vorbestimmtem Auslösen eines
Protokolliervorgangs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein Verfahren zum Überwachen eines Steuergerätesystems.
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Heutige
Diagnosen der Funktionsabläufe in Kraftfahrzeugen beschränken
sich im Wesentlichen auf Einzeldiagnosen, bezogen auf das jeweilige Steuergerät.
Da viele Funktionen jedoch über mehrere Steuergeräte
hinweg verteilt sind, ist für diese Funktionen keine vollständige übergreifende
Diagnose möglich. Umfangreiche, auf Zeitverläufen
basierende Diagnosealgorithmen sind aufgrund der beschränkten
Ressourcen in Steuergeräten oft nicht umsetzbar.
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Aus
dem Dokument
DE 103
60 125 A1 ist ein Datenlogger für die Erfassung
von Diagnosedaten in einem Kraftfahrzeug bekannt. Der Datenlogger
ist in Form eines Ringspeichers realisiert, der zyklisch überschrieben
wird. Aufgezeichnet werden für eine spätere Diagnose
relevante Daten, die beispielsweise von dem Steuergerät
selbst, von angeschlossenen Geräten oder von Datenbus(sen)
im Fahrzeug stammen können. Die dermaßen zwischengespeicherten
Nachrichten können mit einem Übertragungsprogramm
gezielt auf interessierende Merkmale untersucht werden. Mittels
definierbarer Triggerereignisse, die beispielweise aus einzelnen
Merkmalen oder mehreren Merkmalen der Nachrichten bestehen, kann
ein Abspeichern der zwischengespeicherten Nachrichten in ein nichtflüchtiges,
zweites Speichermittel initiiert werden. Die zwischengespeicherten
Nachrichten können zeitlich rückverfolgt werden und
geben damit Aufschluss darüber, welche Vorgänge
vor dem Triggerereignis stattgefunden haben. Dies hilft entscheidend
bei der Fehlersuche in komplexen Systemen, die über Kommunikationsnetzwerke
Daten austauschen, wobei mindestens eine Funktion über
mehrere Steuergeräte verteilt ist. Die Fehlerdiagnose selbst
wird nach dem Auslesen des nichtflüchtigen Speichermittels
mit einem externen Diagnosesystem durchgeführt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuergerätesystem
vorzuschlagen, bei dem Daten effizient protokolliert werden, so
dass eine umfassende Diagnose des Systems möglich wird.
Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren zum Protokollieren
angegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe gelöst durch ein Steuergerätesystem
insbesondere für Kraftfahrzeuge mit
- – mehreren
Steuergeräten, wobei
- – mindestens zwei der Steuergeräte eine Speichereinrichtung
zum Protokollieren von Daten und
- – ein oder mehrere Steuergeräte eine Triggereinrichtung
zum Auslösen eines Protokolliervorgangs aufweisen,
und
wobei
- – die Triggereinrichtung mindestens eines der Steuergeräte
dazu ausgebildet ist, einen Protokolliervorgang in einem anderen
der Steuergeräte auszulösen.
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Darüber
hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein
Verfahren zum Protokollieren von Daten in einem aus mehreren Steuergeräten
bestehenden Steuergerätesystem insbesondere für
Kraftfahrzeuge durch
- – Protokollieren
von Daten in einem der Steuergeräte nach vorbestimmtem
Auslösen eines Protokolliervorgangs,
wobei
- – eines der Steuergeräte einen Protokolliervorgang
in einem anderen der Steuergeräte auslöst.
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In
vorteilhafter Weise ist es so möglich, die Signalverläufe
des Steuergerätesystems dezentral zu protokollieren, und
das Protokollieren dabei durch die einzelnen Steuergeräte
effizient zu steuern.
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Vorzugsweise
besitzt jede Speichereinrichtung einen Ringspeicher für
das Protokollieren. Damit lassen sich diagnoserelevante Daten über
einen definiert langen Zeitraum aufzeichnen.
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Entsprechend
einer Weiterentwicklung teilt die den Protokolliervorgang auslösende
Triggereinrichtung das Auslösen den anderen Steuergeräten des
Steuergerätesystems mit. Dadurch lassen sich beispielsweise
Aufzeichnungen der gleichen Daten in mehreren Steuergeräten
bzw. mehrere gleichzeitige Protokollieranforderungen an ein einzelnes
Steuergerät vermeiden.
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Entsprechend
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform erfolgt das
Auslösen eines Protokolliervorgangs nur durch eine Auslösenachricht, welche
eine spezifische, vorgegebene Funktionsklasseninformation enthält.
Damit wird auch die Semantik der Daten für das effiziente
Protokollieren eingesetzt. Somit lassen sich also zu einem erkannten Ereignis
Daten nicht nur eines Steuergeräts, sondern gezielt für
einen Steuergeräteverbund innerhalb definierter Funktionsklassen
erfassen. Dies erlaubt einen umfänglichen Einblick in das
System zum Zeitpunkt, zu dem das Ereignis erkannt wurde.
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Des
Weiteren kann das erfindungsgemäße Steuergerätesystem
ein die Steuergeräte verbindendes Datennetzwerk aufweisen,
wobei durch jedes Steuergerät Signallaufzeiten in dem Datennetzwerk ermittelbar
und die Daten unter Berücksichtigung der oder mit den Signallaufzeiten
protokollierbar sind. Mit den erfassten Signallaufzeiten können
Fehler, die durch zu lange Latenzzeiten auftreten, direkt identifiziert
werden.
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Ferner
ist es günstig, wenn eine einen Protokolliervorgang auslösende
Auslösenachricht eine Prioritätsinformation beinhaltet,
und das Auslösen des Protokolliervorgangs in Abhängigkeit
von der Prioritätsinformation erfolgt. Durch die Priorisierung
kann gewährleistet werden, dass nur wesentliche Ereignisse
erfasst werden.
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Weiterhin
ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich,
das Steuergerätesystem anhand der protokollierten Daten
zu überwachen. Hierzu wird eine Diagnose des Steuergerätesystems durch
ein Gesamtsystemmodell durchgeführt, wobei die in den einzelnen
Steuergeräten protokollierten Daten genutzt werden. Damit
können beispielsweise Fehler des Steuergerätesystems
ermittelt werden, die aufgrund von zu großen Signallaufzeiten
auftreten. Folglich lässt sich so eine tiefgreifende modellbasierte
Offboard-Diagnose eines Gesamtsystems mit Daten, die während
eines seltenen Ereignisses erfasst wurden, durchführen.
Durch gezielte Priorisierung der erfassten Ereignisse ist es möglich,
jeweils die schwerwiegendsten Ereignisse für eine weiterführende
Offboard-Diagnose zu erfassen. Hierzu ist es, wie bereits erwähnt,
auch hilfreich, die Datenerfassung gezielt durch Funktionsklassen
zu steuern.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Steuergerätesystem
mit Netzwerk-Trigger; und
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2 eine
Prinzipskizze zur Bestimmung von Signallaufzeiten.
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Die
nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele
stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
dar.
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Die
Steuergeräte S1 bis S6 eines Kraftfahrzeugs gemäß dem
Beispiel von 1 sind über Datenleitungen
L miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich ein Datennetzwerk, über
das Daten zwischen den einzelnen Steuergeräten S1 bis S6
ausgetauscht werden können.
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Jedes
Steuergerät S1 bis S6 besitzt im vorliegenden Beispiel
einen Ringspeicher R1 bis R6. Diese Ringspeicher R1 bis R6 dienen
dazu, die steuergeräteinternen oder über angeschlossene
Geräte bezogenen Daten aufzuzeichnen. In den Ringspeichern
können aber auch Daten aufgezeichnet werden, die über
das Datennetz empfangen und dem Steuergerät zugeordnet
werden.
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Das
Aufzeichnen der Daten wird durch einen Triggerbefehl ausgelöst.
Dieser ist bevorzugt mit einer Information bezüglich einer
Funktionsklasse (z. B. Bremssystem) versehen. Anhand dieser Funktionsklasse
kann für jedes Steuergerät erkannt werden, ob
die Daten zu einem Ereignis aufgezeichnet werden sollen. Des Weiteren
kann der Triggerbefehl auch Prioritätsinformation beinhalten,
so dass das Protokollieren der Daten anhand der jeweiligen Priorität
durchführbar ist.
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In
dem vorliegenden Beispiel erkennt nun das Steuergerät S5
ein Ereignis, zu dem Daten aufgezeichnet werden müssen.
Erfindungsgemäß sendet nun das Steuergerät
S5 in das Datennetzwerk einen Triggerbefehl, um eine Datenaufzeichnung
in anderen im Systemverbund befindlichen Steuergeräten S1
bis S4 und S6 auszulösen. Da dieser Triggerbefehl im gesamten
Netz zur Verfügung steht, kann davon gesprochen werden,
dass der Triggervorgang den anderen im Netzwerk befindlichen Steuergeräten
mitgeteilt wird. Jeder Triggerbefehl ist hier einer oder mehreren
Funktionsklassen zugeordnet und das jeweilige Steuergerät
reagiert entsprechend dieser Klasse mit der Aufzeichnung der ihm
zugeordneten Signale. Eine Reaktion eines Steuergeräts
beinhaltet also die Aufzeichnung selektierter Signale einer bestimmten
Abtastzeit und Diskretisierung über einen definierten Zeitraum.
Im vorliegenden Beispiel beinhaltet der Triggerbefehl einen Bezug
zu einer speziellen Funktionsklasse, die es erforderlich macht,
dass die Steuergeräte S1, S3 und S4 Daten protokollieren.
Dies kann beispielsweise darin bestehen, dass diese ausgewählten
Steuergeräte die ihnen zugeordneten Daten aufzeichnen.
Das Protokollieren kann aber auch darin bestehen, dass die Daten des
Steuergeräts S5 zu den jeweiligen anderen Steuergeräten über
die Datenleitungen L geschickt werden und auf einem oder mehreren
Steuergeräten verteilt aufgezeichnet werden. In jedem Fall
erhält jedes der Steuergeräte S1, S3, und S4 über
das Datennetzwerk vom Steuergerät S5 einen entsprechenden Triggerbefehl
T1, T3 und T4.
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Jedes
einzelne Steuergerät ist somit in der Lage, mit einem entsprechenden
Triggerbefehl die Datenaufzeichnung in anderen im Systemverbund befindlichen
Steuergeräten auszulösen. Der korrespondierende
Triggerbefehl bzw. eine das Auslösen der Datenaufzeichnung
betreffende Nachricht wird den anderen im Netzwerk befindlichen
Steuergeräten mitgeteilt.
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Jede
Triggereinrichtung eines Steuergeräts ist hierbei, wie
bereits angedeutet, einer oder mehreren Funktionsklassen (z. B.
Bremssystem) zugeordnet und reagiert entsprechend dieser Klasse
mit entsprechenden Triggerbefehlen, so dass die Aufzeichnung von
Signalen in den jeweiligen Steuergeräten klassenspezifisch
beginnt. Darüber hinaus sind die Triggereinrichtungen der
Steuergeräte, wie ebenfalls bereits kurz angedeutet wurde,
in der Lage, dem jeweiligen Triggerbefehl eine Priorität
zuzuordnen. Hiermit kann die Aufzeichnung der Daten in Abhängigkeit
der jeweiligen Priorität erfolgen. Kommen beispielsweise
mehrere Triggerbefehle unterschiedlicher Priorität bei
einem Steuergerät an, so wird (zunächst) nur die
Aufzeichnung der Daten eines Ereignisses gestartet, dessen betreffender
Triggerbefehl die höchste Prioriät besitzt. Die
Fähigkeit des Systems zur hierarchischen Priorisierung
relevanter Signalverläufe ermöglicht die Fokussierung
auf die Erfassung der wichtigsten Ereignisse sowie die effiziente
Nutzung der Speicherressourcen.
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Das
Protokollieren bzw. die Datenerfassung kann dabei so erfolgen, dass
für jeden Betriebszustand eines Fahrzeugs eine spezifische Überwachungseinheit
aktiviert wird. Diese spezifische Überwachungseinheit überwacht
die ihm entsprechend seiner Aufgabe zugeordneten und vorgegebenen
Ereignisse hinsichtlich deren Auftreten in seinem Überwachungsbereich.
Die vorgegebenen Ereignisse können hierbei durch Busnachrichten
definiert sein oder durch spezifische Mess- und Steuergrößen
der zu überwachenden Sensoren oder Aktoren. Tritt ein zu überwachendes
Ereignis ein, ermittelt der Beobachter, welche Information für
die Beurteilung dieses Ereignisses aufgezeichnet werden soll. Die
ereignisspezifisch relevanten Informationen sind hierbei beispielsweise
in einer Look-up-table den zu überwachenden Ereignissen
zugeordnet. In einem weiteren Schritt wird dann vorzugsweise von
dem Beobachter selbst der Dateninhalt eines zyklisch überschreibbaren,
flüchtigen Ringspeichers nach den ermittelten Informationen
durchsucht. Bei der Durchsuchung des Ringspeichers nach den ermittelten
Informationen werden die chronologisch im Ringspeicher aufgezeichneten
Informationen hinsichtlich Anzahl und Menge reduziert, bevor sie
beispielsweise in einem nichtflüchtigen zweiten Speichermedium
abgelegt werden.
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Eine
erste Datenreduktion kann beispielsweise während des Durchsuchens
des Ringspeichers mittels eines dem aufgetretenen Ereignis zugeordneten
Zeitfensters, das sich über ein vorgegebenes Zeitintervall
um das Ereignis erstreckt, erfolgen. Nur Informationen aus diesem
festgelegten Zeitfenster werden für die nichtflüchtige
Speicherung ausgewählt. Zusätzlich zur Auswahl
mittels Zeitfenster erfolgt während des Durchsuchens eine
weitere Reduzierung der auszuwählenden Informationen, indem die
innerhalb des Zeitfensters chronologisch aufgezeichneten Informationen
mittels einer diskretisierenden Auswahl in Anzahl oder Menge weiter
reduziert werden.
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Ein
größeres Datennetzwerk besteht aus zahlreichen
Datenleitungen und Netzwerkkomponenten. Dies bedingt zwangsläufig,
dass die Signale zu den verschiedenen Komponenten unterschiedliche
Laufzeiten besitzen. Gerade für das Protokollieren von
Daten ist es jedoch notwendig, dass die aufgezeichneten Daten einen
bekannten zeitlichen Bezugspunkt besitzen. Dies ist insbesondere
dann notwendig, wenn, wie in dem vorgestellten System, Daten in
mehreren Steuergeräten gleichzeitig protokolliert bzw.
aufgezeichnet werden sollen. Daher werden im Netzwerkverbund (z.
B. CAN, LIN) auftretende Laufzeitunterschiede (Latenzzeiten) durch
eine im jeweiligen Steuergerät durchgeführte Auswertung
eines Referenzsignals ermittelt. 2 deutet
schematisch an, wie eine solche Latenzzeit ermittelt wird. Beispielsweise
empfängt ein Buskoppler B ein Eingangssignal Sin und
gibt ein Ausgangssignal Sout aus. In 2 sind
links neben dem Blockschaltbild die Signalverläufe dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass die beiden Signale Sin und
Sout zeitversetzt sind. Die Latenzzeit Δt
zwischen beiden Signalen kann beispielsweise an einer Signalflanke
ermittelt werden.
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Die
so erfassten Signallaufzeiten bieten die Möglichkeit, die
Signallaufzeiten bereits bei der Protokollierung der Daten für
eine Synchronisation der Signalverläufe, d. h. zur Laufzeitkompensation,
zu verwenden. Weiterhin können die Signallaufzeiten aber
auch dazu genutzt werden, die Ereignisse anhand der aufgezeichneten
Daten mit/ohne/variabler Latenzzeit in einem Gesamtsystemmodell
zu simulieren.
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Die
Diagnose eines Systems kann vorzugsweise mithilfe eines Offboard-Gesamtsystemmodells erfolgen.
Ein derartiges Modell beispielsweise zur Diagnose von Komponenten
eines automatischen Getriebes für Kraftfahrzeuge kann z.
B. darauf basieren, dass eine Fehler-/Übergangszustandsmatrix
aufgestellt wird, mögliche Fehlerparameter durch einen Regler
o. ä. bestimmt werden und Übergangszustände
des Systems überwacht werden. Anschließend erfolgt
eine sukzessive Änderung/Variation von verschiedenen Fehlerparametern
und ein Auswerten der Fehlerparameter durch Erstellen einer Matrix,
die angibt, welche Fehler bei welchen Zustandsübergängen
tatsächlich gefunden wurden. Schließlich werden
die gefundenen Diskrepanzwerte beziehungsweise Residuen im Verhältnis
zum Systemmodell und der jeweils relevanten Fehlerwerte in einer
Matrix gespeichert und eine Diagnose für die jeweils relevanten
Zustandsübergänge berechnet.
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Für
das vorliegende Gesamtsystem mit mehreren Steuergeräten
bedeutet dies, dass das Gesamtsystemmodell Signale aus mehreren
zur Funktion notwendigen Steuergeräten bezieht. Dies ermöglicht
die Rekonstruktion des Gesamtsystemverhaltens zum Zeitpunkt des
Ereignisses. So können z. B. Signale aus dem gesamten Triebstrang
(Motor, Bremse, Getriebe) herangezogen werden, um das Verhalten
eines Ereignisses wie z. B. eines Schaltabbruchs zu rekonstruieren.
Für die Rekonstruktion werden dann die auf mehrere Steuergeräte
verteilten Daten in dem Gesamtsystemmodell gesammelt.
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Insgesamt
wird somit entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Konzept für
die Diagnose in einem Netzwerk von Steuergeräten mit einer
verteilten selbstähnlichen Struktur zur Datenerfassung
vorgestellt. Der wesentliche Vorteil dieser Steuergeräte übergreifenden
Triggermöglichkeit besteht in der effizienten Speicherung
der relevanten Daten und es bleibt die Möglichkeit offen,
das Gesamtsystem mit einem entsprechenden Modell für eine
Diagnose zu simulieren.
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- S1,
S2, S3, S4, S5, S6
- Steuergeräte
- L
- Datenleitung
- R1,
R2, R3, R4, R5, R6
- Ringspeicher
- T1,
T3, T4
- Triggerbefehle
- B
- Buskoppler
- Sin
- Eingangssignal
- Sout
- Ausgangssignal
- Δt
- Latenzzeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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