Folien 2.7

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2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Überwachung
!  Systemzustand überwachen
!  unerwünschte oder unerlaubte Systemzustände erkennen
!  Gegenmaßnahmen einleiten
!  Fehlererkennung möglich vor einer Störung oder einem Ausfall
1
Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Aufbau von Überwachungsfunktionen
Fahrer
Umwelt
W*
Sollwertgeber
Fahrzeug
Z
W
U
Steuerung/
Regler
Überwachung
Y
Aktuatoren
X
Strecke
R
Sensoren
R
W
Steuerungs- und
Regelungsfunktionen
R
U
U
Überwachungsfunktionen
FehlererkennungsFehlerFehlersymptome
funktionen/
behandlungsFehlerdiagnosefunktionen
funktionen
Automotive Software Engineering
© J. Schäuffele, Th. Zurawka: Automotive Software Engineering, Vieweg, 2003
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2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Fehlerkennung (Diagnose)
 
Abweichungen von Zusammenhängen zwischen Daten feststellen
!  Referenzwertüberprüfung
!  Überprüfung anhand redundanter Werte
! 
! 
! 
! 
!  prinzipverschiedene Algorithmen (Diversität)
!  Software- und Hardware-Diversität
!  wiederholte Anwendung
Beobachtung von Kommunikationsverbindungen
Senden einer Bestätigung
Beobachten von physikalischen Eigenschaften
Beobachtung der Programmausführung
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Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Fehlerbehandlung
!  Verwendung von redundanten Werten
!  Welches Ergebnis ist fehlerhaft?
!  fehlertolerante Algorithmen
!  Abschaltung von Subsystemen oder
Abschaltung des Gesamtsystems
!  Verharren im Fehlerzustand oder Strategiewechsel
!  Fehlerspeicherung
!  Fehlerbeseitigung (z.B. Reset durch „watchdog-Schaltung )
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Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Sicherheitslogik
 
Fehlerbehandlung bei sicherheitsrelevanten Systemen
!  sicheren Zustand (safe state) festlegen
!  Notabschaltung (Not-Aus) durch Einnehmen dieses Zustands
!  nur kontrolliert wieder verlassen
!  Fail-Safe-System, FS
!  Betriebshemmung im sicheren Zustand (Notlauf)
!  Fail-Reduced-System, FR
!  Umschaltung auf Ersatzsystem (voller Betrieb möglich)
!  Fail-Operational-System, FO
!  Anforderungen an Sicherheitslogik:
z.B. FO/FO/FS oder FO/FO/FR
!  Fehlerbaumanalyse, FMECA (Failure Mode and Effect and Criticality Analysis)
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Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Überwachungssystem elektronischer Steuergeräte
!  Hardware-Maßnahmen:
„intelligente Endstufenbausteine oder Watchdog-Schaltung
!  Software-Maßnahmen:
flexible Konzepte zur Reaktion auf Fehler, Störungen, Ausfälle
!  Behandlung von Fehlern, Störungen und Ausfällen in den mechanischen und
hydraulischen Komponenten, aber auch in den elektronischen Komponenten selbst
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Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Software-Überwachungssystem elektronischer
Steuergeräte
Steuergerät
Mikrocontroller 1 (Funktionsrechner)
Software
WK
W
Steuerungs- und
RK
A/DR
Regelungsfunktionen
Wandlung
D/AWandlung
UK
U
Überwachungsfunktionen
Funktionen zur Überwachung
der Sollwertgeber, Sensoren, Aktuatoren und
der Steuerungs- und Regelungsfunktionen
Funktionen zur Überwachung der
Mikrocontroller
SpeicherProgrammablaufüberwachung
überwachung
Überwachung der Einund Ausgabeeinheiten
Fehlersymptome
Überwachung des
Mikroprozessors
Software
Mikrocontroller 2 (Überwachungsrechner)
© J. Schäuffele, Th. Zurawka: Automotive Software Engineering, Vieweg, 2003
Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
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Grundlagen
Aufbau eines Motorsteuergeräts
Motorsteuergerät
Mikrocontroller 1 (Funktionsrechner)
W
U
A/DWandlung
R
Mikroprozessor
D/AWandlung
Mikroprozessor
Mikrocontroller 2 (Überwachungsrechner)
Automotive Software Engineering
© J. Schäuffele, Th. Zurawka: Automotive Software Engineering, Vieweg, 2003
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2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Diagnosesystem elektronischer Steuergeräte
Steuergerät
W
Mikrocontroller
Software
WK
R
A/DWandlung
Steuerungs- und
Regelungsfunktionen
RK
UK
U
D/AWandlung
UK
Überwachungsfunktionen
On-Board-Diagnosefunktionen
Diagnosekommunikation
Diagnosetester
Überwachungsfunktionen
Off-Board-Diagnosefunktionen
© J. Schäuffele, Th. Zurawka: Automotive Software Engineering, Vieweg, 2003
Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
9
Grundlagen
On-Board-Diagnosesystem elektronischer Steuergeräte
Steuergerät
Mikrocontroller
W
R
A/DWandlung
Software
WK
Steuerungs- und
Regelungsfunktionen
RK
UK
UK
D/AWandlung
U
Überwachungsfunktionen
On-Board-Diagnosefunktionen
Sollwertgeber- &
Sensordiagnosefunktionen
...
Aktuator- diagnosefunktionen
Fehlerspeichermanager
Fehlersymptome
Diagnoseprotokoll ISO
Network Layer ISO
Bustreiber
Off-Board-Diagnoseschnittstelle zum Diagnosetester
Automotive Software Engineering
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2.7!
Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Fehlerspeicher eines Steuergeräts
Diagnostic
Malfunction gespeichert aktiv
Trouble
Indicator
Code (DTC) Light (MIL)
1
Temperaturfühler Ansaugluft
P0110
aus
ja
nein
2
Beschleunigungsinformation
P1605
aus
nein
ja
Eintrag
Fehlersymptom
(Fault Symptom)
Umweltbedingungen
(Environment
Conditions)
3
....
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© J. Schäuffele, Th. Zurawka: Automotive Software Engineering, Vieweg, 2003
Automotive Software Engineering
2.7!
Überwachung und Diagnose
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Grundlagen
Modellbasierte Diagnose
Fahrer
Umwelt
W*
Sollwertgeber
Fahrzeug
Z
W
Steuerung/Regler
Überwachung
U
Aktuatoren
Y
X
Strecke
Sensoren
R
R
W
U
Steuerungs- und
Regelungsfunktionen
R
U
W
Modellbasierte
Fehlererkennung/
Modellbasierte
Diagnose
Überwachungsfunktionen
Automotive Software Engineering
XModell
Streckenmodell
XModell
Aktuatoren- YModell
modell
YModell
R
Sensorenmodell
RModell
Merkmalerzeugung
Merkmale
Normales
Verhalten
Änderungserkennung
Fehlersymptome
Fehlerbehandlung
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Überwachung und Diagnose
Grundlagen
Organisation in Subsystemen
Beispiel: Steuergerätenetzwerk der BMW 7er Reihe
Off-Board-Diagnoseschnittstelle
Zentrales Gateway-Steuergerät
Byteflight
Antriebsstrang/
Fahrwerk
MOST
Passive
Sicherheit
Komfort
Low-Speed- Low-SpeedCAN
CAN
Multi-Media
High-SpeedCAN
Komfort
2.7!
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Automotive Software Engineering
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