Diagnose elektronischer Fahrzeugsysteme durch Strukturanalysen

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1 Diagnose elektronischer Fahrzeugsysteme durch Strukturanalysen Von der Fakultat fur Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universitat Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung der Wilrde eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation von Dipl.-Ing. Mirko Harms aus Wolfenbilttel Eingereicht am: Mundliche Pruning am: Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. Jorn-Uwe Varchmin Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Eckehard Schnieder Vorsitz: Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert Braunschweig, 2007

2 Inhalt Inhalt 1. Einleitung und Motivation Problemstellung Gliederung 3 2. Integration der Diagnose in die modellbasierte Entwicklung Definition Modell Anforderungen Erforderliche Systemsichten Abstraktionsebenen Requirementsengineering Entwicklungsphasen Anforderungsbeschreibung Analyse Funktionaler Grobentwurf Feinentwurf Beschreibungsmittel Implementierung von Diagnosefunktionen Projekt STEP-X Digitale Spezifikation Toolkopplung SteuergerSte und Bussysteme Diagnose Test Ansatz der Arbeit Terminologie Modellbasierte Entwicklung als Grundlage der Diagnose 19

3 ii Inhalt 3.2. Diagnose - Ziele und Nomenklatur Begriffsbildung Anforderungen an das Diagnosesystem Randbedingungen fur den Anwendungsfall Kraftfahrzeug Fehlercodetypen " Fehlerarten Diagnosetiefe Zusammenfassung 4. Stand der Technik der Diagnose (ex 2-Teil) Konventionelle Werkstattsysteme und eingesetzte Diagnoseverfahren Inbetriebnahme Werkstattsysteme 4I Prozedurale Diagnose ^ Regelbasierte Diagnose Modellbasierte Diagnose Nicht naher einzuordnende Diagnoseverfahren Gewinnung von Diagnosewissen Spezielle Aspekte der Diagnose in der Automobilindustrie Abwagung der Modellierungsansatze gegeneinander Realisierter Diagnoseansatz Methodisches Konzept Strukturelle Diagnose Systemstruktur als zentrales Diagnoseelement Ermitthing der Strukrurdaten Ermitthing von Strukturinformationen in der Entwickhingsphase Ermitthing von Strukturinformationen in der Nutzungsphase 74

4 Inhalt iii Diagnosefunktionenaufdem Steuergerat Basisdaten und ihre Obertragung Strukturdaten OK-Meldung Fehlermeldung Anschluss des Testers SchlieBen von Symptomen auf Fehlerkandidaten Prufung der Diagnosestrategie) Ablauf der vorgeschlagenen Diagnoselosung Ziele laut Spezifikation filr die spezielle Anwendung Komfortsystem Einbettung der Diagnose in den Entwicklungsprozess Notwendigkeit der Einbettung Integration in das Anforderungsmanagement Diagnoseprozess Wer liefert warm welche Daten? Anforderungsbeschreibung und Analyse Grobentwurf Architekturentwurf Partitionierung Feinentwurf Codegenerierung Diagnosetiefe Generierung aus dem Entwicklungsprozess Struktur der Hardware Struktur der Kommunikation Struktur der Software Kombination der Strukturmodelle 107

5 IV Inhalt 6.6. Zuordnung Fehlereintrage zu Strukturelementen 6.7. Prufung des Diagnosesystems I Fallstudie Diagnose Kraftfahrzeug-Komfortsystem Kopplung der Umgebungsmodelle mit der Spezifikation Strukturanalyse der Steuerungsmodelle ' ' Kopplung zur Spezifikation " Hardwarestruktur Softwareschnittstellen Definition von Fehlercodes Anwendung am STEP-X Prufetand ' Eingesetzte Software Eingesetzte Hardware Vergleich der Effizienz mit anderen Diagnosesystemen Effizienz bei der Erstellung l Effizienz im Betrieb I Zusammenfassung und Ausblick Literatur Anhang Diagnosekandidaten am STEP-X Demonstrationsobjekt Unbedingte Ausbreitung von Fehlern Ausbreitung bei Anwendung der Entlastungsfunktion Ausbreitung bei Anwendung des CAN-Kosten-Offsets Anwendung von CAN-Kosten-Offset und Entlastungsfunktion Bedienung des Strukturexpott-Programms Obersicht ttber das Programm Einlesen von Strukturen 143

6 Inhalt Simulink-Dateien CAN-Datenbasen DOORS-Hardware-Export Ausgabedateien des Programms Nutzungsmoglichkeiten der Gesamtstruktur Menupunkt Fahrzeugsystemdiagnose Beschreibung der Ausgabeformate der Matrizen 147 Abbildungsverzeichnis 149 Tabellenverzeichnis 152 Lebenslauf. 153