-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung
zum Prüfen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs.
-
In
modernen Fahrzeugen, wie z. B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen,
werden eine Vielzahl von Steuergeräten verbaut, welche
in zunehmendem Maße komplexere Steuervorgänge übernehmen.
Dementsprechend wird es immer schwieriger, bei einem Test eines
derartigen Steuergeräts eine korrekte Funktionsweise sicherzustellen
und ein unerwünschtes Verhalten des Steuergerätes
unter bestimmten Situationen aufzudecken. Bei bisher bekannten Tests
von Steuergeräten werden einzelne Funktionen unter Laborbedingungen überprüft.
Dabei wird häufig die reale Beanspruchung, wie sie in einem
späteren Betrieb des Steuergeräts im Fahrzeug
auftreten kann, nicht erreicht. Ein unerwünschtes Verhalten
des Steuergerätes als Resultat innerer Abhängigkeiten
kann daher nicht zuverlässig gefunden werden. Daher werden
neben diesen klassischen Tests Erprobungsfahrten durchgeführt,
welche jedoch mit erheblichen Kosten verbunden sind, eine Reproduzierbarkeit
eines Fehlers nur schwer ermöglichen und keine genaue Beobachtung
des einzelnen Steuergeräts ermöglichen.
-
In
dem Stand der Technik sind daher weitere verbesserte Verfahren zum
Testen von Steuergeräten bekannt.
-
Die
DE 10 2006 053 130
A1 betrifft beispielsweise ein Verfahren zum Testen eines
Steuergeräts unter Verwendung von Software, die zumindest
teilweise einen projektspezifischen Programmteil umfasst und ausgehend
von einer Softwareumgebung, die projektunabhängig in einem
Startblock des Steuergeräts vorgesehen ist, zugänglich
gemacht wird. Die ausgehend von dem Startblock zugängliche
Software und somit der insbesondere projektspezifische Programmteil
kann aus dem Startblock aufgerufen werden. Damit ist es nunmehr
auch möglich, Test mit dynamisch ladbaren Testprogrammen
zu realisieren, die auch wesentliche Teile des projektspezifischen Programmteils
zur Testdurchführung verwenden. Dadurch können
zwar innere Zustände des Steuergerätes gezielter überprüft
werden, eine reale Beanspruchung wird jedoch nicht erreicht.
-
Die
US 2007/0061781 A1 betrifft
ein stochastisches Testen von Software, wobei das stochastische
Testen von einer statischen Testautomatisierung gesteuert wird.
Die Befehle des statischen Tests sind fest und betätigen
die Software oder stellen Eingaben für die Software bereit,
wodurch die zu testende Software in unterschiedliche Zustände
gebracht wird. Wenn die zu testende Software in einem speziellen
Zustand ist, wird optional ein stochastischer Test auf die Software
angewendet. Der stochastische Test untersucht ziellos den Betrieb
der Software ausgehend von dem speziellen Zustand. Der stochastische
Test kann mit Hilfe eines Modells durchgeführt werden,
welches alle oder einen Teil der zu testenden Software darstellt.
Der stochastische Test wählt zufällig aus allen
möglichen Vorgängen, welche in dem Modell definiert
sind, aus. Da der stochastische Test die funktionalen Aspekte der
zu testenden Software versteht, können funktionale Fehler
in der zu testenden Software erfasst werden. Ein Problem bei dieser Art
des Testens ist, dass ein entsprechendes Modell vorhanden sein muss,
um bei der Anwendung der zufälligen Tests auf den Prüfling
eine Möglichkeit zu bieten, durch Vergleich der Ausgaben
des Prüflings und des Modells festzustellen, ob der Prüfling
vorschriftsmäßig arbeitet.
-
In
der Veröffentlichung „Effizienter und
effektiver automatisierter Steuergeräte- und Softwaretest durch
stochastische Testvektoren" von B. Wigger und J. Seekircher,
VDI Berichte Nr. 1789, 2003, Seiten 285–297 wird
ein Testverfahren für Steuergeräte offenbart.
Bei dem Verfahren wird ein automatisierter Test mit stochastischen
Testvektoren unter Verwendung eines Handware-in-the-Loop-Simulators
durchgeführt. Bei der Handware-in-the-Loop-Simulation werden
Sensoren und Aktoren durch Signalgeneratoren und Lasten ersetzt,
deren Verhalten durch ein mathematisches Modell gesteuert wird,
während das zu testende Steuergerät als eine reale
Komponente in den Regelkreis integriert ist. Der Handware-in-the-Loop-Simulator
kann beispielsweise mit Hilfe eines Random-Test-Generators eine
zufällige Ansteuerung des Steuergeräts durchführen.
Zur Durchführung eines Testlaufs müssen dazu alle
nötigen Informationen über Sollwerte und Reaktionszeiten
in Form von Skriptdateien vorliegen, welche der Handware-in-the-Loop-Simulator überwacht.
Dadurch ergibt sich auch bei diesem Testverfahren ein sehr hoher
Aufwand für die Erstellung der Skriptdateien, in welchen
die Sollwerte und Reaktionszeiten enthalten sind.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren
zum Prüfen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs
bereitzustellen, welches eine hohe Testabdeckung ermöglicht,
die einer realen Beanspruchung entspricht, und zusätzlich kostengünstig
und ohne hohen Vorbereitungsaufwand, wie z. B. dem Erstellen von
Skriptdateien, durchführbar ist.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum
Prüfen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1 und eine Prüfvorrichtung zum Prüfen
eines Steuergeräts eines Fahrzeugs nach Anspruch 11 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte
und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen eines
Steuergeräts eines Fahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Verfahren
wird ein Testsignal für das Steuergerät erzeugt,
das Testsignal als Eingangssignal dem Steuergerät zugeführt und
ein Ausgangssignal des Steuergeräts erfasst. Dann wird
auf das erfasste Ausgangssignal eine Regel angewendet, welche geeignet
ist, zu bestimmen, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet
oder nicht. Die Regel ist derart definiert, dass sie zur Bestimmung,
ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet
oder nicht, nur das Ausgangssignal des Steuergeräts auswertet.
-
Regeln
für ein derartiges Verfahren sind beispielsweise Regeln,
welche dazu dienen können, ganz allgemein ein erwünschtes
von einem unerwünschten Ausgangsverhalten des Steuergeräts
zu unterscheiden. Wenn das Steuergerät beispielsweise ein
Steuergerät zum Ansteuern von Blinkerleuchten des Fahrzeugs
ist, können derartige Regeln beispielsweise festlegen,
dass das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet,
wenn die vordere linke Blinkerleuchte und die hintere linke Blinkerleuchte
gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden, wenn die vordere rechte
Blinkerleuchte und die hintere rechte Blinkerleuchte gleichzeitig
ein- oder ausgeschaltet werden, oder wenn alle vier Blinkerleuchten
gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden. Bei allen anderen Kombinationen,
beispielsweise wenn drei Blinkerleuchten gleichzeitig ein- oder
ausgeschaltet werden oder nur eine Blinkerleuchte ein- oder ausgeschaltet
wird, bestimmt die Regel hingegen, dass das Steuergerät
nicht ordnungsgemäß arbeitet. Die Regel kann unabhängig
von den Eingangssignalen des Steuergeräts angewendet werden.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Steuergerät
beispielsweise ein Steuergerät zur Ansteuerung verschiedenster
Leuchten des Fahrzeugs ist, z. B. zum Ansteuern der Blinkerleuchten,
der Bremsleuchten, des Standlichts, der Innenbeleuchtung, der Leuchten im
Armaturenbrett usw. In diesem Fall weist das Steuergerät üblicherweise
eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen auf.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens kann eine grundlegende
Prüfung des Steuergeräts durchgeführt
werden, ohne dass für jedes angelegte Eingangssignal oder
für jede Folge von angelegten Eingangssignalen ein entsprechendes
Soll-Ausgangssignal definiert wird, welches dann in Abhängigkeit
der Eingangssignale und der Ausgangssignale des Steuergeräts überprüft
wird. Dadurch kann der Test des Steuergeräts erheblich vereinfacht
werden und eine erheblich größere Anzahl von unterschiedlichen
Eingangssignalen zum Testen des Steuergeräts verwendet
werden, ohne dass eine entsprechend große Anzahl von Soll-Ausgangssignalen
bereitgestellt werden muss. Insbesondere wenn das Steuergerät
intern mit Zustandsmaschinen arbeitet, wodurch die Ausgangssignale nicht
nur von den aktuellen Eingangssignalen sondern auch von einer Historie
der Eingangssignale abhängen (Beispiel: Blinkerleuchten),
ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach
verwendbar.
-
Das
Ausgangssignal kann mehrere Einzelausgangssignale umfassen, welche
jeweils zeitlich veränderliche Pegel aufweisen. Ebenso
können das Eingangssignal und das Testsignal jeweils mehrere Einzeleingangssignale
bzw. Einzeltestsignale umfassen, welche jeweils zeitlich veränderliche
Pegel aufweisen. Eine Regel zur Bestimmung, ob das Steuergerät
ordnungsgemäß arbeitet oder nicht, kann ein Signalmuster
einer Kombination der Einzelausgangssignale auswerten oder einen
zeitlichen Verlauf eines einzelnen Einzelausgangssignals oder einen
zeitlichen Verlauf von Kombinationen der mehreren Einzelausgangssignale überprüfen.
Durch die Überprüfung von zeitlichen Abläufen
an den Einzelausgangssignalen können auch Steuergeräte
mit internen Zustandsmaschinen zuverlässig und einfach überprüft
werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform wird das Testsignal zufällig erzeugt.
Die zufällige Erzeugung kann beispielsweise mit Hilfe eines
Pseudozufallsgenerators durchgeführt werden, welcher mit
einem bekannten Startwert initialisiert wird. Durch Verwenden von
pseudozufälligen Testsignalen ist eine Reproduzierbarkeit
der Tests sichergestellt.
-
Das
Testsignal kann ferner unter Berücksichtigung einer vorbestimmten
Wahrscheinlichkeitsverteilung erzeugt werden. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung
kann beispielsweise derart die zufällige Erzeugung beeinflussen,
dass Testsignale, welche in einem normalen Betrieb des Steuergeräts
häufig auftreten, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit erzeugt werden,
und dass Testsignale, welche im normalen Betrieb des Steuergeräts
nur selten oder äußerst unwahrscheinlich auftreten,
mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit erzeugt werden. Dies soll
am Bespiel des oben genannten Steuergeräts für
die Ansteuerung von Blinkerleuchten verdeutlicht werden: Eingangssignale
für das Steuergerät sind beispielsweise eine Betätigung
des Blinkerhebels nach Rechts, eine Betätigung des Blinkerhebels
nach Links, ein Betätigen des Warnblinkschalters sowie
ein Öffnen oder Verriegeln der Zentralverriegelung des
Fahrzeugs. Häufigste Testsignale sollten in diesem Fall
beispielsweise die Betätigungen des Blinkerhebels nach Rechts
oder Links sein. Ebenfalls verhältnismäßig häufig
sollte eine Betätigung der Zentralverriegelung oder des
Warnblinkschalters sein. Eine gleichzeitige Betätigung
von Zentralverriegelung und Warnblinkschalter ist hingegen weniger
wahrscheinlich. Ebenso eine gleichzeitige Betätigung von
Blinkerhebel und Warnblinkschalter. Noch weniger wahrscheinlich und
daher von der Wahrscheinlichkeitsverteilung nur sehr gering zu berücksichtigen,
ist der Fall, dass der Blinkerhebel gleichzeitig nach Rechts und
nach Links betätigt wird, was beispielsweise durch einen
Defekt im Blinkerhebel oder in den Leitungen zwischen dem Blinkerhebel
und dem Steuergerät auftreten könnte.
-
Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin
ein Bereitstellen von mindestens einer weiteren Regel, welche geeignet
ist, in Abhängigkeit des Eingangssignals und des Ausgangssignals
des Steuergeräts zu bestimmen, ob das Steuergerät
ordnungsgemäß arbeitet. Durch Anwenden der mindestens
einen weiteren Regel auf das erfasste Ausgangssignal und das Eingangssignal
wird bestimmt, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet.
Das Anwenden der mindestens einen weiteren Regel ist insbesondere
dann sinnvoll, wenn nach Anwenden der Regel, welche nur in Abhängigkeit
des Ausgangssignals bestimmt, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet,
bereits eine erste Prüfung des Steuergeräts positiv
durchgeführt werden konnte. Durch Anwenden der weiteren Regel
auf das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Steuergeräts
kann eine höhere Testabdeckung erreicht werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden eine oder
mehrere Testabdeckungsregeln auf das Eingangssignal und/oder das erfasste
Ausgangssignal angewendet. Eine Testabdeckungsregel ist in der Lage,
in Abhängigkeit von dem Eingangssignal und/oder von dem
Ausgangssignal zu bestimmen, ob ein vorbestimmter Zustand des Steuergeräts
erreicht wurde. Wenn mit Hilfe einer vorbestimmten Menge oder Anzahl
von Testabdeckungsregeln bestimmt wurde, dass eine vorbestimmte
Anzahl von vorbestimmten Zuständen des Steuergeräts
erreicht wurde, wird die Prüfung des Steuergeräts
beendet. Insbesondere wenn die Testsignale für das Steuergerät
zufällig erzeugt werden, kann mit Hilfe der Testabdeckungsregeln
sichergestellt werden, dass eine vorbestimmte Anzahl oder Menge
von vorbestimmten Zuständen des Steuergeräts überprüft
wurde. Dadurch kann eine gewünschte Testabdeckung auch
mit zufällig gewählten Testsignalen sichergestellt
werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Testsignale
zusätzlich als Modelleingangssignale einem simulierten
Verhaltensmodell des Steuergeräts zugeführt. Mit
Hilfe des simulierten Verhaltensmodells kann bestimmt werden, ob
ein oder mehrere vorbestimmte Zustände von einer vorbestimmten
Menge von vorbestimmten Zuständen in dem Verhaltensmodell
und somit auch in dem Steuergerät erreicht wurden. Wenn
ein vorbestimmter Anteil oder eine vorbestimmte Menge der vorbestimmten
Zustände in dem simulierten Verhaltensmodell erreicht wurde,
wird die Prüfung des Steuergeräts beendet. Indem
interne Zustände des Verhaltensmodells parallel zum Test
des Steuergeräts erfasst werden, sind keine aufwändigen
und komplizierten Regeln erforderlich, welche Eingangssignale und
Ausgangssignale des Steuergeräts in Beziehung setzen, um
eine Testabdeckung des Steuergeräts sicherzustellen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform des Verfahrens wird ferner ein Maximumausgangssignal
und ein Minimumausgangssignal gebildet. Das Maximumausgangssignal
wird gebildet, indem das erfasste Ausgangssignal mit einem gleitenden
Fenster, einem sogenannten Latenzintervall, d. h. einem Zeitintervall vorbestimmter
Länge, zeitlich verschliffen. Das bedeutet, dass einem
Wert des Maximumausgangssignals zu einem bestimmten Zeitpunkt das
Maximum des erfassten Ausgangssignals in dem Zeitintervall vorbestimmter
Länge vor diesem Zeitpunkt zugeordnet wird. Auf diese Art
und Weise wird dem Maximumausgangssignal zu jedem Zeitpunkt ein
entsprechender Wert zugeordnet. Ebenso wird das Minimumausgangssignal
gebildet, indem einem Wert zu einem Zeitpunkt des Minimumausgangssignals
das Minimum des erfassten Ausgangssignals in dem Zeitintervall vorbestimmter
Länge vor diesem Zeitpunkt zugeordnet wird. Dann werden
die Regeln auf das Maximumausgangssignal und/oder das Minimumausgangssignal
angewendet, um zu bestimmen, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet.
Durch das Anwenden der Regeln auf das Minimumausgangssignal und/oder
das Maximumausgangssignal wird erreicht, dass die Regeln innerhalb
eines vorbestimmten zeitlichen Rahmens, d. h. innerhalb des vorbestimmten Latenzintervalls,
fehlertolerant gegenüber zeitlich nur geringfügig
verschobenen Ausgangssignalen sind. Wenn im oben genannten Beispiel
der Ansteuerung der Blinkerleuchten beispielsweise die vordere linke Blinkerleuchte
wenige Millisekunden vor der hinteren linken Blinkerleuchte an-
oder ausgeschaltet wird, so kann bei geeigneter Anwendung der Regeln
auf das Maximumausgangssignal bzw. das Minimumausgangssignal das
Verhalten des Steuergeräts dennoch als ordnungsgemäß bewertet
werden. Da eine absolute Gleichzeitigkeit von Signalen ohnehin nur theoretisch
erreichbar ist, kann gemäß dieser Ausführungsform
ein praxisgerechtes Verfahren zur Prüfung des Steuergeräts
erreicht werden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform wird bei dem Verfahren ferner
ein Maximumeingangssignal und ein Minimumeingangssignal gebildet.
Vergleichbar zu dem Maximumausgangssignal und dem Minimumausgangssignal,
welche zuvor beschrieben wurden, wird das Maximumeingangssignal
gebildet, indem einem Wert des Maximumeingangssignals zu einem Zeitpunkt
das Maximum des erfassten Eingangssignals in einem Zeitintervall
vorbestimmter Länge vor dem Zeitpunkt zugeordnet wird und
einem Wert des Minimumeingangssignals zu einem Zeitpunkt das Minimum
des erfassten Eingangssignals in dem Zeitintervall vorbestimmter
Länge vor dem Zeitpunkt zugeordnet wird. Die weitere Regel,
welche wie zuvor beschrieben auf Eingangssignale und Ausgangssignale
angewendet wird, wird nun auf das Maximumausgangssignal, das Minimumausgangssignal,
das Maximumeingangssignal und/oder das Minimumeingangssignal angewendet,
um zu bestimmen, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet.
Wie zuvor beschrieben wird dadurch der Test des Steuergeräts
mit Hilfe der weiteren Regel fehlertolerant gegenüber geringfügigen
zeitlichen Signalverschiebungen bei den Eingangs- und Ausgangssignalen.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Prüfvorrichtung
bereitgestellt, welche zum Prüfen eines Steuergeräts
eines Fahrzeugs geeignet ist. die Prüfvorrichtung umfasst
eine Testsignalerzeugungseinheit, eine Ausgabeeinheit, eine Erfassungseinheit,
einen Regelspeicher und eine Verarbeitungseinheit. Die Testsignalerzeugungseinheit
dient zum Erzeugen eines Testsignals für das Steuergerät.
Die Ausgabeeinheit gibt das Testsignal als Eingangssignal zu dem
Steuergerät aus. Die Erfassungseinheit erfasst ein Ausgangssignal
des Steuergeräts. In dem Regelspeicher sind Regeln in einer
von der Verarbeitungseinheit verarbeitbaren Form gespeichert, welche
geeignet sind, nur in Abhängigkeit von dem erfassten Ausgangssignal
zu bestimmen, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet
oder nicht. Die Verarbeitungseinheit ist derart ausgestaltet, dass
sie die Regeln auf das erfasste Ausgangssignal anwendet und somit
bestimmt, ob das Steuergerät ordnungsgemäß arbeitet.
Die derart ausgestaltete Prüfvorrichtung ist zum Durchführen
des zuvor beschriebenen Verfahrens und seiner Ausführungsformen
geeignet und umfasst daher die zuvor beschriebenen Vorteile.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert.
-
1 zeigt
eine Übersichtsdarstellung einer Ausführungsform
des Verfahrens zum Prüfen eines Steuergeräts eines
Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Prüfvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Steuergerät.
-
3 zeigt,
wie ein Signal mit einem gleitenden Fenster gemäß der
vorliegenden Erfindung zeitlich verschliffen wird.
-
1 zeigt
die Arbeitsweise des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Um ein Steuergerät 2 auf
seine ordnungsgemäße Funktionsweise hin zu überprüfen,
werden Testsignale 4 erzeugt. Die Testsignale 4 werden
zufällig erzeugt. Dabei werden nicht nur digitale Pegel über
der Zeit zufällig verändert, sondern auch analoge
Pegel, wie z. B. eine Versorgungsspannung für das Steuergerät
oder analoge Messwerte, wie z. B. Messwerte von Temperatursensoren
und dergleichen. Um eine Reproduzierbarkeit des Tests sicherzustellen,
können die Testsignale beispielsweise mit Hilfe eines Pseudozufallsgenerators
ausgehend von einem Startvektor für den Pseudozufallsgenerator
erzeugt werden. Bei der Erzeugung der zufälligen Testsignale
werden Wahrscheinlichkeitsverteilungen 13 für
einzelne Werte der Testsignale oder für Kombinationen von
Werten von Testsignalen vorgegeben. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen
geben an, wie häufig bestimmte Werte oder bestimmte Kombinationen auftreten
sollen. Dadurch können beispielsweise im normalen Gebrauch
des Steuergeräts 2 übliche Signalpegel
oder Signalpegelkombinationen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit
erzeugt werden als im normalen Betrieb des Steuergeräts 2 eher
unübliche Pegel oder Kombinationen oder Pegel oder Kombinationen,
welche nur in einem Fehlerfall in der Umgebung des Steuergeräts
auftreten können. Die Testsignalerzeugung kann beispielsweise
mit einem vorbestimmten Takt erzeugt werden, wobei alle Testsignale zu
jedem Takt neu erzeugt werden.
-
Die
erzeugten Testsignale werden einem Simulator 12 zugeführt,
welcher mit dem zu prüfenden Steuergerät 2 gekoppelt
ist. Der Simulator 12, ein sogenannter Hardware-in-the-Loop(HIL)-Simulator,
simuliert die Funktionsumgebung des Steuergeräts 2. Dazu
werden die Ein- und Ausgänge des Steuergeräts 2 mit
entsprechenden Aus- und Eingängen des Simulators 12 verbunden.
Die Testsignale 4 werden in entsprechende Spannungspegel
umgesetzt und den Eingängen des Steuergeräts 2 zugeführt
und die Ausgänge des Steuergeräts 2 werden
von dem Simulator 12 abgetastet, um Ausgangssignale 7 von dem
Steuergerät 2 zu erfassen. Die Ausgangssignale 7 können
wiederum digitale oder analoge Signale umfassen. Auf die Ausgangssignale 7 werden
dann vorbestimmte Regeln 9 angewendet, um zu bestimmen,
ob das Steuergerät 2 ordnungsgemäß arbeitet oder
nicht. Das Erfassen und Auswerten der Ausgangssignale des Steuergeräts 2 kann
getaktet zu vorbestimmten Zeitschritten durchgeführt werden. Aus
der Anwendung der Regeln 9 auf die Ausgangssignale 7 ergibt
sich eine Testauswertung 14, welche für jede Regel
und zu jedem Zeitschritt eine entsprechende Ausgabe, ob das Steuergerät 2 ordnungsgemäß arbeitet
oder nicht, bereitstellt.
-
Das
zuvor beschriebene Verfahren wird nachfolgend am Beispiel eines
Steuergeräts zum Ansteuern von Blinkleuchten und Bremsleuchten
eines Fahrzeugs beispielhaft beschrieben werden. Das Fahrzeug umfasst
beispielsweise vier Blinkleuchten und drei Bremsleuchten. Die Blinkleuchten
werden in Abhängigkeit von einem Blinkerschalter, einem Warnblinkschalter,
einer Zentralverriegelung und einer Diebstahlwarnanlage betätigt.
Die Bremsleuchten werden in Abhängigkeit von einem Bremspedalschalter
angesteuert. Entsprechende Eingangssignale werden als Testsignale 4 zufällig
erzeugt. Dabei werden bevorzugt Signalkombinationen erzeugt, welche
im alltäglichen Betrieb des Steuergeräts 2 häufig auftreten.
Dies sind beispielsweise eine Betätigung des Bremspedalschalters
sowie eine Betätigung des Blinkerschalters nach Rechts
oder Links. Eine Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von
weniger wahrscheinlichen Eingabesignalkombinationen ist entsprechend
geringer. Derartige weniger wahrscheinliche Eingabesignalkombinationen
sind beispielsweise eine gleichzeitige Betätigung des Blinkerhebels nach
Rechts oder Links zusammen mit einem Signal von der Diebstahlwarnanlage
oder der Zentralverriegelung des Fahrzeugs. Ebenfalls weniger wahrscheinlich
ist eine gleichzeitige Betätigung des Blinkerhebels nach
Rechts und Links. Dennoch werden auch diese weniger wahrscheinlichen
Signalkombinationen erzeugt, um eine korrekte Funktionsweise des
Steuergeräts 2 auch unter derartigen Betriebsbedingungen
sicherzustellen. Die vorgegebenen Regeln 9 umfassen beispielsweise
folgende Regeln, um eine ordnungsgemäße Funktionsweise
zu bestimmen: entweder sind alle drei Bremsleuchten an oder alle
drei Bremsleuchten sind aus. Entweder sind nur die Blinkerleuchten
vorne links und hinten links oder nur die Blinkleuchten vorne rechts
und hinten rechts oder alle vier Blinkerleuchten an, oder alle Blinkerleuchten
sind aus. Alle anderen Bremsleuchtenkombinationen oder Blinkerleuchtenkombinationen
werden als fehlerhaft eingestuft. Die Ausgabesignale 7 des
Steuergeräts 2 werden mit Hilfe der Regeln 9 überprüft
und so die korrekte Funktionsweise des Steuergeräts 2 überprüft.
Wenn diese Überprüfung erfolgreich durchgeführt
worden ist, können weitere Prüfungen beispielsweise
unter zusätzlicher Berücksichtigung der Testsignale 4 mit
erweiterten Regeln durchgeführt werden.
-
Bei
einem Test des Steuergeräts 2 mit zufällig
gewählten Testsignalen ist ein Testende ähnlich wie
bei einem Fahrzeugdauerlauf zunächst willkürlich.
Um hier ein zuverlässiges Kriterium für ein Testende
bereitzustellen, kann das Verfahren ein Anwenden weiterer Regeln,
sogenannter Testabdeckungsregeln, umfassen, welche keine Fehler
des Steuergeräts 2 anzeigen, sondern welche anzeigen, dass
relevante Eingangs- und/oder Ausgangszustände erreicht
wurden. Wurden alle dieser Abdeckungsregeln aktiviert oder zumindest
ein vorbestimmter Anteil dieser Abdeckungsregeln aktiviert, dann
wurden alle relevanten Zustände des Steuergeräts 2 mindestens
einmal erreicht. Dies kann als zuverlässiges Testendekriterium
verwendet werden. Alternativ kann parallel zu dem Steuergerät 2 ein
Verhaltensmodell mit den Testsignalen 4 beaufschlagt werden. Das
Testabdeckungsmaß wird dann aus einer Modellmetrik des
Verhaltensmodells ermittelt und daraus ein Testendekriterium abgeleitet.
-
2 zeigt
eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Prüfvorrichtung 1 in Verbindung mit einem zu prüfenden
Steuergerät 2 und einer Bedienvorrichtung 11 für
die Prüfvorrichtung 1 im Detail. Die Prüfvorrichtung 1 umfasst
eine Testsignalerzeugungseinheit 3, eine Ausgabeeinheit 5,
eine Erfassungseinheit 6, einen Regelspeicher 8 und
eine Verarbeitungseinheit 10. Die Prüfvorrichtung 1 wird über die
Bedienvorrichtung 11, welche beispielsweise einen PC oder
dergleichen umfassen kann, angesteuert und bedient. Dazu ist die
Bedienvorrichtung 11 mit der Verarbeitungseinheit 10 der
Prüfvorrichtung 1 gekoppelt. Die Bedienvorrichtung 11 dient
beispielsweise zur Eingabe der im Zusammenhang mit 1 erläuterten
Regeln 9, der Eingabe der Wahrscheinlichkeitsverteilungen 13 sowie
der Darstellung der Testauswertung 14. Die über
die Bedienvorrichtung 11 eingegebenen Regeln 9 werden
in dem Regelspeicher 8 gespeichert. Die über die
Bedienvorrichtung 11 eingegebenen Wahrscheinlichkeitsverteilungen 13 werden
von der Verarbeitungseinheit 10 an die Testsignalerzeugungseinheit 3 weitergegeben.
Die Testsignalerzeugungseinheit 3 erzeugt in Abhängigkeit
von den Wahrscheinlichkeitsverteilungen 13 Testsignale 4,
welche über die Ausgabeeinheit 5 an das Steuergerät 2 ausgegeben
werden. Optional können die Testsignale 4 auch
zusätzlich auch an die Verarbeitungseinheit 10 ausgegeben
werden. Das zu überprüfende Steuergerät 2 verarbeitet
die eingegebenen Testsignale 4 und gibt in Reaktion darauf
Ausgangssignale 7 aus. Diese Ausgangssignale 7 werden
von der Erfassungseinheit 6 der Prüfvorrichtung 1 empfangen
und an die Verarbeitungseinheit 10 weitergegeben. Die Verarbeitungseinheit 10 überprüft die
Ausgangssignale 7 mit Hilfe der Regeln 9 aus dem
Regelspeicher 8, um festzustellen, ob das Steuergerät 2 vorschriftsmäßig
arbeitet oder nicht. Ergebnisse der Überprüfung
der Regeln 9 werden an die Bedienvorrichtung 11 ausgegeben.
Die Regeln 9 können zusätzlich auch die
zuvor erwähnten Testabdeckungsregeln umfassen, um ein Testende
zu bestimmen. Dazu können die Testabdeckungsregeln auf
das Ausgangssignal 7 und/oder auf die Testsignale 4 angewendet
werden. Für detailliertere Tests des Steuergeräts 2 können
die Regeln 9 auch weitere Regeln umfassen, welche nicht
nur die Ausgangssignale 7 sondern auch Kombinationen von
Testsignalen 4 und Ausgangssignalen 7 überprüfen.
Auch derartige weitere Regeln werden von der Verarbeitungseinheit 10 unter
Verwendung der Testsignale 4 und der Ausgangssignale 7 ausgewertet.
-
Da
insbesondere bei komplexen Steuergeräten unter besonders
hohen Belastungen, so genannten Stressbelastungen, Verzögerungen
an einzelnen Ausgängen des Steuergeräts auftreten
können, kann es vorkommen, dass für sehr kurze
Zeiten Signalkombinationen an den Ausgängen des Steuergeräts auftreten,
welche nicht den Regeln entsprechen und demzufolge als fehlerhaft
identifiziert werden würden. So kann es beispielsweise
vorkommen, dass in dem oben genannten Beispiel beispielsweise die
dritte Bremsleuchte einen Sekundenbruchteil später als die
beiden ersten Bremsleuchten eingeschaltet wird. Werden die Ausgangssignale
des Steuergeräts in genau diesem kurzen Augenblick erfasst,
zeigen die Regeln ein fehlerhaftes Verhalten des Steuergeräts an.
Dies stellt jedoch im tatsächlichen Betrieb des Steuergeräts
keinen echten Fehler dar und sollte daher von den Regeln toleriert
werden und nicht als Fehler angezeigt werden. Deshalb werden beispielsweise
in der Erfassungseinheit 6 alle Ausgangssignale 7 mit
einem gleitenden Fenster, einem so genannten Latenzintervall, zeitlich
verschliffen. 3 zeigt diesen Vorgang im Detail.
-
In 3 zeigt
ein Signal 15 einen zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals
des Steuergeräts 2 vor dem zeitlichen Verschleifen.
Ein Latenzintervall 16 zeigt die zeitliche Länge
tL des gewählten Latenzintervalls
an, mit dem das Signal 15 zeitlich verschliffen wird. Die
Latenzintervalle für die einzelnen Signale des Ausgangssignals
können signalspezifisch festgelegt werden. Eine Hüllkurve 17 zeigt
das um das Latenzintervall 16 verschliffene Signal 15. Die
Hüllkurve 17 wird von einem Maximumsignal 18 und
einem Minimumsignal 19 begrenzt. Der Wert des Maximumsignals 18 zu
einem beliebigen Zeitpunkt t0 wird bestimmt,
indem dem Maximumsignal 18 zu diesem Zeitpunkt t0 der Maximalwert des Signals 15 in dem
Zeitintervall von t0–tL bis
t0 zugeordnet wird. Ebenso wird das Minimumsignal 19 bestimmt,
indem einem Wert des Minimumsignals 19 zu einem Zeitpunkt
t0 der Minimalwert des Signals 15 in
dem Intervall t0–tL bis
t0 zugeordnet wird. Wenn die Regeln 9 in geeigneter
Weise auf das Maximumsignal 18 und das Minimumsignal 19 angewendet
werden, kann die oben beschriebene Problematik vermieden werden und
eine Toleranz der Regeln bezüglich kurzzeitiger Signalinkonsistenzen
in dem Ausgangssignal 7 erreicht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Prüfvorrichtung
- 2
- Steuergerät
- 3
- Testsignalerzeugungseinheit
- 4
- Testsignal
- 5
- Ausgabeeinheit
- 6
- Erfassungseinheit
- 7
- Ausgangssignal
- 8
- Regelspeicher
- 9
- Regel
- 10
- Verarbeitungseinheit
- 11
- Bedienvorrichtung
- 12
- Simulator
- 13
- Wahrscheinlichkeitsverteilungen
- 14
- Testauswertung
- 15
- Signal
vor dem Verschleifen
- 16
- Latenzintervall
- 17
- Hüllkurve
- 18
- Maximumsignal
- 19
- Minimumsignal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006053130
A1 [0004]
- - US 2007/0061781 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „Effizienter
und effektiver automatisierter Steuergeräte- und Softwaretest
durch stochastische Testvektoren” von B. Wigger und J.
Seekircher, VDI Berichte Nr. 1789, 2003, Seiten 285–297 [0006]