[发明专利]用于隔离控制器局域网络中的故障的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

该申请要求2013年9月16日提交的美国临时申请No.61/878,538的权益，该美国临时申请在此并入作为参考。

技术领域

该公开涉及控制器局域网络中的通信和与之相关的故障隔离。

背景技术

在该部分中的声明仅提供与本公开相关的背景信息。因此，这样的声明不旨在构成现有技术的承认。

车辆系统包括多个子系统，作为示例包括发动机、变速器、乘坐/操纵、制动、HVAC和乘员保护。多个控制器可用于监测和控制子系统的操作。控制器可构造成经由控制器局域网络(CAN)通信，以响应于操作者命令、车辆操作状态和外部状况协调车辆的操作。故障可出现在经由CAN总线实现通信的控制器的其中一个中。

已知的CAN系统采用总线拓扑用于所有控制器之间的通信连接，该总线拓扑可包括线性拓扑、星形拓扑或星形与线性拓扑的组合。已知的高速CAN系统采用线性拓扑，然而已知的低速CAN系统采用星形与线性拓扑的组合。已知的CAN系统采用分开的电力拓扑和接地拓扑，用于对所有控制器的电力线和接地线。已知的控制器通过在CAN总线上的不同周期发送的消息彼此通信。诸如CAN的网络的拓扑指的是元件的布置。物理拓扑描述包括链路和节点的物理元件的布置或布局。逻辑拓扑描述采用链路的节点之间的网络内的数据消息流或功率流。

已知的系统检测在接收消息的控制器处的故障，利用在控制器的交互层的信号监督和信号超时监测实现对消息的故障检测。故障可被报告为通信丢失。这样的检测系统通常不能识别故障的根本原因，并且不能区别瞬时故障与间歇故障。一种已知的系统需要分别监测硬件和网络的物理拓扑的尺寸细节，以监测和检测网络中的通信故障。

发明内容

控制器局域网络(CAN)包括多个CAN元件，该多个CAN元件包括通信总线和多个控制器。用于监测CAN的方法包括周期性地确定矢量，其中，每个矢量包括在过滤窗期间检测的控制器中的无效控制器。时间过滤周期性确定的矢量的内容，以确定故障记录矢量。通过将故障记录矢量与基于用于CAN的网络拓扑确定的故障表征矢量相比较来隔离CAN上的故障。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种用于监测包括多个CAN元件的控制器局域网络(CAN)的方法，所述多个CAN元件包括通信总线和多个控制器，所述方法包括：

周期性地确定矢量，每个矢量包括在过滤窗期间检测到的所述控制器中的无效控制器；

时间过滤所述周期性确定的矢量的内容，以确定故障记录矢量；以及

通过将所述故障记录矢量与基于用于所述CAN的网络拓扑确定的故障表征矢量相比较来隔离所述CAN上的故障。

2. 根据方案1所述的方法，其中，隔离所述CAN上的故障包括隔离与所述CAN的通信链路、电力链路和接地链路中的一个相关的故障。

3. 根据方案1所述的方法，其中，时间过滤所述周期性确定的矢量的内容以确定故障记录矢量包括：时间过滤所述周期性确定的矢量，以确定包括所述控制器中的无效控制器的故障记录矢量。

4. 根据方案3所述的方法，其中，时间过滤所述周期性确定的矢量以确定包括所述控制器中的无效控制器的故障记录矢量包括：时间过滤所述周期性确定的矢量，以确定包括所述CAN控制器中的在所述过滤窗中的一个过滤窗期间未能在所述CAN上发送消息的CAN控制器的故障记录矢量。

5. 根据方案1所述的方法，其中，周期性地确定矢量，每个矢量包括在过滤窗期间检测到的所述控制器中的无效控制器，包括：将所述CAN控制器中的在所述过滤窗中的一个完整过滤窗期间未能在所述CAN上发送消息的任何CAN控制器检测为无效。

6. 根据方案1所述的方法，其中，通过将所述故障记录矢量与基于用于所述CAN的网络拓扑确定的故障表征矢量相比较来隔离所述CAN上的故障包括：

通过将被包含在所述故障记录矢量中的一组控制器与多个故障表征矢量相比较来隔离所述CAN上的故障；以及

基于被包含在所述故障记录矢量中的该组控制器与被包含在所述故障表征矢量之一中的一组控制器之间的一致来隔离所述CAN上的故障。

7. 根据方案1所述的方法，其中，将所述故障记录矢量与基于用于所述CAN的网络拓扑确定的故障表征矢量相比较包括：将所述故障记录矢量与基于用于所述CAN的所述网络拓扑的可达性分析确定的故障表征矢量相比较。