使用数字孪生识别现场可更换单元的系统和方法与流程

使用数字孪生识别现场可更换单元的系统和方法
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术主张2019年9月23日提交的申请号为62/904090，名称为“使用数字孪生识别现场可更换单元的系统和方法”的美国临时申请的优先权和权益，通过引用将其全部并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种用于车辆的基于远程通信的控制和诊断系统。更具体地，本公开涉及使用数字孪生识别现场可更换单元的系统和方法。所述数字孪生可以相对于配对的发动机和车辆远程设置。


背景技术：

4.车辆可以使用各种传感器来监测车辆的发动机的实时操作状况。由传感器提供的信息可以用于由控制器(例如，发动机控制单元(ecu))对发动机、车辆或各种子系统执行诊断。一些ecu是模块化结构。
5.在诊断发动机、车辆或子系统的指示故障时，通常需要进行手动精确定位测试，以将故障隔离到需要更换的一个或多个特定部件。精确定位测试可能包括使用手动方法来评估各个单独部件的健康状况，这导致大量的车辆停机时间、人工成本和保修成本。


技术实现要素：

6.一个示例性实施例涉及一种计算系统。所述计算系统包括处理器和具有存储在其中的计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时被构造成使所述计算系统执行各项操作。所述操作包括接收由与相对于所述计算系统远程地设置的发动机系统相关联的远程信息处理电路提供的操作数据。所述操作数据包括由至少一个传感器提供的信息。所述操作包括基于所述操作数据，确定与所述操作数据相关联的多个现场可更换单元(fru)。所述操作包括生成对应于所述多个fru中的一个fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟。所述操作包括通过对所述多个fru中的基于计算机的模拟进行排序来识别最可能的故障。所述操作包括生成包括与所述最可能的故障相关联的数据的电子通知。所述操作包括将所述电子通知发送到计算设备。额外的车载或非车载计算资源可用于帮助识别需要更换或维修的特定部件。这可以显著减少操作停机时间、人工成本和保修成本。
7.在一些实施例中，所述操作包括验证每个基于计算机的模拟，包括确定每个基于计算机的模拟的预期误差值，以及根据所述预期误差值对每个基于计算机的模拟进行排序。在一些实施例中，根据方程确定所述预期误差值
[0008][0009]
其中，i是每个fru的退化水平的每个连续的基于计算机的模拟的编号，n是所述退
化水平的连续的基于计算机的模拟的总数，diff(i)是预定时间段内每个基于计算机的模拟的输出值与其根据所述操作数据确定的相应实际值之间的累积差值，test(i)是所述预定时间段的累积实际值，并且w_i＝1/n。
[0010]
在一些实施例中，所述发动机系统是第一发动机系统，所述fru是第一fru，并且，所述指令在由所述处理器执行时还被构造成使所述计算系统执行附加操作：所述操作包括接收由与第二发动机系统相关联的第二远程信息处理电路提供的附加操作数据。所述操作包括基于所述附加操作数据，识别与所述第二发动机系统相关联的第二fru，其中所述第二fru和所述第一fru对应于一特定部件。所述操作包括生成对应于所述第一fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟，其中所述基于计算机的模拟是基于所述第二fru的所述附加操作数据。
[0011]
在一些实施例中，所述通知包括对应于所述最可能的故障的标准化代码。在一些实施例中，所述标准化代码是obd-ii代码。在一些实施例中，所述标准化代码被增强以包括基于所述基于计算机的模拟确定的编码错误描述符。在一些实施例中，所述通知包括服务建议。
[0012]
在一些实施例中，所述操作数据还包括至少一个致动命令。
[0013]
第二示例性实施例涉及一种方法。所述方法包括接收由与相对于所述计算系统远程地设置的发动机系统相关联的远程信息处理电路提供的操作数据。所述操作数据包括由至少一个传感器提供的信息。所述方法包括基于所述操作数据，确定与所述操作数据相关联的多个现场可更换单元(fru)。所述方法包括生成对应于所述多个fru中的一个fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟。所述方法包括通过对所述多个fru中的基于计算机的模拟进行排序来识别最可能的故障。所述方法包括生成包括与所述最可能的故障相关联的数据的电子通知。所述方法包括将所述电子通知发送到计算设备。
[0014]
在一些实施例中，所述方法包括验证每个基于计算机的模拟，包括确定每个基于计算机的模拟的预期误差值，以及根据所述预期误差值对每个基于计算机的模拟进行排序。在一些实施例中，根据方程确定所述预期误差值
[0015][0016]
其中i是针对每个fru的退化水平的每个连续的基于计算机的模拟的编号，n是所述退化水平的连续的基于计算机的模拟的总数，diff(i)是在预定时间段内的每个基于计算机的模拟的输出值与基于操作数据确定的其对应的实际值之间的累积差值，test(i)是在预定时间段内的累积实际值，并且w_i＝1/n。
[0017]
在一些实施例中，所述发动机系统是第一发动机系统，所述fru是第一fru，并且所述方法还包括接收由与所述第二发动机系统相关联的第二远程信息处理电路提供的附加操作数据。所述方法包括基于所述附加操作数据，识别与所述第二发动机系统相关联的第二fru，其中所述第二fru和所述第一fru对应于一特定部件。所述方法包括生成对应于所述第一fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟，其中所述基于计算机的模拟是基于所述第二fru的所述附加操作数据。
[0018]
在一些实施例中，所述通知包括对应于所述最可能的故障的标准化代码。在一些实施例中，所述标准化代码是obd-ii代码。在一些实施例中，所述标准化代码被增强以包括
基于所述基于计算机的模拟确定的编码错误描述符。在一些实施例中，所述通知包括服务建议。
[0019]
在一些实施例中，所述操作数据还包括至少一个致动命令。
[0020]
第三示例实施例涉及一种计算系统。所述计算系统包括相互耦合的数据管理电路、仿真电路和诊断电路。所述数据管理电路被配置为接收来自与相对于所述计算系统远程地设置的发动机系统相关联的远程信息处理电路提供的操作数据，所述操作数据包括由至少一个传感器提供的信息。所述仿真电路被耦合到所述数据管理电路并且被配置为：基于所述操作数据，确定与所述操作数据相关联的多个现场可更换单元(fru)；以及生成对应于所述多个fru中的一个fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟。所述诊断电路耦合到所述仿真电路和所述数据管理电路。所述诊断电路被配置为：通过对所述多个fru中的基于计算机的模拟进行排序来识别最可能的故障；生成包括与所述最可能的故障相关联的数据的电子通知；以及将所述电子通知发送到计算设备。
[0021]
在一些实施例中，所述操作包括验证每个基于计算机的模拟，包括确定每个基于计算机的模拟的预期误差值，以及根据所述预期误差值对每个基于计算机的模拟进行排序。在一些实施例中，根据方程确定所述预期误差值
[0022][0023]
其中i是每个fru的退化水平的每个连续的基于计算机的模拟的编号，n是所述退化水平的连续的基于计算机的模拟的总数，diff(i)是在预定时间段内的每个基于计算机的模拟的输出值与基于操作数据确定的其对应的实际值之间的累积差值，test(i)是在预定时间段内的累积实际值，并且w_i＝1/n。
[0024]
在一些实施例中，所述发动机系统是第一发动机系统，所述fru是第一fru，并且，所述指令在由所述处理器执行时还被构造成使所述计算系统执行附加操作：所述操作包括接收由与第二发动机系统相关联的第二远程信息处理电路提供的附加操作数据。所述操作包括基于所述附加操作数据，识别与所述第二发动机系统相关联的第二fru，其中所述第二fru和所述第一fru对应于一特定部件。所述操作包括生成对应于所述第一fru的至少一个退化水平的基于计算机的模拟，其中所述基于计算机的模拟是基于所述第二fru的所述附加操作数据。
[0025]
在一些实施例中，所述通知包括对应于所述最可能的故障的标准化代码。在一些实施例中，所述标准化代码是obd-ii代码。在一些实施例中，所述标准化代码被增强以包括基于所述基于计算机的模拟确定的编码错误描述符。在一些实施例中，所述通知包括服务建议。
[0026]
在一些实施例中，所述操作数据还包括至少一个致动命令。
[0027]
从以下结合附图的详细描述中，这些和其他特征以及其操作的组织和方式将变得显而易见。
附图说明
[0028]
图1是根据一些实施例的与远程系统通信的车辆的透视图；
[0029]
图2是根据一些实施例的图1的车辆的控制器和图1的远程系统的控制器的示意
图；
[0030]
图3是根据一些实施例的图1的车辆的发动机的数字孪生的示意图，其中数字孪生与图1的远程系统的控制器相关联；
[0031]
图4是根据一些实施例的识别图1的车辆的发动机的一个或多个fru的图1的远程系统的操作方法的流程图；
[0032]
图5是示出根据一些实施例的检查接收到的数据与正常操作的预测结果的潜在不一致性的基于计算机的模拟的输出的曲线图；
[0033]
图6是示出根据一些实施例的从与图1的车辆的发动机相关联的多个部件中估计示例部件(例如fru)的性能的基于计算机的模拟的输出的曲线图；
[0034]
图7是示出根据一些实施例的来自图1的车辆的发动机的多个部件的特定部件的退化水平范围的输出的曲线图；和
[0035]
图8是示出根据一些实施例的来自图1的车辆的发动机的多个部件的至少一些部件的预测部件故障的排序列表。
具体实施方式
[0036]
以下是针对使用其数字孪生来识别不健康发动机的现场可替换单元的方法、装置和系统相关的各种概念的更详细的描述。以上介绍并在下面更详细讨论的各种概念可以以任何数量的方式实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施方式。提供特定实施方式和应用的示例主要用于说明目的。
[0037]
如本文所使用的，术语“现场可更换单元”(“fru”)通常指(例如，车辆的)可诊断部件。根据各种实施例，fru可以包括电子和/或物理部件，诸如电子控制单元、传感器等。例如，与发动机和/或排气后处理系统相关联的fru可以包括致动器、管道、阀、壳体、适配器、传感器(例如，温度传感器、压力传感器、nox传感器)、催化剂、喷射器、加热器、它们的组合(例如，涡轮增压器)等。fru还可以包括各种控制单元(例如，处理器、存储器和/或设置在电路板上的电路的组合，诸如发动机控制单元(ecu))。示例的ecu可以包括发动机控制模块(ecm)、动力系控制模块(pcm)、制动控制模块(bcm)、变速器控制模块(tcm)、电池管理系统(bms)等。
[0038]
总体上参照附图，本文公开的各种实施例涉及一种计算系统，其被构造成接收由与远程发动机相关联的远程信息处理电路提供的操作数据。操作数据包括由至少一个传感器和/或至少一个致动命令提供的信息。计算系统被构造成基于操作数据确定与操作数据相关联的多个fru。计算系统被构造成生成与多个fru的一个fru的至少一个退化水平相对应的基于计算机的模拟，识别最可能的故障，并在多个fru之间对基于计算机的模拟进行排序。计算系统被构造成生成包含与最可能的故障相关联的数据的电子通知，并将电子通知发送到计算设备。
[0039]
现在参考图1，示出了根据一些实施例的与远程系统18通信的车辆10的透视图。车辆10被构造成用于在公路上行驶。如本文所述，本文所述的概念适用于车辆，例如车辆10。然而，本领域技术人员将认识到，本发明适用于各种各样的实施方式。在其他实施例中，本文讨论的系统和方法可以用于非公路车辆、发电机组和其他机械(例如，轮式装载机、推土机、发电机等)中。
[0040]
车辆10包括车辆控制器14，其被构造成至少部分地控制车辆10的操作并与远程系统18通信。例如，车辆控制器14可以控制发动机、后处理和排放控制系统或车辆10的另一电子控制系统的操作。
[0041]
车辆10包括构造成给车辆10提供动力的发动机16。发动机16可以是压燃式发动机(例如，柴油发动机)、火花点火式发动机(例如，汽油发动机)或另一种类型的原动机(例如，电动或混合动力系统)。
[0042]
后处理系统可以被构造成处理来自发动机的排气。后处理系统可以包括多种部件，例如还原剂定量给料系统、催化剂、各种流动导管、过滤系统等。例如，根据一些实施例，用于柴油发动机的排气后处理系统可以包括：用于从排气流中减少或去除一氧化碳的柴油氧化催化剂(doc)，被构造为从排气流中减少或去除颗粒物质的柴油颗粒过滤器(dpf)，和用于降低排气流中的nox水平的选择性催化还原(scr)组件。
[0043]
车辆10还包括至少一个致动器。致动器(例如，马达、气动、伺服、线性致动器、压电致动器、阀门、调节器等)被构造成控制各种车辆系统(例如，燃料处理系统、空气处理系统、变速器、火花正时系统、制动系统、用于选择性催化还原后处理系统的柴油机排气流体定量给料器等)的各个方面。例如，致动器可以包括燃料喷射系统中的燃料阀、空气处理系统中的空气阀、def定量给料中的柴油机排气流体(def)阀等。
[0044]
车辆10还包括传感器阵列，该传感器阵列被构造成向车辆控制器14提供指示车辆10的各种操作参数(例如，发动机排出排气温度、发动机排出nox水平、车辆速度、发动机扭矩、悬架行驶距离等)的信号。传感器阵列可以包括被构造成直接测量操作参数的物理传感器(例如，o2传感器、nox传感器、温度传感器、压力传感器、应变仪等)和/或被构造为基于由其他物理传感器收集的信息来确定操作参数的电子可编程传感器(即，虚拟传感器)。例如，车辆重量传感器可以被构造成基于从车辆10的应变仪接收的信息来确定重量。另外，传感器阵列可以耦合到提供指示用户输入的信号的一个或多个用户接口或控制器(例如，方向盘、加速踏板等)。
[0045]
图1的远程系统18被构造成从车辆控制器14接收信息，并对车辆执行诊断、预测和/或在一些实施例中的控制操作。远程系统18包括一个或多个存储器设备、处理器和包括数字孪生20的电路。数字孪生20被构造成以与车辆控制器14相同或相似的方式处理来自车辆10的传感器信息和致动器输入/输出信息。在一些实施例中，数字孪生20允许远程再现由车辆控制器14的控制方案使用的多个参数。控制参数的再现允许对车辆控制器14和/或车辆10的操作进行更彻底的诊断分析。车辆控制器14将传感器信息(即，控制方案的输入)和致动器输入/输出传送到远程系统18。然后，数字孪生20被构造为远程地执行诊断和预测。
[0046]
车辆控制器14通过网络11与远程系统18通信，网络11可以包括一个或多个有线连接或无线连接。无线连接可以包括互联网、wi-fi、蜂窝、无线电、蓝牙、zigbee等。在一些实施例中，网络11包括控制器局域网(can)。远程系统18和车辆可以包括各种设备以促进和启用无线连接，例如路由器、蜂窝调制解调器、蓝牙收发器、蓝牙信标、rfid收发器、nfc发射器等。在一些实施例中，网络11至少部分地是分组交换网络。在车辆10的车辆控制器14和远程系统18之间传输的信息可以被分割成数据包，并且可以根据合适的通信协议(例如tcp/ip)来传输。在一些实施例中，网络11至少部分地被优化以支持在车辆控制器14和远程系统18之间传送的数据的高吞吐量。
[0047]
现在参考图2，示出了根据一些实施例的图1的车辆10的车辆控制器14和图1的远程系统18的数字孪生(例如，控制器)20的示意图。
[0048]
如图2所示，车辆控制器14包括具有处理器142和存储器设备144的处理电路140以及控制系统150。控制系统150包括输入/输出电路152，其被构造成接收来自传感器阵列22的信息以及接收控制参数并向致动器26发送指令。控制系统150还包括被构造成至少部分地控制车辆的发动机控制电路154。控制系统150还包括远程信息处理电路156，其被构造成封装传感器信息和控制参数以用于经由通信接口160与远程系统18通信。传感器信息可以包括关于车辆10中的部件或系统的操作的测量或确定的数据。控制参数可以包括用于至少部分地基于传感器信息来控制(例如，激活、操作等)车辆10中的组件或系统的参数。
[0049]
通常，车辆控制器14被构造成至少部分地控制车辆10的一个或多个组件和/或车辆系统的操作。车辆控制器14还可以被构造成对一个或多个车辆系统或组件执行一个或多个诊断和/或预测。输入/输出电路152从包括任何用户接口或控制的传感器阵列22收集信息，并且发动机控制电路154确定经由输入/输出电路152提供给致动器26以控制车辆10的组件或系统的控制参数。
[0050]
在一种配置中，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156被实现为可由处理器(诸如处理器142)执行的机器或计算机可读介质。如本文所述以及其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。在一个示例性实施方式中，数据的获取和/或传输的频率在10ms和1000ms之间并且包括10ms和10ms。计算机可读介质可包括可以以包括但不限于java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“c”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个处理器上执行。在后一种情况下，处理器可以通过合适的类型的网络(例如，can总线等)彼此连接。
[0051]
在另一种配置中，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156被实现为硬件单元，例如电子控制单元。因此，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以实现为包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等的一个或多个电路组件。在一些实施例中，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以采取一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(ic)、分立电路、片上系统(soc)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路以及任何其它类型的“电路”的形式。在这方面，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以包括用于实现或促进实现在此描述的操作的任何类型的组件。例如，这里描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如nand、and、nor、or、xor、not、xnor等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等)。输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156还可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以包括用于存储可由输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156的处理器执行的指令的一个或多个存储器设备。一个或多个存储设备和(一个或多个)处理器可具有与下面关于存储器设备144和处理器142提供的定义相同的定义。
[0052]
在所示的示例中，车辆控制器14包括具有处理器142和存储器设备144的处理电路
140。处理电路140可以被构造或配置为执行或实施本文描述的关于输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置将输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156表示为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，由于本公开设想输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156中的至少一个被配置为硬件单元的其他实施例，该图示不意味着是限制性的。所有这样的组合和变化旨在落入本公开的范围内。
[0053]
处理器142可以实现为单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件，或被设计为执行本文所述的功能的任何组合。处理器可以是微处理器或任何常规处理器或状态机。处理器142还可以被实现为计算机设备的组合，诸如数字信号处理器(dsp)和微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储的或访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。
[0054]
存储器设备144(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个设备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储器)，用于存储数据和/或计算机代码以完成或促进本公开所述的各种过程、层和模块。存储器设备144可以可通信地连接到处理器142，以向处理器142提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，存储器设备144可以是或包括有形的，非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器设备144可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。输入/输出电路152被构造成经由通信接口160从传感器阵列22接收传感器信息，其可以被构造成支持内部和/或外部车辆通信。输入/输出电路152可以(例如，经由模拟/数字转换器)修改或格式化传感器信息，使得传感器信息可以被诸如发动机控制电路154的其他电路解释和使用。
[0055]
发动机控制电路154被构造成从输入/输出电路152接收传感器信息并基于传感器信息确定控制参数。如本文所使用的，“控制参数”是指由嵌入式控制逻辑、模型、算法或其他控制方案确定的值或信息。“控制参数”是相对于输入和输出的中间值或信息。在这方面，控制参数可以包括表示车辆系统或排气后处理系统的状况或状态的值或信息、预测状态信息或任何其他值或信息，或由发动机控制电路154使用的中间值或信息来确定控制器14应该做什么或输出应该是什么。在一些实施例中，发动机控制电路154在操作期间产生数万个控制参数。“控制参数”用于生成和确定被传输到用于控制车辆10的车辆系统的一个或多个致动器26的输出。
[0056]
在说明输入/输出电路152和发动机控制电路154如何一起工作的一个实施例中，输入/输出电路152提供传感器信息(即，操作参数)到发动机控制电路154，诸如由传感器阵列22中的传感器测量的实际燃料流量。操作参数可以由发动机控制电路154根据任何合适的方法或技术来确定，例如使用连续调制的控制模式，其中测量的操作参数被周期性地调
整到期望的设定点(例如，pid)、查找表等。操作参数可用于确定控制参数以实现目标操作参数。例如，在示例性实施例中，输入/输出电路152从发动机控制电路154接收诸如目标燃料流量的目标操作参数。响应于接收到目标燃料流量的期望设定点(目标操作参数)，输入/输出电路152向燃料喷射器输出脉宽调制信号(控制参数)以实现目标燃料流量。
[0057]
远程信息处理电路156被构造成从输入/输出电路152接收传感器和致动信息。在一些实施例中，远程信息处理电路156直接从输入/输出电路152接收传感器信息和致动信息。在一些实施例中，输入信息和致动信息被存储在存储器设备144中，并且远程信息处理电路从存储器设备144检索传感器信息和致动信息。
[0058]
远程信息处理电路156被构造成将传感器信息和致动信息格式化成数据分组，所述数据分组经由网络11发送到远程系统18。远程信息处理电路156被构造成经由通信接口160与远程系统18连接和通信。通信接口160可以包括用于与各种系统、设备或网络进行数据通信的有线或无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、收发器、有线终端等)。例如，通信接口160可以包括用于经由无线通信网络进行通信的wi-fi收发器。通信接口160可以被构造成经由局域网或广域网(例如，互联网等)通信，并且可以使用各种通信协议(例如，tcp/ip、本地操作网络(lon)、控制器局域网(can)、j1939、本地互连网络(lin)、蓝牙、zigbee、无线电、蜂窝、近场通信等)。
[0059]
在一些实施例中，车辆控制器14是单个单元。在其他实施例中，车辆10包括多个车辆控制器14。在一些示例配置中，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以分散在车辆中的不同物理位置和/或可以与不同的进程、存储介质、存储器模块等相关联。可替代地，并且如图所示，输入/输出电路152、发动机控制电路154和远程信息处理电路156可以被实现在单个单元/壳体中或在单个单元/壳体内。
[0060]
仍然参考图2，示出了根据示例性实施例的图1的车辆10的远程系统18的示意图。通常，远程系统18被构造成从车辆控制器14的远程信息处理电路156接收数据分组，解包数据包，在数字孪生20的电路中重新创建发动机控制电路154的控制逻辑，基于从远程信息处理电路156接收的数据生成车辆10的部件的故障的基于计算机的模拟，并且利用基于计算机的模拟的结果用于车辆10的物理和/或电子部件的诊断分析。如图所示，远程系统18包括具有远程处理器242和远程存储器设备244的远程处理电路240、具有数据管理电路252的远程控制系统250、仿真电路254和诊断电路256。
[0061]
数据管理电路252被构造成从车辆控制器14的远程信息处理电路156接收传感器和致动器命令信息。在一些实施例中，数据管理电路252被构造成将传感器和致动器命令信息传输到车辆控制器14的远程信息处理电路156。所发送的信息可以根据基于从车辆控制器14接收的传感器和致动器命令信息执行的基于计算机的模拟。在一些实施例中，数据管理电路252被构造为将根据基于计算机的模拟生成的电子通知发送到计算系统。
[0062]
数据管理电路252被构造成经由通信接口260与远程系统车辆控制器14和其他计算系统连接和通信。通信接口260可以包括用于与各种系统、设备或网络进行数据通信的有线(例如，以太网卡)或无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、收发器、有线终端等)。例如，通信接口260可以包括用于经由无线通信网络进行通信的wi-fi收发器。通信接口260可以被构造成经由局域网或广域网(例如，互联网等)通信，并且可以使用各种通信协议(例如，tcp/ip、本地操作网络(lon)、控制器局域网(can)、j1939、本地互连网络(lin)、蓝牙、
zigbee、无线电、蜂窝、近场通信等)。
[0063]
仿真电路254被构造成虚拟地重新创建和/或修改车辆控制器14的发动机控制电路154的控制逻辑，并且根据从远程信息处理电路156接收的数据生成车辆10的部件的故障的基于计算机的模拟。为此，仿真电路254被构造成在基于计算机的模拟中使用传感器信息、致动信息和控制参数。在一个示例实施例中，用于每个部件的一组基于计算机的模拟中的每个基于计算机的模拟包括多个预测结果，其中每个预测结果被表示为基于实验设计(doe)的模拟。在一个示例实施例中，每个doe场景对应于特定部件的退化水平。作为一个示例，对于一些部件，例如阀门和管道，部件故障可能由泄漏、部分路径阻塞等引起，并且该部件的一组doe中的每个doe可以对应于以百分比表示的退化水平(例如10％泄漏，10％阻塞等)。作为另一个示例，整个组件的退化水平可以包括与不同部件相关联的各种故障/退化情况。例如，空气流动路径中的故障可能是由于相应的管道结构中的泄漏、流动路径中的限制、测量氧气水平的传感器的故障等中的任何一个或组合引起的。在这样的示例中，该部件的一组doe中的每个doe可以对应于特定部件或子组件，并且进一步对应于针对特定部件或部件的组合预测的特定退化水平或故障场景。诊断电路256被构造成利用基于计算机的模拟的结果对车辆10的物理和/或电子部件进行诊断分析。在一些实施例中，诊断电路256被构造成确定每个基于计算机的模拟(doe场景)的预期误差值，基于预测的误差值对多个doe场景进行排序，并且生成针对最可能的故障场景、退化水平等的估计。
[0064]
在一些实施例中，诊断电路256被构造成基于排序的基于计算机的模拟来生成电子通知。在一些实施例中，该通知包括与一个或多个可能的故障/退化情形相对应的基于计算机的模拟的结果。例如，该通知可以包括由基于计算机的模拟识别的前n(例如，前1、前3、前5、前10)可能的故障状况。在一些实施例中，该通知可以包括部件信息(例如，部件描述、部件标识符、部件组件信息)、性能参数信息、操作参数信息和/或故障相关信息(例如，故障描述、受影响部件的关联列表、操作参数的实际值、操作参数的目标值、部分故障的退化水平(例如，％泄漏)等。该通知可以作为smtp消息(例如，电子邮件)、sms消息(例如，文本消息)、api消息(例如，发送到客户支持中心处的服务管理系统的rest api消息)等传输。在一些实施例中，远程系统18包括交叉引用特定车辆10的保修信息、服务历史、停机时间，车辆10中的部件或组件的交叉引用部件标识符等的电子数据库。在一些实施例中，诊断电路256可以被构造成基于交叉引用的信息生成服务建议(例如，整个组件更换、部分fru级更换、维修等)。在一些实施例中，该通知包括对应于所估计的故障、退化水平等的obd-ii代码。因此，远程信息处理电路156可以被构造成收集并发送足以产生obd-ii代码的信息，该信息可以包括故障描述(例如，动力系统、底盘、车身、网络通信等)、系统标识符(例如，燃料和空气计量、点火系统、辅助排放控制、车速控制和怠速控制系统、计算机输出电路、变速器(变速箱)等)、表示obd-ii代码是通用的还是制造商专用的指示符等。
[0065]
传统的obd-ii代码不包括任何特定故障或造成故障的组件的指示。因此，常规的obd-ii诊断仅帮助用户定位问题，并且这通常以顺序方式完成，而不是如本文所公开的通过以分布式方式并行运行多个doe来完成。因此，在一些实施例中，该通知包括增强数据项，诸如增强obd-ii码，其可以包括根据基于计算机的模拟确定的编码错误描述符。在一些实施例中，远程系统18可以维持数据库，该数据库包括一组标识符(例如，代码，其可以是数字或字母数字)与错误描述之间的交叉引用目录。
[0066]
在一些实施例中，诊断电路256被构造成分析多个车辆10的多个部件的数据并且生成服务建议。有利地，在这样的实施例中，数字孪生20不简单地基于具体车辆10的特定发动机16的诊断历史的模拟。此外，在一些实施例中，基于计算机的模拟不与单个发动机16配对。例如，由数字孪生20生成的一组基于计算机的模拟可以利用特定发动机16的特定部件在不同车辆上的多个实施的历史信息。这在数字孪生20和多个车辆10中的每一个上的部件的特定安装之间产生一对多的关系，使得例如一小部分车辆的早期故障可能表示需要全球召回。在另一组示例中，在特定发动机16和数字孪生20之间创建一对多关系。例如，车辆10的特定发动机16创建多个数字孪生20。多个数字孪生20中的每个数字孪生可以被构造成基于用户指定的优先级来提供不同的建议，所述优先级诸如总的或针对特定连续时间段(诸如操作车辆的前n年)的维修成本、所需的总使用寿命、折旧、允许的最大停机时间等。
[0067]
在一种配置中，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256被实施为可由处理器(诸如远程处理器242)执行的机器或计算机可读介质。如本文所述以及其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可包括定义数据采集(或数据传输)频率的可编程逻辑。计算机可读介质可包括可以以包括但不限于java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“c”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，can总线等)彼此连接。
[0068]
在另一种配置中，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256被实现为硬件单元，例如电子控制单元。因此，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以实现为包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等的一个或多个电路组件。在一些实施例中，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以采取一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(ic)、分立电路、片上系统(soc)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路以及任何其它类型的“电路”的形式。在这方面，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以包括用于实现或促进实现在此描述的操作的任何类型的组件。例如，这里描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如nand、and、nor、or、xor、not、xnor等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等)。数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256还可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以包括用于存储可由数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256的处理器执行的指令的一个或多个存储器设备。一个或多个存储器设备和(一个或多个)处理器可以具有与下文关于远程存储器设备244和远程处理器242提供的相同的定义。
[0069]
在一些硬件单元配置中，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以在地理上分散在不同的位置上。可替代地并且如图所示，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以被实现在单个单元/外壳中或在单个单元/外壳内，其被示出为远程系统18。尽管在图2的实施例中被示出为单一的、独立的计算系统，但是本领域的普通技术人员将理解，在一些实施例中，远程系统18可以包括分布式物理或虚拟系统或资源(resources)。远程系统18可以是云计算环境(使得针对远程系统18的电路的处理跨多个资源分布)和/或可以包括虚拟化组件(使得远程系统18使用的虚拟化服务器、虚拟化存储器等是远程系统18
与其他计算系统共享的资源的一部分)。因此，在一些实施例中，远程系统18可以包括一个或多个虚拟主机、虚拟服务器等，使得远程系统18与其他虚拟机共享物理存储、硬件和其他资源。此外，在一些实施例中，远程系统18中包括或可访问的虚拟资源可以包括云计算资源，使得远程系统18可以依赖于跨多个物理处理器、分布式存储器等的分布式处理。如本文所使用的，术语“资源”通常指执行基于计算机的操作所需的物理或虚拟化的(例如，在云计算环境中)计算资源。计算资源的示例包括计算设备或装置(物理或虚拟化服务器、主机、路由器、交换机等)、存储器、可执行文件(应用、服务等)、数据文件或数据集(无论是永久存储还是高速缓存)、和/或其组合(例如，存储在存储器中并由处理器执行的一组计算机可执行指令、其上存储有数据的计算机可读介质等)。在一个示例实施例中，用于实践本公开的教导的计算基础设施包括多个计算资源，每个计算资源具有高达8gb ram，并且全部一起包括大约300个处理器，每个处理器具有1.9ghz处理器速度。然而，本领域技术人员将理解，在各种其他实施例中，可能需要或使用更多或更少的存储器来运行基于计算机的模拟，可能需要或使用更多或更少的处理器，处理器速度可以根据技术状态而变化，和/或所有或一些存储器、处理器等可以被实现为虚拟化资源。
[0070]
在所示的示例中，远程系统18包括具有远程处理器242和远程存储器设备244的远程处理电路240。远程处理电路240可以被构造或配置为执行或实现本文关于数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256描述的指令、命令和/或控制过程。所描绘的配置将数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256表示为机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该说明并不意味着是限制性的，因为本公开考虑了数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256中的全部或一些被配置为硬件单元的其他实施例。所有这样的组合和变化旨在落入本公开的范围内。
[0071]
用于实现结合本文所公开的实施例描述的各种过程、操作、说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理组件(例如，远程处理器242)可以用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或被设计为执行本文所述的功能的任何组合来实现或执行。处理器可以是微处理器或任何常规处理器，或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，诸如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，数据管理电路252、仿真电路254和诊断电路256可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行存储的或经由存储器的不同区域访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线连接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。
[0072]
远程存储器设备244(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个设备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储器)，用于存储数据和/或计算机代码以完成或促进本公开所述的各种过程、层和模块。远程存储器设备244可以通信地连接到远程处理器242，以向远程处理器242提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些过程。此外，远程存储器设备244可以是或包括有形的，非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，远程存储器设备244可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种
活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
[0073]
现在参考图3，示出了根据一个示例性实施例的图1的车辆的发动机16的示例数字孪生20的各方面的示意图。数字孪生20被构造成包括与车辆10和/或发动机16的所有或一些车载系统相对应的各种电路。如图所示，一个示例的数字孪生20包括用于模拟车辆10的发动机16的进气和排气系统的各个方面的电路。例如，数字孪生20可以包括进气系统电路302、涡轮增压器电路304、后冷却器306、排气再循环(egr)混合器电路308、进气歧管电路310、短路阻断电路312、排气歧管电路314、egr回路电路316、监控器电路320和排气系统电路322。这些电路中的每一个被构造为接收、处理和运行每个相应的物理或电子系统或组件的部件和操作参数的模拟。例如，排气歧管电路314被构造成虚拟地重新创建和估计车辆10的物理排气歧管(以及其上游和下游系统)的操作。车辆10中的物理排气歧管可以被构造成将来自发动机16的多个气缸的排气流收集到一个管道中。物理排气歧管可以包括壳体、垫圈、隔热罩和/或设置在歧管附近或歧管内的各个位置处的一个或多个传感器。这些传感器可以包括温度传感器、压力传感器、氧气传感器等。与物理排气歧管相关联的各种故障状况可以包括歧管中的裂纹、垫圈中的泄漏、传感器故障等。与相对于排气歧管的上游或下游系统相关联的各种故障状况可以包括egr交叉管泄漏、egr阀故障、涡轮增压器故障等。排气歧管电路314被构造成诊断类型或故障(物理歧管内的物理或电子组件)并且使用由排气歧管内的一个或多个传感器提供的信息来精确定位故障的来源。排气歧管电路314还可以被构造成至少部分地诊断类型或故障(歧管上游或下游的物理或电子组件)，并且使用上述信息结合由定位在排气歧管上游或下游的传感器提供的信息来精确定位故障的来源。
[0074]
更一般地，包括在数字孪生20中的电路可以对应于与车辆10的发动机16和/或后处理系统相关联的各种组件和系统。这些电路可以被实施为图2的远程控制系统250的仿真电路254的一部分。在一些实施例中，远程控制系统250是基于云的计算环境，并且图3中所示的电路中的每一个或一些电路可以具有其自己的专用物理或虚拟化资源，诸如存储器、处理器、服务器等。在一些实施例中，数字孪生20被构造成同时对图3所示的每个电路进行基于计算机的模拟并对图3所示的其他电路进行模拟，以减少远程系统18生成每个基于计算机的模拟所需的总处理时间。
[0075]
现在参考图4，示出了根据一些实施例的图1的远程系统18识别图1的车辆10的发动机16的一个或多个fru的操作方法400的流程图。通常，fru可以包括物理和/或电子组件，或其组合。各种物理组件可包括致动器、管道、阀、壳体、适配器、传感器(例如，温度传感器、压力传感器、nox传感器)、喷射器、加热器、其组合(例如，涡轮增压器)等。各种电子部件可以包括各种控制单元(例如，处理器、存储器和/或设置在电路板上的电路的组合，诸如发动机控制单元(ecu)，其中一个示例的ecu可以包括发动机控制模块(ecm)、动力系控制模块(pcm)、制动控制模块(bcm)、变速器控制模块(tcm)、电池管理系统(bms)等。各种电子部件可以进一步包括电子可编程传感器。
[0076]
如根据一个示例实施例所示，方法400包括以下操作(例如，基于计算机的操作)：接收操作数据、识别与操作数据相关联的fru、以及对于一组相关联的多个fru中的每个fru生成多个doe点的基于计算机的模拟。对于每个fru和doe点，将模拟结果与实际数据(例如，从车辆10接收的对应fru的历史数据)进行比较。基于比较，对一组fru中的每个fru选择来自基于计算机的模拟的一个或多个doe点。对这些doe点进行排序，并根据排序确定一个或
多个最可能的故障。在一些实施例中，该方法400包括生成包括一个或多个最可能的故障的通知，并且将该通知发送到用户计算设备。
[0077]
在一个示例实施例中，该方法400的操作包括通过远程系统18从图1的车辆10接收操作数据(在402处)。远程系统18被构造成接收来自车辆控制器14的远程信息处理电路156的数据包。数据包可以包括与发动机16或车辆10的其他部件相关联的操作信息，例如由传感器阵列22中的一些或所有传感器提供的信息以及由图2的致动器26提供的致动命令和其他数据。
[0078]
在一些实施例中，以预定的时间间隔接收操作数据，例如每10毫秒、100毫秒、1秒、30秒、1分钟、5分钟等。在一些实施例中，特定时间段(例如，特定小时或一天)的每个传感器和致动器读数由远程信息处理电路156传输到远程系统18的数据管理电路252。在一些实施例中，以不同的预定时间间隔周期性地对读数进行采样。在一些实施例中，仅周期性采样的读数的子集被发送到远程系统18的数据管理电路252。例如，车辆10的远程信息处理电路156可以被构造成在第一预定时间间隔(10ms、100ms、1秒、30秒、1分钟、5分钟等)对来自传感器和致动器的数据进行采样，但以较不频繁的第二预定时间间隔将数据发送到远程系统18。
[0079]
在一些实施例中，数据管理电路252被构造成解包(例如，解码、解析等)信息包以提取各个值。例如，这些包可以包含固定宽度的数字或字母数字字符串，其中每个字符位置标识对应于特定数据元素，这些包可以包含分隔(delimited)数据，其中预定的特殊字符用作分隔符(例如，竖线分隔(pipe-delimited)、逗号分隔等)，这些包可以包含多维数据项等，该多维数据项包含与数据的各种特性相对应的多个属性。
[0080]
该方法400的操作包括(在404处)识别与经由数字孪生20从与车辆10相关联的所有可用fru的范围接收的特定数据相关联的fru。在一些实施例中，远程系统18包括与车辆10相关联的所有fru的目录。车辆10可以被配置为仅发送车辆10的特定部件或子系统的数据子集(例如，仅用于根据图3中的数字孪生20的方面所示的进气和排气系统)。远程系统20的数据管理电路252可以被构造成确定哪些fru与提供数据的传感器和/或致动器相关联。例如，远程系统20可以包括数据库，该数据库存储传感器标识符和/或致动器标识符与其相关联的fru之间的关联映射。因此，在一些实施例中，远程信息处理电路156被构造成在由远程系统18接收的一组数据中包括识别提供特定数据点、传感器和/或致动器的位置、传感器和/或致动器的类型等的传感器和/或致动器的信息。
[0081]
该方法400的操作包括(在406处)为与接收到的数据相关联的一组fru中的每个doe点生成基于计算机的模拟。更具体地，仿真电路254被构造成虚拟地重新创建车辆控制器14的发动机控制电路154的控制逻辑，并且基于从远程信息处理电路156接收的传感器和致动器数据生成车辆10的部件的故障的基于计算机的模拟。
[0082]
为此，仿真电路254构造成在基于计算机的模拟中使用传感器信息、致动信息和控制参数，并且生成车辆10的性能参数的一个或多个输出(预期)值。性能参数的非详尽列表包括新鲜空气流量(以kg/min为单位)、扭矩(以lb/ft为单位)、涡轮转速(以rpm为单位)、进气歧管压力(imp)(以kpa为单位)、流量(例如，egr流量、充气流量，以kg/min为单位)、空气压缩机压力(以kpa为单位)、空气压缩机温度(以开氏度为单位)、egr冷却器入口/出口压力(以kpa为单位)和节气门入口/出口压力(以kpa为单位)。如图6所示，在一段时间内估计性
能参数的值，使得为每个性能参数估计多个时间点相关值。
[0083]
在一个示例实施例中，每个部件的一组基于计算机的模拟中的每个基于计算机的模拟包括每个性能参数的多个预测结果，其中每个预测结果与所述性能参数的基于实验设计(doe)的模拟相关联。在一个示例实施例中，每个doe场景对应于特定部件的退化水平，其中退化水平由性能参数表示。作为一个示例，对于一些部件，例如阀门和管道，部件故障可能由泄漏、部分路径阻塞等引起，并且该部件的一组doe中的每个doe可以对应于以百分比表示的退化水平(例如10％泄漏，10％阻塞等)。例如，egr流量可以根据退化水平(例如，潜在阻塞的严重程度、egr管泄漏的严重程度等)而变化。预期退化水平的范围内的每个或某些退化水平是特定的doe方案，并且每个doe方案都实现为部件的单独的基于计算机的模拟。
[0084]
该方法400的操作包括(在408-414处)利用(在406处获得)每个fru的基于计算机的模拟结果对车辆10的物理和/或电子部件进行诊断分析。更具体地，数字孪生20的诊断电路256被构造成确定(在410处)每个基于计算机的模拟(doe场景)的预期误差值，如图6中进一步示出的。基于预期误差值，诊断电路256被构造成从一组最有可能的doe场景的基于计算机的模拟中进行选择。再次参考来自406的egr系统诊断示例并且如图7中进一步示出的，每个基于计算机的模拟(doe场景)可以对应于部件的退化水平(故障幅度)。例如，基于由仿真电路254生成的一组基于计算机的模拟，可以预期egr阀或egr交叉管具有10％到90％的泄漏。最可能的退化水平由诊断电路256基于预期误差值的幅度来确定，使得具有最小误差值的doe被确定为具有最大的预测精度。
[0085]
该方法400的操作包括(在416处)对对应于在402处接收的一组数据的一组fru中的每个fru的最具预测性的基于计算机的模拟(在410处确定)进行排序，如参考图8进一步描述的。基于该排序，诊断电路256被构造成识别一组fru的前n个最可能的故障。例如，如图8中进一步所示，从车辆10的远程信息处理电路接收的一组示例数据可以被确定为对应于与车辆10的发动机16的进气和排气系统相关联的以下潜在故障状况，从最可能到最不可能排序：egr交叉管中的限制、egr阀故障(例如，egr阀杆部分或完全地打开或关闭)、egr冷却器限制、可变几何涡轮增压器(vgt)故障、egr交叉管中的泄漏、增压空气冷却器中的限制、增压空气冷却器中的泄漏以及进气路径中的限制。
[0086]
该方法400的操作包括(在418处)基于例如参考图2所述的排序的基于计算机的模拟生成电子通知。在一些实施例中，数据管理电路252被构造成将通知发送到由车辆10的用户、服务提供商、保险提供商等操作的计算系统。
[0087]
现在参考图5，示出了根据一个示例性实施例的用于检查接收到的数据与正常操作的预测结果的潜在不一致性的基于计算机的模拟的输出的曲线图。在一些实施例中，图5中所示的一些或全部操作仅被执行以验证数字孪生20的仿真电路的操作(例如，在验证或测试模式中)，并且其在生产系统中的数字孪生20的实际操作中被省略。
[0088]
如图所示，基于计算机的模拟500包括一段时间的预测数据。该预测数据提供了对特定性能参数(如图所示，egr流量)的估计，但是本领域的普通技术人员将理解，可以针对另一性能参数或不同的时间段执行类似的模拟。在每个时间点处将预测数据与从车辆10的传感器和致动器接收的实际(测试)数据进行比较(例如，在图4的402处)。在一些实施例中，远程系统18被构造成存储特定时间段(例如，一小时、一天、一周等)的实际数据，并且这些
参数之外的数据可以被截断。因此，有利地并且与传统的诊断系统不同，远程系统18使得历史传感器和致动数据可用于诊断和仿真验证目的。
[0089]
模拟500的结果可用于验证数字孪生20的特定fru的doe设计和基于计算机的模拟。另外，如果特定fru的doe设计和基于计算机的仿真已经针对第一车辆10的第一数字孪生20进行了验证，则模拟500的结果可以用于预测针对不同的第二车辆10的第二数字孪生20的fru故障。其中可能包括同一部件的不同安装。因此，远程系统18可以被启动以分析跨多个车辆10的多个部件的数据，以生成或预测故障诊断和/或生成针对特定车辆的主动服务建议。
[0090]
现在参考图6和图7，示出了根据示例实施例的基于计算机的模拟的验证结果的输出。
[0091]
图6是示出了一个基于计算机的模拟的输出的图，该模拟用于从与图1车辆发动机相关的多个部件中估计(例如，计算、预测)示例部件(例如，fru)的性能和/或退化水平。如参考图4所述，从车辆10的所有可用(例如，数字模拟的)fru的范围中选择对应于实际接收的传感器和致动器数据的一组fru。对于每个fru的每个性能参数，执行多个基于计算机的模拟，其中每个模拟是对应于特定故障类型或退化水平的doe场景。
[0092]
为每个这样的计算机模拟执行的图6所示的基于计算机的误差量化过程。如曲线图602所示，在特定时间段上绘制从车辆10的车辆控制器14的远程信息处理电路156接收的累积实际(测试)值。在一些实施例中，这些实际值可以保存在远程系统18的存储介质中，或者可以在收集数据和生成模拟所需的预定时间段内保留在易失性存储器中。累积实际值相对于基于计算机的模拟生成的累积估计值绘制。为确定预期误差值，获取特定时间点的实际数据点和估计数据点之间的差值的累积值。累积值被归一化。确定该归一化量的加权平均值。根据公式606计算预期误差：
[0093][0094]
其中，i是每个连续模拟的编号，n是模拟的总数，diff(i)是模拟值和实际值之间的累积差值，test(i)是累计实际值，并且
[0095]
图7示出了来自图1的车辆的发动机的多个部件的特定部件的退化水平范围的输出的曲线图。再次参考来自图4的406的egr系统诊断示例，每个基于计算机的模拟(doe场景)可以对应于部件的退化水平(故障幅度)。例如，基于由仿真电路254生成的一组基于计算机的模拟，可以预期egr阀或egr交叉管具有10％到90％的泄漏。最可能的退化水平由诊断电路256基于预期误差值的大小来确定，使得具有最小误差值(这里，0.251单位)的doe被确定为具有最大的预测精度。
[0096]
现在参考图8，示出了根据一些实施例的来自图1的车辆的发动机的多个部件的至少一些部件的预测部件故障的排序列表。基于该排序，诊断电路256被构造成识别一组fru的前n个最可能的故障。在一个示例实施例中，所述排序包括识别fru的每个doe的最小误差(如参考图6所述的)，选择相应的fru，然后根据每个fru的误差大小，从最小(最可能发生故障)到最大(最不可能发生故障)对fru的一组结果进行排序。
[0097]
为了本公开的目的，术语“耦合”是指两个构件直接或间接地彼此连接或链接。这
种连接本质上可以是固定的或可移动的。例如，发动机的传动轴“耦合”到变速器的表示可移动的联接。这种连接可以用两个构件或两个构件以及任何附加的中间构件来实现。例如，电路a“耦合”到电路b可表示电路a直接与电路b通信(即没有中间媒介)或与电路b间接通信(例如通过一个或多个中间媒介)。
[0098]
虽然附图中示出了具有特定功能的各种电路，但是应当理解，本文描述的控制器可以包括用于完成本文描述的功能的任何数量的电路。还可以包括具有附加功能的附加电路。此外，应当理解，控制器可以进一步控制超出本公开的范围的其他活动。
[0099]
如上所述并且在一种配置中，“电路”可以在机器可读介质中实现，以由各种类型的处理器执行，例如,所识别的可执行代码的电路可以包括计算机指令的一个或多个例如被组织为对象，过程或功能的物理或逻辑块。然而，所识别的电路的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的分散指令，这些指令当逻辑地连接在一起时，构成电路并实现电路的所述目的。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段、不同的程序之间以及跨几个存储器设备。类似地，运行数据可以在本文中在电路内被识别和说明，并且可以以任何合适的形式来体现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。操作数据可以收集作为单个数据集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。
[0100]
尽管以上简要地定义了术语“处理器”，但应该理解，术语“处理器”和“处理电路”意在被广泛地解释。就此而言并且如上所述，“处理器”可以被实现为一个或多个通用处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)或构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理组件。一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等形式。在一些实施例中，一个或多个处理器可以在设备外部，例如，一个或多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。优选地或另外地，一个或多个处理器可以是在装置的内部和/或本地的。在这方面，给定电路或其组件可以布置在本地或远程(例如，作为远程服务器的一部分，例如基于云的服务器)。为此，如本文所述的“电路”可包括分布在一个或多个位置上的组件。
[0101]
应该注意的是，虽然这里的图表可以示出方法步骤的具体顺序和组成，但应该理解的是，这些步骤的顺序可以不同于所描绘的。例如，可以同时执行或者部分同时执行两个或更多个步骤。而且，可以组合作为分离的步骤执行的一些方法步骤，可以将组合步骤执行的步骤分成分离的步骤，某些过程的顺序可以颠倒或以其他方式变化，分离的过程的性质或数量可以被改变或变化。根据替代实施例，任何元件或装置的顺序或序列可以变化或替换。因此，所有这样的修改旨在被包括在如所附权利要求所限定的本公开的范围内。这些变化将取决于所选择的机器可读介质和硬件系统以及设计人员的选择。应该理解，所有这些变化都在本公开的范围内。
[0102]
出于说明和描述的目的提出了对实施例的上述描述。并非旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式，并且根据上述教导可以进行修改和变化，或者可以从本公开中获得。选择和描述实施例是为了解释本公开的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够利用各种实施方式以及适合于预期的特定用途的各种修改。在不脱离如所附权利要求中表
达的本公开的范围的情况下，可以在实施例的设计、操作条件和布置中做出其他替代、修改、改变和省略。