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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs.
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Bei Fahrzeugen können verschiedene Fehler oder Schäden im Fahrwerk, insbesondere im Bereich der Vorderräder, auftreten. Solche Schäden entstehen z. B. bei ungenügend ausgewuchteten Vorderrädern, bei Beschädigungen von Felgen der Vorderräder durch z. B. Bordsteinrempler, durch Verschleißerscheinungen im vorderen Fahrwerk, insbesondere in den Radlagern, durch einseitiges Bremsen, durch Dickenvariation der Bremsscheiben oder durch fehlerhafte Radmontage. Diese Schäden sind für einen Fahrzeugführer in der Regel erst dann erkennbar, wenn diese merkliche Störungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs ausüben, die für den Fahrzeugführer und/oder weitere Fahrzeuginsassen wahrnehmbar sind. Es kann vorkommen, dass die derart erkannten Schäden bereits so groß sind, dass sie zu kostenintensiven Folgeschäden und/oder Einschränkungen im Fahrbetrieb führen.
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Die
EP 1 975 040 A1 offenbart ein Verfahren zur Detektion periodischer Störungen in der Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten:
- 1. Ermitteln einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs,
- 2. Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs einer Lenkkraft und/oder eines Lenkmoments,
- 3. Ermitteln einer geschwindigkeitsabhängigen Zielfrequenz, die vorzugsweise der Rotationsfrequenz der Räder des Kraftfahrzeugs entspricht,
- 4. Durchführung einer Fourier-Analyse des zeitlichen Verlaufs der Lenkkraft und/oder des Lenkmoments, wobei eine oder mehrere Frequenzbereiche bei der Fourier-Analyse nicht berücksichtigt werden, und wobei die Ober- und/oder Untergrenze dieses Frequenzbereichs oder dieser Frequenzbereiche von der geschwindigkeitsabhängigen Zielfrequenz abhängen, und
- 5. Detektion periodischer Störung in der Lenkeinrichtung abhängig wenigstens von der durchgeführten Fourier-Analyse.
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Die
DE 199 06 300 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung einer Unwucht in durch eine elektrische Lenkung gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs. Eine Erkennung erfolgt mittels einer Messung der Position des oder der an den gelenkten Rädern befindlichen Stellmotors oder dessen Lenkmoments bzw. Lenkmomente. Hierbei wird in einem Erkennungsschritt erkannt, ob sich die Lenkmomente periodisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der gelenkten Räder ändern. In einem Auswerteschritt wird, wenn das Ergebnis des Erkennungsschritts positiv ist, ein Signal erzeugt, welches eine Unwucht an den zwei gelenkten Rädern oder an einem jeweiligen gelenkten Rad angibt.
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Es stellt sich das technische Problem, eine verbesserte, insbesondere eine frühzeitigere und/oder zuverlässigere, Erkennung von Fehlern in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs zu schaffen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierbei wird ein Verfahren zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk, insbesondere eines Fehlers im Bereich der Vorderräder, eines Fahrzeugs vorgeschlagen. In dem Verfahren wird als Eingangsgröße mindestens die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewertet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann hierbei z. B. von einem Geschwindigkeitssensor erfasst werden. In Abhängigkeit einer Auswertung mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt eine Verarbeitung und/oder Auswertung mindestens einer weiteren lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße. Eine lenkungssystemspezifische Zustandsgröße kann hierbei ein Drehmoment, insbesondere ein Lenkmoment, sein, welches durch einen Drehmoment- oder Lenkmomentsensor erfasst wird. Weiter kann eine lenkungssystemspezifische Zustandsgröße eine Rotorlage eines Servomotors sein, der ein Lenkunterstützungsmoment in einer elektromechanischen Lenkung aufbringt. Die Rotorlage kann hierbei z. B. von einem Rotorlagesensor erfasst werden. Weiter kann eine lenkungssystemspezifische Zustandsgröße ein Radwinkel, der z. B. von einem Radwinkelsensor erfasst wird, oder ein Lenkwinkel, der z. B. von einem Lenkwinkelsensor erfasst wird, sein. Eine fahrzeugspezifische Zustandsgröße kann beispielsweise eine Längs- oder Querbeschleunigung, eine Gierrate, oder eine Motordrehzahl sein. Selbstverständlich können auch andere als die genannten lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße verarbeitet und/oder ausgewertet werden.
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Auch kann die mindestens eine weitere lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifische Zustandsgröße durch eine Fusion von mindestens zwei der vorgenannten weiteren Zustandsgrößen, beispielsweise durch eine Sensordatenfusion, erzeugt werden.
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Im Folgenden wird die weitere lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifische Zustandsgröße auch als weitere Zustandsgröße bezeichnet.
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Neben der Fahrzeuggeschwindigkeit kann eine Verarbeitung und/oder Auswertung der mindestens einen weiteren Zustandsgröße auch in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen, z. B. einer Quer- und/oder Längsbeschleunigung, einer Gierrate, einer Temperatur, insbesondere einer Temperatur im Lenkungssystem, des Fahrzeugs erfolgen.
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Auch ist vorstellbar, dass eine oder mehrere der genannten weiteren Zustandsgrößen als weitere Eingangsgröße kumulativ oder alternativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit genutzt werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die weiteren Zustandsgrößen mittels eines Verfahrens zur Zustandsgrößenschätzung zu schätzen. Beispielsweise können die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder weitere Zustandsgrößen mittels eines so genannten Beobachters geschätzt werden.
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In Abhängigkeit der Verarbeitung und/oder Auswertung der mindestens einen weiteren Zustandsgröße wird mindestens ein Kennwert erzeugt. Der mindestens eine Kennwert wird mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, wobei ein Fehlerspeichereintrag dann generiert wird, wenn der mindestens eine Kennwert größer als der mindestens eine vorbestimmte Schwellwert ist. Hierbei kann der vorbestimmte Schwellwert z. B. in mindestens einer Speichereinheit des Fahrzeugs gespeichert sein. Selbstverständlich ist auch möglich, mehrere Kennwerte, z. B. einen Kennwert pro weiterer Zustandsgröße, zu erzeugen und mit einem jeweilig vorbestimmten Schwellwert zu vergleichen. Ein Fehlerspeichereintrag kann in diesem Fall z. B. dann generiert werden, wenn ein jeder Kennwert größer als der jeweilig vorbestimmte Schwellwert ist oder wenn mindestens ein ausgewählter Schwellwert größer als der jeweilig vorbestimmte Schwellwert ist oder wenn z. B. eine Mehrzahl der Kennwerte größer als die jeweilig vorbestimmten Schwellwerte ist.
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Vorzugsweise werden als weitere Zustandsgrößen ein Lenkmoment und/oder eine Rotorlage verarbeitet und/oder ausgewertet.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise eine frühzeitige Diagnose von Fehlern in dem Fahrwerk des Fahrzeugs. Insbesondere können hierdurch Fehler bereits dann detektiert werden, wenn diese sich noch nicht auf ein Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirken und somit durch einen Fahrzeugführer und/oder weitere Fahrzeuginsassen bemerkt werden. Hierdurch lassen sich auch kostenintensive Folgeschäden des Fahrzeugs vermeiden. Ein weiterer Vorteil der offenbarten Erfindung ist eine zuverlässige Erkennung von Fehlern im Fahrwerk, insbesondere durch die Auswertung mehrerer Kennwerte.
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Neben dem Fehlerspeichereintrag kann selbstverständlich auch ein z. B. optisches und/oder akustisches Signal zur Warnung des Fahrzeugführers erzeugt werden, wenn ein Fehler diagnostiziert wurde.
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Eine Auswertung der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Auswertung und/oder Verarbeitung der mindestens einen weiteren Zustandsgröße bezieht sich in der Regel auf zeitliche Verläufe der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der weiteren Zustandsgröße.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Fehlerspeichereintrag generiert, wenn der erzeugte Kennwert für eine vorbestimmte Zeit größer als der vorbestimmte Schwellwert ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine höhere Zuverlässigkeit der Fehlerdiagnose. Insbesondere kann hierbei die Gefahr eines fälschlicherweise, z. B. aufgrund von Messrauschen oder Straßenschäden, diagnostizierten Fehlers ausgeschlossen oder zumindest minimiert werden.
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In einer weiteren Ausführugsform wird ein zeitlicher Verlauf des Kennwerts ermittelt, wobei ein Fehlerspeichereintrag generiert wird, falls ein Mittelwert oder ein Maximum des zeitlichen Verlaufs größer als der mindestens eine vorbestimmte Schwellwert ist. Auch hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Zuverlassigkeit der Fehlerdiagnose verbessern.
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In einer weiteren Ausführungsform wird in Abhängigkeit mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Signalmuster zur Fehlererkennung aus einer Gruppe vorbestimmter Signalmuster zur Fehlererkennung ausgewählt oder aus mindestens einem vorbestimmten Signalmuster zur Fehlererkennung berechnet. Ein vorbestimmtes Signalmuster zur Fehlererkennung ist hierbei ein Signalmuster der mindestens einen weiteren Zustandsgröße für mindestens einen im Fahrwerk vorliegenden Fehler. Das Signalmuster zur Fehlererkennung beinhaltet also weiter ein Muster der mindestens einen weiteren Zustandsgröße in einem fehlerhaften Fall, also wenn z. B. eine Reifenunwucht und/oder ein weiterer Fehler im Fahrwerk vorliegt. Das Signalmuster kann z. B. ein zeitlicher Verlauf der Amplitude der mindestens einen weiteren Zustandsgröße sein. Als Kennwert wird mindestens ein Korrelationskoeffizient aus mindestens einer Korrelation des Signalmusters zur Fehlererkennung mit einem erfassten Signalmuster der mindestens einen weiteren Zustandsgröße berechnet und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen.
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Die Gruppe der vorbestimmten Signalmuster oder das mindestens eine vorbestimmte Signalmuster kann z. B. in einer Speichereinheit des Fahrzeugs abgespeichert sein. Hierbei ist vorstellbar, dass einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit oder einem Fahrzeuggeschwindigkeitsintervall ein Signalmuster aus der Gruppe von vorbestimmten Signalmustern zugeordnet ist. Z. B. kann ein vorbestimmtes Signalmuster ein Amplitudenverlauf des Lenkmoments und/oder der Rotorlage über der Zeit bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Liegt z. B. eine Reifenunwucht vor, so werden Amplitudenspitzen z. B. des Lenkmoments periodisch in Abhängigkeit von einem Radumfang und der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt. Die Amplitudenspitzen treten mit einer Störungsperiodizität oder Störungsfrequenz auf. Als vorbestimmtes Signalmuster kann hierbei z. B. ein zeitlicher Amplitudenverlauf abgespeichert werden, welches Amplitudenspitzen mit der Störungsperiodizität aufweist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist ein vorbestimmtes Signalmuster nur für eine Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Radumfang hinterlegt. Durch eine Ermittlung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eines aktuellen Radumfanges kann hierbei das vorbestimmte Signalmuster zeitlich gestaucht und/oder gestreckt werden. Hierbei wird eine Periodizität des vorbestimmten Signalmusters, z. B. eine Periodizität eines zeitlichen Verlaufs einer Amplitude des vorbestimmten des Signalmusters, erhöht oder verringert. Hierdurch wird also die Periodizität des vorbestimmten Signalmusters an die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst. Somit kann die Periodizität des vorbestimmten Signalmusters an die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Störungsperiodizität angepasst werden.
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Durch die Verwendung einer Korrelation lässt sich ein Grad der Ähnlichkeit eines Signalmusters zur Fehlererkennung und eines aktuell erfassten Signalmusters der mindestens einen weiteren Kenngröße ermitteln.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass ein bestimmter Fehler durch eine geeignete Wahl der vorbestimmten Signalmuster gezielt erkannt werden kann. So kann z. B. ein Signalmuster der weiteren Zustandsgröße bei einer Beschädigung einer Felge eines Vorderrades sich von einem Signalmuster der weiteren Zustandsgröße bei vorliegender Radunwucht unterscheiden. Durch geeignete Auswahl des vorbestimmten Signalmusters kann das Verfahren an die Diagnose einer beschädigten Felge oder an die Diagnose einer Radunwucht angepasst werden.
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Als Kennwert kann z. B. ein Korrelationskoeffizient berechnet werden. Ein hohes Maß an Ähnlichkeit liegt z. B. dann vor, wenn der Kennwert größer als 0,5 ist. Somit ist der vorbestimmte Schwellwert z. B. als 0,5 zu wählen. Es ist jedoch auch vorstellbar, den Schwellwert höher oder niedriger zu wählen. Es liegt hierbei im Ermessen des Fachmanns, Versuche durchzuführen, um einen geeigneten vorbestimmten Schwellwert zu finden, der eine frühzeitige, aber auch zuverlässige Fehlerdiagnose gewährleistet.
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Weiter kann die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die mindestens eine weitere Zustandsgröße mittels eines Filters oder einer Einheit zur Signalaufbereitung vorverarbeitet werden. Hierbei ist vorstellbar, dass z. B. Signalinhalte, die vom Lenkverhalten des Fahrzeugführers herrühren, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der weiteren Zustandsgröße herausgefiltert werden. Z. B. können durch einen Hochpassfilter niederfrequente Änderungen des Lenkmoments und/oder des Rotorlagesensors, die z. B. durch den Fahrzeugführer aufgebracht werden, herausgefiltert werden. Auch ist möglich, eine Bandpassfilterung durchzuführen, wobei das mittels des Bandpassfilters gefilterte Signal ausschließlich Signalinhalte solcher Frequenz enthält, die typischerweise von Schäden im Fahrwerk hervorgerufen werden. Eine Auslegung des Hochpasses und/oder des Bandpasses liegt hierbei wiederum im Ermessen des Fachmanns, der z. B. die charakteristischen Frequenzen (Grenzfrequenzen, Mittenfrequenz) an einen zu diagnostizierenden Fehler und/oder an ein charakteristisches Verhalten des Fahrzeugs anpassen kann.
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In einer alternativen Ausführungsform wird in Abhängigkeit mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit mindestens ein Parameter eines Bandpassfilters eingestellt. Schäden im Fahrwerk generieren Anteile in der weiteren Zustandsgröße, die mit der Störungsfrequenz in der mindestens einen weiteren Zustandsgröße auftreten. Die Störungsfrequenz ist hierbei wie vorhergehend geschildert abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Radumfang. Eine Störungsfrequenz ergibt sich näherungsweise zu f = v / u Formel 1, wobei v die Fahrzeuggeschwindigkeit und u den Radumfang und f die Störungsfrequenz bezeichnet.
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Bei einer bekannten Fahrzeuggeschwindigkeit kann also eine Frequenz oder zumindest ein Frequenzbereich der mindestens einen weiteren Zustandsgröße bestimmt werden, der vorwiegend durch Störungen verursachte Signalanteile enthält.
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Mittels eines fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Bandpassfilters kann in vorteilhafter Weise dieser Frequenzbereich aus dem gesamten Frequenzbereich der mindestens einen weiteren Zustandsgröße herausgefiltert werden. Die geschwindigkeitsabhängige Einstellung mindestens eines Parameters des Bandpassfilters gewährleistet somit, dass der Bandpassfilter den ebenfalls fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Störungen und der daraus resultierenden Anteile der weiteren Zustandsgröße angepasst wird.
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Die Parameter des Bandpassfilters können hierbei z. B. eine Mittenfrequenz, eine obere Grenzfrequenz und/oder eine untere Grenzfrequenz des Bandpassfilters sein. Auch ist vorstellbar, dass ein im Frequenzbereich dargestellter Verlauf der Flanken und/oder eine Durchlassgüte des Bandpassfilters geschwindigkeitsabhängig eingestellt wird.
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Im Idealfall treten Störungen als Anteil der weiteren Zustandsgröße nur mit der in der Formel 1 berechneten Störungsfrequenz auf. Folglich wäre ein so genannter Notch-Filter ausreichend, um genau diese Störungsfrequenz aus der weiteren Zustandsgröße herauszufiltern. Ein Notch-Filter ist hierbei ein Filter, der vorzugsweise Signalanteile mit einer vorbestimmten Frequenz und nicht einem Frequenzbereich aus einem Signal herausfiltert. Durch die Verwendung eines Bandpassfilters mit einem Durchlassbereich, der ein Intervall von Frequenzen umfasst, wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass z. B. abtastratenabhängige oder auch temperaturabhängige Verschiebungen der Störungsfrequenz erfasst werden können. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässigere Diagnose von Fehlern.
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Ein zeitlicher Verlauf der mindestens einen weiteren Zustandsgröße wird dann mittels des Bandpasses gefiltert. Aus dem mittels des Bandpasses gefilterten Signals wird dann mindestens ein Kennwert berechnet. Für die Berechnung ergeben sich mehrere Möglichkeiten.
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In einem Zeitbereich kann eine Integration (im Sinne einer Summation) über alle Amplituden im zeitlichen Verlauf des mittels des Bandpasses gefilterten Signals erfolgen.
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In einem Frequenzbereich des mittels des Bandpasses gefilterten Signals kann als Kennwert z. B. eine Amplitude an einer vorbestimmten Frequenz, z. B. an der Mittenfrequenz, bestimmt werden. Auch ist vorstellbar, dass im Frequenzbereich eine Integration (im Sinne einer Summation) über alle Amplituden im Durchlassbereich des Bandpassfilters erfolgt. Weiter ist möglich, eine spektrale Leistungsdichte des mittels des Bandpassfilters gefilterten Signals oder von Teilen des mittels des Bandpassfilters gefilterten Signals zu bestimmen und als Kennwert zu verwenden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Parameter des Bandpassfilters in Abhängigkeit eines Raddurchmessers eingestellt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auch eine Anpassung des Verfahrens zur Diagnose mindestens eines Fehlers an einen variierenden Raddurchmesser, z. B. beim Aufziehen von Schneeketten, durchgeführt werden.
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Bestimmte Schäden, wie z. B. einseitiges Bremsen und/oder festsitzende Bremsen, können in einfacher Art und Weise während einer Verzögerung oder eines Bremsens des Fahrzeugs diagnostiziert werden. Hierzu ist in einem ersten Schritt eine Detektion eines Bremsvorganges notwendig. In einer alternativen Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung mit einer vorbestimmten Beschleunigung verglichen. Hierdurch kann in zuverlässiger Art und Weise ein Bremsvorgang des Fahrzeugs detektiert werden. Unter Beschleunigung wird hierbei auch eine negative Beschleunigung, also ein Verzögern oder Bremsen des Fahrzeugs, verstanden. Ist z. B. die Verzögerung größer als eine vorbestimmte Verzögerung, so wird ein Bremsvorgang des Fahrzeugs detektiert.
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Eine Beschleunigung kann z. B. mittels eines Differenzierers aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass keine weiteren Sensoren zur Erfassung einer Beschleunigung des Fahrzeugs im Fahrzeug angeordnet werden müssen.
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Ist eine Beschleunigung des Fahrzeugs detektiert, so wird ein Kennwert während des Beschleunigungsvorgangs aus der mindestens einen weiteren Zustandsgröße bestimmt. Der Kennwert kann z. B. eine maximale Amplitude der mindestens einen weiteren Zustandsgröße oder ein Mittelwert eines zeitlichen Verlaufs der mindestens einen weiteren Zustandsgröße sein. Der derart ermittelte Kennwert wird dann mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Ist der Kennwert kleiner als der vorbestimmte Schwellwert, so liegt ein normales Fahrverhalten vor. Eine frühzeitige und zuverlässige Diagnose von z. B. festsitzenden Bremsen erfolgt z. B. dann, wenn der Kennwert größer als der vorbestimmte Schwellwert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die mindestens eine weitere Zustandsgröße in einem Vorverarbeitungsschritt gefiltert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Signalqualität zur Diagnose des mindestens einen Fehlers verbessert werden kann. Beispielsweise können hochfrequente Rauschanteile mittels eines Tiefpassfilters aus der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der erfassten weiteren Zustandsgröße herausgefiltert werden. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass in dem Vorverarbeitungsschritt die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die mindestens eine weitere Zustandsgröße mittels eines Hochpasses oder eines Bandpasses gefiltert wird.
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Die vorhergehend beschriebenen Verfahren zur Diagnose eines Fehlers können hierbei individuell oder kombiniert, z. B. parallel, ausgeführt werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Redundanz bei der Diagnose von Fehlern in einem Fahrwerk.
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Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Erfassung und/oder Berechnung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Einheit zur Erfassung und/oder Berechnung mindestens einer weiteren lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße und mindestens eine Einheit zur Fehlerdiagnose umfasst, wobei mittels der mindestens einen Einheit zur Fehlerdiagnose die Fahrzeuggeschwindigkeit auswertbar, in Abhängigkeit einer Auswertung der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Verarbeitung und/oder Auswertung der mindestens einen weiteren lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße durchführbar, in Abhängigkeit der Verarbeitung und/oder Auswertung der mindestens einen weiteren lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße ein Kennwert erzeugbar und mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleichbar ist. Weiter ist mittels der mindestens einen Einheit zur Fehlerdiagnose ein Fehlerspeichereintrag und/oder ein optisches und/oder ein akustisches Warnsignal für einen Fahrzeugführer generierbar, falls der erzeugte Kennwert größer als der vorbestimmte Schwellwert ist. Hierbei sind die mindestens eine Einheit zur Erfassung und/oder Berechnung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die mindestens eine Einheit zur Erfassung und/oder Berechnung mindestens einer weiteren lenkungssystem- und/oder fahrzeugspezifischen Zustandsgröße und die mindestens eine Einheit zur Fehlerdiagnose datentechnisch, z. B. über einen CAN-Bus, verbunden. Die Einheiten zur Erfassung können hierbei Sensoren für die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Sensoren für die weiteren Zustandsgrößen sein. Wie vorhergehend geschildert ist es jedoch auch vorstellbar, dass die mindestens eine weitere Zustandsgröße nicht direkt erfasst, sondern berechnet oder geschätzt wird. Mittels der mindestens einen Einheit zur Fehlerdiagnose ist mindestens eines der vorhergehend geschilderten Verfahren durchführbar. Die Einheit zur Fehlerdiagnose kann hierbei in ein existierendes Steuergerät des Fahrzeuges, beispielsweise in ein Steuergerät des Lenksystems, integriert werden.
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Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Vorrichtung zur Diagnose,
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2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Vorrichtung zur Diagnose und
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3 ein schematisches Blockschaltbild einer dritten Vorrichtung zur Diagnose. Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 1a zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk eines nicht dargestellten Fahrzeugs. Die Vorrichtung 1a umfasst eine Einheit 2a zur Fehlerdiagnose. Weiter umfasst die Vorrichtung 1a einen Sensor 3 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Sensor 4 zur Erfassung eines Lenkmoments und einen Sensor 5 zur Erfassung einer Rotorlage eines nicht dargestellten Servomotors, der in einer elektromechanischen Lenkung ein Unterstützungsmoment aufbringt. Weiter umfasst die Vorrichtung 1a eine erste Einheit 6 zur Vorverarbeitung des vom Sensor 4 erfassten Lenkmoments und eine zweite Einheit 7 zur Vorverarbeitung der vom Sensor 5 erfassten Rotorlage. Die Einheit 2a zur Fehlerdiagnose umfasst eine Einheit 10 zur Datenfusion. Die Einheit 10 zur Datenfusion ist datentechnisch mit der ersten Einheit 6 zur Vorverarbeitung und mit der zweiten Einheit 7 zur Vorverarbeitung verbunden. Die Einheit 10 zur Datenfusion fusioniert das vorverarbeitete Lenkmomentsignal und das vorverarbeitete Rotorlagesignal. Eine Einheit 11 zur Bestimmung eines Signalmusters zur Fehlererkennung ist datentechnisch mit dem Sensor 3 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden. Die Einheit 11 zur Berechnung eines Signalmusters zur Fehlererkennung ist weiter datentechnisch mit einer Speichereinheit 12 verbunden. In der Speichereinheit 12 ist ein vorbestimmtes Signalmuster zur Fehlererkennung abgespeichert. Das abgespeicherte vorbestimmte Signalmuster zur Fehlererkennung entspricht hierbei einem Signalmuster eines aus Lenkmoment und Rotorlage fusionierten Signals, welches erzeugt wird, wenn ein Fehler im Fahrwerk des Fahrzeugs vorliegt. Das in der Speichereinheit 12 gespeicherte vorbestimmte Signalmuster ist hierbei für eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit gespeichert. Abhängig von der vom Sensor 3 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit staucht oder streckt die Einheit 11 zur Bestimmung eines Signalmusters zur Fehlererkennung das in der Speichereinheit 12 abgespeicherte Signalmuster. Durch die Stauchung oder Streckung wird das in der Speichereinheit 12 abgespeicherte vorbestimmten Signalmuster zur Fehlererkennung an die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst.
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Insbesondere kann das gespeicherte vorbestimmte Signalmuster Signalanteile mit einer Störungsfrequenz aufweisen, die durch den Fehler bei der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht werden. Die Stauchung oder Streckung erhöht oder verringert die Störungsfrequenz im Signalmuster zur Fehlererkennung.
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Eine Einheit 13 zur Korrelation ist datentechnisch mit der Einheit 10 zur Datenfusion und der Einheit 11 zur Bestimmung eines Signalmusters zur Fehlererkennung verbunden. Die Einheit 13 zur Korrelation korreliert das von der Einheit 11 bestimmte Signalmuster zur Fehlererkennung mit dem von der Einheit 10 zur Datenfusion fusionierten Signal. Hierbei berechnet die Einheit 13 zur Korrelation beispielsweise einen Korrelationskoeffizienten. Eine Vergleichseinheit 14 ist datentechnisch mit einer weiteren Speichereinheit 15 verbunden. In der Speichereinheit 15 ist ein vorbestimmter Korrelationskoeffizient, beispielsweise 0,5, gespeichert. Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den von der Einheit 13 zur Korrelation berechneten Korrelationskoeffizienten mit dem in der Speichereinheit 15 abgespeicherten Korrelationskoeffizienten. Ist der von der Einheit 13 zur Korrelation berechnete Korrelationskoeffizient größer als der in der Speichereinheit 15 gespeicherte Korrelationskoeffizient, so generiert die Vergleichseinheit 14 einen Fehlerspeichereintrag in einem Fehlerspeicher 8.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 1b zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs. Analog zu 1 umfasst die Vorrichtung 1b Sensoren 3, 4, 5, eine erste Einheit 6 zur Vorverarbeitung, eine zweite Einheit 7 zur Vorverarbeitung und eine Einheit 2b zur Fehlerdiagnose. Die Vorrichtung 1b umfasst weiter eine dritte Einheit 9 zur Vorverarbeitung, die die vom Sensor 3 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit vorverarbeitet. Die Einheit 2b zur Fehlerdiagnose umfasst eine Einheit 10 zur Datenfusion, welche die vorverarbeiteten Lenkmoment- und Rotorlagesignale fusioniert. Eine Einheit 20 zur Einstellung von Parametern ist datentechnisch mit der dritten Einheit 9 zur Vorverarbeitung, einer Speichereinheit 21 und einer Filtereinheit 22 verbunden. Die Filtereinheit 22 entspricht einem Bandpassfilter, dessen Parameter von der Einheit 20 zur Einstellung von Parametern eingestellt werden. In der Speichereinheit 21 sind verschiedene Sätze von Parametern abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abgespeichert. Basierend auf der von dem Sensor 3 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der dritten Einheit 9 zur Vorverarbeitung verarbeiteten Fahrzeuggeschwindigkeit wählt die Einheit 20 zur Einstellung von Parametern einen entsprechenden Parametersatz aus der Speichereinheit 21 aus und stellt diese Parameter in der Filtereinheit 22 ein. Hierdurch wird eine geschwindigkeitsabhängige Anpassung der Parameter der Filtereinheit 22 ermöglicht. Liegt z. B. ein Schaden im Fahrwerk vor, der periodische Störungssignale erzeugt und werden diese Störungssignale von dem Sensor 4 und dem Sensor 5 erfasst, so sind diese Störungssignale in einem geschwindigkeitsabhängigen Frequenzbereich des gesamten Lenkmomentsignals und/oder des gesamten Rotorlagesignals enthalten. Durch die Einstellung der Parameter der Filtereinheit 22, z. B. der Mittenfrequenz, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit wird somit ermöglicht, dass für variierende Fahrzeuggeschwindigkeiten mittels der Filtereinheit 22 die Signalanteile aus dem von der Einheit 10 zur Datenfusion fusionierten Signal herausgefiltert werden, die die Störsignalinformationen enthalten. Eine Einheit 23 zur Integration integriert die Amplituden des von der Filtereinheit 22 gefilterten Signals über eine vorbestimmte Zeitdauer auf. Eine Vergleichseinheit 24 vergleicht den durch die Integration erzeugten Kennwert mit einem in einer Speichereinheit 25 abgespeicherten vorbestimmten Schwellwert. Die Vergleichseinheit 24 erzeugt einen Fehlerspeichereintrag in einem Fehlerspeicher 8, falls das von der Einheit 23 zur Integration aufintegrierte Signal größer ist als der in der Speichereinheit 25 gespeicherte Schwellwert.
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3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer dritten Ausführung einer Vorrichtung 1c zur Diagnose mindestens eines Fehlers in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung 1c umfasst wie in 2 Sensoren 3, 4, 5 und Einheiten 6, 7, 9 zur Vorverarbeitung. Eine Einheit 2c zur Fehlerdiagnose umfasst eine Einheit 10 zur Sensordatenfusion, die aus dem vorverarbeiteten Lenkmomentsignal und dem vorverarbeiteten Rotorlagesensorsignal ein fusioniertes Signal erzeugt. Weiter umfasst die Einheit 2c zur Fehlerdiagnose eine Einheit 31 zur Differenzierung. Die Einheit zur Differenzierung differenziert das vorverarbeitete Fahrzeuggeschwindigkeitssignal. Hierdurch wird eine aktuelle Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs berechnet. Eine Vergleichseinheit 32 vergleicht die mittels der Einheit 31 zur Differenzierung berechnete Beschleunigung mit einer vorbestimmten, in einer Speichereinheit 33 gespeicherten, Beschleunigung. Ist die mittels der Einheit 31 zur Differenzierung berechnete Beschleunigung größer als die in der Speichereinheit 33 gespeicherte vorbestimmte Beschleunigung, so aktiviert die Vergleichseinheit 32 eine weitere Vergleichseinheit 34. Die weitere Vergleichseinheit 34 vergleicht dann, ob das von der Einheit 10 zur Datenfusion fusionierte Signal einen in einer weiteren Speichereinheit 35 abgespeicherten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Überschreitet das von der Einheit 10 zur Datenfusion fusionierte Signal den in der Speichereinheit 35 gespeicherten vorbestimmten Schwellwert, so erzeugt die weitere Vergleichseinheit 34 einen Fehlerspeichereintrag in dem Fehlerspeicher 8.
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Bezugszeichenliste
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- 1a
- Vorrichtung zur Diagnose
- 1b
- Vorrichtung zur Diagnose
- 1c
- Vorrichtung zur Diagnose
- 2a
- Einheit zur Fehlerdiagnose
- 2b
- Einheit zur Fehlerdiagnose
- 2c
- Einheit zur Fehlerdiagnose
- 3
- Sensor zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit
- 4
- Sensor zur Erfassung eines Lenkmoments
- 5
- Sensor zur Erfassung einer Rotorlage
- 6
- erste Einheit zur Vorverarbeitung
- 7
- zweite Einheit zur Vorverarbeitung
- 8
- Fehlerspeicher
- 9
- dritte Einheit zur Vorverarbeitung
- 10
- Einheit zur Datenfusion
- 11
- Einheit zur Bestimmung eines Signalmusters
- 12
- Speichereinheit
- 13
- Einheit zur Korrelation
- 14
- Vergleichseinheit
- 15
- Speichereinheit
- 20
- Einheit zur Einstellung von Parametern
- 21
- Speichereinheit
- 22
- Filtereinheit
- 23
- Einheit zur Integration
- 24
- Vergleichseinheit
- 25
- Speichereinheit
- 31
- Einheit zur Differenzierung
- 32
- Vergleichseinheit
- 33
- Speichereinheit
- 34
- weitere Vergleichseinheit
- 35
- Speichereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1975040 A1 [0003]
- DE 19906300 A1 [0004]
