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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Stromkreises eines Fahrzeugs, wobei die Verfahren eine Lenkwinkelinformation einer Lenkung des Fahrzeugs verwenden.
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Bei Fahrzeugen, wie z. B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, können Funktionen in Abhängigkeit von einem Bewegungszustand des Fahrzeugs, beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug fährt oder abgestellt ist, betätigt, aktiviert oder deaktiviert werden. Beispielsweise kann eine elektrische Längssäulenverriegelung bei abgestelltem Fahrzeug automatisch aktiviert werden. Weiterhin kann beispielsweise ein Zündungsstromkreis des Fahrzeugs bei abgestelltem Fahrzeug automatisch deaktiviert werden, um dadurch Energie einzusparen und ein Liegenbleiben des Fahrzeugs aufgrund einer leeren Batterie zu vermeiden. Insbesondere bei Fahrzeugen mit einer automatischen Start-Stopp-Vorrichtung, welche einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs automatisch beim Anhalten abschaltet und beim Wiederanfahren startet, kann es vorkommen, dass ein Fahrer das Fahrzeug anhält und verlässt, ohne die Zündung zu deaktivieren. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass aufgrund der weiterhin eingeschalteten Zündung die Batterie des Fahrzeugs durch Verbraucher des Fahrzeugs entleert wird, so dass ein Starten nach einer längeren Zeit, beispielsweise nach einigen Stunden oder über Nacht, nicht mehr möglich ist. In diesem Fall ist ein automatisches Deaktivieren des Zündungsstromkreises des Fahrzeugs und beispielsweise ein automatisches Aktivieren der elektrischen Lenksäulenverriegelung vorteilhaft.
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Aus Sicherheitsgründen sind jedoch derartige automatisierte Vorgänge nur auf der Grundlage möglichst sicherer Informationen durchzuführen, um Risiken für Mensch oder Umwelt zu verringern. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang beispielsweise die Informationen durch redundante Systeme zu bestimmen. Der Bewegungszustand eines Fahrzeuges kann beispielsweise mithilfe eines Geschwindigkeitssignals bestimmt werden. Damit die Information des Geschwindigkeitssignals eine ausreichende Zuverlässigkeit zur Erfüllung von beispielsweise einem ASIL-D-Sicherheitsstandard erfüllt, kann beispielsweise die Geschwindigkeitserfassung redundant ausgeführt werden, wodurch jedoch erhebliche Kosten für zusätzliche Geschwindigkeitssensoren und entsprechende Verarbeitungseinheiten entstehen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einfache und kostengünstige Lösungen für die zuvor beschriebene Sicherheitsproblematik bereitzustellen.
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Im Zusammenhang mit automatischen Steuervorrichtungen eines Fahrzeugs, wie z. B. automatischen Start-Stopp-Vorrichtungen eines Fahrzeugs, und der zuvor genannten Problematik der Zuverlässigkeit der für die Steuerung verwendeten Informationen werden in dem Stand der Technik verschiedene Verfahren, Vorrichtungen und Systeme offenbart. Beispielsweise betrifft die
DE 10 2011 004 046 A1 eine Start-Stopp-Regelungsvorrichtung. Dabei wird eine Fahrzustandsbedingung verwendet, um zu bestätigen, dass der momentane Fahrzustand des Fahrzeugs das Stoppen des Motors erlaubt, ohne erhebliche Probleme zu verursachen. Die Fahrtzustandsbedingung ist erfüllt, wenn eine Reihe von Bedingungen erfüllt sind, welche u. a. umfassen, dass ein Lenkwinkel des Lenkrads gleich groß wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
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Die
DE 43 33 161 A1 betrifft eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge. Eine Hinterradlenkvorrichtung erzeugt einen Gierratenzuwachs in Übereinstimmung mit einer Änderungsrate des Lenkwinkels der Vorderräder und steuert über Rückkopplung den Hinterradlenkwinkel derart, dass ein Gieren der Fahrzeugkarosserie verhindert wird.
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Die
DE 10 2008 042 454 A1 betrifft eine Wachzustand-Schätzvorrichtung, welche einen durchschnittlichen Lenkwinkel, eine durchschnittliche Lenkwinkelgeschwindigkeit und einen korrigierenden Lenkwinkel auf Grundlage des von einem Lenkwinkel-Erfassungsabschnitt beschafften Lenkwinkels berechnet. Der Wachzustand-Schätzabschnitt korrigiert den berechneten korrigierenden Lenkwinkel durch einen Korrekturwert und schätzt den Grad des Wachzustands des Fahrers auf Grundlage des korrigierenden Lenkwinkels nach Korrektur.
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Die
DE 603 06 378 T2 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Arbeitsbelastung eines Fahrzeugfahrers. Ein Arbeitsbelastungsschätzer empfängt Informationen bezüglich Tätigkeiten, die die Aufmerksamkeit des Fahrers erfordern. Unter anderem kann als Basis zum Schätzen eine Steuerwinkelgeschwindigkeit verwendet werden.
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Die
DE 10 2006 049 904 A1 betrifft eine Antidiebstahlvorrichtung, wobei ein Lenkwinkelsensor und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor vorgesehen sind, um einen Lenkwinkel bzw. eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu erkennen. Die Antidiebstahlvorrichtung umfasst ferner einen Steuerabschnitt, welcher ein Fahrzeugverhaltenmodell zur vorhersagenden Vermutung eines Fahrzeugverhaltens hat. Der Steuerabschnitt berechnet eine vermutete Winkelgeschwindigkeit durch Anwendung des erkannten Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf das Fahrzeugverhaltenmodell. Der Steuerabschnitt gibt ein Fahrzeugdiebstahlsignal aus, wenn ein Differenzwert zwischen der vermuteten Winkelgeschwindigkeit und der erkannten Winkelgeschwindigkeit größer als ein bestimmter Wert ist.
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Die weiter oben beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Bewegungszustands des Fahrzeugs nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Stromkreises eines Fahrzeugs nach Anspruch 2 und eine Steuervorrichtung für Fahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Bewegungszustands eines Fahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Lenkwinkelinformation einer Lenkung des Fahrzeugs über einem bestimmten Zeitraum hinweg erfasst. Auf der Grundlage der Lenkwinkelinformation wird bestimmt, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als eine vorgegebene Abweichung ändert. Die vorgegebene Abweichung kann beispielsweise eine relative Größe bezogen auf den gesamten Lenkwinkelbereich oder eine absolute Größe in Grad umfassen. Die vorgegeben Abweichung kann beispielsweise 1° oder 5° betragen. Insbesondere wird die vorgegebene Abweichung derart vorgegeben, dass die Änderung der Lenkwinkelinformation bei Stillstand des Fahrzeugs und nicht betätigtem Lenkrad kleiner als die vorgegebene Abweichung ist. Anders ausgedrückt wird bestimmt, ob die Lenkwinkelinformation im Wesentlichen konstant ist. Eine gewisse Änderung der Lenkwinkelinformation kann beispielsweise auch bei stillstehendem Fahrzeug ohne Betätigung des Lenkrades auftreten, wenn beispielsweise Vibrationen des Erdreichs über die Räder des Fahrzeugs auf die Lenkung übertragen werden oder wenn die Fahrzeugkarosserie beispielsweise bei starkem Wind schwankt, wodurch geringfügige Änderungen der Lenkwinkelinformation auftreten können. Die vorgegebene Abweichung wird demzufolge derart gewählt, dass beispielsweise die zuvor genannten Änderungen der Lenkwinkelinformation aufgrund von Vibrationen oder Wind kleiner als die vorgegebene Abweichung sind, wohingegen Betätigungen der Lenkung über das Lenkrad oder Lenkwinkeländerungen durch eine rollende Bewegung des Fahrzeugs größer als die vorgegebene Abweichung sind. Wenn sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert, wird bestimmt, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
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Mit diesem Verfahren kann somit zuverlässig bestimmt werden, ob das Fahrzeug abgestellt ist oder ob sich das Fahrzeug noch in Benutzung befindet. Da das Verfahren zur Bestimmung des Bewegungszustands lediglich die Lenkwinkelinformation der Lenkung des Fahrzeugs verwendet, steht eine von Geschwindigkeitssensoren des Fahrzeugs unabhängige Information bzgl. des Bewegungszustands des Fahrzeugs bereit. Diese Information kann beispielsweise bei sicherheitsrelevanten Funktionen des Fahrzeugs als zusätzliche redundante Information neben Informationen auf der Grundlage von Geschwindigkeitssensoren verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Stromkreises eines Fahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Lenkwinkelinformation einer Lenkung des Fahrzeugs über einem bestimmten Zeitraum erfasst und bestimmt, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als eine vorgegebene Abweichung ändert. Der elektrische Stromkreis wird in Abhängigkeit davon gesteuert, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert. Der elektrische Stromkreis kann beispielsweise einen Zündungsstromkreis des Fahrzeugs umfassen. Zusätzlich kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, beispielsweise mit Hilfe eines Geschwindigkeitssensors das Fahrzeugs, erfasst werden und der elektrische Stromkreis zusätzlich in Abhängigkeit davon, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, gesteuert werden. Bei einem Fahrzeug mit einem automatischen Start-Stopp-System, kann beispielsweise der Zündungsstromkreis automatisch deaktiviert werden, wenn sowohl bestimmt wurde, dass sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert, als auch bestimmt wurde, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter dem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt. Indem zwei unabhängige Informationsquellen, einerseits der Lenkwinkel und andererseits die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, zur Steuerung des Zündungsstromkreises verwendet werden, kann ein unbeabsichtigtes Deaktivieren des Zündungsstromkreises bei einem Ausfall von einer der Informationsquellen zuverlässig verhindert werden. Dadurch kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit einer automatischen Zündungsstromkreisabschaltung erhöht werden. Darüber hinaus kann beispielsweise erfasst werden, ob ein Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeug verlässt, und zusätzlich der elektrische Stromkreis in Abhängigkeit davon gesteuert werden, ob erfasst wurde, dass der Fahrer das Fahrzeug verlässt. Ob der Fahrer das Fahrzeug verlässt kann beispielsweise durch Erfassen eines Öffnungszustands einer Tür des Fahrzeugs oder durch Erfassen eines Sitzbelegungszustands des Fahrzeugs bestimmt werden. Indem weitere Informationsquellen, welche auf voneinander unabhängigen Sensoren beruhen, verwendet werden, um den elektrischen Stromkreis, beispielsweise den Zündungsstromkreis des Fahrzeugs, zu steuern, kann die Zuverlässigkeit einer automatischen Stromkreissteuerung weiter erhöht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lenkwinkelinformation mehrere Lenkwinkelwerte, welche während des bestimmten Zeitraums erfasst werden. Um zu bestimmen, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert, wird eine Änderung zwischen zwei Lenkwinkelwerten der mehreren Lenkwinkelwerte bestimmt und die Änderung mit einem Änderungsschwellenwert verglichen.. Der Änderungsschwellenwert kann in Abhängigkeit von dem bestimmten Zeitraum eingestellt werden. Beispielsweise kann der Änderungsschwellenwert bei kurzen Zeiträumen kleiner eingestellt werden als bei längeren Zeiträumen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche einen Eingang zum Erfassen einer Lenkwinkelinformation einer Lenkung des Fahrzeugs, eines Ausgang zum Steuern eines elektrischen Stromkreises des Fahrzeugs und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die Verarbeitungseinheit ist in der Lage, die Lenkwinkelinformation über einem bestimmten Zeitraum zu erfassen und zu bestimmen, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als eine vorgegebene Abweichung ändert. Die Verarbeitungseinheit steuert den elektrischen Stromkreis in Abhängigkeit davon an, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert. Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit den elektrischen Stromkreis in Abhängigkeit davon ansteuern, ob die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum im Wesentlichen konstant geblieben ist. Die Steuervorrichtung kann ferner zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgestaltet sein und umfasst daher auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren zuvor beschriebenen Vorteile.
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Die Steuervorrichtung kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen verwendet werden. Dazu umfasst das Fahrzeug eine Lenkung, welche eine Lenkwinkelinformation bereitstellt, und einen steuerbaren elektrischen Stromkreis. Die Steuervorrichtung wird mit der Lenkung und dem elektrischen Stromkreis gekoppelt und steuert den elektrischen Stromkreis, beispielsweise einen Zündungsstromkreis des Fahrzeugs oder eine elektrische Lenksäulenverriegelung, in Abhängigkeit davon an, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung geändert hat.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Figur zeigt ein Fahrzeug 10 mit einer Lenkung 11, einem Motor 12 und einer Steuervorrichtung 13. Der Motor 12 kann insbesondere ein Verbrennungsmotor mit einer automatischen Start-Stopp-Vorrichtung sein, welche den Motor 12 beim Anhalten des Fahrzeugs 10 automatisch stoppt und bei einem Anfahren des Fahrzeugs 10 automatisch startet. Die Steuervorrichtung 13 umfasst einen Eingang 14, welcher mit der Lenkung 11 gekoppelt ist, um eine Lenkwinkelinformation der Lenkung 11 zu erfassen. Die Steuervorrichtung umfasst weiterhin einen Ausgang 15, welcher mit einem Stromkreis 16, beispielsweise einem Zündungsstromkreis gekoppelt ist. Der Zündungsstromkreis 16 kann neben der Zündanlage des Fahrzeugs 10 auch weitere Komponenten des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgen, wie z. B. ein Gebläse des Fahrzeugs 10 oder ein Radio. Die Steuervorrichtung 13 umfasst ferner eine nicht gezeigte Verarbeitungseinheit, welche die Lenkwinkelinformation von der Lenkung 11 über einem bestimmten Zeitraum erfasst und auf der Grundlage der erfassten Lenkwinkelinformation bestimmt, ob sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als eine vorgegebene Abweichung ändert. Wenn sich die Lenkwinkelinformation über dem bestimmten Zeitraum um nicht mehr als die vorgegebene Abweichung ändert, bestimmt die Verarbeitungseinheit 13, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 13 Signale von beispielsweise einem Geschwindigkeitssensor des Fahrzeugs 10 verwenden, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder nicht. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 13 Anzeichen erfassen, dass der Fahrer das Fahrzeug verlässt, beispielsweise wenn sich die Fahrertür des Fahrzeugs öffnet oder eine entsprechende Sitzbelegung des Fahrersitzes vorliegt. In Abhängigkeit dieser Informationen kann die Steuervorrichtung 13 den Stromkreis 16 ansteuern, beispielsweise deaktivieren, wenn so bestimmt wurde, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet.
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Anders ausgedrückt wird der Lenkwinkelinformation neben dem Geschwindigkeitssignal als weiteres Eingangssignal verwendet, um zu ermitteln, ob sich das Fahrzeug in Fahrt befindet oder im Stillstand. Ein Lenkwinkelsensor steht in Fahrzeugen im Allgemeinen als eigenes Steuergerät oder als Bestandteil einer elektrischen Lenkunterstützung zur Verfügung. Der Lenkwinkelsensor arbeitet im Allgemeinen unabhängig von dem Geschwindigkeitssensor des Fahrzeugs, wodurch zwei voneinander unabhängige Informationsquellen zur Verfügung stehen. Dadurch können erhöhte Sicherheitsanforderungen beim Schalten des Stromkreises erfüllt werden.
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Die Information des Lenkwinkelsensors kann zur Bestimmung des Bewegungszustands des Fahrzeugs verwendet werden, da bei einem fahrenden Fahrzeug Mikrobewegungen auf den Lenkwinkel übertragen werden. Bei Fahrzeugstillstand und wenn der Fahrer das Lenkrad nicht berührt, ist der Lenkwinkel im Wesentlichen konstant, so dass anhand des Lenkwinkels ein stehendes Fahrzeug erkannt werden kann. Somit steht eine redundante Informationsgröße zum Geschwindigkeitssignal bereit und ein automatisches Abschalten der Zündung, der sogenannten Klemme 15, kann in Abhängigkeit der Information des Lenkwinkels und des Geschwindigkeitssignals mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.
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Bei einer Realisierung können beispielsweise Anzeichen, dass der Fahrer das Fahrzeug verlässt, beispielsweise wenn die Fahrertür geöffnet wird, erfasst werden und daraufhin der Lenkwinkel beobachtet werden. Wenn sich dieser über einen ausreichend langen Zeitraum, beispielsweise mehrere Minuten, beispielsweise 10 Minuten, nicht ändert, dann kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug nicht mehr in Benutzung ist. Wenn die Zündung zu diesem Zeitpunkt noch aktiv ist, hat der Fahrer offensichtlich vergessen, das Fahrzeug bzw. die Zündung zu deaktivieren. Dies kann insbesondere bei Fahrzeugen mit automatischen Start-Stopp-Vorrichtungen auftreten, da der Verbrennungsmotor automatisch beim Anhalten gestoppt wurde und somit der Fahrer keine akustische Rückmeldung mehr darüber erhält, dass der Zündungsstromkreis des Fahrzeugs noch aktiv ist. Ein Deaktivieren des Zündungsstromkreises durch den Fahrer erfordert in derartigen Fahrzeugen im Allgemeinen ein Betätigen eines Zünd-Anlass-Tasters, eines sogenannten Start-Stopp-Engine-Tasters. Solange die Zündung durch den Fahrer nicht explizit abgeschaltet wird, können beispielsweise Verbraucher des Fahrzeugs, wie z. B. ein Gebläse, eine Sitzheizung oder dergleichen, aktiv bleiben, wodurch die Batterie des Fahrzeugs entleert werden kann. Indem die Zündung des Fahrzeugs automatisch abgeschaltet wird, wenn über dem ausreichend langen Zeitraum keine Lenkbewegung detektiert wurde, kann ein Entleeren der Batterie verhindert werden und somit ein Liegenbleiben des Fahrzeugs verhindert werden. Neben dem Abschalten des Zündungsstromkreises können auch weitere Funktionen des Fahrzeugs aktiviert oder deaktiviert werden, beispielsweise kann eine elektrische Längssäulenverriegelung automatisch aktiviert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011004046 A1 [0005]
- DE 4333161 A1 [0006]
- DE 102008042454 A1 [0007]
- DE 60306378 T2 [0008]
- DE 102006049904 A1 [0009]
