DE102012022512A1

DE102012022512A1 - Verfahren zur Überprüfung von Sensoren eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012022512A1
Application number: DE201210022512
Authority: DE
Inventors: Christian Bernhard; Florian Krüger; Sascha Gress; Tobias Stahl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-11-17
Also published as: DE102012022512B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung wenigstens eines Sensors, insbesondere eines Inertialsensors, der in einem Kraftfahrzeug mit aktiv betätigbaren Stellelementen, angeordnet ist, indem durch eine vordefinierte Betätigung der Stellelemente, die zu einer vordefinierten Prüfanregung des Fahrzeugsaufbaus führen, wodurch eine Lageänderung des Sensors hervorgerufen wird, wobei die Messwerte des Sensors während der Prüfanregung durch eine Recheneinheit ausgelesen werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Recheneinheit zu dem wenigstens einen Sensor ein Ideal-Wert hinterlegt ist, die ein fehlerfreier, also idealer, Sensor bei Ausführung der vordefinierten Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus durch die Betätigung der Stellelemente ausgeben würde, und eine Überprüfung erfolgt, indem der Ideal-Wert mit den während der Prüfanregung gemessenen Messwerts verglichen wird und dadurch ein Korrekturwert ermittelt und dann dem Sensor zugeordnet gespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Sensoren, insbesondere Inertialsensoren, eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Immer mehr Fahrzeuge erfordern, insbesondere in Verbindung mit Fahrzeugassistenz, die Erfassung der Fahrzeugbewegung im dreidimensionalen Raum. Da die Regelungs- und Steuereinrichtungen des Kraftfahrzeugs auf diese Daten angewiesen sind, muss eine zuverlässige Datenerfassung gewährleitet werden.
Die DE 10 2007 028 633 A1 betrifft ein Verfahren zur Überprüfung wenigstens eines Inertialsensors, der in einem Kraftfahrzeug mit aktiv betätigbaren Stellelementen, insbesondere Feder- und/oder Dämpfungselemente, angeordnet ist, indem durch eine vordefinierte Betätigung der Stellelemente eine vordefinierte Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus erzeugt wird, die zu einer vordefinierten Lageänderung des Inertialsensors führt. Die Messwerte des Inertialsensors werden während der Prüfanregung durch eine Recheneinheit ausgelesen.
Durch die aktive Betätigung kann eine Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus zu Prüfzwecken erreicht werden, ohne dass eine Kurvenfahrt oder Probefahrt erforderlich ist. Aufgrund der durch die Stellelemente erzeugten Aufbaubeschleunigung, die vorzugsweise zu ruckartigen Bewegungen des Kraftfahrzeugs führt, kann so bedarfsweise die Funktionsfähigkeit der Inertialsensoren überprüft werden.
Dieses Verfahren erlaubt die Aussage über die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Inertialsensoren.
Da insbesondere mikroelektromechanische Messelemente, wie Inertialsensoren, Einflüssen wie Drift oder ähnlichem Ausgesetzt sind, unterliegen diese Mikrosysteme einer Vielzahl von Sensorfehlern, die, obwohl eine Funktionstüchtigkeit diagnostizierbar ist, die Genauigkeit der Erfassung der Eigenbewegung einschränken.
Es ist Aufgabe der Erfindung, nicht nur die Grundsätzliche Funktionsfähigkeit zu überprüfen sondern auch die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.
Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß ist zur Verwendung durch die Recheneinheit ein dem wenigstens einen Sensor zugeordneter Ideal-Werte hinterlegt, den ein fehlerfreier, also idealer, Sensor bei Ausführung der vordefinierten Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus durch die Betätigung der Stellelemente ausgeben würde. Diese Ideal-Werte werden mit den während des Tests gemessenen Werten verglichen. Auf diese Weise kann die Messabweichung wenigstens eines Sensors, insbesondere eines Inertialsensors, ermittelt werden. Die ermittelte Messabweichung wird in Form eines Korrekturwerts in einem der Recheneinheit zugeordneten Speicher hinterlegt. Basierend auf diesem Vergleich kann der Messwert unter Berücksichtigung des Ideal-Werts korrigiert werden. Der korrigierte Messwert ist um die Sensorfehler bereinigt und weist daher eine höhere Genauigkeit der Messung auf.
Nach einmaliger Erfassung der Sensorwerte nach Durchlauf der Prüfanregung steht der Korrekturwert dem System zur Verfügung.
Auf diese Weise kann während des normalen Fahrbetriebs immer ein korrigierter Messwert, der insbesondere die Eingangsgröße für eine Fahrwerksregelung bietet, bereitgestellt werden. Der korrigierte Messwert steht natürlich allen, im Fahrzeug vorhandenen Systemen, die auf zur Verfügung.
Indem insbesondere der korrigierter Messwert für die Fahrwerksregelung zur Verfügung gestellt wird, wird das Fahrverhalten verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann einem bestimmten Fehler eines Sensors eine spezifische Prüfanregung des Fahrzeugs zugeordnet sein. Insbesondere sind einem Inertialsensor Ideal-Werte zu jeder spezifischen Prüfanregung zugeordnet. Der Vergleich der Idealwerte mit den Messwerten kann basierend auf fehlerspezifischen Algorithmen vorgenommen werden. Der Korrekturwert bestimmt sich aus der Fehlercharakteristik, die aus einer fehlerspezifischen Prüfanregung unter Berücksichtigung eines diesem Sensor und der fehlerspezifischen Prüfanregung zugeordneten Ideal-Werts abgeleitet wird.
Sind unterschiedliche fehlerspezifische Korrekturwerte für einen Sensor ermittelt und diesem zugeordnet abgelegt worden, kann der im Normalbetrieb gemessene Messwert eines Sensors unter Berücksichtigung aller Korrekturwerte korrigiert werden.
Zu ermittelnde Sensorfehler sind vor allem Nichtlinearitätsfehler, Offsetfehler, Rauschen und Kreuzempfindlichkeit.
Die Ideal-Werte können vorzugsweise durch die virtuelle Simulation der Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus erhalten werden. Die zu überprüfenden Sensoren sind im Simulationsmodell an derselben Position angeordnet, wie später im Fahrzeug. Dadurch kann eine valide Aussage über die zu erwartenden Ideal-Werte bei entsprechenden Prüfanregungen getroffen werden.
Die sich aus dem Vergleich von Ideal-Wert zu Messwert ergebende Korrekturgröße, kann auch zur Regelung der Prüfanregung des Fahrzeugsaufbaus herangezogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Testzyklus umfassend wenigstens eine Prüfanregung zur Messfehlerermittlung regelmäßig durchgeführt, wobei der im Speicher hinterlegte Korrekturwert durch den neu ermittelten Korrekturwert überschrieben wird.
Auf diese Weise wird Messfehlern, die sich über die Zeit ändern oder im Laufe der Zeit auftreten Rechnung getragen.
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Überprüfung von Messfehlern. Diese umfasst wenigstens ein Stellelement, einen Sensor, insbesondere Inertialsensor und eine Recheneinheit zur Ansteuerung des Stellelements zur Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus. Die Recheneinheit dient zusätzlich zur Auswertung des Sensors, während der Prüfanregung.
Erfindungsgemäß ist der Recheneinheit ein Ideal-Wert Speicher zugeordnet, auf dem ein einem Sensor zugeordneter Ideal-Wert hinterlegt ist. Die Recheneinheit ist derart eingerichtet, dass diese basierend auf dem während der Prüfanregung gemessenen Messwert und dem zugeordneten Idealwert einen Korrekturwert ermittelt. Ferner ist ein Korrekturwert-Speicher vorgesehen, auf welchem der nach einer Prüfanregung ermittelte und ein dem Sensor zugeordneter Korrekturwert hinterlegt ist. Der Korrekturwert bestimmt sich aus der Fehlercharakteristik die aus einer fehlerspezifischen Prüfanregung unter Berücksichtigung eines diesem Sensor und der fehlerspezifischen Prüfanregung zugeordneten Ideal-Werts abgeleitet ist.
Vorzugsweise sind der Ideal-Wert und der Korrekturwert auf dem gleichen physikalischen Speicher hinterlegt.
Das Stellelement im Fahrzeug ist insbesondere als eABC-Aktoren ausgebildet.
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich ein korrigiertes Messsignal hoher Genauigkeit mit kostengünstigen Sensoren bereitzustellen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Messfehlerbestimmung
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Messfehlerkorrektur.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung eines Korrekturwerts für einen Sensor.
Zur Ermittlung eines Korrekturwerts wird ein Fahrzeugaufbau der aktive Stellelemente umfasst von einer Recheneinheit mit einer voreingestellten Prüfanregung beaufschlagt. Durch die Prüfanregung werden die im Fahrzeugaufbau integrierten Inertialsensoren bewegt. Während dieser Prüfanregung wird wenigstens ein Messwert eines zugeordneten Inertialsensors aufgenommen. Nach Speicherung der Messdaten wird die Prüfanregung beendet. Zu den erfassten Messwerten des Inertialsensors ist, ein der vordefinierten Prüfanregung zugeordneter Idealwert im Speicher hinterlegt. Dieser Idealwert ergibt sich aus einer Computersimulation die vorher für den Sensor und die entsprechende Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus durchgeführt wurde.
Aufgrund der Abweichung des erfassten Messwerts des Sensors und dem hinterlegten Idealwert wird anhand der Prüfanregung eine Fehlercharakteristik erstellt. Das Ergebnis ist ein Korrekturwert, der als Offset-Wert oder auch als Korrekturfunktion in einem der Recheneinheit zugeordneten Speicher hinterlegt wird. Ist ein solcher Korrekturwert im Speicher abgelegt, wird anschließend eine weitere fehlerspezifische Prüfanregung, die diesem Sensor zugeordnet ist, durchgeführt. Sind alle Prüfanregungen, die dem Sensor zugeordnet sind abgearbeitet, wird dieses Verfahren für alle weiteren im System vorhandenen Inertialsensorsen durchgeführt.
Im Ergebnis sind dann jedem Inertialsensor im System Korrekturwerte zugeordnet, mit welchen die im Normalbetrieb gemessenen Messwerte wie in 2 beschrieben korrigiert werden können.
2 zeigt schematisch die Korrektur der erfassten Messwerte während des Normalbetriebs, also des Fahrbetriebs. Im Normalbetrieb wird ein Messwert eines Sensors erfasst. Dieser wird anschließend mit einem zu diesem Inertialsensor hinterlegten Korrekturwert angepasst. Sind zu einem Inertialsensor mehrere Korrekturwerte vorhanden, wird eine sequenzielle Anpassung mit allen Korrekturwerten vorgenommen, bis ein endgültiger korrigierter Wert vorliegt. Dieser korrigierte Wert wird dem System, insbesondere einer Fahrwerksregelung weitergegeben.
Indem ein auf diese Weise korrigierter Wert verwendet wird, wird eine hohe Präzision trotz Verwendung kostengünstiger Sensoren bereitgestellt.
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 102007028633 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Überprüfung wenigstens eines Sensors, insbesondere eines Inertialsensors, der in einem Kraftfahrzeug mit aktiv betätigbaren Stellelementen, angeordnet ist, indem durch eine vordefinierte Betätigung der Stellelemente, die zu einer vordefinierten Prüfanregung des Fahrzeugsaufbaus führen, wodurch eine Lageänderung des Sensors hervorgerufen wird, wobei die Messwerte des Sensors während der Prüfanregung durch eine Recheneinheit ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit zu dem wenigstens einen Sensor ein Ideal-Wert hinterlegt ist, die ein fehlerfreier, also idealer, Sensor bei Ausführung der vordefinierten Prüfanregung des Fahrzeugaufbaus durch die Betätigung der Stellelemente ausgeben würde, und eine Überprüfung erfolgt, indem der Ideal-Wert mit den während der Prüfanregung gemessenen Messwerts verglichen wird und dadurch ein Korrekturwert ermittelt und dann dem Sensor zugeordnet gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor mit wenigstens zwei unterschiedlichen vordefinierten Prüfanregungen ausgewertet wird, wobei jeder Sensor/Prüfanregung Kombination ein Ideal-Wert zugeordnet ist und zu jeder Kombination ein Korrekturwert gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ideal-Werte durch eine Simulation der Prüfanregung des Fahrzeugs und des resultierenden Sensorverhaltens ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein während des Fahrbetriebs gemessener Messwert mit dem zugeordneten Korrekturwert korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Messwert als Eingangsgröße für die Fahrwerksregelung dient.
Vorrichtung zur Prüfung eines Sensors in einem Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein aktiv betätigbares Stellelement, einen Sensor, einer Recheneinheit, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, die Stellelemente derart Anzusteuern, dass eine Prüfanregung des Kraftfahrzeugs erfolgt, was zu einer Lageänderung des Sensors führt, die Recheneinheit ferner dazu eingerichtet ist, während der Prüfanregung ein Sensorsignal auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass der Recheneinheit ein Ideal-Wert Speicher zugeordnet ist, auf dem wenigstens ein einem Sensor zugeordneter Ideal-Wert hinterlegt ist, und der Recheneinheit ein Korrektur-Wert Speicher zugeordnet ist, auf welcher der aufgrund des Messwerts und des Ideal-Werts ermittelte Korrekturwert abgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement ein eABC-Aktor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Inertialsensor ist.