DE102013011282B4 - Verfahren und System zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs abhängig von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung sowie Fahrzeug - Google Patents

Verfahren und System zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs abhängig von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung sowie Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs (10) abhängig von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung (3) des Fahrzeugs (10), folgende Schritte umfassend:
Erfassen eines Zustands der Lenkwinkelerfassung (3), um einen Fehler der Lenkwinkelerfassung (3) zu erkennen,
Klassifizieren des Fehlers als einen leichten Fehler (Z1) oder als einen schweren Fehler (Z2, Z3), wobei der schwere Fehler als ein schwerer Fehler einer ersten Kategorie (Z2) klassifiziert wird, wenn ein Verlust einer Initialisierung des Lenkwinkels erfasst wird, und
dass der schwere Fehler als ein schwerer Fehler einer zweiten Kategorie (Z3) klassifiziert wird, wenn der Fehler in einer Sensorik (3) zum Erfassen des Lenkwinkels oder in einer Vorrichtung (2) zum Einstellen des Lenkwinkels erfasst wird,
Durchführen der Funktionen abhängig von der Klassifizierung des Fehlers, um die Funktionen zu deaktivieren, wenn der Fehler als schwerer Fehler (Z2, Z3) klassifiziert wird, und um mindestens eine Funktion der Funktionen zu aktivieren, wenn der Fehler als leichter Fehler (Z1) klassifiziert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System, um bestimmte Funktionen (z.B. ein automatisch mitgeführtes Kurvenlicht) eines Fahrzeugs abhängig von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung zu steuern. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen System.
  • Nach dem Stand der Technik ist ein integrierter Lenkwinkelsensor bei einer elektromechanischen Lenkung in der Regel so ausgestaltet, dass ein relatives Motorlagesignal eines Unterstützungsmotors der Lenkung über einen Indexgeber an einer Eingangswelle der Lenkung abgeglichen wird, um so eine absolute Lenkwinkelposition zu erhalten. Wird ein Fehler der Lenkwinkelsensorik beispielsweise anhand eines redundanten Überprüfungspfades erfasst, werden vom Lenkwinkel abhängige Funktionen deaktiviert, was zu einer starken Komforteinschränkung des Fahrers führt
  • Verfahren zum Betreiben von Lenksystemen sind z. B. aus den Dokumenten DE 10 2004 028 827 A1 , DE 10 2004 009 821 A1 , DE 199 02 939 A1 sowie DE 10 2004 009 815 A1 bekannt.
  • Es stellt sich daher für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Komforteinschränkungen des Fahrers aufgrund der Deaktivierung der vom Lenkwinkel abhängigen Funktionen im Fehlerfall der Lenkwinkelsensorik zumindest abzumildern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, durch ein System zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs nach Anspruch 7 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung des Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
    • • Erfassen eines Zustands der Lenkwinkelerfassung, um anhand dieses Zustands einen Fehler der Lenkwinkelerfassung zu erkennen.
    • • Klassifizieren des erfassten Fehlers als einen leichten Fehler oder als einen schweren Fehler.
    • • Ausführen der Funktionen in Abhängigkeit von der Klassifizierung des Fehlers, um die Funktionen alle zu deaktivieren, wenn der Fehler als ein schwerer Fehler klassifiziert wird, und um eine oder mehrere der Funktionen zu aktivieren, wenn der Fehler als ein leichter Fehler klassifiziert wird. Dabei ist die Deaktivierung einer Funktion derart zu verstehen, dass die entsprechende von dem Lenkwinkel abhängige Funktion gar nicht erst aktiviert werden kann, wenn der Fehler als schwerer Fehler klassifiziert ist. Sollte die entsprechende Funktion bereits aktiviert worden sein, wird sie deaktiviert, sobald der schwere Fehler erfasst wurde. Die Aktivierung der mindestens einen von dem Lenkwinkel abhängigen Funktion ist dabei derart zu verstehen, dass die mindestens eine Funktion aktivierbar ist, wenn der Fehler als leichter Fehler klassifiziert ist. Mit anderen Worten kann die mindestens eine Funktion aktiviert werden, wenn die zu ihrer Aktivierung notwendigen Bedingungen vorliegen. Die Aktivierung der mindestens einen Funktion wird demnach nicht verhindert, wenn der erfasste Fehler nur als ein leichter Fehler klassifiziert wird.
  • Indem zwischen leichten und schweren Fehlern der Lenkwinkelerfassung unterschieden wird, können vorteilhafterweise bestimmte Funktionen, die von der Erfassung eines Lenkwinkels abhängig sind, auch dann aktiviert werden, wenn es sich bei dem Fehler der Lenkwinkelerfassung nur um einen leichten Fehler handelt. Dadurch liegt zumindest bei leichten Fehlern der Lenkwinkelerfassung eine geringere Komforteinbuße für den Fahrer vor, als es nach dem Stand der Technik der Fall ist.
  • Das Erfassen des Zustands der Lenkwinkelerfassung kann dabei durchgeführt werden, indem zusätzlich zum Lenkwinkel des Fahrzeugs eine Information zur Überprüfung des Lenkwinkels erfasst wird. Anhand dieser eigentlich redundanten Information, welche beispielsweise anhand von Raddrehzahlen oder anhand eines Indexgebers ermittelt wird, kann dann zum einen der Fehler der Lenkwinkelerfassung erkannt und zum anderen die Klassifizierung des Fehlers vorgenommen werden.
  • Die Lenkwinkelinformationen kann beispielsweise aus der Motorlage des Elektromotors der Lenkung erzeugt werden. Dazu wird meist ein relatives Motorlagesignal des Unterstützungsmotors bzw. Elektromotors über einen Indexgeber an der Eingangswelle abgeglichen und daraus eine absolute Lenkwinkelposition berechnet. Um diese Lenkwinkelinformation zu plausibilisieren, wird insbesondere eine Referenzmarke (ein Indexsensor) an der Eingangswelle der Lenkung verbaut. Dabei kann ein Magnet, welcher in der 0°-Lage der Lenkung verbaut ist, eingesetzt werden. Da dieser Magnet nur beim Überlenken eine Überprüfung des Lenkwinkels gewährleistet, sind in der Regel weitere Plausibilitätsalgorithmen implementiert, welche auftretende Momente und Geschwindigkeiten erfassen und anhand davon den Lenkwinkel plausibilisieren.
  • Anstelle der Überprüfung des erfassten Lenkwinkels anhand der redundanten Information kann der Zustand der Lenkwinkelerfassung auch anhand einer Auswertung von Fehlersignalen der Lenkwinkelerfassung bzw. Lenkwinkelsensorik erfasst werden.
  • In der Klasse der schweren Fehler wird zwischen einer ersten Kategorie, in welcher der Lenkwinkel als nicht initialisiert gilt, und einer zweiten Kategorie, in welcher der Lenkwinkel aufgrund eines Fehlers in der Sensorik zum Erfassen des Lenkwinkels oder aufgrund eines Fehlers in einer Vorrichtung zum Einstellen des Lenkwinkels als fehlerhaft gilt, unterschieden.
  • Der schwere Fehler der zweiten Kategorie wird als ein fataler Fehler angesehen, bei welchem alle vom Lenkwinkel abhängigen Funktionen insbesondere so lange deaktiviert bleiben, bis der Fehler in der Sensorik oder in der Vorrichtung behoben worden ist. Dagegen gilt ein schwerer Fehler der ersten Kategorie als so genannter heilbarer Fehler, bei welchem der Lenkwinkel beispielsweise nach einer negativen Überprüfung anhand einer festen Referenz als fehlerhaft eingestuft wurde. Sobald die Initialisierung des Lenkwinkels wieder erfolgt ist, indem beispielsweise der Bezug zur festen Referenz hergestellt oder ein entsprechendes Anlernen durchgeführt wurde, können die vom Lenkwinkel abhängigen Funktionen nach einem schweren Fehler der ersten Kategorie wieder aktiviert werden.
  • Beim Vorliegen eines schweren Fehlers der zweiten Kategorie muss nach der Behebung des Fehlers der Sensorik oder der Vorrichtung insbesondere ebenfalls zuerst die Initialisierung des Lenkwinkels erfolgreich erfolgen, bevor die vom Lenkwinkel abhängigen Funktionen wieder eingesetzt bzw. aktiviert werden können.
  • Erfindungsgemäß können Funktionen, welche abhängig von einer Änderung des Lenkwinkels und/oder abhängig von einer Änderungsgeschwindigkeit des Lenkwinkels (und nicht abhängig von einem Absolutwert des Lenkwinkels) sind, auch dann aktiviert werden, wenn der Fehler der Lenkwinkelerfassung als leichter Fehler oder als schwerer Fehler erster Kategorie klassifiziert wird.
  • Vorteilhafterweise wird gemäß dieser Ausführungsform zwischen einer Funktion, welche abhängig vom Absolutwert des Lenkwinkels ist, und einer Funktion, welche abhängig von einer Änderung des Lenkwinkels bzw. abhängig von einem relativen Lenkwinkel ist, unterschieden.
  • Andererseits dürfen erfindungsgemäß sicherheitskritische Funktionen, wie beispielsweise eine Abstandsregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs nicht aktiviert werden, wenn irgendein Fehler der Lenkwinkelerfassung (also auch nur ein leichter Fehler) erfasst wird. Darüber hinaus dürfen auch Funktionen, wie eine automatische Rückstellung der Lenkung in die Mitte (auf die 0°-Position), eine automatische Ermittlung der Endanschläge der Lenkung ausgehend vom Lenkwinkel und eine automatische Ausrichtung des Lichts des Fahrzeugs abhängig vom Lenkwinkel (so genanntes Kurvenlicht) nicht aktivierte werden, wenn irgendein Fehler der Lenkwinkelerfassung vorliegt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung des Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst das System eine Steuerung und die Lenkwinkelerfassung. Das System ist ausgestaltet, um den Zustand der Lenkwinkelerfassung zu erfassen, um dadurch einen Fehler der Lenkwinkelerfassung zu erkennen. Das System ist in der Lage, den Fehler entweder als einen leichten Fehler oder als einen schweren Fehler zu klassifizieren. Das System ist ausgestaltet, um die Funktionen mit Hilfe der Steuerung in Abhängigkeit von der Klassifizierung des Fehlers zu deaktivieren, wenn der Fehler als schwerer Fehler klassifiziert worden ist, und um mit Hilfe der Steuerung eine oder mehrere der Funktionen zu aktivieren, wenn der Fehler als leichter Fehler klassifiziert ist.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
  • Das erfindungsgemäße System ist zur Durchführung einer beliebigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet.
  • Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches ein erfindungsgemäßes System umfasst.
  • Anhand der vorliegenden Erfindung kann ein Fehler der Lenkwinkelerfassung in verschiedene Kategorien unterschieden werden, so dass die Aktivierung von Funktionen, die abhängig vom Lenkwinkel arbeiten, nach ihrem jeweiligen Sicherheitsintegritätslevel erfolgen kann, so dass die höchste Verfügbarkeit dieser Funktionen und einhergehend damit die geringsten Komforteinschränkungen für den Fahrer erzielt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer elektromechanischen Lenkung geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung beispielsweise auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie spurgeführten Fahrzeugen einsetzbar ist.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
    • In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes dreistufiges Konzept einer Lenkwinkelerfassung dargestellt.
    • In 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System schematisch dargestellt.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zustandsübergangsdiagramm. Beim Auftreten eines ersten Ereignisses E1 (z.B. einer Fehlervermutung, welche vorliegt, wenn ein Lenkwinkelplausibilisierungsalgorithmus ein fehlerhaftes Ergebnis liefert) kommt das erfindungsgemäße System aus einem normalen Betriebszustand Z0 in einen ersten Betriebszustand Z1, in welchem ein Fehler des Lenkwinkels vermutet wird (d.h. der Lenkwinkel gilt als unplausibilisiert). In diesem ersten Betriebszustand Z1 ist die Sicherheitsintegrität des Lenkwinkels nicht mehr gegeben und sicherheitskritische Funktionen des Fahrzeugs dürfen den Lenkwinkel nicht mehr verwenden. Funktionen, welche keine Gefahr für den Fahrer darstellen, können im ersten Betriebszustand Z1 weiter verwendet werden. Beim Überlenken der festen Referenzmarke der Lenkung kann eine Entscheidung zur weiteren Bewertung des Fehlers getroffen werden.
  • Ein zweites Ereignis liegt vor, wenn beispielsweise beim Überlenken der festen Referenzmarke kein Fehler des aktuellen Lenkwinkels gegenüber der Referenz erfasst wird. In diesem Fall kommt das System in den normalen Betriebszustand Z0 zurück. Wird dagegen beim Überlenken der festen Referenzmarke ein Fehler des aktuellen Lenkwinkels gegenüber der festen Referenz erfasst, liegt ein drittes Ereignis E3 vor und das System kommt aus dem normalen Betriebszustand Z0 oder aus dem ersten Betriebszustand Z1 in den zweiten Betriebszustand Z2. In diesem Fall liegt ein so genannter heilbarer Fehler vor, wobei in diesem zweiten Betriebszustand Z2 kein Lenkwinkel verfügbar ist. Das Lenkwinkelsignal (d.h. das Signal, welches den absoluten Lenkwinkel anzeigt) darf in diesem zweiten Betriebszustand Z2 nicht verwendet werden. Dagegen dürfen Funktionen des Fahrzeugs einen relativen Lenkwinkel, um beispielsweise Lenkbewegungen eines Fahrers zu erkennen, und ein Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal einsetzen.
  • Wenn ein Algorithmus zum (neuen) Anlernen des Lenkwinkels erfolgreich durchgeführt wurde, liegt ein viertes Ereignis E4 und das System kehrt aus dem zweiten Betriebszustand Z2 in den normalen Betriebszustand Z0 zurück. Der Fahrer kann zum Beispiel durch Lenken über den gesamten Lenkhub oder durch geradeaus Fahren das vierte Ereignis herbeiführen, um wieder in den normalen Betriebszustand Z0 zu gelangen. Ein fünftes Ereignis E5 liegt beispielsweise vor, wenn ein Fehler in der Sensorik (z.B. Motorlagesensorik) zum Erfassen des Lenkwinkels bemerkt wird. In diesem Fall kommt das System aus dem normalen Betriebszustand Z0, aus dem ersten Betriebszustand Z1 oder aus dem zweiten Betriebszustand Z2 in den dritten Betriebszustand Z3.
  • In diesem dritten Betriebszustand Z3 darf weder der absolute Lenkwinkel noch der relative Lenkwinkel (z.B. das Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal) von einer Funktion des Fahrzeugs eingesetzt werden. Wenn der Fehler in der Sensorik zum Erfassen des Lenkwinkels behoben worden ist, liegt ein sechstes Ereignis E6 vor, durch welches das System in den zweiten Betriebszustand Z2 zurückkommt. Erst durch ein neues Anlernen E4 der absoluten Lenkwinkelinformation kommt das System in den normalen Betriebszustand Z0 zurück, in welchem die Lenkwinkelinformation wieder uneingeschränkt von allen Funktionen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Fehlerkonzept sieht demnach eine dreistufige Einordnung eines Fehlers der Lenkwinkelerfassung vor:
    1. 1. Einen leichten bzw. vermuteten Fehler, bei welchem die Plausibilisierung des Lenkwinkels nicht möglich ist.
    2. 2. Einen schweren Fehler erster Kategorie bzw. einen bestätigten heilbaren Fehler, bei welchem ein erneutes Anlernen möglich ist.
    3. 3. Einen schweren Fehler zweiter Kategorie bzw. einen Fehler innerhalb der Sensorik, bei welchem ein erneutes Anlernen erst nach der Behebung des Fehlers innerhalb der Sensorik möglich ist.
  • In 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 dargestellt, welches ein erfindungsgemäßes System 20 sowie eine Lenkung 1 mit einem Elektromotor 2 umfasst. Das erfindungsgemäße System 20 umfasst seinerseits einen Lenkwinkelsensor 3 und eine Steuerung 4. Das System 20 ist ausgestaltet, um bestimmte Aktionen bzw. Funktionen des Fahrzeugs 10 abhängig von dem erfassten Lenkwinkel durchzuführen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lenkung
    2
    Elektromotor
    3
    Lenkwinkelsensor
    4
    Steuerung
    10
    Fahrzeug
    20
    System
    Z0
    normaler Betriebszustand
    Z1
    leichter Fehler liegt vor
    Z2
    mittelschwerer bzw. heilbarer Fehler liegt vor
    Z3
    fataler Fehler liegt vor
    E1-E6
    Ereignis

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung von Funktionen eines Fahrzeugs (10) abhängig von einem Zustand einer Lenkwinkelerfassung (3) des Fahrzeugs (10), folgende Schritte umfassend: Erfassen eines Zustands der Lenkwinkelerfassung (3), um einen Fehler der Lenkwinkelerfassung (3) zu erkennen, Klassifizieren des Fehlers als einen leichten Fehler (Z1) oder als einen schweren Fehler (Z2, Z3), wobei der schwere Fehler als ein schwerer Fehler einer ersten Kategorie (Z2) klassifiziert wird, wenn ein Verlust einer Initialisierung des Lenkwinkels erfasst wird, und dass der schwere Fehler als ein schwerer Fehler einer zweiten Kategorie (Z3) klassifiziert wird, wenn der Fehler in einer Sensorik (3) zum Erfassen des Lenkwinkels oder in einer Vorrichtung (2) zum Einstellen des Lenkwinkels erfasst wird, Durchführen der Funktionen abhängig von der Klassifizierung des Fehlers, um die Funktionen zu deaktivieren, wenn der Fehler als schwerer Fehler (Z2, Z3) klassifiziert wird, und um mindestens eine Funktion der Funktionen zu aktivieren, wenn der Fehler als leichter Fehler (Z1) klassifiziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren ein Lenkwinkel des Fahrzeugs (10) und eine Information zur Überprüfung des Lenkwinkels erfasst werden, und dass der Lenkwinkel anhand der Information überprüft wird, um den Fehler der Lenkwinkelerfassung (3) zu erkennen und zu klassifizieren.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Funktionen zumindest so lange deaktiviert werden, wenn der Fehler als schwerer Fehler der zweiten Kategorie klassifiziert wird, bis der Fehler in der Sensorik (3) oder der Vorrichtung (2) behoben ist, und dass die Funktionen nur so lange deaktiviert werden, wenn der Fehler als der schwere Fehler erster Kategorie klassifiziert wird, bis die Initialisierung des Lenkwinkels wieder erfolgt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Funktionen nach einem Auftreten des schweren Fehlers der zweiten Kategorie (Z3) erst wieder aktiviert werden, wenn der Fehler der Sensorik (3) oder der Vorrichtung (2) behoben ist und die Initialisierung des Lenkwinkels wieder erfolgt ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren Funktionen, welche abhängig von einer Änderung des Lenkwinkels und/oder abhängig von einer Änderungsgeschwindigkeit des Lenkwinkels sind, aktiviert werden, auch wenn der Fehler als der leichte Fehler (Z1) oder als der schwere Fehler erster Kategorie (Z2) klassifiziert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren weitere Funktionen eine Abstandsregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs (10) umfassen, und dass die weiteren Funktionen deaktiviert werden, wenn der Fehler erkannt wird.
  7. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das System (20) eine Steuerung (4) und die Lenkwinkelerfassung (3) umfasst, wobei das System (20) ausgestaltet ist, um den Zustand der Lenkwinkelerfassung (3) zu erfassen, um einen Fehler der Lenkwinkelerfassung (3) zu erkennen, wobei das System (20) ausgestaltet ist, um den Fehler als einen leichten Fehler (Z1) oder als einen schweren Fehler (Z2, Z3) zu klassifizieren, und wobei das System (20) ausgestaltet ist, um die Funktionen mit der Steuerung (4) abhängig von der Klassifizierung des Fehlers zu deaktivieren, wenn der Fehler als schwerer Fehler (Z2, Z3) klassifiziert ist, und um mit der Steuerung (4) mindestens eine Funktion der Funktionen zu aktivieren, wenn der Fehler als leichter Fehler (Z1) klassifiziert ist.
  8. Fahrzeug mit einem System (20) nach Anspruch 7.
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