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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kalibrierung eines in einem Fahrzeug eingebauten Sensors.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, über Sensorsysteme in Fahrzeugen aktuelle Informationen über Fahrzeugzustandsgrößen wie z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Beschleunigung in Längs- und Querrichtung zu erhalten. Die Fahrzeugzustandsgrößen können in verschiedenen Aggregaten und Systemen im Fahrzeug verwendet werden, beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen und in Fahrsicherheitssystemen, über die ein selbsttätiger Eingriff in das Fahrverhalten durchgeführt werden kann. Ein derartiges Fahrsicherheitssystem ist beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), mit dessen Hilfe das Fahrzeug stabilisiert werden kann.
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Voraussetzung für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Fahrerassistenzsysteme und Fahrsicherheitssysteme ist eine hohe Signalgüte der von der Sensorik gelieferten Messdaten. Hierbei ist darauf zu achten, dass Einbautoleranzen bei der Montage der Sensorik im Fahrzeug nicht zu einem unzulässigen Fehler führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen Einbautoleranzen bei der Montage einer Sensorik in einem Fahrzeug zu kompensieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Kalibrierung von Sensoren verwendet, die in Fahrzeugen eingebaut sind. Der Sensor ist fest mit dem Fahrzeug verbunden und liefert Sensorsignale, insbesondere Fahrzeugzustandsgrößen, die ggf. in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug weiterverarbeitet werden können. Auf der Grundlage derartiger Messwerte, die von dem Sensor geliefert werden, können beispielsweise Fahrerassistenzsysteme und Fahrsicherheitssysteme betrieben werden, die selbsttätig in den Fahrzustand des Fahrzeugs eingreifen und ein autonomes oder teilautonomes Fahren ermöglichen. Als Fahrerassistenzsystem kommt zum Beispiel eine Einparkhilfe in Betracht, als Fahrsicherheitssystem beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).
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Die Sensoren werden während des Herstellungsprozesses in die Fahrzeuge eingebaut. Die Sensoren können eine Lageabhängigkeit aufweisen, insbesondere dergestalt, dass die gelieferten Sensorsignale von der Winkelposition des Sensors im Fahrzeug abhängen. Beispielsweise können Winkelabweichungen in der Einbauposition des Sensors um die Fahrzeuglängsachse oder um die Fahrzeugquerachse auch im Falle eines ebenen Untergrunds, auf dem das Fahrzeug steht, zu einer dauerhaften Abweichung (Offset) in den Beschleunigungssignalen eines Längs- oder Querbeschleunigungssensors führen. Zur Vermeidung eines fehlerhaften Sensorsignals muss daher entweder der Sensor mit hoher Präzision im Fahrzeug eingebaut werden oder nach dem Einbau kalibriert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Kalibrierung des Sensors, was den Vorteil hat, dass Lageabweichungen des Sensors von einer idealen Sollposition, beispielsweise auf Grund von Einbautoleranzen, über die Kalibrierung erfasst und kompensiert werden. Die Kalibrierung des Sensors erfolgt im Anschluss an den Fahrzeug-Herstellungs- bzw. Produktionsprozess, so dass der Kalibrierungsschritt nicht in den Produktionsprozess des Fahrzeugs integriert werden muss und den Produktionsprozess daher auch nicht stört. Die Kalibrierung wird vielmehr erst nach Abschluss des Fahrzeug-Produktionsprozesses durchgeführt.
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Die Kalibrierung erfolgt auf selbsttätige Weise, indem nach Abschluss des Fahrzeug-Produktionsprozesses selbsttätig ein Auslösungssignal generiert wird, welches den Kalibrierungsprozess startet. Das Auslösungssignal wird erst erzeugt, nachdem der Produktionsprozess abgeschlossen ist. Die Erzeugung des Auslösungssignals wiederum kann von einem den Abschluss des Produktionsprozesses kennzeichnenden Ereignis abhängen.
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Während des Kalibrierungsvorgangs wird im Sensor eine Reihe von Sensorsignalen erzeugt, die als Funktion der Neigung des Bodens kalibriert werden, auf dem das Fahrzeug steht. Da die Kalibrierung zu einem definierten Zeitpunkt durchgeführt wird, ist die Position des Fahrzeugs einschließlich der Neigung des Bodens bekannt, auf dem sich das Fahrzeug während der Kalibrierung befindet. Aus der Neigung des Bodens resultiert ein Offset in den Sensorsignalen, der bei der Kalibrierung berücksichtigt wird. Ungeachtet des Offsets, der auf eine eventuelle Bodenneigung zurückgeht, kann aus den Sensorsignalen ein Offset ermittelt werden, der auf Abweichungen der Einbauposition von einer idealen Einbaulage zurückgeht. Dieser Offset wird abgespeichert und kann nach Abschluss des Kalibrierungsvorganges bei den Sensorsignalen berücksichtigt werden, die im laufenden Betrieb von dem Sensor erzeugt werden.
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Das Kalibrierungsverfahren kann sowohl auf einem ebenen Boden als auch auf einem geneigten Boden durchgeführt werden. Es können sowohl Neigungen des Bodens um die Fahrzeuglängsachse als auch um die Fahrzeugquerachse berücksichtigt werden. Auch bei der Kalibrierung zur Kompensation von schiefwinkligen Einbaulagen des Sensors im Fahrzeug können Winkelabweichungen gegenüber der Fahrzeuglängsachse und/oder gegenüber der Fahrzeugquerachse berücksichtigt werden.
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Die Kalibrierung wird vorteilhafterweise bei Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt. Es ist aber auch möglich, die Kalibrierung bei einer Bewegung des Fahrzeugs vorzunehmen, wobei in diesem Fall vorzugsweise der Boden, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, keine oder eine konstante Neigung aufweist. Bei einer Kalibrierung während einer Fahrzeugbewegung weist das Fahrzeug vorteilhafterweise eine konstante Geschwindigkeit auf und fährt bevorzugt geradeaus.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird das Auslösungssignal für den Beginn des Kalibrierungsvorganges bei einem Start des Fahrzeugmotors erzeugt, welcher für die Fortbewegung des Fahrzeugs verantwortlich oder zumindest mitverantwortlich ist. Bei dem Fahrzeugmotor handelt es sich beispielsweise um eine Brennkraftmaschine; gegebenenfalls kommt auch ein Elektromotor als Fahrzeugmotor oder ein Hybridantrieb mit einer Kombination von Brennkraftmaschine und Elektromotor in Betracht.
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Der Start des Motors stellt das Auslösungssignal dar bzw. führt zum Erzeugen eines Auslösungssignals, um den Kalibrierungsvorgang durchzuführen. Der Kalibrierungsvorgang kann an einen definierten Startvorgang des Fahrzeugmotors gekoppelt werden, welcher mit dem Ende des Fahrzeug-Produktionsprozesses zusammenfällt. Üblicherweise wird der Fahrzeugmotor bereits während des Fahrzeug-Produktionsprozesses ein- oder mehrmals gestartet, so dass das Ende des Produktionsprozesses durch einen bestimmten Startvorgang gekennzeichnet ist, der auf mehrere vorhergehende Startvorgänge folgt. Bei diesem Startvorgang, an den sich beispielsweise eine Fahrt des fertig produzierten Fahrzeuges aus einer Produktionsanlage zu einem außerhalb gelegenen Stellplatz anschließt, wird vorteilhafterweise der Kalibrierungsschritt noch während des Stillstandes des Fahrzeuges durchgeführt.
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Das Auslösungssignal wird vorzugsweise in einem Motorsteuergerät des Fahrzeugs generiert, das die Startvorgänge des Fahrzeugmotors initiiert. Ist beispielsweise der fünfte Startvorgang kennzeichnend für das Ende des Produktionsprozesses, so kann bei diesem Startvorgang ein Auslösungssignal zum Kalibrieren des Sensors generiert werden.
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Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Beschleunigungssensor, vorzugsweise zur Ermittlung von Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen im Fahrzeug. Dieser Sensor kann Teil einer Inertialsensorik sein, die in die Hydraulikeinheit eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) integriert ist.
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Das Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab. Bei dem Regel- bzw. Steuergerät kann es sich um das Motorsteuergerät handeln.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit eingebautem Beschleunigungssensor,
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2 ein Ablaufschema zur Kalibrierung der Sensorsignale des Sensors.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, das mit einem Fahrzeugmotor 2 ausgestattet ist, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und mit einem Sensor 3 ausgestattet ist, insbesondere einem Beschleunigungssensor zur Ermittlung der Fahrzeuglängsbeschleunigung und/oder der Fahrzeugquerbeschleunigung. Der Sensor 3 kann Teil einer Inertialsensorik sein, die in einer Hydraulikeinheit eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) integriert ist.
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Der Sensor 3 liefert Beschleunigungssignale, deren Wert von der Neigung des Bodens 4 abhängt, auf dem sich das Fahrzeug befindet. Je nach Neigung des Bodens 4 – mit gestrichelten Linien dargestellt – liefert der Sensor 3 gemäß den eingetragenen Pfeilen unterschiedliche Beschleunigungssignale. Auch Einbautoleranzen, die zu einer Winkelabweichung des Sensors gegenüber der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeugquerachse führen, haben Einfluss auf die Beschleunigungssignale und führen zu einem Signal-Offset, der mithilfe eines Kalibrierungsvorganges erfasst wird, so dass der Offset im laufenden Betreib kompensiert werden kann.
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In 2 ist ein Ablaufschema zur Durchführung der Kalibrierung des Sensors dargestellt. Um den Fahrzeug-Produktionsprozess nicht zu stören, wird der Kalibrierungsschritt nach Abschluss des Fahrzeug-Produktionsprozesses durchgeführt. Die Durchführung erfolgt selbsttätig, indem unter definierten Bedingungen eine Reihe von Sensorsignalen im Fahrzeugstillstand erzeugt werden und aus den Sensorsignalen ein Offset ermittelt und abgespeichert wird, welcher während des normalen Fahrbetriebs von den Sensorsignalen addiert bzw. subtrahiert wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Einbautoleranzen des Sensors im Fahrzeug hingenommen werden können, so dass keine unverhältnismäßig hohen Anforderungen an die Einbautoleranzen notwendig sind.
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In einem ersten Verfahrensschritt 10 wird zunächst abgefragt, ob der Fahrzeug-Produktionsprozess abgeschlossen ist und die Bedingungen für einen Start des Kalibrierungsvorgangs erfüllt sind. In diesem Fall wird ein Auslösungssignal zum Starten des Kalibrierungsvorganges erzeugt. Der Beginn des Kalibrierungsvorgangs ist an das Ende des Fahrzeug-Produktionsprozesses gekoppelt und wird anhand eines bestimmten Starts des Fahrzeugmotors festgestellt. Bei dem Fahrzeugmotor handelt es sich beispielsweise um eine Brennkraftmaschine.
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Der Fahrzeugmotor wird während des Fahrzeug-Produktionsprozesses üblicherweise mehrere Male gestartet. Nach Beendigung des Produktionsprozesses muss das fertiggestellte Fahrzeug gestartet und aus der Produktionsanlage auf einen Stellplatz gefahren werden; dieser Startvorgang kann in einem Motorsteuergerät detektiert werden, woraufhin ein Auslösungssignal zur Durchführung des Kalibrierungsvorgangs erzeugt wird.
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Dementsprechend wird im Verfahrensschritt 10 abgefragt, ob der definierte, das Ende des Produktionsprozesses kennzeichnenden Startvorgang vorliegt. Ist dies noch nicht der Fall, wird der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Beginn des Verfahrensschrittes 10 zurückgekehrt und diese Abfrage in zyklischen Abständen erneut durchgeführt.
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Ergibt dagegen die Abfrage im Schritt 10, dass der definierte Startvorgang vorliegt, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrensschritt 11 vorgerückt, in welchem der Kalibrierungsprozess durchgeführt wird. Dies erfolgt über ein Auslösungssignal, das im Motorsteuergerät generiert wird, woraufhin eine Reihe von Sensorsignalen im Sensor erzeugt werden, aus denen ein Offset ermittelt wird. Beim Kalibrierungsvorgang kann die Neigung des Bodens, auf dem das Fahrzeug steht, berücksichtigt werden, um eine Verfälschung des Offsets, welcher auf Einbautoleranzen des Sensors zurückzuführen ist, auszuschließen.
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Im folgenden Verfahrensschritt 12 können zusätzlich Bedingungen abgefragt werden, bei deren Erfüllung der Kalibrierungsprozess beendet wird. Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass während des Kalibrierungsprozesses das Fahrzeug stillsteht. Dementsprechend kann im Schritt 12 abgefragt werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit ungleich null ist; ist dies nicht der Fall, so steht das Fahrzeug still und es kann der Nein-Verzweigung folgend zurückgekehrt und der Kalibrierungsprozess fortgeführt werden, anderenfalls wird der Ja-Verzweigung entsprechend vorgerückt und der Kalibrierungsprozess beendet. Als weitere Abfrage kann im Schritt 12 berücksichtigt werden, ob eine Mindestanzahl an Sensorwerten bereits generiert worden ist, die beim Kalibrierungsprozess zu berücksichtigen sind. Ist dies noch nicht der Fall, wird wie vorbeschrieben der Nein-Verzweigung folgend der Kalibrierungsvorgang im Schritt 11 fortgesetzt, anderenfalls wird der Ja-Verzweigung folgend vorgerückt und der Kalibrierungsprozess beendet.
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Der ermittelte, auf Einbautoleranzen zurückzuführende Offset wird dauerhaft abgespeichert und kann im laufenden Betrieb zur Korrektur der Sensorsignale berücksichtigt werden.
