DE102017200372A1

DE102017200372A1 - Verfahren, Vorrichtung und System zum Überwachen eines Fahrzeuges durch akustische Diagnose

Info

Publication number: DE102017200372A1
Application number: DE102017200372.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Kohlhuber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-07-12

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren eines Kraftfahrzeuges, insbesondere dessen Fahrwerks, aufweisend die folgende Schritte:- Erfassen eines akustischen Signals außerhalb der Fahrzeugkabine mittels eines Mikrophons, das außerhalb der Kabine des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei das akustische Signal durch ein Bauteil des Fahrzeuges erzeugt wird;- Erfassen zumindest eines Zustandes des Fahrzeuges;- Klassieren des akustischen Signals;- Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges; und- Ermitteln einer Ursache für das akustische Signal auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Überwachen eines Fahrzeuges, insbesondere des Fahrwerkes des Fahrzeugs.
Bei einem Fahrzeug können Verschleiß, unsachgemäßer Gebrauch, kleinere Unfälle oder dergleichen Fehler oder Beschädigungen am Fahrzeug, beispielsweise ausgeschlagene Radlager, Kollision mechanischer Teile, Mängel am Bremssystem, beschädigte Reifen oder dergleichen hervorrufen. Derartige Mängel können allenfalls von einem sehr erfahrenen Fahrer oder ausgebildetem Werkstattpersonal erkannt werden. Derzeit ist für derartige mechanische Mängel keine Möglichkeit zur Diagnose außerhalb eines Werkstattaufenthaltes vorhanden. Dieser Zustand ist unbefriedigend, da die zuvor beschriebenen Mängel sicherheitsrelevant sein können und Folgeschäden verursachen können.
Die DE 199 14 533 A1 schlägt vor, Soll-Spektren in der ersten Betriebszeit eines Fahrzeuges zu speichern und mit Ist-Spektren zu einem späteren Zeitpunkt zu vergleichen.
Die DE 10 2014 217 500 A1 schlägt vor, ein im Innenraum des Fahrzeuges angeordnetes Mikrofon zu verwenden, um ein Geräusch hinsichtlich Frequenz, Lautstärke, Phasenlage und/oder Laufzeitunterschiede zu analysieren.
Die JP 05-310021 A1 , JP 06-122313 A1 und die JP 06-270618 A offenbaren eine FFT im Zusammenhang mit der Federung eines Fahrzeuges.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Überwachen eines Fahrzeuges zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Diagnosevorrichtung nach Anspruch 8 und ein Diagnosesystem nach Anspruch 9 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Diagnostizieren eines Kraftfahrzeuges umfasst den Schritt des Erfassens eines akustischen Signals außerhalb der Fahrzeugkabine mittels zumindest eines Mikrofons, das außerhalb der Kabine des Fahrzeuges angeordnet ist. Das erfasste akustische Signal wird durch ein Bauteil des Fahrzeuges erzeugt. Das Verfahren erfasst zumindest einen Zustand des Fahrzeuges. Der Zustand kann ein temporärer oder über einen vorbestimmten Zeitraum andauernder Zustand, ein Betriebsart des Fahrzeuges, ein Wechsel der Betriebsart, ein Aktivieren eines Bauteils des Fahrzeuges, eine Änderung der Betriebsart einer Komponente des Fahrzeuges, eine Änderung einer kinematischen Größe des Fahrzeuges oder dergleichen sein. Das akustische Signal wird klassiert. Das Verfahren korreliert das klassierte akustische Signal mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges. Schließlich wird eine Ursache für das akustische Signal aufgrund der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges ermittelt. Werden eine Mehrzahl Mikrophone verwendet, kann der Ort des Bauteils, von dem das akustische Signal emittiert wird, geortet werden.
Der Ausdruck Bauteil kann ein einfaches Bauteil, beispielsweise ein Radlager, oder eine komplexe Baugruppe, beispielsweise einen Antriebsstrang, umfassen.
Viele der zuvor genannten Mängel an einem Fahrzeug, insbesondere an einem Fahrwerk, äußern sich akustisch durch zusätzliche oder abweichende Betriebsgeräusche. Diese Betriebsgeräusche treten häufig in Korrelation mit einer Belastung auf das Fahrzeug, beispielsweise einer Querbeschleunigung, einer Beschleunigung in Längsrichtung, einer Geschwindigkeit etc. auf. Über ein Mikrofon bzw. eine Mehrzahl Mikrofone können derartige abweichende oder zusätzliche Betriebsgeräusche über einen längeren Zeitraum beobachtet und analysiert werden. Die Analyse kann im Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeuges in einer zentralen Einrichtung durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, Mängel oder Fehler in einem frühen Stadium zu ermitteln, bevor ein hochqualifizierter Mitarbeiter das Fahrzeug im Rahmen eines regelmäßigen oder außerplanmäßigen Werkstattaufenthalts untersucht und/oder der Fehler durch verschlechtertes Fahrverhalten oder Folgeschäden sichtbar wird. Dadurch kann einerseits die Sicherheit erhöht werden und andererseits der Verschleiß reduziert werden.
Die Erfindung hat also den Vorteil, dass Mängel und Fehler am Fahrzeug, die sicherheitsrelevant sein können und von einem durchschnittlichen Fahrer nicht erkannt werden, frühzeitig ermittelt werden. Der Fahrer kann anschließend informiert werden, dass er eine Werkstatt zur Behebung des Fehlers besucht werden muss.
Der Zustand des Fahrzeuges kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges, eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges, eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges, ein Verzögern des Fahrzeuges, ein Rekuperieren des Fahrzeuges, ein Verzögern des Fahrzeuges mittels Betätigung der mechanischen Bremse, ein Lenkeinschlag, ein Betätigen der Kupplung, ein Schaltvorgang eines Getriebes, eine Vertikalbewegung des Fahrzeuges, beispielsweise durch Einfedern bzw. ein Dämpfen eines Stoßdämpfers, eine Drehung des Fahrzeuges um die vertikale Achse, eine Drehzahl eine Rades, ein Ruck des Fahrzeuges, eine Gangwahl, ein Schaltvorgang, ein Motormoment, eine Lenkgeschwindigkeit, eine Drehzahl des Antriebsmotors oder dergleichen sein. Der zumindest eine Zustand des Fahrzeuges kann durch einen Sensor erfasst werden oder durch eine Steuerungseinrichtung an das Verfahren übergeben werden.
Der Schritt des Klassierens des akustischen Signals kann beispielsweise das Ermitteln des Spektrums des akustischen Signals, das Ermitteln von Komponenten mit einer im wesentlichen pulsierenden Amplitude und/oder das Ermitteln von Komponenten mit einer im wesentlichen konstanten (quasikonstanten) Amplitude des akustischen Signals umfassen. Der Schritt des Klassierens des akustischen Signals kann das Ermitteln der Frequenzanteile des akustischen Signals, das Ermitteln, ob das akustische Signal über einen ersten Zeitraum eine quasikonstanten Amplitude aufweist, und/oder das Ermitteln, ob das akustische Signal über einen Zeitraum eine pulsierende Amplitude aufweist, die mit einer Pulsierperiodendauer pulsiert, umfassen.
Bei einem Kraftfahrzeug erzeugen bestimmte Defekte quasikonstante Geräusche, die sich über einen längeren Zeitraum quasikonstant erstrecken. Die Frequenz und/oder die Amplitude eines derartigen Geräusches kann von Fahrzuständen abhängen, beispielsweise Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, Lenkeinschlag, Motordrehzahl oder dergleichen. Zum Ermitteln der Ursache für das akustische Signal können die Frequenzanteile und/oder die Amplitude wesentlich sein. Da das akustische Signal von einem Defekt eines Bauteils erzeugt wird, ist die Amplitude nicht im mathematischen Sinn konstant. Vielmehr kann die Amplitude des quasikonstanten akustischen Signals innerhalb einer Schwankungsbreite variieren, die bei mechanischen Defekten üblich ist, beispielsweise um +/-3 dB, vorzugsweise um +/- 5 dB.
Es gibt auch Defekte, die ein pulsierendes Signal erzeugen, das die pulsierende Amplitude aufweist, die mit der Pulsierperiodendauer pulsiert. Die Pulsierperiodendauer kann beispielsweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, von dem Lenkeinschlag, der Querbeschleunigung, dem Betätigen einer Bremse oder dergleichen abhängen. Die Pulsierperiodendauer des akustischen Signals kann im Abhängigkeit des Fahrzustandes variieren, obwohl das akustische Signal unabhängig vom Fahrzustand im Wesentlichen das gleiche Spektrum aufweist. Letzteres kann bei einem pulsierenden Quietschen der Fall sein, wobei der zeitlichen Abstand zwischen den Quietschgeräuschen von der Geschwindigkeit abhängt.
Es ist denkbar, dass ein Defekt bei einem Fahrzustand ein akustischen Signal mit einer quasikonstanten Amplitude und bei einem anderen Fahrzustand ein akustisches Signal mit einer pulsierenden Amplitude erzeugt. Es ist auch möglich, dass ein Defekt bei zumindest einem Fahrzustand ein erstes akustisches Signal erzeugt, das eine quasikonstante Amplitude aufweist, dem ein zweites akustisches Signal überlagert ist, das eine pulsierende Amplitude aufweist. Das erste und zweite akustischen Signal können die gleiche und/oder eine unterschiedliche Frequenz aufweisen. Das erste und zweite akustische Signal bilden ein physikalisches Signal und die Ausdrücke erstes akustisches Signal und zweites akustisches Signal werden im Sinne einer Signalanalyse verwendet, um das physikalische Signal zu klassieren.
Der Zeitraum, während dessen das akustische Signal mit der quasikontinuierlichen Amplitude und/oder das akustische Signal mit der pulsierenden Amplitude erfasst wird, dauert im Wesentlichen so lange wie der Fahrzustand, bei dem das jeweilige akustische Signal auftritt. Der Zeitraum kann sich von wenigen Sekunden, über mehrere Minuten bis hin zu mehreren Stunden erstrecken.
Das Merkmal Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges ist nicht notwendigerweise als Kreuzkorrelation im mathematischen Sinne zu verstehen. Dieses Merkmal kann in seinem ursprünglichen Wortsinn, nämlich dem Ermitteln einer Übereinstimmung oder Ähnlichkeit, verstanden werden.
Nachfolgend werden Beispiele für das Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges offenbart.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges umfassen. Eine derartige Abhängigkeit kann auf einen Defekt am Antriebsstrang oder einem Reifen hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einem Fahrzeugzustand kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges umfassen. Eine derartige Abhängigkeit kann auf einen Defekt eines Radlagers oder eines Reifens hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse des Fahrzeuges aufweisen. Es versteht sich, dass eine derartige Abhängigkeit auf einen Defekt der mechanischen Bremsanlage hinweisen kann.
Alternativ hierzu oder zusätzlich kann der Schritt des Ermittelns der Korrelation zwischen dem klassierten akustischen Signal und dem zumindest einem Zustand des Fahrzeuges den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Eine derartige Abhängigkeit weist auf einen Defekt am Antriebsstrang hin.
Der Schritt des Ermittelns einer Korrelation zwischen dem klassierten akustischen Signals und dem zumindest einem Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einer Beschleunigung des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Es versteht sich, dass eine derartige Abhängigkeit auf einen Defekt eines Radlagers, eine fehlerhafte Spureinstellung, ein Defekt eines Reifens oder dergleichen hinweisen kann.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann das Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges aufweisen. Eine derartige Abhängigkeit kann beispielsweise auf einen Defekt des Radlagers hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges umfassen. Dadurch lassen sich Defekte an einem Radlager oder an einem Reifen erkennen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse des Fahrzeuges aufweisen. Dadurch lassen sich Defekte an einer Bremse erkennen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann das Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Durch eine derartige Abhängigkeit lassen sich Defekte am Antriebsstrang erkennen.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Eine derartige Abhängigkeit kann auf einen Defekt eines Radlagers oder eines Reifens hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann das Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges umfassen. Eine derartige Abhängigkeit kann beispielsweise einen Defekt eines Reifens anzeigen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges aufweisen. Eine derartige Abhängigkeit kann auf einen Defekt einer mechanischen Bremse, einer Gelenkwelle, eines Radgelenkes oder dergleichen hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einem Betätigen einer mechanischen Bremse des Fahrzeuges aufweisen. Es versteht sich, dass eine derartige Abhängigkeit auf einen Defekt der mechanischen Bremse des Fahrzeuges hinweisen kann.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges umfassen. Eine derartige Abhängigkeit kann beispielsweise auf einen Defekt eines Reifens hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Auch diese Abhängigkeit kann auf einen Defekt eines Reifen hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges umfassen. Eine derartige Abhängigkeit kann auf einen Defekt der Bremse oder eines Reifens hinweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der ersten Pulsierperiodendauer des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges umfassen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der ersten Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse des Fahrzeuges aufweisen. Es versteht sich, dass hierdurch ein Defekt der mechanischen Bremse ermittelt werden kann.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der ersten Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges aufweisen. Durch eine derartige Abhängigkeit kann ein Defekt einer Bremse, eines Reifens, eines Antriebsstrangs ermittelt werden.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der ersten Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einer Beschleunigung des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges aufweisen.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einer Betätigung der Kupplung aufweisen, um einen Defekt der Kupplung erkennen zu können.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang aufweisen, um einen Defekt eines Getriebes erkennen zu können.
Der Schritt des Korrelierens des akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Antriebsmotors aufweisen, um einen Defekt des Antriebsmotors erkennen zu können.
Der Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann das Erfassen des Ortes des Defektes umfassen. Dadurch kann erkannt werden, welches Radlager, welches Rad, welcher Reifens oder dergleichen defekt ist. Beispielsweise kann die Abhängigkeit des klassierten akustischen Signals von Lenkwinkel, der Querbeschleunigung etc. verwendet werden, um den Ort des Defektes zu erkennen.
Der Schritt des Ermittelns einer Ursache für das akustische Signal kann den Schritt des Abrufens einer Datenbank auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges aufweisen. Die Datenbank kann in einem Gerät des Fahrzeuges, beispielsweise in einem Steuergerät, einer zentralen Einrichtung, beispielsweise einem Backend, implementiert sein. Die Datenbank kann bei im Wesentlichen allen Fahrzeugen des gleichen Typs vorhanden sein.
Der Schritt des Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit einer Vertikalbewegung des Fahrzeuges, beispielsweise bei einem Dämpfen mittels eines Stoßdämpfers des Fahrzeuges, aufweisen, um einen Defekt eines Stoßdämpfers zu erkennen.
Der Schritt des Korrelierens kann den Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges während eines Zeitraumes umfassen. Dadurch können Defekte gefunden werden, die lediglich bei einer Überlagerung von mehreren Fahrzuständen auftreten.
Dar Schritt des Korrelierens kann den Schritt des Korrelierens des klassierten akustischen Signals mit einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug jeden der Mehrzahl von Zuständen während eines unterschiedlichen Zeitraumes einnimmt. Dadurch kann beispielsweise der Ort des Defektes geortet werden, wenn das akustische Signal nur bei bestimmten Fahrzuständen auftritt, beispielsweise nur bei Rechtskurven und bei Linkskurven.
Dar Schritt des Korrelierens kann den Schritt des Korrelierens einer Mehrzahl klassierter akustischer Signale mit dem einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug einen der Mehrzahl von Zuständen während eines unterschiedlichen Zeitraumes einnimmt, während der jeweils ein akustisches Signal erfasst wird. Es ist möglich, dass ein Defekt bei unterschiedlichen Zuständen des Fahrzeuges unterschiedliche akustische Signale verursacht. Es versteht sich, dass das Fahrzeug während eines Zeitraumes einen oder mehrere Zustände einnehmen kann.
Der Schritt des Ermittelns einer Ursache für das akustische Signal kann auch das Verwenden eines statistischen Verfahrens zum Zuordnen des klassierten akustischen Signals und des zumindest einen Zustand des Fahrzeuges zu einer Ursache aufweisen.
Ferner kann der Schritt des Ermittelns einer Ursache für das akustische Signal den Einsatz von Algorithmen zur künstlichen Intelligenz, eines neuronalen Netzes oder der so genannten Fuzzy-Logik aufweisen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Eingebens der Ursache für das akustische Signal und den Schritt des Speicherns der Korrelation des akustischen Signals mit zumindest einem Fahrzustand aufweisen. Ein qualifizierter Mitarbeiter einer Werkstatt kann nach seiner Diagnose die Ursache bzw. den Defekt in einer Datenbank zusammen mit dem klassierten akustischen Signals und dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges, bei dem das akustische Signal aufgetreten ist, speichern. Beispielsweise kann eine derartige Korrelation in einer Datenbank gespeichert werden. Dadurch werden während des Einsatzes Korrelationsmuster zwischen akustischen Signalen, zumindest einem Fahrzustand und einer Ursache für einen Defekt gespeichert. Somit entsteht ein lernendes Verfahren, das seine Wissensbasis erweitert. Ferner ist es möglich, die Datenbank in der zentralen Einrichtung und im Fahrzeug zu aktualisieren, so dass alle Fahrzeuge des gleichen Typs auf die neu abgespeicherte Korrelation zugreifen können.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das, wenn es in einen Computer mit einem Prozessor und einem Speicher geladen ist, die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.
Unter einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Diagnosevorrichtung zur Diagnose eines Fahrzeuges, insbesondere eines Fahrwerks eines Fahrzeuges. Die Diagnosevorrichtung umfasst ein Mikrofon, das außerhalb der Kabine des Fahrzeuges angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, ein akustisches Signal außerhalb der Fahrzeugkabine zu erfassen. Das akustische Signal wird durch ein Bauteil des Fahrzeuges erzeugt. Die Diagnosevorrichtung umfasst ferner eine Auswertevorrichtung, die mit dem Mikrofon gekoppelt ist, und die mit einem Sensor und/oder einer Steuerungseinrichtung gekoppelt ist. Der Sensor und/oder die Steuerungseinrichtung übergeben zumindest einen Zustand des Fahrzeuges der Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, das akustische Signal zu klassieren, das klassierte akustische Signal mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges zu korrelieren und eine Ursache für das akustische Signal auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Fahrzustand zu ermitteln.
Die Diagnosevorrichtung kann so weitergebildet sein, wie zuvor hinsichtlich des Verfahrens beschrieben wurde.
Die Diagnosevorrichtung kann lediglich im Kraftfahrzeug angeordnet sein. Die Diagnosevorrichtung kann aber auch teilweise im Fahrzeug und teilweise in einer zentralen Einrichtung, beispielsweise einem so genannten Back-End, angeordnet sein.
Die Erfindung offenbart auch ein Diagnosesystem mit der zuvor beschriebenen Diagnosevorrichtung. Das Diagnosesystem umfasst ferner eine Datenbank, eine Eingabeschnittstelle und eine Speichereinrichtung. Die Auswerteeinrichtung umfasst eine Schnittstelle, die dazu ausgebildet ist, die Korrelation des akustischen Signals mit einem Fahrzustand in der Datenbank zu speichern. Die Eingabeschnittstelle ist dazu ausgebildet, eine Ursache für das akustische Signal einzugeben. Die Speichereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Ursache für das akustische Signal zugeordnet zu der Korrelation des akustischen Signals mit zumindest einem Fahrzustand in der Datenbank zu speichern.
Die Datenbank kann sich außerhalb des Fahrzeuges befinden.
Das Diagnosesystem kann eine Verteileinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des Inhaltes der zentralen Datenbank an die Auswerteeinrichtung zu übertragen. Dadurch erhält die Auswerteeinrichtung zusätzliche Korrelationen zwischen einem klassierten akustischen Signals, zumindest einem Fahrzustand des Fahrzeuges und einer möglichen Fehlerursache. Dadurch kann die Wissensbasis des Diagnosesystems und der Diagnosevorrichtung erweitert werden.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben, die eine nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei

1 schematisch ein Fahrzeug zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 die Geschwindigkeit und den Lenkeinschlagwinkel des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Zeit zeigt und
3 die Einhüllende der Amplitude eines akustischen Signals zeigt.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die ein Kraftfahrzeug 100 zeigt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Diagnostizieren eines Fahrzeuges und eine Diagnosevorrichtung 110 implementiert sind. Das Fahrzeug umfasst einen Antriebsmotor 116 und eine Mehrzahl Räder 130, 140. Das Vorderrad 130 umfasst einen Reifen 132 und eine Felge 134, die mittels eines Radlagers 136 am Fahrzeug 100 gelagert ist. Das Vorderrad wird mittels einer Scheibenbremse 138 gebremst. Ein Stoßdämpfer 170 dämpft Schwingungen des Vorderrades 130.
Das hintere Rad 140 umfasst einen Reifen 142, eine Felge 144, die mittels eines Radlagers 146 am Fahrzeug 100 gelagert ist. Das hintere Rad 140 wird mittels einer Scheibenbremse 148 gebremst. Ein Stoßdämpfer 172 dämpft Schwingungen des Hinterrades 140. Das Fahrzeug 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 116, der als Antriebsmotor fungiert, und das Fahrzeug 100 über eine Kupplung 150, ein Getriebe 152 und einer Kardanwelle 154 als Teil eines Antriebsstrangs antreibt. Selbstverständlich kann das Fahrzeug auch alternativ oder zusätzlich durch eine elektrische Maschine angetrieben werden.
Die Diagnosevorrichtung 110 umfasst eine Auswerteeinrichtung 112 und eine interne Datenbank 114. Die Diagnosevorrichtung umfasst ferner eine Mehrzahl Mikrofone 118, 120, 122, wobei ein erstes Mikrofon 118 in einem vorderen Radkasten, ein zweites Mikrofon 120 am Unterboden des Fahrzeuges 10 drittes Mikrofon 122 am hinteren Radkasten angeordnet ist.
Die Auswerteeinrichtung 112 wertet die Signale aus, die über die Mikrofone 118, 120, 122 empfangen werden. Die Diagnosevorrichtung 110 kann zumindest ein Mikrofon oder eine Mehrzahl Mikrofone aufweisen. Das Mikrofon kann Schwingungen in der Luft im Bereich von etwa 20 Hz bis etwa 20.000 Hz, bevorzugt im Bereich von etwa 5 Hz bis etwa 30.000 Hz, mehr bevorzugt im Bereich von etwa 2,5 Hz bis etwa 40.000 Hz, erfassen. Die Diagnosevorrichtung 110 ist mit einer Steuerungseinrichtung 160 des Fahrzeugs gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 160 übergibt an die Auswerteeinrichtung 112 Zustände des Fahrzeuges 100, beispielsweise die Drehzahl des Antriebsmotors 116, den Lenkeinschlag, die Betätigung einer Bremse 138, 148 und dergleichen. Ferner ist die Diagnosevorrichtung 110 mit zumindest einem Sensor 162 gekoppelt. Der Sensor 162 ermittelt beispielsweise die Querbeschleunigung und übergibt diese an die Auswerteeinrichtung 112.
Die Auswerteeinrichtung 112 klassiert das von den Mikrofonen 118, 120, 122 aufgenommene akustisches Signal. Beispielsweise ermittelt die Diagnosevorrichtung 112, ob das akustische Signal ein kontinuierliches Signal oder ein pulsierendes Signal ist. Ferner werden Amplituden und Spektren ermittelt, beispielsweise mittels einer schnellen Fouriertransformation (FFT).
Anschließend korreliert die Auswerteeinrichtung 112 das klassierte akustische Signal mit Zuständen des Fahrzeuges, die die Steuerungseinrichtung 160 und der zumindest einen Sensor 162 an die Auswerteeinrichtung übergeben haben. Schließlich ermittelt die Auswerteeinrichtung 112 die Ursache für das akustische Signal auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Fahrzustand. Dazu kann die Auswerteeinrichtung 112 auf Daten zurückgreifen, die in einer lokalen Datenbank im Fahrzeug 114 hinterlegt sind. Falls ein Defekt die Ursache ist, kann der Defekt auf der Anzeigeeinrichtung 164 dem Fahrer angezeigt werden. Der Fahrer kann anschließend eine Werkstatt besuchen, um das defekte Bauteil auszutauschen.
1 zeigt auch einen Diagnosesystem 200, das eine zentrale Datenbank 204 und eine zentrale Einrichtung 206 umfasst. An einem Computer 208 kann ein Benutzer, beispielsweise ein erfahrener Mitarbeiter einer Werkstatt, die Ursache für das akustische Signal, d.h. den Defekt eingeben und diesen mit dem klassierten akustischen Signal und den Zuständen des Fahrzeuges, bei denen das klassierte akustische Signal aufgetreten ist, verknüpft. Diese Daten werden über die zentrale Einrichtung 206 in der zentralen Datenbank 204 speichert. Dadurch werden in der zentralen Datenbank 204 neue Korrelationsmuster zwischen klassierten akustischen Signalen, Fahrzuständen und potentiellen Defekten gespeichert. Die zentrale Einrichtung kann dieses Korrelationsmuster von der zentralen Datenbank 204 über ein Netzwerk 202 und eine Antenne 124 des Fahrzeuges in die lokale Datenbank 114 übertragen.
Es wird auf 2 und 3 Bezug genommen. 2 zeigt die Geschwindigkeit v des Fahrzeuges gegenüber der Zeit t und den Einschlagwinkel φ der gelenkten Räder über die Zeit t.
3 zeigt die Einhüllende 300 des akustischen Signals, das mittels der Mikrofone 118, 120, 122 erfasst wird. Die Einhüllende 300 des akustischen Signals umfasst ein erstes lokales Maximum 302, ein zweites lokales Maximum 306 und ein drittes lokales Maximum 310. Beim ersten lokalen Maximum 302 tritt ein pulsierendes Geräusch mit einer kurzen Pulsierperiodendauer auf, das durch Linien 304 zur Vereinfachung der Darstellung dargestellt ist. Beim zweiten lokalen Maximum 306 tritt ein pulsierendes Signal mit einer langen Pulsierperiodendauer auf, dass mittels Linien 308 zur Vereinfachung der Darstellung dargestellt ist. Beim dritten lokalen Maximum 310 tritt ein im Wesentlichen kontinuierliches Signal auf.
Das beim ersten lokalen Maximum 302 auftretende Signal wird derart klassifiziert, dass es eine erste Pulsierperiodendauer T1 und eine erste Amplitude I1 aufweist. Als Zustand des Fahrzeuges werden eine Geschwindigkeit v1 und einen Winkel φ1 der lenkbaren Räder ermittelt. Doch Korrelation des Lenkwinkels, der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, der quasikonstanten Amplitude I1 und der ersten Pulsierperiodendauer, kann die Auswerteeinrichtung 112 ermitteln, dass eventuell ein Defekt eines Radlagers vorliegen kann.
Zum Zeitpunkt des zweiten lokalen Maximums 306 ermittelt die Auswerteeinrichtung, dass das akustische Signal 306 eine zweite Pulsierperiodendauer T2 aufweist, die länger ist als die erste Pulsierperiodendauer T1. Ferner weist das akustische Signal beim zweiten lokalen Maximum 306 eine zweite Intensität I2 auf, die niedriger als die erste Intensität I1 beim ersten lokalen Maximum 302 ist. Ferner wird ermittelt, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit v2 fährt, die langsamer ist als die Geschwindigkeit v1 zum Zeitpunkt des ersten lokalen Maximum 302. Der Lenkwinkel φ2 zum Zeitpunkt des zweiten lokalen Maximums 306 ist etwa gleich dem Lenkwinkel φ1 zum Zeitpunkt des ersten lokalen Maximums 302. Die Pulsierperiodendauer T1, T2 ist von der Geschwindigkeit v des Fahrzeuges abhängig. Daher ermittelt bzw. bestätigt die Auswerteeinrichtung 112, dass ein Radlager defekt ist und zeigt diesen Defekt einem Fahrer auf der Anzeigeeinrichtung 164 an.
Im Bereich des dritten lokalen Maximums 210 tritt ein kontinuierliches Geräusch bzw. akustisches Signal ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich die Geschwindigkeit v stark und die Steuerungseinrichtung 160 zeigt an, dass die mechanische Betriebsbremse 138, 148 betätigt wird. Folglich ermittelt die Auswerteeinrichtung 112, dass ein Defekt der Bremse vorliegt, beispielsweise eine Verschmutzung, übermäßige Abnutzung, Korrosion des Bremsbelages bzw. Bremsscheibe.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass Mängel und Fehler, die teilweise sicherheitsrelevant sein können und von einem durchschnittlichen Fahrer nicht erkannt werden können, frühzeitig ermittelt werden. Der Fahrer kann beim Erkennen eines derartigen Defektes angewiesen werden, eine Werkstatt zum Prüfen aufzusuchen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19914533 A1 [0003]
DE 102014217500 A1 [0004]
JP 05310021 A1 [0005]
JP 06122313 A1 [0005]
JP 06270618 A [0005]

Claims

Verfahren zum Diagnostizieren eines Kraftfahrzeuges (100), aufweisend die folgenden Schritte: - Erfassen eines akustischen Signals (300) außerhalb der Fahrzeugkabine mittels zumindest eines Mikrophons (118, 120, 122), das außerhalb der Kabine des Fahrzeuges (100) angeordnet ist, wobei das akustische Signal durch ein Bauteil des Fahrzeuges (100) erzeugt wird; - Erfassen zumindest eines Zustandes des Fahrzeuges (100); - Klassieren des akustischen Signals (300); - Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges (100); und - Ermitteln einer Ursache für das akustische Signal (300) auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges (100).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des Fahrzeuges (100) zumindest einen der folgenden Zustände umfasst: - eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100); - eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges (100); - eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges (100); - eine Verzögern des Fahrzeuges (100); - ein Rekuperieren des Fahrzeuges (100); - ein Verzögern des Fahrzeuges (100) mittels Betätigung der mechanischen Bremse; - einen Lenkeinschlag; - eine Betätigung der Kupplung (150); - ein Schaltvorgang des Getriebes (152); - eine Vertikalbewegung des Fahrzeuges; - eine Drehung des Fahrzeuges (100) um die vertikale Achse; - eine Drehzahl eine Rades, - ein Ruck des Fahrzeuges; - eine Gangwahl; - ein Schaltvorgang; - ein Motormoment; - eine Lenkgeschwindigkeit; - eine Drehzahl des Antriebsmotors (116).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Klassierens zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln der Frequenzanteile des akustischen Signals; - Ermitteln, ob das akustischen Signal über einen Zeitraum eine quasikonstanten Amplitude aufweist; - Ermitteln, ob das akustische Signal über einen Zeitraum eine zweite Amplitude aufweist, die mit einer Pulsierperiodendauer pulsiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Korrelierens zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges; - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse (138, 148) des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Frequenzanteile des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse (138, 148) des Fahrzeuges; - Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der pulsierenden Amplitude des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der erste Pulsierperiodendauer des akustischen Signals vom Lenkwinkel des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der erste Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einer Betätigung der mechanischen Bremse (138, 148) des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der erste Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einer Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der erste Pulsierperiodendauer des akustischen Signals von einem Beschleunigen des Fahrzeuges in Querrichtung des Fahrzeuges (100); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der ersten Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einer Betätigung der Kupplung (150); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der ersten Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einem Schaltvorgang des Getriebes (152); - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der ersten Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einer Vertikalbewegung des Fahrzeuges - Ermitteln einer Abhängigkeit der quasikonstanten Amplitude, der Frequenzanteile, der pulsierenden Amplitude und/oder der ersten Pulsierperiodendauer in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Antriebsmotors (116).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Korrelierens zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: - Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit dem einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges (100) während eines Zeitraumes; - Korrelieren des klassierten akustischen Signals mit einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges (100), wobei das Fahrzeug jeden der Mehrzahl von Zuständen während eines unterschiedlichen Zeitraumes einnimmt; - Korrelieren einer Mehrzahl klassierter akustischer Signale mit dem einer Mehrzahl Zustände des Fahrzeuges (100), wobei das Fahrzeug einen der Mehrzahl von Zuständen während eines unterschiedlichen Zeitraumes einnimmt, während der jeweils ein akustisches Signal erfasst wird.
Verfahren nach einem der Schritte 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns einer Ursache für das akustische Signal zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: - Abrufen einer Datenbank (114) auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Zustand des Fahrzeuges (100); - Verwenden eines statistischen Verfahrens zum Zuordnen des klassierten akustischen Signals und des zumindest einen Zustand des Fahrzeuges (100) zu einer Ursache.
Verfahren nach einem der Schritte 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Eingeben der Ursache für das akustische Signal (300); und - Speichern der Korrelation des klassierten akustischen Signals (300) mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges (100).
Diagnosevorrichtung (110) zur Diagnose eines Fahrzeuges (100), aufweisend: - ein Mikrofon (118, 120, 122), das außerhalb der Kabine des Fahrzeuges angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, ein akustisches Signal (300) außerhalb der Fahrzeugkabine zu erfassen, wobei das akustische Signal (300) durch ein Bauteil des Fahrzeuges (100) erzeugt wird, und; - einer Auswerteeinrichtung (112), die mit dem Mikrofon (118, 120, 122) gekoppelt ist und die mit einem Sensor (162) und/oder die mit einer Steuerungseinrichtung (160) gekoppelt ist, wobei der Sensor und/oder die Steuerungseinrichtung zumindest einen Zustand des Fahrzeuges (100) der Auswerteeinrichtung (112) übergeben, und wobei die Auswerteeinrichtung (112) dazu ausgebildet ist, - das akustische Signal (300) zu klassieren; - das klassierte akustische Signal mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges (100) zu korrelieren; und - eine Ursache für das akustische Signal auf Grundlage der Korrelation des klassierten akustischen Signals mit dem zumindest einen Fahrzustand zu ermitteln.
Diagnosesystem (110, 200), mit - der Diagnosevorrichtung (110) nach Anspruch 8; - einer zentralen Datenbank (204); - einer Eingabeschnittstelle (208); und - einer Speichereinrichtung (206); - wobei die Eingabeschnittstelle dazu ausgebildet ist, eine Ursache für das akustische Signal einzugeben; und - wobei die Speichereinrichtung (206) die Ursache für das akustische Signal (300) zugeordnet zu der Korrelation des akustischen Signals mit zumindest einem Zustand des Fahrzeuges in der zentralen Datenbank (204) speichert.
Diagnosesystem (110, 200) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Verteileinrichtung (206), die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil des Inhaltes der zentralen Datenbank (204) an die Auswertevorrichtung (110) zu übertragen.