DE102018124796A1

DE102018124796A1 - Verfahren und vorrichtung zum isolieren eines fahrzeugseitigen fehlers

Info

Publication number: DE102018124796A1
Application number: DE102018124796.6A
Authority: DE
Inventors: Xinyu Du; Mutasim A. Salman; Yilu Zhang; Paul E. Krajewski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-06-06
Also published as: US20190108692A1; CN109624891A

Abstract

Es wird ein Fahrzeug mit einem Überwachungssystem und einer Steuerung zum Bewerten eines Fahrzeugsubsystems beschrieben. Das Überwachungssystem beinhaltet einen Sensor, der zum Überwachen von Geräuschen oder Schwingungen im Fahrzeug angeordnet ist. Das Subsystem beinhaltet ein Stellglied, wobei ein dem Subsystem zugeordneter Fehler durch eine Fehlerschwingungssignatur bestimmt wird. Ein Befehl zum Aktivieren des Subsystems wird gleichzeitig mit einem Signaleingang des Sensors überwacht. Eine erste Schwingungssignatur wird basierend auf dem Signaleingang des Sensors ermittelt, wobei für den dem Subsystem zugeordneten Fehler eine Korrelation zwischen der ersten Schwingungssignatur und der Fehlerschwingungssignatur ermittelt wird. Das Auftreten eines dem Subsystem zugeordneten Fehlers kann erkannt werden, wenn die Korrelation zwischen der ersten Schwingungssignatur und der dem Subsystem zugeordneten Fehlerschwingungssignatur größer als eine Schwellenwertkorrelation ist.

Description

EINLEITUNG
Fahrzeuge können von bordeigenen Überwachungssystemen profitieren, die zum Erkennen des Auftretens eines Fehlers oder eines anderen Hinweises auf die Notwendigkeit eines Service und/oder einer Fahrzeugwartung ausgelegt sind.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein Fahrzeug beschrieben, das ein Überwachungssystem und eine zugehörige Steuerung beinhaltet, die zum Bewerten eines Fahrzeugsubsystems angeordnet sind. Das Überwachungssystem beinhaltet einen Sensor, der zum Überwachen von Geräuschen oder Schwingungen im Fahrzeug angeordnet ist. Das Subsystem beinhaltet ein Stellglied, wobei ein dem Subsystem zugeordneter Fehler durch eine Fehlerschwingungssignatur bestimmt wird.
Die Steuerung ist mit dem Sensor und dem Subsystem verbunden und beinhaltet einen Befehlssatz, der ausführbar ist, um einen Befehl zum Aktivieren des Subsystems zu überwachen. Die Steuerung überwacht einen Signaleingang des Sensors, der mit dem Befehl zum Aktivieren des Subsystems übereinstimmt. Die Steuerung bestimmt eine erste Schwingungssignatur basierend auf dem Signaleingang des Sensors und bestimmt eine Korrelation zwischen der ersten Schwingungssignatur und der Fehlerschwingungssignatur für den dem Subsystem zugeordneten Fehler. Die Steuerung erkennt das Auftreten eines dem Subsystem zugeordneten Fehlers, wenn die Korrelation zwischen der ersten Schwingungssignatur und der dem Subsystem zugeordneten Fehlerschwingungssignatur größer als eine Schwellenwertkorrelation ist.
Ein Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Stellglied als ein drehbares Element, worin die dem Subsystem zugeordnete Fehlerschwingungssignatur basierend auf einer Drehgeschwindigkeit des drehbaren Elements des Stellglieds ermittelt wird.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als Wischersystem und das drehbare Element als Welle eines Wischermotors.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als Fahrzeugbremssystem und das drehbare Element als Fahrzeugrad.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als elektrisches Ladesystem und das drehbare Element als Welle eines Generators.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als Startsystem, worin das drehbare Element eine Welle eines Anlassermotors ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als Kühlmittelkreislaufsystem und das drehbare Element als Welle einer Wasserpumpe.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als ein elektrisches Antriebssystem und das Stellglied als Welle eines Elektromotors/Generators.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Subsystem als einen Verbrennungsmotor und das Stellglied als Kurbelwelle.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den Sensor als ein Audiomikrofon mit einem Schwingungserfassungsbereich, der einem Tonfrequenzspektrum zugeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den Sensor als Beschleunigungssensor.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet eine Telematikvorrichtung, die mit der Steuerung verbunden und so angeordnet ist, dass sie eine Kommunikation mit anderen Fahrzeugen ermöglicht, worin der Befehlssatz ausführbar ist, um den mit dem Subsystem verbundenen Fehler an eine Steuerung außerhalb des Fahrzeugs zu übermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet eine Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung, die mit der Steuerung verbunden ist, worin der Befehlssatz ausführbar ist, um den dem Subsystem zugeordneten Fehler über die Mensch-Maschine-Schnittstelle an einen Fahrzeugführer zu übermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den Befehlssatz, der ausführbar ist, um eine Spektralanalyse des Signaleingangs vom Schwingungssensor durchzuführen, um die erste Schwingungssignatur zu ermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den Befehlssatz, der ausführbar ist, um das erkannte Auftreten des Fehlers zum Subsystem zu isolieren.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet den Befehlssatz, der zur intrusiven Befehlsaktivierung des Subsystems ausführbar ist.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen:

1 stellt schematisch ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von Subsystemen und einem schwingungsbasierten Überwachungssystem gemäß der Offenbarung dar;
2 stellt schematisch einen Prozess zum Erkennen und Isolieren eines Fehlers dar, der einem der Subsysteme zugeordnet ist, gemäß der Offenbarung; und
3 stellt schematisch eine Frequenzkorrelationsroutine dar, um einen Fehler in einem der Subsysteme zu isolieren, basierend auf einer Korrelation zwischen einer Fehlerfrequenz des Subsystems, die einer Fehlerschwingungssignatur zugeordnet ist, und Geräusch-/Schwingungssignalen, die von einem schwingungsbasierten Überwachungssystem gemäß der Offenbarung erfasst werden.

Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin offenbart werden, darstellen, einschließlich beispielsweise spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einzuschränken, sondern sie ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Obwohl zahlreiche spezielle Einzelheiten in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige dieser Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde zum Zwecke der Klarheit technisches Material, das im entsprechenden Stand der Technik verstanden wird, nicht ausführlich beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, in Abwesenheit eines Elements ausgeführt werden, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin ähnliche Bezugszahlen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den einzelnen Figuren entsprechen, zeigt 1, in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen, schematisch ein Fahrzeug 10, das auf einer Bodenfläche 11 angeordnet ist und eine Vielzahl von Subsystemen 30 beinhaltet, die dem Fahrzeugbetrieb zugeordnet sind, sowie ein schwingungsbasiertes Überwachungssystem 20, das einen oder mehrere Sensoren 40 beinhaltet, die im Fahrzeug angeordnet sind, um Geräusche und/oder Schwingungen zu überwachen und mit einer Überwachungssteuerung 42 zu kommunizieren. Das Fahrzeug 10 ist zur Veranschaulichung der hierin beschriebenen Konzepte vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeugsteuersystem 15, das so angeordnet ist, um ein Niveau der automatischen Fahrzeugsteuerung zu erreichen. Alternativ kann das Fahrzeug 10 auch ein nicht autonomes Fahrzeug sein. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 18, der zum Erzeugen von Zugkraft für den Fahrzeugantrieb angeordnet ist. In einer Ausführungsform beinhaltet der Antriebsstrang 18 einen Verbrennungsmotor und ein Festgetriebe. Alternativ kann der Antriebsstrang 18 ein Kraftstoff/Elektrik-Hybridsystem oder ein vollelektrisches System beinhalten, das einen Elektromotor/Generator zum Bereitstellen der Zugkraft einsetzt. Alternativ kann der Antriebsstrang 18 auch eine andere Vorrichtung zum Bereitstellen der Zugkraft beinhalten. Das Fahrzeug 10 ist in einer Ausführungsform als ein vierradangetriebener Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorderrädern und festen Hinterrädern ausgelegt. Das Fahrzeug 10 kann, mittels nicht beschränkender Beispiele, als ein Personenkraftwagen, ein leichtes oder schweres Nutzfahrzeug, ein Mehrzweckfahrzeug, ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Industriefahrzeug/ Lagerhaus-Fahrzeug oder ein Freizeit-Geländefahrzeug ausgelegt sein. Andere Fahrzeuge können Luftfahrzeuge und Wasserfahrzeuge beinhalten.
Wie hierin verwendet, beinhaltet das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 15 ein fahrzeugseitiges Steuersystem, das in der Lage ist, einen gewissen Grad an Fahrautomatisierung zu bieten. Die Begriffe ‚Fahrer‘ und ‚Bediener‘ beschreiben die Person, die für das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 10 verantwortlich ist, unabhängig davon, ob sie aktiv an der Steuerung einer oder mehrerer Fahrzeugfunktionen oder an der Steuerung des autonomen Betriebs des Fahrzeugs beteiligt ist. Die Fahrautomatisierung kann eine Reihe dynamischer Fahr- und Fahrzeugfunktionen beinhalten. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Intervention beinhalten, die sich auf eine einzelne Fahrzeugfunktion beziehen, wie zum Beispiel Lenken, Beschleunigen und/oder Bremsen, wobei der Fahrer ständig die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs hat. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Intervention umfassen, die mit der gleichzeitigen Steuerung mehrerer Fahrzeugfunktionen, wie z. B. Lenken, Beschleunigen und/oder Bremsen zusammenhängen, wobei der Fahrer ständig die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs hat. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung aller Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug für einen bestimmten Zeitraum während einer Fahrt abgibt. Die Fahrautomatisierung kann eine gleichzeitige automatische Steuerung von Fahrfunktionen des Fahrzeugs beinhalten, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsung, wobei der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs für eine gesamte Fahrt abgibt. Die Fahrautomatisierung beinhaltet Hardware und Steuerungen, die konfiguriert sind, um die räumliche Umgebung in verschiedenen Fahrmodi zu überwachen, um verschiedene Fahraufgaben während des dynamischen Betriebs durchzuführen. Die Fahrautomatisierung kann als nicht einschränkende Beispiele Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung, Spurwechselwarnung, Intervention und Steuerung, automatisches Parken, Beschleunigung, Bremsen und dergleichen beinhalten.
Das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 15 beinhaltet vorzugsweise ein oder eine Vielzahl von Fahrzeugsystemen und zugehöriger Steuerungen, die ein Maß an Fahrautomatisierung bieten. Die dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem 15 zugeordneten Fahrzeugsysteme, Teilsysteme und Steuerungen sind zum Ausführen einer oder mehrerer Vorgänge implementiert, die mit autonomen Fahrzeugfunktionen verbunden sind, einschließlich einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC), Spurführung und Spurhaltebetrieb, Spurwechselbetrieb, Lenkhilfebetrieb, Objektvermeidungsbetrieb, Einparkhilfebetrieb, Fahrzeugbremsbetrieb, Fahrzeuggeschwindigkeits- und Beschleunigungsbetrieb, Fahrzeugseitenbewegungsbetrieb, z. B. als Teil der Spurführung, Spurhalte- und Spurwechselbetrieb, usw. Die Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 15 beinhalten als nicht einschränkende Beispiele einen Antriebsstrang 18 und eine Antriebsstrangsteuerung (PCM); ein Lenksystem, ein Bremssystem und ein Fahrwerksystem, die über eine Fahrzeugsteuerung (VCM) gesteuert werden; ein Fahrzeug-Raumüberwachungssystem und eine Raumüberwachungssteuerung, ein Mensch-Maschine-Schnittstellen-(HMI)-System 16 und eine HMI-Steuerung; ein HVAC-System und eine zugehörige HVAC-Steuerung; eine Bedienersteuerung und eine zugehörige Bedienersteuerung; und ein Fahrzeugbeleuchtungs-, Beleuchtungs- und Fremdsignalisierungssystem und eine zugehörige Steuerung.
Jedes der Fahrzeugsysteme und zugeordneten Steuerungen kann ferner ein oder mehrere Untersysteme und eine zugehörige Steuerung beinhalten. Die Untersysteme und Steuerungen sind zur einfacheren Beschreibung als diskrete Elemente dargestellt. Die vorstehende Klassifizierung der Untersysteme wird zum Zwecke der Beschreibung einer Ausführungsform bereitgestellt und dient der Veranschaulichung. Andere Konfigurationen können innerhalb des Geltungsbereichs dieser Offenbarung betrachtet werden. Es sollte beachtet werden, dass die beschriebenen und ausgeführten Funktionen durch die diskreten Elemente mit einer oder mehreren Vorrichtungen ausgeführt werden können, die algorithmischen Code, Kalibrierungen, Hardware, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und/ oder Off-Board oder cloudbasierte Computersysteme beinhalten können. Jede der vorgenannten Steuerungen kann als algorithmischer Code, Kalibrierungen, Hardware, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) oder andere Elemente implementiert und ausgeführt werden. Die Datenaufzeichnung kann eine periodische und/oder ereignisbasierte Datenaufzeichnung, eine Einzelzeitpunktdatenaufzeichnung und/oder eine fortlaufende Zeitpunktdatenaufzeichnung für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise vor und/oder nach dem Auslösen eines Ereignisses, beinhalten. Eine derartige Datenaufzeichnung kann unter Verwendung von kreisförmigen Speicherpuffern oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung erreicht werden.
Das PCM kommuniziert mit einem Antriebsstrang 18 und ist mit diesem funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern des Betriebs eines Motors und/oder Drehmomentmaschinen aus, von denen keine dargestellt sind, zum Übertragen von Vortriebsmoment an die Fahrzeugräder als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben. Das PCM ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch eine Vielzahl von funktionalen Steuerungsvorrichtungen zum Steuern verschiedener Antriebsstrangstellglieder, einschließlich dem Motor, dem Getriebe, den Drehmomentmaschinen, Radmotoren und weiteren Elementen des Antriebsstrangs 18 beinhalten, von denen keine dargestellt ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Antriebsstrang 18 einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe mit einer zugehörigen Motorsteuerung und Getriebesteuerung beinhalten. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor eine Vielzahl von diskreten Untersystemen mit einzelnen Steuerungen beinhalten, einschließlich z. B. einer elektronischen Drosselvorrichtung und -steuerung, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen und Steuerung usw. Der Antriebsstrang 18 kann auch aus einem elektrisch betriebenen Motor/Generator mit zugehörigem Wechselrichtermodul und Wechselrichtersteuerung bestehen. Die Steuerroutinen des PCM können auch ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) beinhalten, das die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung und das Bremsen als Reaktion auf Fahrereingaben und/oder autonome Fahrzeugsteuereingänge steuert.
Das VCM kommuniziert mit mehreren Fahrzeugbetriebssystemen, ist mit diesen funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern dessen Betriebs aus. Die Fahrzeugbetriebssysteme können Bremsen, Stabilitätskontrolle und Lenkung beinhalten, die durch Stellglieder des Bremssystems 24, des Fahrwerksystems 26 und des Lenksystems 22 gesteuert werden können, die vom VCM gesteuert werden.
Das Lenksystem 22 ist zum Steuern der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs konfiguriert. Das Lenksystem 22 beinhaltet bevorzugt eine elektrische Servolenkung (EPS), die mit einem aktiven Frontlenksystem zum Ergänzen oder Ersetzen der Bedienereingabe über ein Lenkrad 23 durch Steuern des Lenkwinkels der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 10 während der Ausführung eines autonomen Manövers verbunden ist, wie etwa eines Spurwechsels. Ein exemplarisches aktives Frontlenksystem ermöglicht einen primären Lenkvorgang durch den Fahrzeugführer, einschließlich der Erhöhung der Lenkradwinkelsteuerung zum Erzielen eines bevorzugten Lenkwinkels und/oder Fahrzeuggierwinkels. Alternativ oder zusätzlich kann das aktive vordere Lenksystem eine vollständige autonome Steuerung der Fahrzeuglenkfunktion bereitstellen. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Systeme mit Modifikationen an den Fahrzeuglenksteuerungssystemen, wie etwa elektrischer Servolenkung, Vier-/ Hinterrad-Lenksystemen und direkten Giersteuerungssystemen anwendbar sind, das den Antriebsschlupf jedes Rades zum Erzeugen einer Gierbewegung steuert.
Das Bremssystem 24 ist zum Steuern der Fahrzeugbremsung konfiguriert und beinhaltet Radbremsvorrichtungen, z.B. Scheibenbremselemente, Bremssättel, Hauptzylinder und ein Bremsstellglied, z. B. ein Pedal. Die Raddrehzahlsensoren überwachen die einzelnen Raddrehzahlen, und eine Bremssteuerung, die mechanisiert werden kann, um eine Antiblockierfünktionalität zu erhalten.
Das Fahrwerksystem 26 beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von bordeigenen Sensorsystemen und Vorrichtungen zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs zum Ermitteln von Fahrzeugbewegungszuständen und, in einer Ausführungsform, eine Vielzahl von Vorrichtungen zum dynamischen Steuern einer Fahrzeugaufhängung. Die Fahrzeugbewegungszustände beinhalten bevorzugt z. B. die Fahrgeschwindigkeit, den Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder und die Gierrate. Die an Bord befindlichen Erfassungssysteme und -vorrichtungen beinhalten Trägheitssensoren, wie etwa Drehratensensoren und Beschleuniger. Das Fahrwerksystem 26 schätzt die Fahrzeugbewegungszustände, wie etwa Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Gierrate und Quergeschwindigkeit und schätzt den seitlichen Versatz und Gierwinkel des Fahrzeugs 10. Die gemessene Gierrate wird mit den Lenkwinkelmessungen zum Schätzen des Fahrzeugzustands der Quergeschwindigkeit verbunden. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kann anhand von Signaleingängen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden, die zum Überwachen jedes der Vorderräder und Hinterräder eingerichtet sind. Signale, die den Fahrzeugbewegungszuständen zugeordnet sind, die an andere Fahrzeugsteuersysteme zur Fahrzeugsteuerung und -bedienung übermittelt und von diesen überwacht werden können.
Das HVAC-System 28 ist zur Verwaltung der Umgebungsbedingungen im Fahrgastraum, einschließlich z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und dergleichen, als Reaktion auf Bedienerbefehle angeordnet. Das HVAC-System 28 beinhaltet eine Pumpvorrichtung mit einer drehbaren Welle und kann in einem mit dem Motor gekoppelten Riemenantriebssystem oder in einem mit einem Elektromotor gekoppelten Direktantriebssystem angeordnet sein.
Die Bedienelemente können in den Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 integriert sein und kann als nicht einschränkende Beispiele das Lenkrad 23, das Gaspedal und das Bremspedal 25 sowie eine Bedienereingabevorrichtung beinhalten. Die Bedienelemente und die dazugehörige Bedienersteuerung ermöglichen dem Fahrzeugführer die Interaktion und den direkten Betrieb des Fahrzeugs 10 zur Personenbeförderung. Die Bedienersteuerungsvorrichtung, einschließlich des Lenkrads, des Gaspedals, des Bremspedals, des Gangwahlschalters und dergleichen, kann in einigen Ausführungsformen des Fahrzeugs 10, bei Ausführung als autonomes Fahrzeug, entfallen.
Das Lenkrad 23 kann an einer Lenksäule montiert werden, wobei eine Eingabevorrichtung zum Kommunizieren mit der Bedienersteuerung ausgelegt ist. Die Eingabevorrichtung kann in einer für den Fahrzeugführer günstigen Position angeordnet sein und beinhaltet eine Benutzeroberflächenvorrichtung, durch die der Fahrzeugführer den Fahrzeugbetrieb in einem autonomen Steuermodus anweisen kann, z. B. durch Anweisung des Aktivierens der Elemente des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 15. Die Mechanisierung der Eingabevorrichtung ist rein illustrativ. Die Eingabevorrichtung kann in einer oder mehreren aus einer Vielzahl von Vorrichtungen mechanisiert sein, oder kann in Form einer sprachaktivierten Steuerung oder eines anderen geeigneten Systems ausgeführt werden.
Das HMI-System 16 ermöglicht die Interaktion zwischen Mensch/Maschine, um die Bedienung eines Infotainmentsystems, einer bordeigenen GPS-Ortungsvorrichtung, eines Navigationssystems und dergleichen zu steuern. Das HMI-System 16 überwacht Bedieneranforderungen und liefert Informationen an den Bediener, einschließlich den Status der Fahrzeugsysteme sowie Service- und Wartungsinformationen. Das HMI-System 16 kommuniziert mit und/oder steuert den Betrieb der Vielzahl von Benutzeroberflächenvorrichtungen, worin die Benutzeroberflächenvorrichtungen zum Senden einer Nachricht in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme, in der Lage ist. Das HMI-System 16 ist eine einheitliche Vorrichtung zur Vereinfachung der Beschreibung, kann jedoch als mehrere Steuermodule und den entsprechenden Sensorvorrichtungen in einer Ausführungsform des hierin beschriebenen Systems eingerichtet sein. Bedieneroberflächenvorrichtungen können Vorrichtungen beinhalten, die zum Senden einer Mahnnachricht-Bedienermaßnahme in der Lage sind, und können ein elektronisches Anzeigemodul, z. B. eine Flüssigkristall-Display(LCD)-Vorrichtung, ein Heads-Up-Display (HUD) (nicht dargestellt), eine Audio-Feedbackvorrichtung, eine tragbare Vorrichtung und einen haptischen Sitz beinhalten. Die Bedieneroberflächenvorrichtungen, die in der Lage sind, das Eingreifen des Bedieners zu veranlassen, werden vorzugsweise durch oder über das HMI-System 16 gesteuert. Das HUD kann Informationen projizieren, die auf eine Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrers reflektiert wird, umfassend das Übertragen eines Konfidenzniveaus das mit dem Betrieb eines autonomen Fahrzeugsteuersystems assoziiert ist. Das HUD kann ebenfalls erweiterte Realitätsinformationen bereitstellen, wie etwa Fahrspurort, Fahrzeugweg und Trajektorie, Richtungs- und/ oder Ortungsinformationen und dergleichen.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Umgebungszustandsüberwachungssystem 75, das einen oder mehrere Sensoren, eine Steuerung und eine Kommunikationsroutine beinhaltet und zum Überwachen oder anderweitigen Bestimmen der unmittelbaren Umgebungsbedingungen angeordnet ist. Die unmittelbaren Umgebungsbedingungen beinhalten z. B. Außentemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlag, Umgebungsgeräuschpegel, Verkehrsbedingungen, usw. Das Umgebungszustandsüberwachungssystem 75 wird zur Vereinfachung der Beschreibung als einheitliche Vorrichtung dargestellt und kann stattdessen als eine Vielzahl von Vorrichtungen, Steuerungen und/oder Kommunikationsvorrichtungen ausgelegt sein, die zum Überwachen oder anderweitigen Bestimmen unmittelbarer Umgebungsbedingungen angeordnet sind.
Der Begriff „Steuerung“ und verwandte Begriffe wie Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder verschiedene Kombinationen von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronische Schaltung(en), Zentralrechnereinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und zugehörige nichttransitorische Speicherkomponente(n) in Form von Speicher und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nichttransitorische Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Befehle in der Form einer oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Ein- und Ausgabevorrichtungen und Schaltungen gehören Analog-/Digitalwandler und ähnliche Vorrichtungen, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Wertetabellen. Jede Steuerung führt eine oder mehrere Steuerroutinen aus, um gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Der Begriff ,Modell‛ bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen über einen Prozessor ausführbaren Code und die zugehörige Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Der Begriff „dynamisch“ beschreibt Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und das regelmäßige oder periodische Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen des Programms gekennzeichnet sind. Die Begriffe „Kalibrierung“, „Kalibrieren“ und verwandte Begriffe beziehen sich auf ein Ergebnis oder ein Verfahren, das eine tatsächliche oder Standardmessung, die mit einer Vorrichtung verbunden ist, mit einer wahrgenommenen oder beobachteten Messung oder einer befohlenen Position vergleicht. Eine hierin beschriebene Kalibrierung kann auf eine speicherbare parametrische Tabelle, mehrere ausführbare Gleichungen oder eine andere geeignete Form reduziert werden.
Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und zwischen Steuerungen, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine Punkt-zu-Punkt-Direktverkabelung, eine Netzwerkkommunikations-Busverbindung, eine drahtlose Verbindung oder eine geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden und ist durch die Leitung 65 gekennzeichnet. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf eine geeignete Art, darunter auch z. B. elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle, sowie Kommunikationssignale zwischen Steuereinheiten darstellen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf eine physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann eine geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie beispielsweise Gleichstrom, Wechselspannung, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die durch ein Medium laufen können. Ein Parameter ist definiert als eine messbare Größe, die eine physikalische Eigenschaft einer Vorrichtung oder eines anderen Elements darstellt, die durch einen oder mehrere Sensoren und/oder ein physikalisches Modell erkennbar ist. Ein Parameter kann einen diskreten Wert aufweisen, z. B. „1“ oder „0“, oder kann stufenlos eingestellt werden.
Die Begriffe „Prognose“, „Prognostik“ und verwandte Begriffe sind mit Datenüberwachung und Algorithmen und Auswertungen verbunden, die einen vorausgehenden Hinweis auf ein wahrscheinliches zukünftiges Ereignis geben, das mit einer Komponente, einem Untersystem oder einem System verbunden ist. Prognostik kann Klassifizierungen beinhalten, die einen ersten Zustand enthalten, der angibt, dass die Komponente, das Untersystem oder das System gemäß ihrer Spezifikation („Grün“ oder „G“) arbeitet, ein zweiter Zustand, der eine Verschlechterung des Betriebs der Komponente, des Untersystems, oder Systems, („Gelb“ oder „G“) anzeigt, und ein dritter Zustand, der einen Fehler im Betrieb der Komponente, des Untersystems oder Systems („Rot“ oder „R“) anzeigt. Die Begriffe „Diagnostik“, „Diagnose“ und verwandte Begriffe sind mit Datenüberwachung und Algorithmen und Auswertungen verbunden, die einen Hinweis auf das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten Fehlers bei einer Komponente, einem Untersystem oder System geben. Der Begriff „Mitigation“ und verwandte Begriffe sind mit Operationen, Aktionen oder Steuerroutinen verbunden, die dazu dienen, die Auswirkung eines Fehlers in einer Komponente, einem Untersystem oder System zu verringern.
Die Telematiksteuerung 70 beinhaltet ein drahtloses Telematikkommunikationssystem, das in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kommunikation mit einem Kommunikationsnetzwerksystem 90 mit drahtlosen und verdrahteten Kommunikationsfähigkeiten. Die Telematiksteuerung 70 ist in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kurzbereichs-Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation. Alternativ oder zusätzlich weist die Telematiksteuerung 70 ein drahtloses Telematikkommunikationssystem auf, das in der Lage zu Kurzbereichs-Drahtloskommunikation an eine handgehaltene Vorrichtung ist, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Satellitentelefon oder eine andere Telefonvorrichtung. In einer Ausführungsform wird das Handheld-Gerät mit einer Softwareanwendung geladen, die ein drahtloses Protokoll zur Kommunikation mit der Telematiksteuerung beinhaltet. Das Handheld-Gerät ist so angeordnet, dass es eine Kommunikation mit anderen Fahrzeugen durchführt, einschließlich der Kommunikation mit der externen Steuerung 95 über das Kommunikationsnetzwerk 90. Alternativ oder zusätzlich führt die Telematiksteuerung die zusätzliche Fahrzeugkommunikation direkt durch, indem sie über ein Kommunikationsnetz 90 mit der externen Steuerung 95 kommuniziert.
Das schwingungsbasierte Überwachungssystem 20 zum Überwachen der Subsysteme 30 ist schematisch dargestellt und beinhaltet einen oder mehrere Geräusch-/Schwingungssensoren 40, die mit der Überwachungssteuerung 42 verbunden sind. Die Überwachungssteuerung 42 beinhaltet ausführbare Algorithmen, die diagnostische und prognostische analytische Funktionen und Fähigkeiten bereitstellen.
Es werden zwei verschiedene Geräusch-/Schwingungssensoren 40 dargestellt, darunter ein Beschleunigungssensor 40-1 und ein Audiomikrofon 40-2. Der Beschleunigungssensor 40-1 ist in einer der Ausführungsformen eine piezoelektrische Vorrichtung. Sowohl der Beschleunigungssensor 40-1 als auch das Audiomikrofon 40-2 können zum Überwachen von Schwingungen im Fahrzeug angeordnet werden. Ein oder mehrere Beschleunigungssensoren 40-1 können an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug angebracht werden, um Schwingungen zu erfassen, einschließlich z. B. eines Federungsdämpfers, einer Radhalterung, der Fahrzeugbodenwanne 12, des Lenkrads 23, des Fahrzeugsitzes 14, einer Fahrzeugdachstützsäule, usw. Eines oder mehrere Audiomikrofone 40-2 können an jeder beliebigen Stelle im Fahrzeug angebracht werden, z. B. an Eckpunkten im Fahrgastraum, unter der Motorhaube usw., um hörbare Geräusche zu erfassen. Entweder einer oder beide Beschleunigungssensoren 40-1 und das Mikrofon 40-2 können eigenständige Vorrichtungen sein oder als Überwachungsvorrichtungen für eines der Subsysteme 30 oder ein anderes Subsystem eingesetzt werden.
Jedes Subsystem 30 beinhaltet in einer Ausführungsform eine Subsystemsteuerung 32, ein Stellglied 34, ein drehendes Element 36 und einen Drehzahl-/Positionssensor 38, der so angeordnet ist, dass er die Drehung des drehenden Elements 36 überwacht und eine Rückmeldung an die Subsystemsteuerung 32 bereitstellt. Die Subsystemsteuerung 32 ist zum Erzeugen eines Betätigungsbefehls 33 ausgelegt, der an das Stellglied 34 übermittelt wird. Die Subsystemsteuerung 32 ist so angeordnet, dass sie Informationen über den Betätigungsbefehl 33 und die Rückmeldung des Drehzahl-/Positionssensors 38 an die Überwachungssteuerung 42 über die Kommunikationsverbindung 65 übermittelt. Ein „Ereignis“ ist als das Eintreten eines Betätigungsbefehls 33 zu verstehen, der an das Stellglied 34 übermittelt wird, und kann ein Befehl zum Aktivieren des Stellglieds 34 oder ein Befehl zum Deaktivieren des Stellglieds 34 sein.
Das Subsystem 30 kann jede Art von Verbrennungsmotor, Elektromotor/Generator, Lenksystem 22, Bremssystem 24, Fahrgestellsystem 26, HVAC-System 28, Motoranlasser, Lichtmaschinen/Generatorvorrichtung, Scheibenwischersystem usw. beinhalten.
Wenn das Subsystem 30 der Verbrennungsmotor ist, ist das Stellglied 34 in Form einer Vielzahl von Zylindern an einer drehbaren Kurbelwelle befestigt, wobei das drehende Element 36 die Kurbelwelle ist.
Wenn das Subsystem 30 das HVAC-System 28 ist, kann das Stellglied 34 in Form einer Kältemittelpumpe und einer durch ein elektrisches Relais aktivierten Kupplung ausgeführt sein, und das drehende Element 36 ist eine rotierende Welle der Kältemittelpumpe.
Wenn das Subsystem 30 das Lenksystem 22 ist, kann das Stellglied 34 in Form einer Servolenkungsflüssigkeitspumpe ausgeführt sein, wobei das drehende Element36 eine rotierende Welle der Servolenkungspumpe oder alternativ ein elektrischer Servolenkungsmotor ist.
Wenn das Subsystem 30 das Bremssystem 24 ist, kann das Stellglied 34 in Form der Bremssättel ausgeführt sein, wobei das drehende Element 36 das rotierende Rad oder alternativ ein elektrischer Bremskraftverstärkermotor ist.
Wenn das Subsystem 30 der Motoranlasser ist, kann das Stellglied 34 der Elektromotor des Anlassers sein und das drehende Element 36 ist eine drehbare Welle und das zugehörige Zahnradgetriebe des Elektromotors des Anlassers.
Wenn das Subsystem 30 die Lichtmaschinen-/Generatorvorrichtung ist, kann das Stellglied der Motor sein, und das drehende Element 36 ist die Rotorwelle desselben.
Wenn das Subsystem 30 der Elektromotor/Generator ist, kann das Stellglied der Elektromotor/Generator sein, und das drehende Element 36 ist der Rotor derselben.
Wenn das Subsystem 30 das Scheibenwischersystem ist, kann das Stellglied der Elektromotor sein, und das drehende Element 36 ist der Rotor desselben.
In jedem der vorgenannten Fälle kann das Subsystem 30 den Betätigungsbefehl 33 ausführen, wodurch das Stellglied 34 Arbeiten ausführt, die auf das zugehörige drehbare Element 36 wirken.
Des Weiteren weist jedes der Subsysteme 30 nach dem Auftreten eines Fehlers eine Schwingungsfehlersignatur auf, die im Frequenzbereich vorteilhaft beschrieben werden kann. Die Schwingungsfehlersignatur kann einem Fehler im Stellglied 34, einem Fehler im drehbaren Element 36 und/oder einem Fehler im Zusammenhang mit einem Element zugeordnet sein, das mit dem Stellglied 34 verbunden ist. Als nicht einschränkendes Beispiel, wenn das Subsystem 30 das Scheibenwischersystem ist, kann das Stellglied der Elektromotor/Generator sein, das drehende Element 36 ist der Rotor davon, ein Wischerblatt kann mit einem Wischerarm gekoppelt werden, der mit dem drehenden Element 36 gekoppelt ist, wobei die Schwingungsfehlersignatur einem hörbaren Geräusch zugeordnet ist, das durch ein fehlerhaftes Wischerblatt erzeugt wird. Andere der Subsysteme 30 weisen ähnliche Eigenschaften und Schwingungsfehlersignaturen auf.

2 stellt schematisch eine Routine 200 dar, die als Teil des schwingungsbasierten Überwachungssystems 20 ausgeführt wird und dem Betrieb einer Ausführungsform des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist, die in Bezug auf 1 beschrieben ist, einschließlich eines oder mehrerer Subsysteme 30 und eines oder mehrerer Geräusch-/Schwingungssensoren 40, die mit der Überwachungsvorrichtung 42 verbunden sind. Die Routine 200 beinhaltet ein Verfahren zum Erkennen und Isolieren eines Fehlers, der einem der vorgenannten Subsysteme 30 zugeordnet ist, welches das Bestimmen einer Korrelation zwischen einer beobachteten Schwingungssignatur und einer Schwingungsfehlersignatur für einen dem Subsystem zugeordneten Fehler beinhaltet. Tabelle 1 stellt eine Aufschlüsselung bereit, in der die numerisch gekennzeichneten Blocks und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Routine 200 aufgeführt sind. Die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert wurden, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
202	Start
204	Mit Fahrzeugfunktionen und/oder - ereignissen verbundene Überwachungssignale
206	Überwachen der Geräusch-/Schwingungspegel
208	Daten aufzeichnen
210	Ist der Geräusch-/Schwingungspegel größer als der Schwellenwert?
212	Sind Geräusche/Schwingungen auf Umgebungsbedingungen zurückzuführen?
214	Ausführen der zeitlichen Korrelation
216	Ereigniskorrelation?
218	Frequenzkorrelation?
220	Korrelation der Lage?
222	Schrittzähler
224	Ist der/die Zähler größer als der Schwellenwert?
226	Fehler melden
228	Mögliche Fehler melden
230	Ende des Durchlaufs

Die Ausführung der Routine 200 kann wie folgt fortschreiten. Die Schritte der Routine 200 können in einer geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden und sind nicht auf die Reihenfolge, die mit Bezug auf 2 beschrieben ist, beschränkt. Wie hierin angewendet, bezeichnet der Begriff „1“ eine positive Antwort oder „JA“, und der Begriff „0“ eine negative Antwort oder „NEIN“. Die Routine 200 startet (202) und wird vorzugsweise regelmäßig während jeder Fahrzeugfahrt ausgeführt. Die Ausführung beinhaltet das Überwachen von Fahrzeugfunktionssignalen, die einem Ereignis zugeordnet werden können, d. h. das Überwachen von Bediener- und/oder autonomen Befehlen zum Betätigen des/der Subsysteme(s) 30, die sich auf ein Ereignis (204) beziehen. Die Geräusch-/Schwingungspegel werden mit den fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 gemessen. Wie hierin angewendet, bezieht sich der Begriff „Vibration/Schwingung“ auf oszillierende oder andere sich wiederholende Bewegungen eines festen Objekts. Wie hierin angewendet, bezieht sich der Begriff „Geräusch“ auf mechanische Wellen, die durch ein flüssiges Medium, wie beispielsweise Luft, strömen und hörbar sind, d. h. in einem Frequenzspektrum, das zwischen 20 Hz und 20 kHz liegt. Wie zu erkennen ist, können Geräusche durch Schwingungen von fahrzeugseitigen Elementen oder durch Quellen verursacht werden, die außerhalb des Fahrzeugs liegen. Die unmittelbaren Umgebungsbedingungen werden durch den Einsatz des Umgebungszustandsüberwachungssystems 75 gleichzeitig überwacht. Die unmittelbaren Umgebungsbedingungen, die durch das Umgebungszustandsüberwachungssystem 75 überwacht werden können, beinhalten Außentemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Niederschlag, Umgebungsgeräuschpegel, Verkehrsbedingungen usw. (206). Zugehörige Geräusch-/Schwingungssignale mit zugehörigen Zeitstempeln werden aufgezeichnet und in einer Speichervorrichtung (208) gespeichert.
Die Ergebnisse der Spektralanalyse werden ausgewertet, um zu ermitteln, ob die Größe des Geräusch-/Schwingungspegels größer als ein Schwellenwert innerhalb eines Frequenzbandes ist. (210). Ist dies nicht der Fall (210)(0), kehrt die Routine zu Schritt 204 zurück, um weiterhin Bediener- und/oder autonome Befehle zum Betätigen des/der Subsysteme(s) 30 zu überwachen, die sich auf ein Ereignis beziehen.
Wenn ja (210)(1), wird die Stärke des Geräusch-/Schwingungspegels ausgewertet, um zu ermitteln, ob die Quelle des Geräusch-/Schwingungspegels außerhalb des Fahrzeugs 10 liegt, d. h. auf die unmittelbaren Umgebungsbedingungen (212) zurückzuführen ist.
Wenn sich die Quelle des Geräuschs/der Schwingung außerhalb des Fahrzeugs 10 befindet, d. h. auf die unmittelbaren Umgebungsbedingungen (212)(1) zurückzuführen ist, kehrt die Routine zu Schritt 204 zurück, um weiterhin Bediener- und/oder autonome Befehle zum Betätigen des/der Subsysteme(s) 30 zu überwachen, die sich auf ein Ereignis beziehen.
Wenn die Quelle des Geräuschs/der Schwingung nicht außerhalb des Fahrzeugs 10 erzeugt wird, d. h. nicht auf die unmittelbaren Umgebungsbedingungen zurückzuführen ist und stattdessen wahrscheinlich innerhalb des Fahrzeugs 10 (212)(0) erzeugt wird, werden die erfassten Zeitstempel für die Fahrzeugfunktionssignale mit den Zeitstempeln für die Geräusch-/Schwingungspegel der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 korreliert, die Korrelationsroutinen, wie beispielsweise eine Berechnung des Korrelationskoeffizienten oder eine Kovarianz-Bestimmungsroutine (214), anwenden.
Jedes der Fahrzeugfunktionssignale wird ausgewertet, um zu ermitteln, ob eine Korrelation zwischen einem der in Schritt 204 überwachten Ereignisse und einem der aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegel der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 (216) vorliegt. Die verschiedenen Arten von Ereignissen beziehen sich auf einzelne der Fahrzeugsubsysteme 30. Des Weiteren können die Arten der Ereignisse das Aktivieren von einzelnen der Fahrzeugsubsysteme 30 und das Deaktivieren von einzelnen der Fahrzeugsubsysteme 30 beinhalten.
Wenn ja (216)(1), werden die Fahrzeugfunktionssignale ausgewertet, um zu ermitteln, ob eine Frequenzkorrelation zwischen Schwingungen, die dem Betrieb eines der Fahrzeugsubsysteme 30 zugeordnet sind, und einem der aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegel der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 (218) vorliegt. Ein Verfahren zur Frequenzkorrelation wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben und beinhaltet ein Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins einer Frequenzkorrelation zwischen Schwingungen, die durch einen Fehler verursacht werden, der einem der Fahrzeugsubsysteme 30 zugeordnet ist, und einem der aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegel der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40. Dieses Verfahren zum Bestimmen der Frequenzkorrelation beinhaltet das Bestimmen einer Subsystem-Fehlerfrequenz, vorzugsweise offline, und das Vergleichen der Subsystem-Fehlerfrequenz mit den aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegeln der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40.
Wenn eine Frequenzkorrelation (218)(1) vorliegt, werden die Fahrzeugfunktionssignale ausgewertet, um zu ermitteln, ob eine Näherungskorrelation mit einem der aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegel von einem der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 in einer Ausführungsform (220) vorliegt. In einer Ausführungsform kann der Schritt der Näherungskorrelation entfallen. Wenn keine Frequenzkorrelation (218)(0) vorliegt, kann ein möglicher oder bevorstehender Fehler für das jeweilige Fahrzeugsubsystem 30 (228) gemeldet werden.
Wenn eine Näherungskorrelation (220)(1) vorliegt, wird ein dem korrelierten Ereignis zugeordneter Zähler erhöht (222). Wie zu erkennen ist, können mehrere Zähler vorhanden sein, worin jede Art von Ereignis, die in Schritt 204 erfasst wurde, einen zugehörigen Zähler aufweisen kann. Die verschiedenen Arten von Ereignissen beziehen sich auf einzelne der Fahrzeugsubsysteme 30. Des Weiteren können die Arten der Ereignisse das Aktivieren von einzelnen der Fahrzeugsubsysteme 30 und das Deaktivieren von einzelnen der Fahrzeugsubsysteme 30 und Ausführen der Überwachungs- und Korrelationsschritte mit diesen Informationen beinhalten. Wenn keine Näherungskorrelation (220)(0) vorliegt, kann ein möglicher oder bevorstehender Fehler für das jeweilige Fahrzeugsubsystem 30 (228) gemeldet werden.
Jeder Zähler wird mit einem zugeordneten Schwellenwert (224) verglichen, woraufhin, wenn der Zähler größer als der zugehörige Schwellenwert (224)(1) ist, ein Fehler gemeldet werden kann, der dem jeweiligen Fahrzeugsubsystem 30 (226) zugeordnet ist. Wenn der Zähler unter dem zugehörigen Schwellenwert (224)(0) liegt, kann ein möglicher oder bevorstehender Fehler für das jeweilige Fahrzeugsubsystem 30 (228) gemeldet werden. In jedem Fall endet die Iteration (230). Die Fehlermeldung und die bevorstehende Fehlermeldung können die Kommunikation mit dem Fahrzeugführer über das HMI-System 16 beinhalten. Alternativ oder ergänzend kann die Fehler- oder bevorstehende Fehlermeldung das Übermitteln an die externe Steuerung 95 über das Kommunikationsnetzwerk 90 beinhalten.

3 stellt schematisch eine Frequenzkorrelationsroutine 300 dar, die als Teil von Schritt 218 der Routine 200 ausgeführt wird, die in dem schwingungsbasierten Überwachungssystem 20 ausgeführt wird, und die mit dem Betrieb einer Ausführungsform des Fahrzeugs 10, eines oder mehrerer der Subsysteme 30 und einem oder mehreren Geräusch-/Schwingungssensoren 40 verbunden ist, die mit der Überwachungssteuerung 42 verbunden sind. Die Frequenzkorrelationsroutine 300 beinhaltet ein Verfahren zum Isolieren eines Fehlers zu einem der Fahrzeugsubsysteme 30 basierend auf einer Frequenzkorrelation zwischen einer Subsystem-Fehlerfrequenz, die einer Fehlerschwingungssignatur von jedem der Fahrzeugsubsysteme 30 zugeordnet ist, und Geräusch-/Schwingungssignalen, die unter Verwendung der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 gemessen werden. Tabelle 2 enthält eine Aufschlüsselung, in der die numerisch gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Frequenzkorrelationsroutine 300 aufgeführt sind. Die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert wurden, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Tabelle 2

BLOCK	BLOCKINHALTE
302	Start
304	Ausführen der Fast-Fourier-Transformation (FFT)
306	Ausgewählte Frequenz(en) mit der/den größten Amplitude(n)
308	Korrelation der ausgewählten Frequenz(en) mit dem/den Subsystem(en)
310	Korrelation melden
312	Korrelation nicht melden

Die Frequenzkorrelationsroutine 300 wird ausgeführt, um zu ermitteln, ob eine Frequenzkorrelation zwischen einer Frequenz, die einem Fehler zugeordnet ist, der einem der Fahrzeugsubsysteme 30 zugeordnet ist, und einem der aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungspegel der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 vorliegt. Beim Start (302) werden die Geräusch-/Schwingungsdaten analysiert, was das Ausführen einer Spektralanalyse zum Bestimmen einer Schwingungssignatur in Form einer Amplitude/Frequenzanalyse für die Geräusch-/Schwingungssignale von jedem der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 und den Signaleingaben des Umgebungszustandsüberwachungssystems 75 beinhalten kann. Die Spektralanalyse kann mittels einer FFT (Fast-Fourier-Transformation) oder einer anderen Analysetechnik durchgeführt werden. Die FFT wird ausgeführt, um die aufgezeichneten Geräusch-/Schwingungssignale der fahrzeugseitigen Geräusch-/Schwingungssensoren 40 zu analysieren und das Frequenzspektrum des Geräusch-/Schwingungssignals (304) zu extrahieren. Die resultierende(n) Frequenz(en), die der/den größten Amplitude(n) aus der FFT-Analyse zugeordnet sind, werden für die vergleichende Bewertung (306) ausgewählt. Die Auswertung beinhaltet das Vergleichen der resultierenden Frequenz(en), die der/den größten Amplitude(n) aus der FFT-Analyse zugeordnet sind, mit einer Subsystem-Fehlerfrequenz von jedem der Fahrzeugsubsysteme 30, wie unter Bezugnahme auf Tabelle 3 beschrieben, wie folgt. Beispiele für Subsysteme, welche die hierin beschriebenen Konzepte veranschaulichen, sind unter anderem ein Bremssystem, ein Verbrennungsmotor, ein Motoranlasser, ein Generator, eine Wasserpumpe, ein Elektromotor/Generator, ein HVAC-System und ein Scheibenwischersystem. Tabelle 3

Subsystem	Fehlerhäufigkeit des Subsystems
Bremssystem	N* Raddrehzahl
Verbrennungsmotor	N * Motordrehzahl * Anzahl der Zylinder
Motoranlasser	N * Motordrehzahl * Getriebeübersetzung
Lichtmaschine/Generator	N * Motordrehzahl * Riemenscheibenübersetzung
Wasserpumpe	N * Wasserpumpendrehzahl
Elektromotor/Generator	N * Motordrehzahl
HVAC-System	N * A/C Pumpendrehzahl
Scheibenwischersystem	N * Drehzahl des Wischermotors

Jedes der Fahrzeugsubsysteme 30 weist eine zugehörige Fehlersignaturschwingung N auf, die eine oder mehrere Frequenzen oder Frequenzbereiche beinhaltet, in denen das Geräusch-/Schwingungssignal erhöht wird oder auf einem maximalen Pegel liegt, wenn ein Fehler in dem zugehörigen Fahrzeugsubsystem 30 aufgetreten ist. Die Fehlerfrequenz des Subsystems, bei welcher das Geräusch-/Schwingungssignal erhöht wird, kann identifiziert werden und ist proportional zu einer Drehgeschwindigkeit des zugehörigen drehbaren Elements 36. Die Fehlerfrequenz des Subsystems für jedes der Fahrzeugsubsysteme 30 basiert auf der Fehlerschwingungssignatur N für das Fahrzeugsubsystem 30 und der Drehgeschwindigkeit des zugehörigen drehbaren Elements 36.
Der Schritt des Vergleichens der resultierenden Frequenz(en), die der größten Amplitude(n) aus der FFT-Analyse zugeordnet ist/sind, mit dem Frequenzbereich N, welcher der Fehlerschwingungssignatur von jedem der Fahrzeugsubsysteme 30 zugeordnet ist, wird ausgeführt, um zu ermitteln, ob eine Korrelation der beobachteten Frequenz mit einer Frequenz vorliegt, die der Fehlerschwingungssignatur für eines der Subsysteme 30 (308) zugeordnet ist, und wenn eine Korrelation beobachtet wird (308)(1), wird sie gemeldet (310). Gleichfalls, wenn keine Korrelation beobachtet wird (308)(0), wird sie ebenfalls gemeldet (312). Auf diese Weise kann die Routine 300 bestimmen, ob eine Korrelation zwischen der beobachteten Frequenz und einer Frequenz vorliegt, die der Fehlerschwingungssignatur für eines der Subsysteme 30 zugeordnet ist, die eine Isolierung eines Fehlers ermöglicht.
Daher können die hierin beschriebenen Konzepte verwendet werden, um eine Hauptursache für anormale Geräusche oder Schwingungen eines Fahrzeugs unter Verwendung von Fahrzeugfunktionssignalen zu identifizieren, und können eine schnelle und genaue Diagnosefähigkeit für Geräusch- oder Schwingungsprobleme bereitstellen. Die Konzepte ermöglichen darüber hinaus eine Prognosefähigkeit in Bezug auf Probleme, die sich aus Geräuschen und/oder Schwingungen im Fahrzeug ergeben, die eine Vorstufe darstellen. Die Konzepte beinhalten ferner die Möglichkeit, unabhängige Geräusche unter Verwendung verfügbarer, wahrgenommener Umgebungsinformationen, wie z. B. Schlepp-, Last-, Verkehrs-, Wind- oder Straßenbedingungen, zu filtern. Des Weiteren kann eine Anordnung von Geräusch- und/oder Geräusch-/Schwingungssensoren die Position des Geräuschs/der Schwingung im Fahrzeug identifizieren und mit den Standortinformationen für das Fahrzeugsubsystem und zugehörige Komponenten korrelieren.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das eine Steuerung oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die Funktion/den Vorgang, die/der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, möglich.

Claims

Überwachungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen Sensor, der zum Überwachen von Geräuschen oder Schwingungen im Fahrzeug angeordnet ist; ein Subsystem mit einem Stellglied, worin ein dem Subsystem zugeordneter Fehler durch eine Fehlerschwingungssignatur festgelegt ist; und eine Steuerung in Verbindung mit dem Sensor und dem Subsystem, wobei die Steuerung einen Befehlssatz beinhaltet, wobei der Befehlssatz ausführbar ist, um: einen Befehl zum Aktivieren des Subsystems zu überwachen; ein Überwachungssignal vom Sensor, das mit dem Befehl zum Aktivieren des Subsystems übereinstimmt, zu überwachen, eine erste Schwingungssignatur basierend auf dem Signaleingang von dem Sensor zu bestimmen, der gleichzeitig mit dem Befehl zum Aktivieren des Subsystems überwacht wird, eine Korrelation zwischen der ersten Schwingungssignatur und der dem Subsystem zugeordneten Fehlerschwingungssignatur zu bestimmen, und das Auftreten eines dem Subsystem zugeordneten Fehlers zu bestimmen, wenn die Korrelation größer als eine Schwellenwertkorrelation ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, worin das Stellglied ein drehbares Element beinhaltet, und worin die dem Subsystem zugeordnete Fehlerschwingungssignatur basierend auf einer Drehgeschwindigkeit des drehbaren Elements des Stellglieds bestimmt wird.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein Wischersystem umfasst und worin das drehbare Element eine Welle eines Wischermotors umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein Fahrzeugbremssystem umfasst und worin das drehbare Element ein Fahrzeugrad umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein elektrisches Ladesystem umfasst und worin das drehbare Element eine Welle einer Lichtmaschine umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein Startsystem umfasst und worin das drehbare Element eine Welle eines Anlassers umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein Kühlmittelkreislaufsystem umfasst und worin das drehbare Element eine Welle einer Wasserpumpe umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem ein elektrisches Antriebssystem umfasst und worin das Stellglied eine Welle eines Elektromotors/Generators umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 2, worin das Subsystem einen Verbrennungsmotor umfasst und worin das Stellglied eine Kurbelwelle umfasst.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, worin der Sensor, der zum Überwachen von Geräuschen oder Schwingungen im Fahrzeug angeordnet ist, ein Audiomikrofon mit einem Erfassungsbereich umfasst, der einem Tonfrequenzspektrum zugeordnet ist.