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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, eine Vorrichtung zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung nach der im Oberbegriff von Anspruch 7 näher definierten Art sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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Während einer Fahrzeugnutzung können Anomalien in Form von Schäden, Alterung und/oder dergleichen auftreten. Hierzu zählen beispielsweise eine Radunwucht, ein Radlagerschaden, Verschleiß von stark beanspruchten Bauteilen und/oder das Lösen von Bauteilen. Solche Anomalien gehen dabei typischerweise mit dem Auftreten von zyklischen Schwingungen wie Vibrationen einher. Dabei kann es vorkommen, dass bei nicht Beseitigung der Anomalie ein Verschleiß des Fahrzeugs zunimmt oder unbeschädigte Komponenten des Fahrzeugs beschädigt werden. Aus diesem Grund sollte nach Feststellen einer Anomalie eine Werkstatt zum Reparieren des Fahrzeugs aufgesucht werden. Normalerweise können eine fahrzeugführende Person und/oder Fahrzeuginsassen die Anomalie durch die von der Anomalie hervorgerufenen Schwingungen und den unter Umständen damit einhergehenden Geräuschen feststellen. Dies ist bei einem automatisiert gesteuerten Fahrzeug jedoch problematisch, weil bei bestimmten Situationen eine fahrzeugführende Person die Schwingungen nicht wahrnehmen kann. Dies ist beispielsweise bei einem Lenksystem des Fahrzeugs aufgeprägten Schwingungen der Fall.
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Aus der
DE 11 2017 007 793 T5 sind ein Verfahren und ein System für ein Fahrzeug bekannt, welche eine Anomalieerkennung im Innenraum eines autonomen Fahrzeugs ermöglichen. Dabei wird ein Fahrzeuginnenraum und eine nähere Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe von Mikrofonen und/oder Kameras überwacht und das Auftreten einer Anomalie festgestellt, wenn Fahrzeuginsassen ein bestimmtes Verhalten zeigen, beispielsweise bestimmte Schlüsselwörter oder Geräusche von sich geben. In Abhängigkeit des Auftretens einer Anomalie kann ein Fahrdienstleiter über das Vorliegen der Anomalie informiert werden, woraufhin Maßnahmen vom Fahrdienstleiter eingeleitet werden, beispielsweise das Durchführen eines festgelegten Fahrmanövers des autonomen Fahrzeugs. Nachteilig ist dabei jedoch, dass nur dann eine Anomalie feststellbar ist, wenn Fahrzeuginsassen ein spezielles Verhalten an den Tag legen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Fahrzeuginsassen die Anomalie selbst feststellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung anzugeben, welche ein zuverlässiges und automatisches Erkennen von Anomalie erlauben, auch dann, wenn ein Fahrzeuginsasse selbst das Vorliegen einer Anomalie nicht feststellt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
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Bei einem Verfahren zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß zur Überwachung wenigstens ein Vibrationssensor und/oder wenigstens ein Lenkwinkelsensor eingesetzt. Dabei werden von dem oder den Sensoren erzeugte Messdaten auf das Vorliegen festgelegter Schwingungsmuster analysiert, um eine Anomalie zu erkennen.
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Das Auftreten von Anomalien wie einem Radlagerschaden, einer Radunwucht, einem Herumwackeln von losen Teilen oder dergleichen geht typischerweise mit dem Erzeugen von Schwingungen einher, wodurch Vibrationen entstehen. Dabei weisen die Anomalien jeweils für sie typische Schwingungsmuster auf, wodurch durch einen Vergleich der von den Sensoren erfassten Schwingungsmuster mit festgelegten Schwingungsmustern auf das Vorliegen einer Anomalie geschlossen werden kann und zudem festgestellt werden kann, um was für eine Art von Anomalie es sich handelt. Dabei kann jedoch nur auf Anomalien geschlossen werden, über die eine typische Schwingungsmuster-Information vorliegt. Dabei können der Vibrationssensor und/oder der Lenkwinkelsensor an einer beliebigen Stelle im Fahrzeuginnenraum, an einem Antriebsstrang des Fahrzeugs oder einer beliebigen weiteren Fahrzeugkomponente, bspw. einem Teil einer Fahrzeugkarosserie, einer Lichtmaschine, einem Kühlsystem des Fahrzeugs, einem Sitz und/oder dergleichen vorgesehen sein. Dabei können die Sensoren so platziert werden, dass sie sich an einer örtlichen Nähe zu einer Stelle befinden, an der ein erhöhtes Risiko des Auftretens einer Anomalie vorliegt. Beispielsweise kann ein Vibrationssensor in der Nähe eines der Fronträder an einer Vorderachse des Fahrzeugs vorgesehen sein, um das Auftreten von Radlagerschäden oder Unwuchten zuverlässig festzustellen. Es ist jedoch nicht wirtschaftlich, an jeder dieser Stellen einen einzelnen Sensor zu verbauen, weshalb es auch möglich ist, nur an wenigen zentralen Stellen einen Sensor vorzusehen. Hierdurch lassen sich potenzielle Anomalie besonders effizient und kostengünstig feststellen, da ein Aufwand zur Ausbildung eines solchen Anomalie-Erfassungssystems reduziert wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Fahrzeuginnenraum zusätzlich von wenigsten einem Mikrofon überwacht wird, wobei dann auf das Vorliegen einer Anomalie geschlossen wird, wenn das Mikrofon ein Geräusch in Form eines Vibrierens, Quietschens, Ratterns, Schleifens, Kratzens, Klapperns und/oder Flatterns aufzeichnet. Wie bereits erwähnt geht das Auftreten einer Anomalie häufig mit dem Erzeugen von Vibrationen einher, welche wiederum Geräusche produzieren. Umfasst das Fahrzeug beispielsweise ein loses Teil, kann dieses während der Fahrt klappern, oder ein verschlissener Keilriemen kann ein quietschendes Geräusch erzeugen. Diese Geräusche lassen sich mit Hilfe des Mikrofons erfassen, woraufhin durch einen Vergleich der mit Hilfe des Mikrofons erfassten Geräusche mit einem einer entsprechenden Anomalie zugehörigen Geräusch auf das Vorliegen einer solchen Anomalie geschlossen werden kann. Dadurch, dass die von der Anomalie erzeugten Geräusche typischerweise laut sind, reicht insbesondere ein im Innenraum des Fahrzeugs angeordnetes Mikrofon zum Erfassen der Geräusche aus, wodurch ein Sensoraufwand zum Feststellen der Anomalien zusätzlich reduziert werden kann. Dabei reicht es aus lediglich das Auftreten einer Anomalie festzustellen, da eine Analyse und gegebenenfalls Beseitigung der Anomalie während einer Wartung des Fahrzeugs durchgeführt wird, welche aufgrund des Auftretens der Anomalie initiiert werden kann.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfassen zur Erhöhung einer Zuverlässigkeit, dass eine Anomalie korrekt erkannt wird, wenigstens ein Vibrationssensor und/oder wenigstens ein Lenkwinkelsensor ein Schwingungsmuster, wobei gleichzeitig wenigstens ein Mikrofon ein Geräusch aufzeichnet, welches aufgrund eines im Wesentlichen ähnliche Schwingungsverlauf dem vom Vibrationssensor und/oder dem Lenkwinkelsensor erfassten Schwingungsmuster zugeordnet werden kann.
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Es kann der Fall eintreten, dass am Fahrzeug Schwingungen auftreten, welche nicht von einer Anomalie hervorgerufen werden. In diesem Falle liegt ein erhöhtes Risiko vor, dass eine Anomalie fälschlicherweise erkannt wird. Durch ein Erfassen einer Anomalie mit Hilfe von wenigstens zwei unterschiedlichen Sensor-Typen, insbesondere dabei mit wenigstens einem Mikrofon, lassen sich Anomalien besonders zuverlässig feststellen. Stellt beispielsweise ein Vibrationssensor eine Anomalie aufgrund des Auftretens eines bestimmten Vibrationsmusters fest, liegt jedoch gleichzeitig kein dem vom Vibrationssensor ermittelten Vibrationsmuster entsprechendes Geräusch vor, kann das Vorliegen einer entsprechenden Anomalie ausgeschlossen werden. Ebenso ist es denkbar, dass ein auf eine Anomalie hinweisendes Geräusch erfasst wird, jedoch das Vorliegen einer entsprechenden Anomalie durch Ermangelung einer entsprechenden Vibration bzw. Lenkwinkelschwingung ausgeschlossen wird. Dabei lassen sich auch nur die Messdaten von einem Vibrationssensor und einem Lenkwinkelsensor fusionieren, beispielsweise können so Anomalien zuverlässig erkannt werden, welche zu einer Lenkwinkelschwingung und einer Fahrzeugstrukturvibration führen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht ferner vor, dass nach Erkennen einer Anomalie eine akustische und/oder visuelle Warnung ausgegeben wird. Bei der Warnung kann es sich um das Aufblinken eines Blinklichts, ein auf einer vom Fahrzeug umfassten Anzeige dargestelltes Warnsymbol oder Textnachricht sowie ein von einem vom Fahrzeug umfassten Lautsprecher ausgegebenen Warnton handeln. Hierdurch können Fahrzeuginsassen zuverlässig auf eine erkannte Anomalie hingewiesen werden.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird erst dann eine Warnung ausgegeben, wenn wenigstens ein Schwingungsmuster einen kritischen Grad überschreitet. Das Auftreten einer Anomalie kann für ein Fahrzeug unproblematisch sein, beispielsweise weil von der Anomalie hervorgerufene Schwingungen eine geringe Amplitude aufweisen. Erst wenn damit verbundene Vibrationen so stark werden, dass ein für die Fahrzeuginsassen unangenehmes Geräusch entsteht, weitere Fahrzeugkomponenten drohen durch die Vibrationen beschädigt zu werden oder ein Ausbrechen des Fahrzeugs aufgrund unzulässig hoher Lenkwinkelschwingungen droht, liegt ein Handlungsbedarf vor. In diesem Falle sollte eine entsprechende Anomalie schnellstmöglich behoben werden. Zur Charakterisierung eines Gefahrenpotentials einer Anomalie lässt sich diese durch einen Grad kennzeichnen. Dieser kann beispielsweise von einer Höhe einer Amplitude eines Schwingungsmusters abhängig sein.
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Bei einer Vorrichtung zur Erkennung von Anomalien während einer Fahrzeugnutzung mit wenigstens einem Vibrationssensor und/oder wenigstens einem Lenkwinkelsensor und wenigstens einer Recheneinheit ist erfindungsgemäß die Recheneinheit dazu eingerichtet, ein im vorigen beschriebenes Verfahren durchzuführen. Hierzu sind die verschiedenen Sensoren beispielsweise über einen Datenbus mit der Recheneinheit verbunden und geben die von den Sensoren erzeugten Messdaten an die Recheneinheit zur Auswertung weiter. Insbesondere umfasst die Vorrichtung jeweils nur einen Vibrationssensor und/oder einen Lenkwinkelsensor, wodurch sie besonders kostengünstig ausgeführt werden kann. Dadurch, dass sich Geräusche und Vibrationen insbesondere über eine Fahrzeugstruktur gleichmäßig im Fahrzeug verteilen, kann bereits mit einem, oder aber einer geringen Anzahl an Sensoren das Vorliegen einer Vielzahl verschiedener, an einer beliebigen Stelle am Fahrzeug vorliegenden Anomalien, festgestellt werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Recheneinheit eine Speichereinrichtung umfasst, in der die festgelegten Schwingungsmuster gespeichert sind, wobei die Speichereinrichtung dazu eingerichtet ist, durch ein Empfangen eines Datenstroms aktualisiert zu werden. Hierdurch wird es ermöglicht, beispielsweise bei einem Werkstattbesuch oder auch durch das Empfangen eines Datenstroms von einer fahrzeugexternen zentralen Recheneinheit, beispielsweise über Schnittstelle zur drahtlosen Datenkommunikation, weitere Schwingungsmuster zu empfangen, um vorher unbekannte Anomalien erkennen zu können.
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Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug eine solche Vorrichtung auf. Dabei kann es sich um ein beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Bus, Transporter und/oder dergleichen handeln.
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Bevorzugt weist das Fahrzeug eine wenigstens teilautomatisierte Steuerung auf. Insbesondere bei automatisiert gesteuerten Fahrzeugen besteht die Gefahr, dass Fahrzeuginsassen bestimmte Schwingungen und/oder Vibrationen nicht wahrnehmen und somit das Vorliegen einer Anomalie verborgen bleibt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit das Detektieren von Anomalien bei einem wenigstens teilautomatisierten gesteuerten Fahrzeug verbessert werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des Fahrzeugs ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben wird.
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Dabei zeigt 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Anomalien.
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Ein in 1 gezeigtes Fahrzeug 5 weist eine Anomalie in Form eines Radlagerschadens 10 auf, wodurch einem vom Fahrzeug 5 umfassten Antriebsstrang 11 Schwingungen aufgeprägt werden, was mit dem Entstehen von Geräuschen einhergeht. Das Fahrzeug 5 umfasst einen Vibrationssensor 2.1, welcher unter einem Fahrzeugsitz 9 des Fahrzeugs 5 am Fahrzeug 5 vorgesehen ist und über eine Fahrzeugstruktur weitergeleitete Vibrationen erfassen kann. Ferner umfasst das Fahrzeug 5 einen Lenkwinkelsensor 2.2 zum Erfassen eines Lenkwinkels, wobei der Lenkwinkelsensor 2.2 dazu eingerichtet ist, bereits geringe Lenkwinkelschwingungen zu detektieren. Ferner umfasst das Fahrzeug 5 ein einen Fahrzeuginnenraum 1 überwachendes Mikrofon 2.3, mit dessen Hilfe von der Anomalie hervorgerufene Geräusche detektiert werden können. Die Sensoren 2.1 bis 2.3 sind mit einer Recheneinheit 3 verbunden, welche von den Sensoren 2.1 bis 2.3 erzeugte Messdaten auswertet, um auf das Vorliegen einer Anomalie zu schließen. Hierzu prüft die Recheneinheit 3, ob in den von den Sensoren 2.1 bis 2.3 erzeugten Messdaten ein festgelegtes Schwingungsmuster vorliegt, welches auf das Vorhandensein einer Anomalie schließen lässt. Dazu weist die Recheneinheit 3 eine Speichereinrichtung 4 auf, welche die festgelegten Schwingungsmuster umfasst. Dabei können die festgelegten Schwingungsmuster vom Hersteller des Fahrzeugs 5 in diese eingespeichert sein, oder neue festgelegte Schwingungsmuster zum Aktualisieren der Recheneinheit 3 auf die von der Recheneinheit 3 umfasste Speichereinrichtung 4 aufgespielt werden. Dies kann beispielsweise bei einem Werkstattbesuch oder aber auch während eines Betriebs des Fahrzeugs 5 über eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung 6 erfolgen. Generell ist es auch möglich, dass lediglich Messdaten, welche mit einem der Sensoren 2.1 bis 2.3 erzeugt wurden, auf das Vorhandensein eines festgelegten Schwingungsmusters zum Erkennen einer Anomalie untersucht werden. Aufgrund der vom Radlagerschaden 10 erzeugten Schwingungen stellen sowohl der Lenkwinkelsensor 2.2 durch das Auftreten von Lenkwinkelschwingungen, der Vibrationssensor 2.1 durch das Auftreten von Strukturschwingungen sowie das Mikrofon 2.3 durch Erfassen eines Geräuschs das Vorliegen einer Anomalie fest. Um Fahrzeuginsassen über die Anomalie zu informieren, gibt die Recheneinheit 3 über eine vom Fahrzeug 5 umfasste Anzeige 7 eine visuelle Warnung, sowie über einen ebenfalls vom Fahrzeug 5 umfassten Lautsprecher 8 eine akustische Warnung aus. Hierdurch werden die Fahrzeuginsassen komfortabel über die Anomalie informiert und können Maßnahmen treffen, dass diese behoben wird. Somit lassen sich kostenintensive Folgeschäden am Fahrzeug 5 minimieren und eine Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112017007793 T5 [0003]
