DE102020215163B4

DE102020215163B4 - Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020215163B4
Application number: DE102020215163.6A
Authority: DE
Inventors: Denis Stoof; Stefan Kukla; Andreas Saathoff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: DE102020215163A1

Abstract

Verfahren (20) zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines zweiten Stoßdämpfers (14) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:(a) Empfangen von realen Signalen (S.1, S.2, S.3) von zumindest zwei realen Höhensensoren (11.1, 11.2, 11.3) des Kraftfahrzeugs, wobei jeder der zumindest zwei realen Höhensensoren (11.1, 11.2, 11.3) einem von zumindest zwei ersten Stoßdämpfern (13.1, 13.2, 13.3) des Kraftfahrzeugs (10) zugeordnet ist,(b) Bestimmen von virtuellen Signalen (S.4) eines virtuellen Höhensensors (12), der dem zweiten Stoßdämpfer (14) zugeordnet ist, auf Basis der empfangenen realen Signale (S.1, S.2, S.3), und(c) Ermitteln der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers (14) anhand der zuvor bestimmten virtuellen Signale (S.4) des virtuellen Höhensensors (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, eine Vorrichtung zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit der Vorrichtung.
DE 10 2006 031 587 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Stoßdämpfern. Zur Bewertung eines Zustands der Stoßdämpfer erfolgt eine Auswertung eines Reifenwandsensors und/oder eines Reifendrucksensors.
US 9,552,679 B2 beschreibt ein Überwachungssystem für Stoßdämpfer mit Höhensensoren, welches ein Steuergerät aufweist. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es Signale von den Höhensensoren empfängt und eine Benachrichtigung erzeugt, wenn die Signale anzeigen, dass ein oder mehrere Stoßdämpfer eines Fahrzeugs gewartet werden müssen. Hierzu berechnet das Steuergerät eine Amplitude und eine Frequenz einer oszillierenden Bewegung der Räder des Fahrzeugs auf der Grundlage der von den Höhensensoren empfangenen Signale. Die Benachrichtigung wird erzeugt, wenn die Amplitude der oszillierenden Bewegung eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs eine erwartete Amplitude über eine vorbestimmte Zeitspanne nach einer Abklingzeit eines oszillierenden Ereignisses überschreitet.
Ferner zeigt die DE 10 2017 107 596 A1 ein Verfahren, welches bei einer Fahrzeugaufhängung mit Höhensensoren fehlerhafte Signale bei einem dieser Höhensensoren rekonstruiert.
Entsprechend sind im Stand der Technik entsprechende Reifenwandsensoren bzw. Reifendrucksensoren in jedem Reifen oder Höhensensoren an jedem Stoßdämpfer des Kraftfahrzeugs notwendig, um jeden Stoßdämpfer einzeln auf seine Funktionsfähigkeit hin überwachen zu können.
Allerdings ist es für die Bereitstellung anderer Funktionen, beispielsweise einer adaptiven Fahrwerksregelung, in einem Kraftfahrzeug nicht notwendig, jeden Stoßdämpfer mit Höhensensoren auszustatten. Stattdessen kann beispielsweise eine adaptive Fahrwerksregelung mit nur drei Höhensensoren an je einem von vier Stoßdämpfern bereitgestellt werden. Dann aber kann nicht mehr jeder Stoßdämpfer mit der aus dem Stand der Technik bekannten Methode überwacht werden, wonach die Signale jedes Höhensensors mit einem Steuergerät ausgewertet werden. Dies bedeutet, dass ein weiterer bzw. vierter Höhensensor für einen Stoßdämpfer bereitgestellt werden muss, der einzig der Überwachung der Funktionsfähigkeit dieses einen Stoßdämpfers dient. Die mit der Bereitstellung und Installation des Höhensensors verbundenen Kosten sind jedoch, insbesondere bei einer großen Anzahl produzierter Kraftfahrzeuge, erheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, eine korrespondierende Vorrichtung und ein korrespondierendes Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche ohne einen kostenintensiven Höhensensor auskommt und dennoch eine präzise Ermittlung der Funktionsfähigkeit des Stoßdämpfers ermöglicht.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch ein Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines zweiten Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 11 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines zweiten Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Empfangen von realen Signalen von drei realen Höhensensoren des Kraftfahrzeugs, wobei jeder der drei realen Höhensensoren einem von zumindest zwei ersten Stoßdämpfern des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist,
(b) Bestimmen von virtuellen Signalen eines virtuellen Höhensensors, der dem zweiten Stoßdämpfer zugeordnet ist, auf Basis der empfangenen realen Signale, und
(c) Ermitteln der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers anhand der zuvor bestimmten virtuellen Signale des virtuellen Höhensensors.

Folglich werden die Kosten des Kraftfahrzeugs dadurch gesenkt, dass kein realer Höhensensor für einen als zweiten bezeichneten Stoßdämpfer in dem Kraftfahrzeug verbaut werden muss. Um die Überwachung der Funktionsfähigkeit dieses zweiten Stoßdämpfers dennoch zu ermöglichen, werden virtuelle Signale auf Basis von realen Signalen von zumindest zwei realen Höhensensoren bestimmt.
Die realen Höhensensoren sind mit anderen Worten tatsächlich in dem Kraftfahrzeug verbaute Höhensensoren, während der virtuelle Höhensensor lediglich auf der Basis der Signale dieser realen Höhensensoren bestimmt, insbesondere durch entsprechende Berechnungen simuliert, wird.
Als erste Stoßdämpfer sind damit diejenigen Stoßdämpfer gemeint, denen reale Höhensensoren zugeordnet sind bzw. welche einen realen Höhensensor aufweisen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug drei erste Stoßdämpfer aufweisen bzw. können drei Stoßdämpfer des Kraftfahrzeugs mit jeweils einem realen Höhensensor ausgestattet sein.
Als zweiter Stoßdämpfer ist derjenige Stoßdämpfer von den vier Stoßdämpfern des Kraftfahrzeugs gemeint, der über keinen realen Höhensensor verfügt, um die Kosten des Kraftfahrzeugs gering zu halten. Stattdessen wird für diesen zweiten Stoßdämpfer der virtuelle Höhensensor bereitgestellt, insbesondere simuliert.
In dem Verfahren werden die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge (a), (b), (c) durchlaufen. Bei dem Verfahren kann es sich grundsätzlich um ein iteratives Verfahren handeln. So können die Verfahrensschritte (a), (b), (c) in zeitlichen Abständen regelmäßig wiederholt werden, um die Funktionsfähigkeit aufs Neue zu ermitteln, damit mögliche Beschädigungen des Stoßdämpfers aufgedeckt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Schritt des Empfangens der realen Signale von den Höhensensoren nur für Signale erfolgt bzw. nur solche Signale für die Bestimmung der virtuellen Signale herangezogen werden, die von den Höhensensoren bei einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit erzeugt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die realen Signale über einen vorgegebenen Mindestzeitraum empfangen werden und die über den vorgegebenen Mindestzeitraum empfangenen realen Signale als Basis für die Bestimmung der virtuellen Signale genutzt werden.
Im Folgenden wird ausführlich die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers anhand der zuvor bestimmten virtuellen Signale des virtuellen Höhensensors erläutert. Selbstverständlich kann in dem Verfahren vorgesehen werden, dass hierneben auch die Funktionsfähigkeit der ersten Stoßdämpfer gemäß der oder analog zu den hierin beschriebenen Vorgehensweisen überwacht wird. Dies gestaltet sich aufgrund der unmittelbar durch die realen Höhensensoren erzeugten realen Signale vergleichsweise einfacher.
Es kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Ausgeben eines Hinweises auf einen Defekt des zweiten Stoßdämpfers, wenn die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers ergibt, dass der zweite Stoßdämpfer defekt ist. Der Hinweis kann beispielsweise akustisch oder optisch in dem Kraftfahrzeug ausgegeben werden. Für eine akustische Ausgabe können Lautsprecher innerhalb des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Für eine optische Ausgabe können Bildschirme innerhalb des Kraftfahrzeug genutzt werden, beispielsweise ein Fahrerinformationsdisplay oder ein Bildschirm für eine Navigationsfunktion zur Anzeige von Kartenmaterial und/oder für sonstige zusätzliche Funktionen des Kraftfahrzeugs.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die virtuellen Signale auf Basis der realen Signale von zwei einander schräg gegenüberliegenden realen Höhensensoren bestimmt werden. Schräg gegenüberliegend meint dabei gegenüber einem Mittelpunkt des Kraftfahrzeugs. Wenn beispielsweise der zweite Stoßdämpfer hinten rechts angeordnet ist bzw. sich an der zweiten bzw. hinteren Fahrzeugachse in Fahrtrichtung betrachtet rechts befindet, dann sind die einander schräg gegenüberliegenden realen Höhensensoren diejenigen von ersten Stoßdämpfern, die sich hinten links und vorne rechts am Kraftfahrzeug befinden bzw. auf der zweiten bzw. hinteren Fahrzeugachse in Fahrtrichtung betrachtet links und auf der ersten bzw. vorderen Fahrzeugachse in Fahrtrichtung betrachtet rechts befinden. Dadurch ist eine besonders realitätsgetreue Bestimmung von virtuellen Signalen des virtuellen Höhensensors erzielbar, die für den erfindungsgemäßen Zweck der Überwachung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers gegenüber einer Ermittlung durch einen realen Höhensensor ausreichend ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass die virtuellen Signale als Mittelung der realen Signale der einander schräg gegenüberliegenden Höhensensoren berechnet werden. Dies ist eine besonders einfache und dennoch hinreichend präzise Möglichkeit, die virtuellen Signale zu bestimmen bzw. zu berechnen.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die realen Signale und die virtuellen Signale Messwerte zumindest eines von dem realen Höhensensor gemessenen oder von dem virtuellen Signal bestimmten Messparameters umfassen. Entsprechend können diese Messwerte für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers herangezogen werden, insbesondere mit Mindestwerten abgeglichen werden, sodass bei einer Überschreitung der Mindestwerte ein Defekt des zweiten Stoßdämpfers ermittelt werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Messparameter eine Dämpfergeschwindigkeit, ein Dämpferweg, eine Aufbaubeschleunigung und/oder eine Aufbaugeschwindigkeit des jeweiligen Stoßdämpfers ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Messparameter der Höhensensoren im besonderen Maße mit der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer korrelieren und daher vorteilhafterweise ausgewertet werden können, um die Funktionsfähigkeit zu ermitteln.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass spektrale Leistungsdichten der Messwerte der virtuellen Signale und der realen Signale des realen Höhensensors desjenigen ersten Stoßdämpfers, welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer auf einer gemeinsamen Fahrzeugachse befindet, berechnet und für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers herangezogen werden. So kann anhand eines Unterschieds der spektralen Leistungsdichten zwischen den virtuellen Signalen des zweiten Stoßdämpfers und den realen Signalen des ersten Stoßdämpfers auf derselben Fahrzeugachse ermittelt werden, wie funktionsfähig der zweite Stoßdämpfer ist und, wenn auch dieser erste Stoßdämpfer auf seine Funktionsfähigkeit hin überwacht wird, auch umgekehrt.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass ein Defekt des zweiten Stoßdämpfers ermittelt wird, wenn eine maximale Differenz zwischen den berechneten spektralen Leistungsdichten gleicher Frequenz des virtuellen Höhensensors und des realen Höhensensors desjenigen ersten Stoßdämpfers, welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer auf der gemeinsamen Fahrzeugachse befindet, größer als ein vordefinierter Mindestwert ist. Insbesondere kann also zunächst diejenige Differenz in den spektralen Leistungsdichten zwischen der Frequenz des virtuellen Höhensensors und des realen Höhensensors identifiziert werden, welche von allen Differenz der spektralen Leistungsdichten im gesamten oder betrachteten Frequenzbereich maximal ist. Für diese maximale Differenz wird zuvor ein Mindestwert definiert. Der Mindestwert wird so definiert bzw. ausgewählt, dass hinreichend sicher angenommen werden kann, dass ein Defekt des Stoßdämpfers vorliegt, wenn dieser überschritten wird. Der Mindestwert kann beispielsweise durch empirische Untersuchungen oder durch eine geeignete Berechnung, die insbesondere auf einer Simulation beruhen kann, ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass Flächen der spektralen Leistungsdichten des virtuellen Höhensensors und des realen Höhensensors desjenigen ersten Stoßdämpfers, welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer auf der gemeinsamen Fahrzeugachse befindet, berechnet werden, eine Differenz zwischen den ermittelten Flächen berechnet wird und ein Defekt des zweiten Stoßdämpfers ermittelt wird, wenn die berechnete Differenz größer als ein vordefinierter Mindestwert ist. Die Flächen unter den spektralen Leistungsdichten repräsentieren dabei ein Vergleichsmaß für den betrachteten Messparameter, der vorliegend als kausal für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer gilt bzw. jedenfalls im Vergleich zwischen den Stoßdämpfern gleicher Fahrzeugachse eine entsprechende Ermittlung der Funktionsfähigkeit anhand der Differenzbildung der Flächen erlaubt. Die berechneten Flächen repräsentieren den erfassten Messparameter über den gesamten oder betrachteten Frequenzbereich und erlauben so eine weitere Möglichkeit der Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die spektralen Leistungsdichten in einem vorbestimmten Frequenzbereich, insbesondere im Frequenzbereich von 0 bis 50 Hz, berechnet werden. Die Betrachtung der spektralen Leistungsdichten in einem vorbestimmten Frequenzbereich, insbesondere auch der maximalen Differenz zwischen diesen und/oder der Flächendifferenzen zwischen diesen, ermöglicht eine Festlegung auf einen für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit besonders signifikanten Bereich. Auch werden die Rechenzeit und die handzuhabenden Datenmengen reduziert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, für ein Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Die Vorrichtung kann dazu vorgesehen sein, in dem Kraftfahrzeug integriert zu werden. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Steuergerät handeln, welches auch zum Vornehmen einer adaptiven Fahrwerksregelung, insbesondere auf Basis von drei Höhensensoren von drei ersten Stoßdämpfern, eingerichtet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit drei ersten Stoßdämpfern, denen jeweils ein realer Höhensensor zugeordnet ist, mit einem zweiten Stoßdämpfer, dem ein virtueller Höhensensor zugeordnet ist, und der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Das Kraftfahrzeug kann für eine akustische Ausgabe eines Hinweises auf einen Defekt des zweiten Stoßdämpfers einen und/oder mehrere Lautsprecher und/oder einen und/oder mehrere Bildschirme, beispielsweise ein Fahrerinformationsdisplay und/oder ein Bildschirm für eine Navigationsfunktion zur Anzeige von Kartenmaterial, aufweisen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines zweiten Stoßdämpfers des Kraftfahrzeugs aus 1;
3 eine schematische Ansicht des Verfahrensschritts der Berechnung der spektralen Leistungsdichte des Verfahrens aus 2;
4. eine schematische Darstellung der berechneten spektralen Leistungsdichte gemäß dem Verfahrensschritt aus 3; und
5 eine schematische Ansicht des Verfahrensschritts der Auswertung des Verfahrens aus 2.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 mit vier Stoßdämpfern 13.1, 13.2, 13.3, 14, wovon je einer sich an je einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs 10 befindet.
Drei erste Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3 sind vorliegend mit einem realen Höhensensor 11.1, 11.2, 11.3 ausgestattet. Die realen Höhensensoren 11.1, 11.2, 11.3 sind echte Höhensensoren 11.1, 11.2, 11.3, die am Kraftfahrzeug 10 bzw. den ersten Stoßdämpfern 13.1, 13.2, 13.3 verbaut sind. Sie sind dazu eingerichtet, wenigstens einen Messparameter der ersten Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3 zu erfassen bzw. für diesen Messparameter Messwerte zu messen. Vorliegend ist dieser Messparameter eine Dämpfergeschwindigkeit. Alternativ oder zusätzlich können aber auch ein Dämpferweg, eine Aufbaubeschleunigung und/oder eine Aufbaugeschwindigkeit als Messparameter erfasst werden und für die im Folgenden näher erläuterte Ermittlung der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 genutzt werden.
Der zweite Stoßdämpfer 14 befindet sich hier beispielsweise hinten rechts am Kraftfahrzeug 10 bzw. auf einer hinteren Fahrzeugachse 15.2 rechts. Er wird als zweiter Stoßdämpfer 14 bezeichnet, weil er keinen realen Höhensensor 11, wie die ersten Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3 aufweist. Stattdessen simuliert eine Vorrichtung 16 in Form eines Steuergeräts, welches alternativ auch als ein Computer bezeichnet werden kann, einen virtuellen Höhensensor 12 für den zweiten Stoßdämpfer 14.
Für die Simulierung des virtuellen Höhensensors 12 nutzt das Steuergerät 16 die realen Signale S.1, S.2, S.3, die die Messwerte des Messparameters der Dämpfergeschwindigkeit enthalten und an das Steuergerät 16 übertragen werden. Das Steuergerät 16 ist also mit diesen realen Höhensensoren 11.1, 11.2, 11.3 kommunikationstechnisch verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät 16 lediglich die beiden einander schräg gegenüberliegenden realen Höhensensoren 13.2, 13.3 bzw. die von diesen empfangenen realen Signale S.2, S.3 zur Simulation des virtuellen Höhensensors 12 nutzt. Dies sind also die realen Höhensensoren 13.2, 13.3 derjenigen ersten Stoßdämpfer 13.2, 13.3, die zum zweiten Stoßdämpfer 14 benachbart sind bzw. einerseits auf derselben Fahrzeugachse 15.2 und andererseits auf derselben Fahrzeugseite liegen.
Der Übersichtlichkeit halber ist in 1 das Steuergerät 16 außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 gezeigt. Selbstverständlich kann sich das Steuergerät 16 aber auch innerhalb des Kraftfahrzeugs 10 befinden bzw. ein Teil davon sein. Das Steuergerät 16 kann auch für weitere Funktionen, beispielsweise zur Übernahme einer adaptiven Fahrwerksregelung, eingerichtet sein, wozu es die realen Signale S.1, S.2, S.3 verarbeiten kann.
Ferner sind der virtuelle Höhensensor 12 und die von ihm ausgehenden virtuellen Signale S.4 lediglich zur Veranschaulichung gezeigt. Selbstverständlich handelt es sich hierbei um keine tatsächlich physisch am Kraftfahrzeug 10 vorhandene Komponenten, sondern um solche, die vom Steuergerät 16 simuliert bzw. bestimmt werden.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 20 zum Überwachen der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14, inklusive des zweiten Stoßdämpfers 14, in dem Kraftfahrzeug 10.
In einem ersten Verfahrensschritt 21 werden die realen Signale S.1, S.2, S.3 bzw. die darin enthaltenen Messwerte, die von den realen Höhensensoren 11.1, 11.2, 11.3 stammen, am Steuergerät 16 empfangen. Es kann vorgesehen sein, dass sämtliche der weiteren Verfahrensschritte 22, 23, 24, 25, 28 des Verfahrens 20 ebenfalls von dem Steuergerät 16 ausgeführt werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt 22 werden die virtuellen Signale S.4 bzw. die darin enthaltenen Messwerte für den virtuellen Höhensensor 12 berechnet bzw. bestimmt. Wie zuvor bereits erläutert worden ist, kann dies anhand der realen Signale S.2, S.3 der realen Höhensensoren 11.2, 11.3 für den zweiten Stoßdämpfer 14 erfolgen. Beispielsweise können die realen Signale S.2, S.3 bzw. die darin enthaltenen Messwerte der Dämpfergeschwindigkeit gemittelt werden und die so erhaltenen Messwerte als Näherungswerte für die Messwerte des virtuellen Signals S.4 bestimmt werden.
In einem dritten Verfahrensschritt 23 werden die Messwerte aller Signale S.1, S.2, S.3, S.4 schließlich verarbeitet. Beim dritten Verfahrensschritt 23 handelt es sich um einen Ermittlungsschritt zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14. anhand der zuvor empfangenen Signale S.1, S.2, S.3 und der berechneten virtuellen Signale S.4. Um nur die Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers 14 zu überwachen, würde hier stattdessen eine Verarbeitung einzig der Signale S.3, S.4 genügen.
Der dritte Verfahrensschritt 23 gliedert sich dabei in einen vierten Verfahrensschritt 24 zur Berechnung der spektralen Leistungsdichten der Messwerte der Dämpfergeschwindigkeit und einen fünften Verfahrensschritt 25 zur Auswertung dieser. Dabei können Anfangsbedingungen 26 beim vierten Verfahrensschritt 24 sowie Randbedingungen 27 beim fünften Verfahrensschritt 25 berücksichtigt werden. Die Verfahrensschritte 24, 25 sowie die Anfangsbedingungen 26 und Randbedingungen 27 werden später mit Hinblick auf die 3 und 5 näher erläutert.
Das Ergebnis der Auswertung im fünften Verfahrensschritt 25 führt schließlich zu einem sechsten Verfahrensschritt 28, sofern die Auswertung im fünften Verfahrensschritt 25 ergeben hat, dass ein Defekt eines der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 vorliegt.
3 zeigt eine detaillierte schematische Ansicht eines beispielhaften Ablaufs des vierten Verfahrensschritts 24, nämlich der Ermittlung der spektralen Leistungsdichten der Messwerte der Dämpfergeschwindigkeit.
Zunächst wird eine Anfangsbedingung 26.1 geprüft. Dabei werden nur Messwerte der Signale S.1, S.2, S.3, S.4 für den vierten Verfahrensschritt 24 berücksichtigt, die bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v₁₀ gemessen worden sind, die oberhalb einer vordefinierten Mindestgeschwindigkeit v_min liegen. Dies soll einen geeigneten Geschwindigkeitsbereich für die Überwachung der Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 festlegen.
Anschließend werden diese Messwerte in einem ersten Unterschritt 30 gespeichert. In einem zweiten Unterschritt 31 können schließlich die spektralen Leistungsdichten der Messwerte der Dämpfergeschwindigkeit der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 berechnet werden. Die spektrale Leistungsdichte der Signale S.1, S.2, S.3, S.4 gibt die Leistung an, die auf ein infinitesimal schmales Intervall auf der Frequenz- oder Wellenlängenachse entfällt, dividiert durch die Breite dieses Intervalls. Hierzu kann ein Teil, beispielsweise 50 %, der zuvor gespeicherten Messwerte gelöscht werden, welches eine manuelle Festlegung einer Überlappung darstellt, und nur der restliche Teil herangezogen werden.
In einem darauffolgenden dritten Unterschritt 32 werden die zuvor ermittelten spektralen Leistungsdichten über einen Zeitraum t, in dem diese erfasst worden sind, gemittelt. Für die Auswertung im fünften Verfahrensschritt 25 muss gemäß einer zweiten Anfangsbedingung 26.2 der Zeitraum t größer als ein vordefinierter Mindestzeitraum tmin sein.
4 zeigt eine graphische Repräsentation der im vierten Verfahrensschritt 24 erfolgten Ermittlung der spektralen Leistungsdichten PSD der Messwerte der Dämpfergeschwindigkeit für den ersten Stoßdämpfer 13.3 bzw. seinen realen Höhensensor 11.3 sowie den zweiten Stoßdämpfer 14 bzw. seinen virtuellen Höhensensor 12. Darin ist die spektrale Leistungsdichte PSD in dB ist auf der Ordinate aufgetragen, während die Frequenz f in Hz auf der Abszisse aufgetragen ist. Vorliegend wird nur ein Frequenzbereich von 0 bis 50 Hz berücksichtigt, was eine weitere Anfangsbedingung 26 darstellen kann.
5 zeigt nun den fünften Verfahrensschritt 25 im Detail. Hierbei werden die zuvor im dritten Unterschritt 32 gemittelten spektralen Leistungsdichten PSD für jeden der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 ausgewertet. Dies erfolgt jeweils durch eine Differenzbildung 40.1, 40.2 der spektralen Leistungsdichten PSD bzw. damit verbundener Werte von Stoßdämpfern 13.1, 13.2, 13.3, 14 auf denselben Fahrzeugachsen 15.1, 15.2, wie im Folgenden erläutert wird.
Einerseits erfolgt ein Vergleich der Differenzen der spektralen Leistungsdichten 42. Dabei wird die in der 4 gezeigte maximale Differenz der spektralen Leistungsdichte ΔPSD_max zwischen den Höhensensoren 11.3, 12 gleicher Fahrzeugachse 15.2 (sowie diejenige für die Höhensensoren 11.1, 11.2 gleicher Fahrzeugachse 15.2), die zuvor ermittelt worden sind, mit einem vordefinierten Mindestwert der Differenz spektraler Leistungsdichte ΔPSD_min verglichen. Wenn die maximale Differenz der spektralen Leistungsdichte ΔPSD_max größer als der Mindestwert ΔPSD_min ist, kann bestimmt werden, dass der zweite Stoßdämpfer 14 mit der höheren spektralen Leistungsdichte PSD aufgrund der über dem Mindestwert ΔPSD_min liegenden Differenz einen Defekt hat. Entsprechend erfolgt im sechsten Verfahrensschritt 28 ein Hinweis auf einen Defekt des zweiten Stoßdämpfers 14.
Außerdem werden die Flächen A unterhalb der spektralen Leistungsdichten PSD über den Frequenzbereich von 0 bis 50 Hz gebildet. Zwischen den spektralen Leistungsdichten PSD von Signalen S.1, S.2, S.3, S.4 von Höhensensoren 11.1, 11.2, 11.3, 12 gleicher Fahrzeugachse 15.1, 15.2 wird dann die Flächendifferenz ΔA berechnet, deren Betrag |ΔA| wiederum betrachtet wird. Der so gebildete Betrag |ΔA| wird schließlich in einem Flächendifferenzenvergleich 41.1, 41.2 für jede der Fahrzeugachsen 40.1, 40.2 mit einem Mindestwert ΔA_min verglichen. Wenn der Mindestwert ΔA_min überschritten wird, erfolgt auch hier eine Ausgabe eines Hinweises auf einen Defekt eines der Stoßdämpfer 13.1, 13.2, 13.3, 14 in dem sechsten Verfahrensschritt 28.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
11.1, 11.2, 11.3: reale Höhensensoren
12: virtueller Höhensensor
13.1, 13.2, 13.3: erste Stoßdämpfer
14: zweiter Stoßdämpfer
15.1, 15.2: Fahrzeugachsen
16: Vorrichtung
20: Verfahren
21: erster Verfahrensschritt
22: zweiter Verfahrensschritt
23: dritter Verfahrensschritt
24: vierter Verfahrensschritt
25: fünfter Verfahrensschritt
26.1, 26.2: Anfangsbedingung
27: Randbedingung
28: sechster Verfahrensschritt
30: erster Unterschritt
31: zweiter Unterschritt
32: dritter Unterschritt
40.1, 40.2: Differenzbildung
41: Flächendifferenzenvergleich
42: Vergleich der Differenzen spektraler Leistungsdichten
A: Fläche
f: Frequenz
PSD: spektrale Leistungsdichte
S.1, S.2, S.3: reale Signale
S.4: virtuelle Signale
v10: Fahrzeuggeschwindigkeit
vmin: Mindestgeschwindigkeit
t: Zeitraum
tmin: Mindestzeitraum
ΔPSDmax: maximale Differenz der spektralen Leistungsdichte
ΔPSDmin: Mindestwert der Differenz spektraler Leistungsdichte
ΔA: Flächendifferenz
|ΔA|: Betrag der Flächendifferenz
ΔAmin: Mindestwert

Claims

Verfahren (20) zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines zweiten Stoßdämpfers (14) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Empfangen von realen Signalen (S.1, S.2, S.3) von zumindest zwei realen Höhensensoren (11.1, 11.2, 11.3) des Kraftfahrzeugs, wobei jeder der zumindest zwei realen Höhensensoren (11.1, 11.2, 11.3) einem von zumindest zwei ersten Stoßdämpfern (13.1, 13.2, 13.3) des Kraftfahrzeugs (10) zugeordnet ist, (b) Bestimmen von virtuellen Signalen (S.4) eines virtuellen Höhensensors (12), der dem zweiten Stoßdämpfer (14) zugeordnet ist, auf Basis der empfangenen realen Signale (S.1, S.2, S.3), und (c) Ermitteln der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers (14) anhand der zuvor bestimmten virtuellen Signale (S.4) des virtuellen Höhensensors (12).
Verfahren (20) nach Anspruch 1, wobei das Verfahren (20) ferner den Schritt aufweist: Ausgeben eines Hinweises auf einen Defekt des zweiten Stoßdämpfers (14), wenn die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers (14) ergibt, dass der zweite Stoßdämpfer (14) defekt ist.
Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die virtuellen Signale (S.4) auf Basis der realen Signale (S.2, S.3) von zwei einander schräg gegenüberliegenden realen Höhensensoren (11.2, 11.3) bestimmt werden.
Verfahren (20) nach Anspruch 3, wobei die virtuellen Signale (S.4) als Mittelung der realen Signale (S.2, S.3) der einander schräg gegenüberliegenden Höhensensoren (11.2, 11.3) berechnet werden.
Verfahren (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die realen Signale (S.1, S.2, S.3) und die virtuellen Signale (S.4) Messwerte zumindest eines von den realen Höhensensoren (11.1, 11.2, 11.3) gemessenen oder von dem virtuellen Signal (S.4) bestimmten Messparameters umfassen.
Verfahren (20) nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Messparameter eine Dämpfergeschwindigkeit, ein Dämpferweg, eine Aufbaubeschleunigung und/oder eine Aufbaugeschwindigkeit des jeweiligen Stoßdämpfers (13.1, 13.2, 13.3, 14) ist.
Verfahren (20) nach Anspruch 5 oder 6, wobei spektrale Leistungsdichten (PSD) der Messwerte der virtuellen Signale (S.4) und der realen Signale (S.1, S.2, S.3) des realen Höhensensors (11.3) desjenigen ersten Stoßdämpfers (13.3), welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer (14) auf einer gemeinsamen Fahrzeugachse (15.2) befindet, berechnet und für die Ermittlung der Funktionsfähigkeit des zweiten Stoßdämpfers (14) herangezogen werden.
Verfahren (20) nach Anspruch 7, wobei ein Defekt des zweiten Stoßdämpfers (14) ermittelt wird, wenn eine maximale Differenz zwischen den berechneten spektralen Leistungsdichten (PSD) gleicher Frequenz (f) des virtuellen Höhensensors (12) und des realen Höhensensors (11.3) desjenigen ersten Stoßdämpfers (11.3), welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer (14) auf der gemeinsamen Fahrzeugachse (15.2) befindet, größer als ein vordefinierter Mindestwert ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei Flächen (A) der spektralen Leistungsdichten (PSD) des virtuellen Höhensensors (12) und des realen Höhensensors (11.3) desjenigen ersten Stoßdämpfers (13.3), welcher sich zusammen mit dem zweiten Stoßdämpfer (14) auf der gemeinsamen Fahrzeugachse (15.2) befindet, berechnet werden, eine Differenz zwischen den ermittelten Flächen (A) berechnet wird und ein Defekt des zweiten Stoßdämpfers (14) ermittelt wird, wenn die berechnete Differenz größer als ein vordefinierter Mindestwert ist.
Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die spektralen Leistungsdichten (PSD) in einem vorbestimmten Frequenzbereich, insbesondere im Frequenzbereich von 0 bis 50 Hz, berechnet werden.
Vorrichtung (16), insbesondere Steuergerät, für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Vorrichtung (16) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (20) nach einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen.
Kraftfahrzeug (10) mit drei ersten Stoßdämpfern (13.1, 13.2, 13.3), denen jeweils ein realer Höhensensor (11.1, 11.2, 11.3) zugeordnet ist, mit einem zweiten Stoßdämpfer (14), dem ein virtueller Höhensensor (12) zugeordnet ist, und der Vorrichtung (16) nach Anspruch 11.